(57)【要約】【課題】無線特有の通信の不安定な状態においても、ホットスタンバイ方式を実現する。【解決手段】アービトレーションフェーズになると、現用系のマスタ＃１が故障していなければ原則としてマスタ＃１のみが、マスタ＃１が故障している可能性がある場合は待機系のマスタ＃２が、各スレーブに対して、次の制御フレームにおいて現用系とすべきマスタを選択するよう要求するＲＥＱフレームを送信し、ＲＥＱフレームを受信した各スレーブは、次の現用系のマスタを選択し、選択したマスタを示すＳＥＬフレームをマスタ＃１及びマスタ＃２の両者に送信する。マスタ＃１は、半数のスレーブから選択された場合は引き続き現用系のマスタとして動作し、マスタ＃２は、過半数のスレーブから選択された場合に現用系のマスタになる。【選択図】図３
2010055136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御装置と複数の制御対象装置とを有し、いずれかの制御装置が前記複数の制御対象装置を制御する現用系の制御装置となり、他の制御装置が現用系の制御装置をバックアップする待機系の制御装置となる通信システムであって、
少なくともいずれかの制御装置が、
前記複数の制御装置の中から現用系とすべき制御装置を選択するよう要求する選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信し、
前記複数の制御対象装置は、
前記選択要求を受信した場合に、現用系とすべき制御装置を選択し、選択結果を少なくともいずれかの制御装置に対して送信し、
前記複数の制御装置は、
前記選択結果に基づいて、いずれかの制御装置を現用系とすることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
現用系である制御装置は、
前記選択要求を送信できない状態にあるとき以外は、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
待機系である制御装置は、
現用系である制御装置の状態を監視し、監視の結果、現用系である制御装置が正常な状態でないと判断した場合に、前記選択要求を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項４】
現用系である制御装置は、
前記複数の制御対象装置の制御のための制御データを前記複数の制御対象装置に対して送信する期間である制御フェーズ以外のタイミングにおいて、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信システム。
【請求項５】
待機系である制御装置は、
前記制御フェーズにおいて現用系である制御装置の状態を監視し、監視の結果、現用系である制御装置が正常な状態でないと判断した場合に、前記制御フェーズ以外のタイミングにおいて前記選択要求を送信することを特徴とする請求項４に記載の通信システム。
【請求項６】
現用系である制御装置は、
前記複数の制御対象装置の制御のための制御データに前記選択要求を含ませ、前記選択要求が含まれた制御データを少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
待機系である制御装置は、
現用系である制御装置による制御データの送信に並行して、前記選択要求を少なくともいずれかの制御装置に対して送信することを特徴とする請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記通信システムは、
少なくともいずれかの制御装置が、前記複数の制御対象装置に対して前記選択要求を送信し、
前記複数の制御装置は、
現用系である制御装置が前記複数の制御対象装置の少なくとも半数から選択された場合に、当該制御装置を継続して現用系とし、
待機系であるいずれかの制御装置が前記複数の制御対象装置の過半数から選択された場合に、当該制御装置を新たに現用系とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項９】
前記通信システムは、
制御装置の選択が許可されている選択許可制御対象装置が前記複数の制御対象装置の中で複数指定されており、
少なくともいずれかの制御装置が、少なくとも前記複数の選択許可制御対象装置に対して前記選択要求を送信し、
前記複数の制御対象装置は、
自装置が選択許可制御対象装置である場合に、現用系とすべき制御装置を選択し、選択結果を少なくともいずれかの制御装置に対して送信し、
前記複数の制御装置は、
現用系である制御装置が前記複数の選択許可制御対象装置の少なくとも半数から選択された場合に、当該制御装置を継続して現用系とし、
待機系であるいずれかの制御装置が前記複数の選択許可制御対象装置の過半数から選択された場合に、当該制御装置を新たな現用系とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１０】
前記複数の制御対象装置は、
受信した選択要求の送信元を判別し、現用系である制御装置及び待機系である制御装置のいずれか一つからしか選択要求を受信していない場合は、選択要求の送信元の制御装置を選択し、現用系である制御装置及び待機系である制御装置から選択要求を受信している場合は、現用系である制御装置を選択することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１１】
前記通信システムは、
現用系である制御装置及び待機系である制御装置の各々が前記複数の制御対象装置と通信を行い、
待機系である制御装置が、現用系である制御装置と前記複数の制御対象装置との通信における通信品質と自装置と前記複数の制御対象装置との通信における通信品質とを比較し、自装置の通信品質が現用系である制御装置の通信品質よりもよい場合は、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の通信システム。
【請求項１２】
前記複数の制御対象装置は、
現用系である制御装置と待機系である制御装置から前記選択要求を受信した場合に、現用系である制御装置との通信における通信品質と待機系である制御装置との通信における通信品質とを比較して、いずれかの制御装置を選択することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１３】
現用系である制御装置は、
前記複数の制御対象装置の制御のための制御データを前記複数の制御対象装置に対して送信し、
待機系である制御装置は、前記制御データと同じ内容のデータを予備制御データとして前記複数の制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１４】
前記複数の制御対象装置は、
現用系である制御装置から送信された制御データを正常に受信できず、待機系である制御装置から送信された予備制御データを正常に受信できた場合に、前記制御データの代わりに前記予備制御データを利用することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項１５】
前記複数の制御対象装置は、
現用系である制御装置からの制御に応答する応答データを現用系である制御装置に対して送信するとともに、前記応答データと同じ内容のデータを予備応答データとして待機系である制御装置に送信し、
待機系である制御装置は、
前記複数の制御対象装置から送信された予備応答データを受信するとともに、受信した予備応答データを現用系である制御装置に送信することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の通信システム。
【請求項１６】
現用系である制御装置は、
前記複数の制御対象装置から送信された応答データを正常に受信できず、待機系である制御装置から送信された予備応答データを正常に受信できた場合に、前記応答データの代わりに前記予備応答データを利用することを特徴とする請求項１５に記載の通信システム。
【請求項１７】
前記複数の制御装置は、
待機系であるときに現用系の制御装置が正常な状態でないと判断した際の監視内容、現用系の制御装置が正常な状態でないと判断して前記選択要求を送信した際の制御対象装置からの選択結果の少なくともいずれかを記憶することを特徴とする請求項３に記載の通信システム。
【請求項１８】
前記複数の制御装置は、
待機系であるときに自装置の通信品質が現用系の制御装置の通信品質よりもよいと判断した際の自装置及び現用系の制御装置の通信品質の内容、自装置の通信品質が現用系の制御装置の通信品質よりもよいと判断して前記選択要求を送信した際の制御対象装置からの選択結果の少なくともいずれかを記憶することを特徴とする請求項１１に記載の通信システム。
【請求項１９】
前記複数の制御対象装置は、
前記選択要求に対する選択結果を記憶することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載の通信システム。
【請求項２０】
前記複数の制御対象装置は、
現用系の制御装置との通信における通信品質と待機系の制御装置との通信における通信品質とを記憶することを特徴とする請求項１２に記載の通信システム。
【請求項２１】
前記複数の制御装置は、
それぞれ、前記複数の制御対象装置と無線通信を行うことを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の通信システム。
【請求項２２】
現用系である制御装置は、
制御データにビーコン情報を含ませ、前記ビーコン情報が含まれた制御データを前記複数の制御対象装置に対して送信し、
待機系である制御装置は、
前記ビーコン情報と同じ内容の情報を予備制御データに含ませ、前記ビーコン情報と同じ内容の情報が含まれた予備制御データを前記複数の制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項１３に記載の通信システム。
【請求項２３】
現用系であるときは、複数の制御対象装置を制御し、待機系であるときは、現用系である他の制御装置をバックアップする制御装置であって、
現用系とすべき制御装置を選択するよう要求する選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信する選択要求送信部と、
制御対象装置における選択結果を受信する選択結果受信部と、
前記選択結果を解析して自装置が現用系に選択されたか否かを判別し、判別結果に基づいて動作モードを現用系の動作モード及び待機系の動作モードのいずれかに設定する動作モード設定部を有することを特徴とする制御装置。
【請求項２４】
前記選択要求送信部は、
前記動作モード設定部により現用系の動作モードが設定されている場合に前記選択要求を送信できない状態にあるとき以外は、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項２３に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、更に、
前記動作モード設定部により待機系の動作モードが設定されている場合に、現用系である他の制御装置の状態を監視する状態監視部を有し、
前記選択要求送信部は、
前記動作モード設定部により待機系の動作モードが設定されている場合に、前記状態監視部により現用系である他の制御装置が正常な状態でないと判断されたときに、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項２３又は２４に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記選択要求送信部は、
前記複数の制御対象装置に対して前記選択要求を送信し、
前記動作モード設定部は、
現用系の動作モードを設定しているときに、自装置が前記複数の制御対象装置の少なくとも半数から選択された場合に、現用系の動作モードの設定を維持し、
待機系の動作モードを設定しているときに、自装置が前記複数の制御対象装置の過半数から選択された場合に、現用系の動作モードを設定することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項２７】
前記選択要求送信部は、
少なくとも、前記複数の制御対象装置の中で制御装置の選択が許可されている複数の選択許可制御対象装置に対して前記選択要求を送信し、
前記動作モード設定部は、
現用系の動作モードを設定しているときに、自装置が前記複数の選択許可制御対象装置の少なくとも半数から選択された場合に、現用系の動作モードの設定を維持し、
待機系の動作モードを設定しているときに、自装置が前記複数の選択許可制御対象装置の過半数から選択された場合に、現用系の動作モードを設定することを特徴とする請求項２３〜２５のいずれかに記載の制御装置。
【請求項２８】
前記制御装置は、更に、
前記動作モード設定部により待機系の動作モードが設定されている場合に、現用系である他の制御装置と前記複数の制御対象装置との通信における通信品質を判定する第１の通信品質判定部と、
前記動作モード設定部により待機系の動作モードが設定されている場合に、前記複数の制御対象装置との間で通信を行うとともに、前記複数の制御対象装置との通信における通信品質を判定する第２の通信品質判定部とを有し、
前記選択要求送信部は、
前記動作モード設定部により待機系の動作モードが設定されている場合に、前記第１の通信品質判定部により判定された他の制御装置と前記複数の制御対象装置との通信における通信品質と前記第２の通信品質判定部により判定された自装置と前記複数の制御対象装置との通信における通信品質とを比較し、自装置の通信品質が他の制御装置の通信品質よりもよい場合に、前記選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信することを特徴とする請求項２３又は２４に記載の制御装置
【請求項２９】
いずれかが現用系になり、現用系以外は現用系をバックアップする待機系となる複数の制御装置の制御対象となる制御対象装置であって、
現用系とすべき制御装置を選択するよう要求する選択要求を、少なくともいずれかの制御装置から受信する選択要求受信部と、
前記選択要求受信部が受信した選択要求の送信元を判別し、現用系である制御装置及び待機系である制御装置のいずれか一つからしか選択要求を受信していない場合は、選択要求の送信元の制御装置を選択し、現用系である制御装置及び待機系である制御装置から選択要求を受信している場合は、現用系である制御装置を選択する選択部と、
前記選択部による選択結果を前記選択要求の送信元に送信する選択結果送信部とを有することを特徴とする制御対象装置。
【請求項３０】
いずれかが現用系になり、現用系以外は現用系をバックアップする待機系となる複数の制御装置の制御対象となる制御対象装置であって、
現用系とすべき制御装置を選択するよう要求する選択要求を、少なくともいずれかの制御装置から受信する選択要求受信部と、
前記選択要求受信部が現用系である制御装置及び待機系である制御装置から選択要求を受信した場合に、現用系である制御装置との通信における通信品質を判定するとともに、待機系である制御装置との通信における通信品質を判定し、現用系である制御装置との通信における通信品質と待機系である制御装置との通信における通信品質を比較して、いずれかの制御装置を選択する選択部と、
前記選択部による選択結果を前記選択要求の送信元に送信する選択結果送信部とを有することを特徴とする制御対象装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置と制御対象装置が含まれる通信システムに関する。より具体的には、無線通信システムにおけるホットスタンバイ方式のコントローラ二重系システム、及び、多重系システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信システムにおける、コントローラ二重化システムは、現用系コントローラと待機系コントローラと、制御対象となる複数の制御対象局により構成されており、常態では現用系コントローラが制御対象局を無線ネットワークを介して制御を行い、待機系コントローラは、現用系コントローラの故障を検出した場合に、現用系に替わって制御を実施する。
【０００３】
特許文献１では、現用系コントローラの故障を検出するために、現用系コントローラと待機系コントローラ間を、通信エラーレートの低い有線ネットワークで接続し、現用系コントローラから待機系コントローラへのハートビート通信により故障検出する方法が開示されている。
一方、特許文献２では、現用系と待機系を有線ネットワークで接続した場合に、ケーブル断線時にはホットスタンバイ機能が実現できない可能性について指摘しており、ケーブル断線時には、無線通信機能を利用する方法を開示する一方で、現用系の故障検出を無線ネットワークを用いて行うことに関して、電波障害による通信の不安定さを懸念事項として挙げており、無線ネットワークを利用する場面を、ケーブル断線時に限定している。
また、特許文献３では、現用系と待機系を、無線ネットワークで接続した例が示されている。しかしながら、電波障害により通信が不安定になった場合に、システムを正常に機能させるための方法は開示されていない。
【特許文献１】特開２００２−３１２１８９号公報
【特許文献２】特開２００４−３０２５１２号公報
【特許文献３】特開２００６−１８５３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に示すように、従来、ホットスタンバイ方式を実現するためには、現用系コントローラと待機系コントローラは有線接続されていることが前提となっていた。その理由は、特許文献２に示されるように、現用系コントローラの故障を無線で検出する場合、電波障害等による通信の不安定さによる誤動作が懸念されるためである。
例えば、ノイズや障害物などの外部要因により、一時的に待機系コントローラで、現用系コントローラとの通信が不能に陥ったケースでは、待機系コントローラは、現用系コントローラに異常が発生したと誤検出してしまうことが考えられる。このようなケースでは、現用系と待機系双方のコントローラが起動してしまい、無線ネットワーク上で互いに電波干渉を起こしてしまうため、システムダウンに繋がる可能性がある。
別の例では、待機系コントローラのアンテナの周辺回路の故障により、アンテナによる損失が大きくなってしまうケースが考えられる。このケースでは、待機系コントローラでは、アンテナによる損失が大きいために、受信が不能となり、現用系にエラーが発生したと誤検出する可能性がある。しかも、送信においては、ある程度の送信出力が行えるため、待機系が誤って現用系に切り替わった場合には、電波干渉によるシステムダウンを引き起こす可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決することを主な目的の一つとしており、無線特有の通信の不安定な状態においても、ホットスタンバイ方式を実現することを主な目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る通信システムは、
複数の制御装置と複数の制御対象装置とを有し、いずれかの制御装置が前記複数の制御対象装置を制御する現用系の制御装置となり、他の制御装置が現用系の制御装置をバックアップする待機系の制御装置となる通信システムであって、
少なくともいずれかの制御装置が、
前記複数の制御装置の中から現用系とすべき制御装置を選択するよう要求する選択要求を少なくともいずれかの制御対象装置に対して送信し、
前記複数の制御対象装置は、
前記選択要求を受信した場合に、現用系とすべき制御装置を選択し、選択結果を少なくともいずれかの制御装置に対して送信し、
前記複数の制御装置は、
前記選択結果に基づいて、いずれかの制御装置を現用系とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
待機系の制御装置が現用系の制御装置の異常を誤検出した場合でも、制御対象装置により選択された１つの制御装置のみが現用系として動作するので、制御用のデータは１つの制御装置から送信されるのみであり、このため電波干渉によるシステムダウンも生じない。従って、無線ネットワークシステムにおいて、現用系と待機系の制御装置を有線接続しなくても、ホットスタンバイを実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態に係る無線通信システムの構成例を示す。
【０００９】
図１に示すように、本実施の形態に係る無線通信システムは、複数のマスタ装置１００（制御装置）と複数のスレーブ装置２００（制御対象装置）が無線ネットワーク３００で接続されている。
また、いずれかのマスタ装置１００が現用系となり、複数のスレーブ装置２００を制御し、他方のマスタ装置１００が待機系となり、現用系のマスタ装置１００をバックアップする。
本実施の形態では、マスタ装置＃１（１００ａ）（以下、単にマスタ＃１ともいう）が、現用系コントローラであり、無線通信手段により、複数の制御対象となるスレーブ装置＃１〜＃ｎ（２００ａ〜２００ｎ）（以下、単にスレーブ＃１〜＃ｎともいう）の制御を行う。
この制御は周期的に行われ、マスタ＃１（１００ａ）が発行するコマンドフレームに対して、スレーブ＃１〜＃ｎが応答フレームを返すことで行われる。
マスタ装置＃２（１００ｂ）（以下、単にマスタ＃２ともいう）は、待機系コントローラであり、現用系コントローラが故障などの理由により制御を継続できなくなった場合に、マスタ＃１に替わってスレーブの制御を行う。
なお、マスタ＃１は、スレーブ＃１〜＃ｎにコマンドフレームを送信するとともに、マスタ＃２にもコマンドフレームを送信する。更に、スレーブ＃１〜＃ｎは、マスタ＃１に応答フレームを送信するとともに、マスタ＃２にも応答フレームを送信する。
マスタ＃２は、これらコマンドフレーム、応答フレームの送受信状況を監視することで、マスタ＃１における故障を検知する。
【００１０】
図２は、通信シーケンスを時系列に示したものである。
【００１１】
本実施の形態に係る通信システムは、制御フェーズと、アービトレーションフェーズにより構成される。
制御フェーズでは、前記したように、マスタがスレーブに対してコマンドを発行し、スレーブよりコマンドの実行結果を得るフェーズであり、アービトレーションフェーズは、次の制御フェーズにおける現用系コントローラを決定するフェーズである。
つまり、アービトレーションフェーズは、現用系コントローラ（現用系の制御装置）を更新するタイミングである。
【００１２】
本実施の形態では、ＭＡＣ（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）層にＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ）を採用しており、制御フェーズとアービトレーションフェーズを１つのスーパーフレームに収容するものとして説明する。
ただし、アービトレーションフェーズを実施するタイミングが現用系コントローラと待機系コントローラで既知であり、互いのアービトレーションへの参加を阻害しない場合は、必ずしもＴＤＭＡを採用する必要はなく、例えば、ＣＳＭＡ／ＣＡ（Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｓｅｎｓｅ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ／Ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ  Ａｖｏｉｄａｎｃｅ）を用いても良い。
また、制御フェーズとアービトレーションフェーズを１つのスーパーフレームに収容する必要はなく、個別のスーパーフレームとして構成しても良い。
【００１３】
ここで、本実施の形態に係るマスタ＃１、マスタ＃２とスレーブ＃１〜＃ｎの動作の概要を説明する。
【００１４】
図２に示したアービトレーションフェーズが到来すると、マスタ＃１、マスタ＃２の少なくともいずれかがスレーブ＃１〜＃ｎに対して、ＲＥＱフレームを送信する。このＲＥＱフレームは、次の制御フェーズにおいて現用系とすべきマスタ装置を選択するよう要求するものであり、選択要求の例である。
ＲＥＱフレームは、故障していない限り現用系であるマスタ＃１のみが送信する。但し、待機系であるマスタ＃２がマスタ＃１が故障していると判断した場合には、マスタ＃２もＲＥＱフレームを送信する。
このため、原則としてマスタ＃１のみがＲＥＱフレームを送信するが、マスタ＃１が故障している場合には、マスタ＃２のみがＲＥＱフレームを送信する。また、マスタ＃２がマスタ＃１の故障を検知したが、実際にはマスタ＃１は故障していない場合は、マスタ＃１及びマスタ＃２の両者からＲＥＱフレームが送信される。
【００１５】
ＲＥＱフレームを受信した各スレーブは、次の現用系とすべきマスタを選択し、選択したマスタを示すＳＥＬフレームをマスタ＃１及びマスタ＃２の両者に送信する。ＳＥＬフレームは選択結果の例である。
マスタ＃１及びマスタ＃２は、スレーブ＃１〜＃ｎからのＳＥＬフレームの内容に基づいて現用系のマスタを設定（更新）する。
スレーブにおけるマスタの選択基準、ＳＥＬフレームの内容に基づく現用系コントローラの決定手順の詳細については後述する。
【００１６】
図３は、本実施の形態におけるマスタ装置１００（制御装置）の機能ブロックを示したものである。
【００１７】
スレーブ制御実行判定部１０１は、初期状態において現用系、もしくは、待機系が指定される。
現用系に指定された場合は、スレーブ制御実行判定部１０１は、動作モードを現用系の動作モードに設定し、当該マスタは現用系コントローラとして機能する。
現用系コントローラは、スレーブ制御実行部１０４に、スレーブ制御の実行を指示する。制御フェーズが完了したら、アービトレーション実行部１０３へアービトレーションへの参加を指示し、アービトレーションの実行結果を得る。アービトレーションに勝利した場合は、次の制御フェーズにおいても、当該マスタは現用系コントローラに留まり、スレーブ制御の実行を指示する。一方、アービトレーションに負けた場合は、スレーブ制御実行判定部１０１が動作モードを待機系の動作モードに設定して、当該マスタは待機系コントローラに切り替わり、以後、待機系コントローラとして機能する。
初期状態において、待機系に指定された場合は、動作モードを待機系の動作モードに設定し、待機系コントローラとして機能する。
待機系コントローラは、スレーブ制御実行部１０４に、スレーブ制御の実行を指示しない。待機系コントローラは、現用系異常検出部１０２より、現用系コントローラの異常検出が通知された場合に、アービトレーション実行部１０３に、アービトレーション参加指示を行い、アービトレーションの結果を得る。アービトレーションに勝利した場合は、次の制御フェーズにおいて、スレーブ制御実行判定部１０１が動作モードを現用系の動作モードに設定して、当該マスタは現用系コントローラに切り替わり、スレーブ制御実行部１０４にスレーブ制御の実行を指示し、以後、現用系コントローラとして機能する。アービトレーションに負けた場合は、待機系コントローラに留まる。
なお、スレーブ制御実行判定部１０１は、動作モード設定部の機能の一部を担う。
【００１８】
現用系異常検出部１０２は、待機系に設定された場合（待機系の動作モードが設定されている場合）のみ有効となるブロックである。
現用系異常検出部１０２は、制御フェーズにおいて、現用系のマスタとスレーブの無線通信を監視（現用系のマスタとスレーブ間で送受信されるフレームを受信）し、所定期間フレームが受信できなくなった場合に、現用系異常を検出し、スレーブ制御実行判定部１０１に通知を行う。
現用系異常検出部１０２は、状態監視部の例である。
【００１９】
アービトレーション実行部１０３は、スレーブ制御実行判定部１０１よりアービトレーション参加指示を受けた場合に、アービトレーションフェーズにおいて、ＲＥＱフレームを送信することで、アービトレーションに参加し、ＳＥＬフレームを受信して、その内容からアービトレーションの実行結果を判定する。判定結果は、スレーブ制御実行判定部１０１に通知する。アービトレーションの詳細については後述する。
アービトレーション実行部１０３は、選択要求送信部及び選択結果受信部として機能し、また、動作モード設定部の機能の一部を担う。
【００２０】
スレーブ制御実行部１０４は、スレーブにコマンドを発行して、実行結果を得るブロックであり、通信フレームとして、コマンドフレームを送信し、応答フレームを受信する。
【００２１】
無線通信処理部１０５は、各種フレームを無線ネットワーク３００を介して通信するためのブロックである。
【００２２】
図４は、本実施の形態におけるスレーブ装置２００（制御対象装置）の機能ブロックを示したものである。
【００２３】
アービトレーション判定部２０１は、アービトレーションフェーズにおいて、マスタ＃１及びマスタ＃２からのＲＥＱフレームを受信して、いずれかを次のサイクルの現用系コントローラとして選択し、結果をＳＥＬフレームで送信する。
アービトレーション判定部２０１は、選択要求受信部、選択部及び選択結果送信部の例である。
コマンド実行部２０２は、制御フェーズにおいて、コントローラが発行したコマンドを受け付けて実行し、実行結果を返すブロックである。
【００２４】
次にアービトレーションの実施手順、アービトレーションにおけるマスタ装置１００及びスレーブ装置２００の動作例を図１０及び図１１を参照して説明する。
図１０は、マスタ装置１００の動作例を示すフローチャートであり、図１１は、スレーブ装置２００の動作例を示すフローチャートである。
【００２５】
アービトレーションは、図２に示すアービトレーションフェーズに行われる。
マスタ装置１００は、アービトレーションフェーズの到来を確認し（Ｓ１００１）、アービトレーションフェーズが到来してなければ制御フェーズの処理を継続する（Ｓ１００２）。
アービトレーションフェーズが到来していれば、現用系であれば（現用系の動作モードに設定されていれば）、現用系コントローラのスレーブ制御実行判定部１０１は、故障していなければ（Ｓ１００３でＹＥＳ）、アービトレーション実行部１０３にアービトレーション参加を指示し、アービトレーション実行部１０３がＲＥＱフレームをスレーブに送信して（Ｓ１００５）、アービトレーションに参加する。
つまり、現用系のマスタは、故障により参加できない場合を除き常にアービトレーションに参加する。故障している場合は、所定のエラー処理が行われる（Ｓ１００４）。
一方、待機系であれば（待機系の動作モードに設定されていれば）、待機系コントローラのスレーブ制御実行判定部１０１は、現用系異常検出部１０２から現用系マスタの異常が通知されており、現用系マスタが故障していると判断した場合（Ｓ１０１１でＹＥＳ）に、アービトレーション実行部１０３にアービトレーション参加を指示し、アービトレーション実行部１０３がＲＥＱフレームをスレーブに送信して（Ｓ１０１２）、アービトレーションに参加する。
【００２６】
一方、スレーブ装置２００では、アービトレーション判定部２０１が、ＲＥＱフレームを受信したら（Ｓ１１０１）、ＲＥＱフレームの送信元を判別し（Ｓ１１０２）、送信元がいずれのマスタであるかによって（Ｓ１１０３）、次のサイクルの現用系コントローラとして、マスタ＃１、マスタ＃２のどちらかを選択基準に照らして選択する。
選択基準としては、ステップＳ１１０２の送信元の判別の結果、現用系又は待機系のいずれか片方のマスタからのみ、ＲＥＱフレームを受信した場合は、ＲＥＱフレームの送信元のマスタを選択し（Ｓ１１０４）、現用系及び待機系の両方のマスタからＲＥＱフレームを受信した場合は、現用系のマスタを選択する（Ｓ１１０５）。また、２つの待機系のマスタからＲＥＱフレームを受信した場合は、制御フェーズにおいて最後にコマンドを受信したマスタを選択する（Ｓ１１０６）。なお、このケースは、特殊なケースであり、詳細は後述する。
その後、アービトレーション判定部２０１は、選択した結果をＳＥＬフレームを用いて送信する（Ｓ１１０７）。
なお、どちらのマスタからもＲＥＱフレームを受信しなかった場合は、ＳＥＬフレームを送信しないこととする。
【００２７】
マスタ＃１、マスタ＃２は、アービトレーション実行部１０３が、個々のスレーブが送信するＳＥＬフレームを受信し（Ｓ１００６、Ｓ１０１３）、個々のスレーブの選択結果を集計する（Ｓ１００７、Ｓ１０１４）。
現用系の動作モードが設定されている場合は、半数のスレーブから自身を選択したことを示すＳＥＬフレームを受信した場合（Ｓ１００８でＹＥＳ）に、スレーブ制御実行判定部１０１は、現用系の動作モードの設定を維持する（Ｓ１００９）。
一方、自身を選択したスレーブが半数未満である場合（Ｓ１００８でＮＯ）は、スレーブ制御実行判定部１０１は、制御フェーズになった際に動作モードを待機系に切替える（Ｓ１０１０）。
また、待機系の動作モードが設定されている場合は、過半数のスレーブから自身を選択したことを示すＳＥＬフレームを受信した場合（Ｓ１０１５でＹＥＳ）に、スレーブ制御実行判定部１０１は、制御フェーズになった際に動作モードを待機系に切替える（Ｓ１０１７）。
一方、自身を選択したスレーブが過半数未満である場合（Ｓ１０１５でＮＯ）は、スレーブ制御実行判定部１０１は、待機系の動作モードの設定を維持する（Ｓ１０１６）。
そして、現用系のマスタ及び待機系のマスタは、それぞれの制御フェーズにおける処理を行う（Ｓ１０１８）。
なお、通信エラー等のために、両マスタともに、ステップＳ１００８及びＳ１０１５において前記条件（半数又は過半数）を満たさなかった場合は、両者負けとなり、次の制御フェーズを実施するマスタは存在しないことになる。
【００２８】
次に、アービトレーションフェーズについて述べる。
本実施の形態では、アービトレーションフェーズは、前述したように、ＴＤＭＡによるスーパーフレームの後ろの方に位置し、複数のアービトレーション用のタイムスロットにより構成される。
アービトレーションフェーズは、固定のタイムスロット番号ｐから開始されることとする。
なお、タイムスロット番号は、制御フェーズの先頭をタイムスロット番号０として、番号を順番に割り付けることとする。このことは、現用系が故障して通信が行われなくなった場合や、待機系が現用系との通信が不能になった場合でも、待機系のコントローラが、アービトレーションへの参加タイミングを知ることを可能にする。
【００２９】
図５は、ＯＦＤＭＡ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ａｃｃｅｓｓ）を用いた場合の例である。
タイムスロット番号ｐにはマスタ＃１がＲＥＱフレームを送信し、ｐ＋１にはマスタ＃２がＲＥＱフレームを送信するものとする。
スレーブは、タイムスロット番号ｐ＋２において、それぞれのスレーブに割り付けられたサブチャネルを用いてアービトレーションの結果であるＳＥＬフレームを送信する。
このように、アービトレーションのタイムスロットを固定にすることで、前述した、アービトレーションの結果が両者負けになった場合に、次のサイクルで、マスタ＃１、マスタ＃２がアービトレーションに参加することを可能にする。
この場合、アービトレーションに勝利する条件は、マスタ＃１、マスタ＃２ともに、待機系コントローラの条件（図１０のＳ１０１５）となり、過半数以上のスレーブからＳＥＬフレームを受信した場合となる。
なお、スレーブは、制御フェーズにて、最後にコマンドを受信したマスタを現用系コントローラと認識し、アービトレーションでは、当該現用系のマスタを選択するものとする（図１１のＳ１１０６）。
【００３０】
また、アービトレーションフェーズも無線通信を利用して実行することから、通信エラーを考慮する必要がある。そこで、リトライを実施することで、エラーレートを下げることが考えられる。
図５では、（１）マスタ＃１のＲＥＱフレームの送信、（２）マスタ＃２のＲＥＱフレームの送信、（３）スレーブのＳＥＬフレームの送信を一連のシーケンスとして、リトライを実施する方法を示している。リトライの回数は固定である。
本シーケンスにおいて、スレーブは、一旦、ＳＥＬフレームを送信した後に、リトライで、その内容を変更しないこととする。このようにする理由は、リトライ中に特定のスレーブがその内容を変更した場合、通信エラー等に理由により、マスタ＃１、マスタ＃２で異なる結果を認識する可能性があるためである。
なお、リトライに関して、ノイズの特性に応じて、以下のシーケンスにしても良い。
（１）マスタ＃１がＲＥＱを複数回送信する。（２）マスタ＃２がＲＥＱを複数回送信する。（３）スレーブがＳＥＬを複数回送信する。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、現用系と待機系を有線接続する必要がなくなるため、低コストで設置性に優れ、ケーブル断線のリスクの無い無線ネットワークシステムにおける二重系システム、及び、多重系システムを実現することが可能となる。
つまり、現用系のマスタと待機系のマスタが有線接続されていない構成において、待機系のマスタが現用系のマスタの異常を誤検出した場合でも、アービトレーションにおいてスレーブにより選択された１つのマスタのみが現用系として動作するので、コマンドフレームは１つのマスタから送信されるのみであり、このため電波干渉によるシステムダウンも生じない。従って、無線ネットワークシステムにおいて、現用系と待機系のマスタを有線接続しなくても、システムダウンを発生させることなく、ホットスタンバイを実現することが可能となる。
【００３２】
以上、本実施の形態では、
現用系コントローラが複数の制御対象局の制御を無線通信手段を用いて周期的実施し、現用系と待機系の二重化されたコントローラを有し、現用系コントローラが故障した場合でも、待機系のコントローラが、制御対象局の制御を行う二重系システムであって、
現用系、待機系の各々のコントローラが、制御対象局の制御権を複数の制御対象局に、前記無線通信手段を用いて要求し、
現用系、及び、待機系コントローラが発行する制御権の要求を受けて、制御対象局は、次のサイクルのコントローラを選択し、選択結果を、前記無線通信手段を用いてコントローラに通知し、
前記、複数の制御対象局が通知する選択結果を受信し、現用系コントローラは、半数以上の制御対象局から自局を選択したことを示す選択結果を受信した場合に制御権を取得し、待機系コントローラは、過半数以上の制御対象局から自局を選択したことを示す選択結果を受信した場合に、制御権を取得するコントローラ二重化無線通信システムを説明した。
【００３３】
また、本実施の形態では、現用系コントローラが故障したと判定した場合にだけ、制御対象局の制御権を要求する待機系コントローラを説明した。
【００３４】
また、本実施の形態では、現用系コントローラと待機系コントローラの両方が、制御対象局の制御権を要求した場合に、現用系コントローラを優先的に選択する制御対象局を説明した。
【００３５】
なお、以上では、マスタ装置とスレーブ装置が無線通信を行う無線通信システムを例にして説明したが、マスタ装置とスレーブ装置が有線接続されている有線通信システムであってもよい。
【００３６】
また、以上では、２台のマスタ装置が存在し、そのうちの１台が現用系となり、他方の１台が待機系となる構成を説明したが、３台以上のマスタ装置が存在し、そのうちの１台が現用系となり、他の２台以上が待機系となる構成であってもよい。この場合には、例えば、２台以上の待機系のマスタ装置に優先順位を設け、スレーブ装置は、現用系のマスタ装置が故障しているときには、次のサイクルにおいて現用系となるべきマスタ装置を優先順位に従って選択するようにしてもよい。
【００３７】
実施の形態２．
実施の形態１では、ＯＦＤＭＡを用いてアービトレーションを行う方法を示した。
本実施の形態では、シングルキャリアでのアービトレーション方式を示す。
【００３８】
シングルキャリアを利用する場合は、アービトレーションフェーズにおいて、各スレーブがＳＥＬフレームを送信するスロットを割り付ける。この時、スレーブの数が多いと、アービトレーションに時間がかかるという問題が生じる。
そこで、本実施の形態では、アービトレーションで応答するスレーブの数を制限することで、アービトレーションフェーズを短縮することが可能とする方法を示す。
このように複数のスレーブのうちＲＥＱフレームに応答することが許可された応答許可スレーブ（マスタを選択することが許可されたスレーブ）は、選択許可制御対象装置の例である。
【００３９】
図６は、応答する応答許可スレーブの数をｍ台（ｍは２以上、スレーブ総数以下）に制限した場合の例を示す。
アービトレーションに勝利する条件は、現用系コントローラは半数以上（ｍ／２）、待機系コントローラは過半数（（ｍ＋１）／２）の応答許可スレーブから、自局を選択したことを示すＳＥＬフレームを受信することである。
アービトレーションに応答する応答許可スレーブ、及び、その数は、システム運用を開始する前に決定しておけば良い。
なお、アービトレーションに応答する応答許可スレーブが故障した場合は、現用系コントローラが無線通信手段を用いて、制御フェーズにおいて、待機系コントローラとスレーブに通知して、変更することとする。
なお、スレーブの数を制限することは、無線通信手段にＯＦＤＭＡを用いた場合にも適用が可能である。
【００４０】
本実施の形態では、ＲＥＱフレームに応答するスレーブを応答許可スレーブに制限している点を除いては実施の形態１と同様である。
つまり、マスタの構成は図３に示した通りであり、スレーブの構成は図４に示した通りである。
また、ステップＳ１００８における判断基準が応答許可スレーブの半数であり、ステップＳ１０１５における判断基準が応答許可スレーブの過半数である点を除けば、マスタの動作は図１０に示した通りである、
また、応答許可スレーブの動作は、図１１に示した通りである。
【００４１】
以上、本実施の形態では、
コントローラを選択する制御対象局を、システム運用前、もしくは、システム運用中に、決定、もしくは、変更し、
現用系コントローラは、前記、選択された制御対象局の数の半数以上の制御対象局から自局を選択したことを示す選択結果を受信した場合に制御対象局の制御権を獲得し、待機系コントローラは、前記、選択された制御対象局の過半数以上の制御対象局から自局を選択したことを示す選択結果を受信した場合に、制御対象局の制御権を獲得するコントローラ二重化無線通信システムを説明した。
【００４２】
実施の形態３．
本実施の形態では、マスタ＃１が現用系のコントローラとして機能している場合に、マスタ＃１が故障していない場合でも、通信状態が不調になった場合で、かつ、マスタ＃２が、マスタ＃１より通信状態が良い場合に、マスタ＃２が現用系マスタに切り替わって、制御フェーズを実行する場合の例を示す。
【００４３】
図９は、本実施の形態に係るマスタ装置１００の構成例を示す。
図９では、構成要素としては、図３に示したものと同様であるが、現用系異常検出部１０２の機能が実施の形態１に比べて増えている。
本実施の形態では、現用系異常検出部１０２は、待機系の動作モードが設定されている場合に、制御フェーズにおいて、現用系のマスタの状態を監視するとともに、現用系のマスタとスレーブとの間の通信の通信品質及び自装置とスレーブとの間の通信の通信品質を判定する。そして、測定した現用系のマスタの通信品質と自装置の通信品質をスレーブ制御実行判定部１０１に通知する。
スレーブ制御実行判定部１０１は、現用系異常検出部１０２から通知された通信品質を比較し、自装置の通信品質の方が現用系のマスタの通信品質よりもよければ、アービトレーション実行部１０３にアービトレーション参加を指示する。
なお、スレーブ制御実行判定部１０１は、本実施の形態では、動作モード設定部の一部の機能と選択要求送信部の一部の機能を担う。
また、現用系異常検出部１０２は、本実施の形態では、状態監視部の例であるとともに、第１の通信品質判定部及び第２の通信品質判定部の例である。
【００４４】
図７は、本実施の形態の通信シーケンスを示したものである。
物理層の方式は問わないが、本実施の形態ではＯＦＤＭＡを利用することを前提とする。
【００４５】
制御フェーズにおいて、タイムスロット番号０に、マスタ＃１がコマンドフレーム（ＣＭＤ）を送信し、タイムスロット番号１にマスタ＃２がダミーフレーム（ＤＭＹ）を送信する。ここで、マスタ＃２が送信するフレームは、無線通信品質を計測することを目的としており、フレームの内容は問わない。
マスタ＃２では、現用系異常検出部１０２が、無線通信品質を計測するためのダミーフレームを送信する。
スレーブでは、コマンド実行部２０２が、マスタ＃１のコマンドフレームに対する応答フレーム（ＡＣＫ）をタイムスロット番号２に送信するが、その際に、マスタ＃１が送信したコマンドフレーム（ダウンリンクフレーム）を受信した際の通信品質とマスタ＃２が送信したダミーフレーム（ダウンリンクフレーム）を受信した際の通信品質に関する情報を応答フレーム（ＡＣＫ）に付加して送信する。
ここで、通信品質に関する情報とは、例えば、ＲＳＳＩ（Ｒｅｃｅｉｖｅ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を用いることができる。
応答フレームはマスタ＃１、マスタ＃２の双方で受信する。より具体的には、マスタ＃１では、スレーブ制御実行部１０４が応答フレームを受信し、マスタ＃２では、現用系異常検出部１０２が応答フレームを受信する。
そして、スレーブからの応答フレームを受信した際に、マスタ＃１、マスタ＃２は、スレーブからマスタへのフレーム（アップリンクフレーム）の通信品質を判定することができる。
マスタ＃１では、アップリンクフレームにおける通信品質を示す情報を次のコマンドフレームに付加してスレーブに送信する。マスタ＃２では、現用系異常検出部１０２が、マスタ＃１からスレーブへのコマンドフレームを受信し、このコマンドフレームの内容によりスレーブからマスタ＃１へのアップリンクフレームにおける通信品質を判定することができる。
このように、マスタ＃２の現用系異常検出部１０２は、マスタ＃１からスレーブへのコマンドフレームの内容によりスレーブからマスタ＃１へのアップリンクにおける通信品質を判定することができ、スレーブからの応答フレームの受信状態によりスレーブからマスタ＃２へのアップリンクにおける通信品質を判定することができる。
更に、スレーブからの応答フレームの内容によりマスタ＃１からスレーブへのダウンリンクにおける通信品質及びマスタ＃２からスレーブへのダウンリンクにおける通信品質を判定することができる。
【００４６】
そして、アービトレーションフェーズにおいて、待機系のマスタ＃２では、スレーブ制御実行判定部１０１が現用系異常検出部１０２から通知された通信品質をチェックして、マスタ＃１より、マスタ＃２の方が安定的に通信状態が良いと判断した場合に、アービトレーションに参加する。
マスタ＃１のＲＥＱフレームには、個々のスレーブとマスタ＃１の間のアップリンクフレーム、ダウンリンクフレームの通信品質をパラメータとして付加し、タイムスロットｐに送信する。
マスタ＃２のＲＥＱフレームには、個々のスレーブとマスタ＃２の間の通信品質をパラメータとして付加してタイムスロットｐ＋１に送信する。
アービトレーションに応答するスレーブは、上記、通信品質のパラメータを評価し、その結果をＳＥＬフレームに付加して、タイムスロットｐ＋２に送信する。
なお、スレーブが通信品質のパラメータを評価してコントローラを選択する際には、例えば、以下の優先順位に基づいて選択を行う。
（１）通信不能になるマスタとスレーブの組合せがより少ないこと
（２）通信品質がより良好であること
アービトレーションフェーズのフレームシーケンス、アービトレーション結果を受けた各マスタの動作は、実施の形態１、２に示したものと同じである。
【００４７】
図１２は、本実施の形態に係るマスタの動作例を示すフローチャートである。
図１２では、Ｓ１２０１が追加された点を除き、図１０と同様である。
本実施の形態では、待機系である場合に、スレーブ制御実行判定部１０１は、現用系マスタが故障していない場合（Ｓ１０１１でＮＯ）に、自装置の通信品質が現用系マスタの通信品質よりもよいと判断すれば（Ｓ１２０１でＹＥＳ）、アービトレーション実行部１０３にアービトレーション参加を指示し、アービトレーション実行部１０３がＲＥＱフレームをスレーブに送信して、アービトレーションに参加する。なお、実施の形態１と同様に、現用系マスタが故障していると判断した場合（Ｓ１０１１でＹＥＳ）にも、ＲＥＱフレームは送信される。
以降の動作は、図１０と同様であるため説明は省略する。
【００４８】
また、図１３は、本実施の形態に係るスレーブの動作例を示すフローチャートである。
図１３では、図１１のＳ１１０４の代わりにＳ１３０１が行われ、Ｓ１１０６の代わりにＳ１３０２が行われる。
つまり、アービトレーション判定部２０１は、ＲＥＱフレームの送信元を判別した結果、２つのマスタ（現用系と待機系、待機系と待機系）からＲＥＱフレームを受信していた場合は、ＲＥＱフレームに示されている各々のマスタの通信品質に基づき、例えば上記の選択基準に従って、通信状態のよいマスタを選択する（Ｓ１３０１、Ｓ１３０２）。
これ以外の動作は、図１１と同様なので、説明は省略する。
【００４９】
以上、本実施の形態に示した方法によれば、刻々と変化する通信環境に応じて、通信状態の良いマスタをコントローラとして選択することが可能となり、より信頼性の高いシステムが構築可能となる。
【００５０】
以上、本実施の形態では、
現用系、及び、待機系コントローラから制御対象局へ送信する際の通信状態を、個々の制御対象局でのフレームの受信状態を計測し、応答フレームに付加して返信させることで得て、
待機系コントローラの通信状態が、現用系コントローラに比べて継続的に良いと判定した場合に、制御対象局の制御権を要求する待機系コントローラを説明した。
【００５１】
また、本実施の形態では、
現用系、待機系コントローラから制御対象局へ送信する際の通信状態と、
制御対象局から、現用系、及び、待機系コントローラへ送信する際の通信状態を、制御対象局が送信する応答フレームの受信状態から得て、
制御対象局の制御権を要求する際に、付加情報として送信するコントローラと、
次のサイクルのコントローラを選択する際に、前記、付加情報として送信された通信状態を基に、通信状態の良いコントローラを選択する制御対象局を説明した。
【００５２】
実施の形態４．
実施の形態３においては、制御フェーズにおいて、待機系コントローラのマスタ＃２が送信するフレーム（ＤＭＹ）の内容は問わないとした。
本実施の形態では、直前の現用系コントローラのマスタ＃１が送信したコマンドフレーム（ＣＭＤ）の内容を送信するようにする（ただし、送信元は、マスタ＃２であることが判定できるようになっており、通信品質の比較はできるようにする）。
このようにすることで、スレーブは、マスタ＃１が送信したコマンドフレームを受信し損なった場合でも、マスタ＃２が送信したフレームを受信できれば、コマンドを受信することが可能であり、より信頼性を高めることが可能となる。
スレーブからの応答フレームについても、待機系のマスタが、スレーブから受信した受信フレームを現用系のマスタに送信することで、コマンド同様に通信品質を高めることができる。
【００５３】
つまり、制御フェーズでは、現用系のマスタが、スレーブ制御用のコマンドフレーム（制御データ）を複数のスレーブに対して送信するが、待機系のマスタは、現用系のマスタが複数のスレーブに対して送信したコマンドフレームを受信し、同じ内容のフレーム（予備制御データ）を複数のスレーブに送信する。
通信シーケンスは、図７と同様であり、待機系のマスタは、タイムスロット０において、現用系のマスタからコマンドフレームを受信し、タイムスロット１において、コマンドフレームと同じフレームを複数のスレーブに送信する。
スレーブは、タイムスロット０において、現用系のマスタからのコマンドフレームを受信するが、このコマンドフレームを正常に受信できず、タイムスロット１において、待機系のマスタから送信されたフレームを正常に受信できた場合に、現用系のマスタからのコマンドフレームの代わりに待機系のマスタからのフレームを利用する。
【００５４】
また、同様に、制御フェーズにおいて、各スレーブは、タイムスロット２において、現用系のマスタからの制御に応答する応答フレーム（応答データ）を送信するとともに、当該応答フレームと同じ内容のフレーム（予備応答データ）を待機系のマスタに送信し、待機系のマスタは各スレーブからのフレームを受信する。
待機系のマスタは、各スレーブから受信したフレームを現用系のマスタに送信する。
現用系のマスタは、各スレーブから送信された応答フレームを正常に受信できず、待機系のマスタから送信されたフレームを正常に受信できた場合に、各スレーブからの応答フレームの代わりに待機系のマスタから受信したフレームを利用する。
【００５５】
本実施の形態に示した方法は、マスタ＃１とマスタ＃２を離して設置した場合に、より高い効果を得ることができる。
例えば、マスタ＃１、マスタ＃２、スレーブ＃２が、図８に示すような位置関係にあった場合に、マスタ＃１とスレーブ＃２は障害物のために、通信が不調になる可能性がある。
本実施の形態に示した方法によれば、マスタ＃２を経由して通信が可能になるため、安定した通信を行えることが期待できる。
【００５６】
以上、本実施の形態では、
現用系、待機系コントローラとの通信状態を、個々の制御対象局で計測するための待機系コントローラが送信するフレームとして、現用系コントローラのコマンドフレームの中身をコピーしたもの送信する待機系コントローラと、
現用系コントローラが、送信するコマンドフレームの受信に失敗した場合に、前記、待機系コントローラが送信したフレームを受信して、エラーリカバリーを図る制御対象局を持つコントローラ二重化無線通信システムを説明した。
【００５７】
また、本実施の形態では、
制御対象局が送信した応答フレームの中身をコピーしたものを送信する待機系コントローラと、
制御対象局が送信した応答フレームの受信に失敗した場合に、前記、待機系コントローラが送信したフレームを受信して、エラーリカバリーを図る現用系コントローラを持つコントローラ二重化無線通信システムを説明した。
【００５８】
実施の形態５．
本実施の形態では、実施の形態１、２、３に示した待機系のマスタがアービトレーションに参加するに至ったイベント（現用系故障検出や通信状態）、及び、アービトレーションの結果をログ情報として出力する。
【００５９】
つまり、実施の形態１、２に示した待機系のマスタは、現用系のマスタが正常な状態でないと判断した際の監視内容、現用系のマスタが正常な状態でないと判断してＲＥＱフレームを送信した際のスレーブからのＳＥＬフレームの少なくともいずれかを記憶し、これらをログ情報として出力する。
また、実施の形態３に示した待機系のマスタは、自装置の通信品質が現用系のマスタの通信品質よりもよいと判断した際の自装置及び現用系のマスタの通信品質の内容、自装置の通信品質が現用系のマスタの通信品質よりもよいと判断してＲＥＱフレームを送信した際のスレーブからのＳＥＬフレームの少なくともいずれかを記憶し、これらをログ情報として出力する。
【００６０】
また、実施の形態１、２に示したスレーブは、ＲＥＱフレームに対するＳＥＬフレームを記憶し、これをログ情報として出力する。
さらに、実施の形態３に示したスレーブは、アービトレーションフェーズの前での現用系のマスタとの通信における通信品質と待機系のマスタとの通信における通信品質とを記憶し、これらをログ情報として出力する。
【００６１】
このように、本実施の形態では、コントローラ切り替えに関連する情報をログ情報として記憶するため、ログ情報を用いて、コントローラ切り替えに至った要因を分析することが容易となる。
【００６２】
以上、本実施の形態では、制御対象局の制御権を要求するに至った要因、及び、要求に対する制御対象局の選択結果、通信状態をログ情報として出力することを特徴とする現用系、及び、待機系コントローラを説明した。
【００６３】
また、本実施の形態では、現用系、待機系コントローラの制御権要求に対する自局の選択結果、及び通信状態をログ情報として出力する制御対象局を説明した。
【００６４】
実施の形態６．
実施の形態３では、制御フェーズにおいて、現用系コントローラがスレーブに対してＣＭＤフレームを送信し、待機系コントローラはスレーブに対してＤＭＹフレームを送信することを述べた。
本実施の形態では、現用系コントローラが、ＣＭＤフレーム内でアービトレーション・リクエストを送信し、待機系コントローラは、ＤＭＹフレームにて、アービトレーション・リクエストの有無を送信するようにする。
さらに、スレーブからは、応答フレーム（ＡＣＫ）で、アービトレーションの結果を送信するようにする。
【００６５】
つまり、本実施の形態では、現用系のマスタ装置は、ＣＭＤフレーム（制御データ）にアービトレーション・リクエスト（選択要求）を含ませ、アービトレーション・リクエストが含まれるＣＭＤフレームを各スレーブ装置に送信する。
また、待機系のマスタ装置は、アービトレーション・リクエストがある場合は、ＤＭＹフレームにアービトレーション・リクエストを含ませ、現用系のマスタ装置によるＣＭＤフレームの送信に並行して、アービトレーション・リクエストが含まれるＤＭＹフレームを各スレーブ装置に送信する。一方、アービトレーション・リクエストがない場合は、アービトレーション・リクエストがない旨の情報をＤＭＹフレームに含ませて、このＤＭＹフレームを各スレーブ装置に送信する。
待機系のマスタ装置は、実施の形態１又は３と同様の状態において、アービトレーション・リクエストをＤＭＹフレームに含ませる。
つまり、実施の形態１と同様に、待機系のマスタは、現用系のマスタの状態を監視し、現用系のマスタが故障していると判断した際に、アービトレーション・リクエストが含まれるＤＭＹフレームを各スレーブに送信する。
また、実施の形態３と同様に、待機系のマスタは、現用系のマスタと各スレーブとの通信品質を計測し、また、自装置と各スレーブとの通信品質を計測し、現用系のマスタの通信品質よりも自装置の通信品質がよいと判断した際に、アービトレーション・リクエストが含まれるＤＭＹフレームを各スレーブに送信する。
【００６６】
このように、本実施の形態によれば、ＣＭＤフレーム、ＤＭＹフレームにおいてアービトレーション・リクエストを送信し、ＡＣＫフレームにおいて選択結果を応答するため、制御フェーズ内でアービトレーションが実施可能となり、アービトレーションの実行時間を短縮することが可能となる。
【００６７】
実施の形態７．
本実施の形態では、ビーコン情報を送信して、例えば、ＴＤＭＡを用いた通信方式におけるネットワーク内の他のスレーブのタイムスロットや、ＯＦＤＭＡを用いた通信方式におけるチャネルアサインメント等を指定する例を説明する。
ビーコン情報とは、上述のタイムスロットやチャネルアサインメント等を指定する通信制御のための情報である。
【００６８】
図７に示す通信シーケンスを用いて、本実施の形態を説明する。
タイムスロット０において、現用系マスタはビーコン情報が含まれるＣＭＤフレーム（制御データ）を送信する。続く、タイムスロット１において待機系マスタも、ビーコン情報が含まれるＤＭＹフレーム（予備制御データ）を送信する。この時、待機系マスタは現用系マスタと同じ内容のビーコン情報を生成し、送信できることとする。
スレーブは、現用系マスタからのビーコン情報を受信できなかった場合は、待機系マスタからのビーコン情報を受信して、このビーコン情報に従って通信を行う。
このことにより、現用系マスタが故障した場合において、待機系マスタが発行するビーコン情報に従って、実施の形態１、２、６で述べたアービトレーションを実施することが可能となる。
【００６９】
以上、本実施の形態では、
現用系コントローラが送信するビーコン情報と同じビーコン情報を送信する待機系コントローラと、
現用系コントローラが送信するビーコン情報を受信できなかった場合に、待機系コントローラが送信するビーコン情報に従って通信を行う制御対象局により構成されるコントローラ二重化無線通信システムを説明した。
【００７０】
最後に、実施の形態１〜７に示したマスタ装置１００及びスレーブ装置２００のハードウェア構成例について説明する。
図１４は、実施の形態１〜７に示すマスタ装置１００及びスレーブ装置２００のハードウェア資源の一例を示す図である。
なお、図１４の構成は、あくまでもマスタ装置１００及びスレーブ装置２００のハードウェア構成の一例を示すものであり、マスタ装置１００及びスレーブ装置２００のハードウェア構成は図１４に記載の構成に限らず、他の構成であってもよい。
【００７１】
図１４において、マスタ装置１００及びスレーブ装置２００は、プログラムを実行するＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）を備えている。
ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介して、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）９１３、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、キーボード９０２、マウス９０３、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。
更に、ＣＰＵ９１１は、ＦＤＤ９０４（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）、コンパクトディスク装置９０５（ＣＤＤ）、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７と接続していてもよい。また、磁気ディスク装置９２０の代わりに、光ディスク装置、メモリカード（登録商標）読み書き装置などの記憶装置でもよい。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０の記憶媒体は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置の一例である。
通信ボード９１５、キーボード９０２、マウス９０３、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、入力装置の一例である。
また、通信ボード９１５、表示装置９０１、プリンタ装置９０６などは、出力装置の一例である。
【００７２】
通信ボード９１５は、図１に示すように、無線ネットワークに接続されている。例えば、通信ボード９１５は、無線ネットワークとして、携帯電話ネットワーク、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）等に接続することが可能である。また、無線ネットワークを介して、インターネット、ＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）などに接続されていても構わない。
【００７３】
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム９２１（ＯＳ）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。
プログラム群９２３のプログラムは、ＣＰＵ９１１がオペレーティングシステム９２１、ウィンドウシステム９２２を利用しながら実行する。
【００７４】
また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１に実行させるオペレーティングシステム９２１のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。
また、ＲＡＭ９１４には、ＣＰＵ９１１による処理に必要な各種データが格納される。
【００７５】
また、ＲＯＭ９１３には、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｐｕｔ  Ｏｕｔｐｕｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）プログラムが格納され、磁気ディスク装置９２０にはブートプログラムが格納されている。
マスタ装置１００及びスレーブ装置２００の起動時には、ＲＯＭ９１３のＢＩＯＳプログラム及び磁気ディスク装置９２０のブートプログラムが実行され、ＢＩＯＳプログラム及びブートプログラムによりオペレーティングシステム９２１が起動される。
【００７６】
上記プログラム群９２３には、実施の形態１〜７の説明において「〜部」として説明している機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
【００７７】
ファイル群９２４には、実施の形態１〜７の説明において、「〜の判断」、「〜の判別」、「〜の計算」、「〜の比較」、「〜の評価」、「〜の更新」、「〜の設定」、「〜の登録」、「〜の選択」、「〜の集計」等として説明している処理の結果を示す情報やデータや信号値や変数値やパラメータが、「〜ファイル」や「〜データベース」の各項目として記憶されている。
「〜ファイル」や「〜データベース」は、ディスクやメモリなどの記録媒体に記憶される。ディスクやメモリなどの記憶媒体に記憶された情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、読み書き回路を介してＣＰＵ９１１によりメインメモリやキャッシュメモリに読み出され、抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示などのＣＰＵの動作に用いられる。
抽出・検索・参照・比較・演算・計算・処理・編集・出力・印刷・表示のＣＰＵの動作の間、情報やデータや信号値や変数値やパラメータは、メインメモリ、レジスタ、キャッシュメモリ、バッファメモリ等に一時的に記憶される。
また、実施の形態１〜７で説明しているフローチャートの矢印の部分は主としてデータや信号の入出力を示し、データや信号値は、ＲＡＭ９１４のメモリ、ＦＤＤ９０４のフレキシブルディスク、ＣＤＤ９０５のコンパクトディスク、磁気ディスク装置９２０の磁気ディスク、その他光ディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記録される。また、データや信号は、バス９１２や信号線やケーブルその他の伝送媒体によりオンライン伝送される。
【００７８】
また、実施の形態１〜７の説明において「〜部」として説明しているものは、「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また、「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明しているものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、素子・デバイス・基板・配線などのハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。ファームウェアとソフトウェアは、プログラムとして、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等の記録媒体に記憶される。プログラムはＣＰＵ９１１により読み出され、ＣＰＵ９１１により実行される。すなわち、プログラムは、実施の形態１〜７の「〜部」としてコンピュータを機能させるものである。あるいは、実施の形態１〜７の「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００７９】
このように、実施の形態１〜７に示すマスタ装置１００及びスレーブ装置２００は、処理装置たるＣＰＵ、記憶装置たるメモリ、磁気ディスク等、入力装置たるキーボード、マウス、通信ボード等、出力装置たる表示装置、通信ボード等を備えるコンピュータであり、上記したように「〜部」として示された機能をこれら処理装置、記憶装置、入力装置、出力装置を用いて実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施の形態１〜７に係る通信システムの構成例を示す図。
【図２】実施の形態１〜７に係る制御フェーズとアービトレーションフェーズの例を示す図。
【図３】実施の形態１に係るマスタ装置の構成例を示す図。
【図４】実施の形態１に係るスレーブ装置の構成例を示す図。
【図５】実施の形態１に係る制御フェーズとアービトレーションフェーズにおける通信例を示す図。
【図６】実施の形態２に係る制御フェーズとアービトレーションフェーズにおける通信例を示す図。
【図７】実施の形態３に係る制御フェーズとアービトレーションフェーズにおける通信例を示す図。
【図８】実施の形態４に係るマスタとスレーブ間に障害物がある例を示す図。
【図９】実施の形態３に係るマスタ装置の構成例を示す図。
【図１０】実施の形態１に係るマスタ装置の動作例を示すフローチャート図。
【図１１】実施の形態１に係るスレーブ装置の動作例を示すフローチャート図。
【図１２】実施の形態３に係るマスタ装置の動作例を示すフローチャート図。
【図１３】実施の形態３に係るスレーブ装置の動作例を示すフローチャート図。
【図１４】実施の形態１〜７に係るマスタ装置とスレーブ装置のハードウェア構成例を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
１００  マスタ装置、１０１  スレーブ制御実行判定部、１０２  現用系異常検出部、１０３  アービトレーション実行部、１０４  スレーブ制御実行部、１０５  無線通信処理部、２００  スレーブ装置、２０１  アービトレーション判定部、２０２  コマンド実行部、２０３  無線通信処理部、３００  無線ネットワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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