(57)【要約】【課題】リアルタイム性を損なわずに、通信データを正確に蓄積することができる技術を提供する。【解決手段】データ送信部１２は、データを間欠的に送信する。再送制御部２４は、データ送信部１２により送信されたデータが受信側に正常に到達しなかったことを検知することに起因して、その正常に到達しなかったデータをデータ送信部１２に再送させる。再送制御部２４は、データ送信部１２から所定の送信スケジュールにしたがって送信されるデータの当該送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、正常に到達しなかったデータの再送タイミングをスケジュールする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを間欠的に送信するデータ送信部と、
前記データ送信部により送信されたデータが受信側に正常に到達しなかったことを検知することに起因して、その正常に到達しなかったデータを前記データ送信部に再送させる再送制御部と、を備え、
前記再送制御部は、前記データ送信部から所定の送信スケジュールにしたがって送信されるデータの当該送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、前記正常に到達しなかったデータの再送タイミングをスケジュールすることを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記再送制御部は、前記正常に到達しなかったデータの再送タイミングを、正規に送信されるデータの送信タイミングの直後に、スケジュールすることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記再送制御部は、前記正常に到達しなかったデータの数が所定の設定数を超えるまで、再送を待機させ、その設定数を超えたとき、それらデータをまとめて送信するようそれらデータの再送タイミングをスケジュールすることを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項４】
前記データ送信部がデータを送信していない期間、前記データ送信部を省電力モードに遷移させる電力制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の送信装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の送信装置と、受信装置とを備える通信システムであって、
前記受信装置は、
前記データ送信部から送信されてくるデータを受信するデータ受信部と、
前記データ受信部により受信されたデータを記録するためのデータ蓄積部と、
前記データ受信部により受信されたデータを前記データ蓄積部に記録する記録制御部と、を含み、
前記記録制御部は、前記データ送信部から再送されたデータが前記データ受信部により受信されると、そのデータが正規の順番で管理されるよう、前記データ蓄積部に蓄積されたデータの順番を入れ替えることを特徴とする通信システム。
【請求項６】
前記再送制御部に再送させるべきデータを保持する再送データ保持部と、
前記再送データ保持部に保持されているデータの量を監視する記憶管理部と、
前記記憶管理部が計測した前記再送データ保持部に保持されているデータの量をもとに、リアルタイムに取得したデータを前記データ送信部に送信させる送信制御部の送信タイミングと、前記再送制御部の再送タイミングとを制御するタイミング管理部と、
を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の送信装置。
【請求項７】
前記タイミング管理部は、前記再送データ保持部に保持されているデータの量が所定の量を超えた場合、前記再送制御部の再送タイミングを優先的に割り当て、未割り当ての期間に前記送信制御部の送信タイミングを割り当てることを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項８】
前記タイミング管理部は、前記再送データ保持部に保持されているデータの量が所定の量を超えた場合、前記データ送信部から所定の送信スケジュールにしたがって送信されるデータの当該送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、前記正常に到達しなかったデータの再送タイミングをスケジュールするモードと、前記再送制御部の再送タイミングを優先的に割り当て、未割り当ての期間に前記送信制御部の送信タイミングを割り当てるモードとを周期的に変更することを特徴とする請求項６に記載の送信装置。
【請求項９】
前記再送データ保持部は、当該再送データ保持部に保持されているデータの量が所定の量を超えた場合において再送データを新たに記憶する頻度を、当該再送データ保持部に保持されているデータ量が所定の量以下の場合において再送データを新たに記憶する頻度よりも少なくすることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の送信装置。
【請求項１０】
前記再送データ保持部は、当該再送データ保持部に保持されているデータの量が記憶可能な許容量に到達した場合において、新たな再送データを既に記憶された再送データに上書きする際、当該再送データ保持部に記憶された順序が早い再送データの一部を残しつつ上書きすることを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載の送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リアルタイム性が要求されるデータを送信する送信装置、および通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
リアルタイム性が要求される通信では、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）などのコネクションレス型の通信プロトコルが使用されることが多い。リアルタイム性が要求される通信の例として、ＩＰ電話などの双方向ストリーミング通信、適応的な制御システム（たとえば、温度を目標値に保つためのフィードバック制御システム）におけるセンサと制御部との間の通信、などがある。
【０００３】
リアルタイム性が要求される通信でも、その通信データを蓄積する必要性が発生する場合がある。たとえば、ＩＰ電話において通話を録音する場合、計測データのログを蓄積する場合（たとえば、特許文献１参照）、などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３３１４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当然のことながら、通信データを蓄積する場合、正確な通信データを蓄積することが望まれる。正確な通信データを蓄積するには、通信中にデータが欠落した場合、そのデータを再送する必要がある。しかしながら、このデータの再送はリアルタイム性を損なう要因となる。
【０００６】
本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、リアルタイム性を損なわずに、通信データを正確に蓄積することができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様の送信装置は、データを間欠的に送信するデータ送信部と、データ送信部により送信されたデータが受信側に正常に到達しなかったことを検知することに起因して、その正常に到達しなかったデータをデータ送信部に再送させる再送制御部と、を備える。再送制御部は、データ送信部から所定の送信スケジュールにしたがって送信されるデータの当該送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、正常に到達しなかったデータの再送タイミングをスケジュールする。
【０００８】
本発明の別の態様は、通信システムである。この通信システムは、送信装置と、受信装置とを備える通信システムであって、受信装置は、データ送信部から送信されてくるデータを受信するデータ受信部と、データ受信部により受信されたデータを記録するためのデータ蓄積部と、データ受信部により受信されたデータをデータ蓄積部に記録する記録制御部と、を含む。記録制御部は、データ送信部から再送されたデータがデータ受信部により受信されると、そのデータが正規の順番で管理されるよう、データ蓄積部に蓄積されたデータの順番を入れ替える。
【０００９】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、リアルタイム性を損なわずに、通信データを正確に蓄積することができる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態に係る通信システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る、送信装置および受信装置間の通信手順例１を示すシーケンス図である。
【図３】実施の形態に係る、送信装置および受信装置間の通信手順例２を示すシーケンス図である。
【図４】実施の形態に係る制御システムの構成を示す図である。
【図５】実施の形態に係る、計測装置および制御装置の動作例１を示す図である。
【図６】実施の形態に係る、計測装置および制御装置の動作例２を示す図である。
【図７】実施の形態に係る、計測装置および制御装置の動作例３を示す図である。
【図８】実施の形態に係る、計測データおよびデータ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例１を示す図である。図８（ａ）は、計測データのデータ構造例１を示し、図８（ｂ）は、データ蓄積部に蓄積されているロギングデータが欠落している状態で、その欠落しているデータが再送されてきた状況を示す。図８（ｃ）は、再送されてきたデータが蓄積された後の、データ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例１を示す図である。
【図９】実施の形態に係る、計測データおよびデータ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例２を示す図である。図９（ａ）は、計測データのデータ構造例２を示し、図９（ｂ）は、データ蓄積部に蓄積されているロギングデータが欠落している状態で、その欠落しているデータが再送されてきた状況を示す。図９（ｃ）は、再送されてきたデータが蓄積された後の、データ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例２を示す図である。
【図１０】実施の形態に係る計測装置の別の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態に係るタイミング管理部による送信タイミングと再送タイミングとの制御の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態に係る、再送データ保持部における再送データの格納手順を示す図である。
【図１３】実施の形態に係る、再送データ保持部における再送データの上書き手順の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、実施の形態に係る通信システム５００の構成を示す図である。通信システム５００は、送信装置１００および受信装置２００を備える。送信装置１００および受信装置２００は、無線ＬＡＮもしくは有線ＬＡＮ、またはインターネットなどのネットワーク３００を介して接続され、両者は双方向通信が可能である。本実施の形態では、送信装置１００と受信装置２００との間の通信に、ＵＤＰなどのコネクションレス型の通信プロトコルが採用されることを前提とする。
【００１３】
送信装置１００は、あらかじめ定められた送信スケジュールにしたがって、ネットワーク３００を介して間欠的にデータを受信装置２００に送信する。送信装置１００は、温度や湿度を定期的に計測して送信する計測装置であってもよいし、動画データや音声データを含むパケットをリアルタイムに伝送するＩＰ電話装置またはコンテンツ配信装置であってもよい。
【００１４】
受信装置２００は、送信装置１００から間欠的に送信されてくるデータを受信し、そのデータを蓄積する。受信装置２００は、受信したデータをもとにリアルタイム処理（たとえば、フィードバック制御）する制御装置であってもよいし、動画データや音声データを含むパケットをリアルタイムに受信し、再生するＩＰ電話装置またはコンテンツ再生装置であってもよい。
【００１５】
送信装置１００は、通信部１０、制御部２０、送信データ保持部３０および電力制御部４０を備える。通信部１０は、データ送信部１２および制御信号受信部１４を含む。制御部２０は、送信制御部２２および再送制御部２４を含む。
【００１６】
受信装置２００は、通信部２１０、制御部２２０およびデータ蓄積部２３０を備える。通信部２１０は、データ受信部２１２および制御信号送信部２１４を含む。制御部２２０は、受信制御部２２２および記録制御部２２４を含む。
【００１７】
送信装置１００および受信装置２００のそれぞれの構成は、ハードウェア的には、任意のプロセッサ、メモリ、その他のＬＳＩで実現でき、ソフトウェア的にはメモリにロードされたプログラムなどによって実現されるが、ここではそれらの連携によって実現される機能ブロックを描いている。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、またはそれらの組み合わせによっていろいろな形で実現できることは、当業者には理解されるところである。
【００１８】
送信制御部２２は、データをリアルタイムに取得し、各データにヘッダを付してデータ送信部１２に渡すとともに、送信データ保持部３０に蓄積する。そのヘッダには、送信時刻またはシーケンス番号が含まれ、受信側でデータの送信順番の確認が可能である。データ送信部１２は、送信制御部２２から渡されるデータをネットワーク３００を介して間欠的にデータ受信部２１２に送信する。たとえば、送信制御部２２は、単位時間（たとえば、１０秒、１分）おきに計測される温度データを取得し、データ送信部１２は、その取得タイミングに連動させて、取得されたデータを送信する。
【００１９】
また、送信制御部２２は、再送制御部２４から再送指示を受けると、該当するデータを送信データ保持部３０から取得して、データ送信部１２に渡す。データ送信部１２は、送信制御部２２から渡されるデータを再送する。
【００２０】
送信データ保持部３０は、データ送信部１２により送信されたデータを保持する。送信データ保持部３０に保持されるデータは、再送用のバックアップデータとして保持されるものである。送信データ保持部３０はリングバッファで構成され、その記憶領域がフルになると、最も古いデータから削除される方式であってもよい。また、送信データ保持部３０に保持されるデータのうち、再送が必要なくなったことが確認されたデータは、再送制御部２４の制御にしたがい、削除される方式であってもよい。再送制御部２４は、再送が必要なくなったか否かを、該当するデータの到着確認が受信されたか否かにより判定することができる。
【００２１】
電力制御部４０は、データ送信部１２がデータを送信していない期間、データ送信部１２を省電力モード（たとえば、スリープモード）に遷移させる。電力制御部４０は、データ送信部１２が送信期間か非送信期間かを、送信制御部２２から通知される制御信号により認識することが可能である。この省電力制御により、送信装置１００の消費電力を低減することができる。とくに、送信期間に対する非送信期間の割合が大きい場合、有効である。
【００２２】
制御信号受信部１４は、制御信号送信部２１４から制御信号を受信する。ここでは、制御信号送信部２１４から到着確認および再送要求を受信する。到着確認は、データ送信部１２から送信されたデータが受信装置２００に正常に受信されたとき、受信装置２００から返信される信号である。再送要求は、データ送信部１２から送信されたデータが受信装置２００に正常に受信されなかったとき、受信装置２００からそのデータの再送を要求する信号である。
【００２３】
制御信号受信部１４は、制御信号送信部２１４から再送要求を受信すると、再送制御部２４に渡す。これにより、再送制御部２４は、データ送信部１２により送信されたデータが受信側に正常に到達しなかったことを検知することができる。
【００２４】
また、データ送信部１２により送信されたデータが受信装置２００に正常に到達しない場合に、受信装置２００からそのデータの再送要求が出されない通信プロトコルが採用されている場合、再送制御部２４は、つぎのようにして、そのデータが正常に到達しなかったことを検知することができる。すなわち、再送制御部２４は、データ送信部１２からデータが送信された後、所定の期間内に、そのデータに対する到着確認を取得できなかった場合、そのデータが正常に到達しなかったと判定する。
【００２５】
再送制御部２４は、データ送信部１２により送信されたデータが受信側に正常に到達しなかったことを検知することに起因して、その正常に到達しなかったデータをデータ送信部１２に再送させる。その際、再送制御部２４は、データ送信部１２から所定の時間間隔で送信されるデータの送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、正常に到達しなかったデータの再送タイミングをスケジュールする。すなわち、再送制御部２４は、リアルタイムに伝送されるべき、正規のデータ伝送を妨げないタイミングに再送データの送信タイミングをスケジュールする。
【００２６】
データ送信部１２により送信されたデータが、受信側に正常に到達しなかった場合にて、データの送信順番を遵守しようとすると、そのデータのつぎのデータ以降の送信が遅延する可能性が高くなる。また、上述した省電力制御を採用した場合、ある正規のデータ送信が完了すると、データ送信部１２は省電力モードに遷移されるが、つぎの正規のデータ送信をする前に、再送用のデータ送信をするためにデータ送信部１２を通常モードに復帰させなければならない。詳細は後述するが、当該つぎの正規のデータ送信をした後に、再送用のデータ送信をしたほうが、すなわち、送信順番を入れ替えた方が消費電力を低減することができる。
【００２７】
再送制御部２４は、たとえば、正常に到達しなかったデータの再送タイミングを、正規に送信されるデータの送信タイミングの直後に、スケジュールする。ここで、当該正規に送信されるデータとは、再送制御部２４が正常に到達しなかったことを検知してから、つぎに正規に送信されるデータであってもよいし、それ以降に正規に送信されるデータであってもよい。なお、送信データ保持部３０の容量を小さく設計することを重視する場合、できるだけ早期に送信される正規のデータの直後に、再送用のデータの送信タイミングをスケジュールすることが好ましい。
【００２８】
また、再送制御部２４は、正常に到達しなかったデータの数が所定の設定数を超えるまで、再送を待機させ、その設定数を超えたとき、それらデータをまとめて送信するようそれらデータの再送タイミングをスケジュールする。すなわち、再送制御部２４は、再送用のデータを上記インターバル期間にバースト転送する。当該設定数は、一つのインターバル期間に送信可能なデータ数の範囲内に設定される。最も効率的に設計するには、当該設定数を一つのインターバル期間に送信可能な最大のデータ数に設定するとよい。
【００２９】
データ受信部２１２は、データ送信部１２から送信されてくるデータを受信し、受信制御部２２２に渡す。データ受信部２１２は、データ送信部１２から渡されたデータのヘッダに含まれる情報を参照して、データ送信部１２から送信されたデータが正常に受信できているか否か判定する。より具体的には、データ送信部１２から送信されたデータに誤りや欠落が存在しないか否か判定する。たとえば、ヘッダに含まれるシーケンス番号を監視して、欠落したデータが存在するか否か判定する。
【００３０】
受信制御部２２２は、データ送信部１２から送信されたデータが正常に受信できた場合、制御信号送信部２１４に到着確認を送出させる。一方、データ送信部１２から送信されたデータが正常に受信できない場合、制御信号送信部２１４に、正常に受信できなかったデータの再送要求を送出させる。なお、上述したように、正常に受信できない場合にて、再送要求を送出させない方式も可能である。
【００３１】
データ蓄積部２３０は、データ受信部２１２により受信されたデータを記録するためのものである。記録制御部２２４は、データ受信部２１２により受信されたデータをデータ蓄積部２３０に格納する。記録制御部２２４は、データ送信部１２から再送されたデータがデータ受信部２１２により受信されると、そのデータが正規の順番で管理されるよう、データ蓄積部２３０に蓄積されたデータの順番を入れ替える。
【００３２】
図２は、実施の形態に係る、送信装置１００および受信装置２００間の通信手順例１を示すシーケンス図である。通信手順例１は、受信装置２００が送信装置１００から送信されたデータを正常に受信できなかった場合、受信装置２００はそのデータの再送要求を送信装置１００に送出する手順を含む。
【００３３】
図２は、送信装置１００が、四つのデータ（ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３、ＤＡＴＡ４）を所定の時間間隔で、受信装置２００に送信する場合の手順を示す。送信装置１００は、正規の送信タイミングにしたがい、各データを受信装置２００に送信し、受信装置２００は、そのデータを正常に受信すると、到着確認ＡＣＫを送信装置１００に返信する。送信装置１００は、この到着確認ＡＣＫを受信すると、上記データが受信装置２００に正常に到達したことを確認することができる。
【００３４】
図２は、二番目のデータＤＡＴＡ２が、伝送路に重畳されたノイズなどの影響により、受信装置２００に到達しなかった例を示している。受信装置２００は、二番目のデータＤＡＴＡ２が欠落したことを検知すると、送信装置１００に再送要求を送出する。送信装置１００は、その再送要求を受信すると、三番目のデータＤＡＴＡ３の送信と、四番目のデータＤＡＴＡ４の送信との間のインターバル期間に、二番目のデータＤＡＴＡ２を再送する。
【００３５】
より具体的には、送信装置１００は、その再送要求を受信した後、つぎに送信されるデータ（ここでは、三番目のデータＤＡＴＡ３）の到着確認ＡＣＫを受信した直後に、二番目のデータＤＡＴＡ２を再送する。なお、送信装置１００は、三番目のデータＤＡＴＡ３を送信した後、その到着確認ＡＣＫを受信する前に、二番目のデータＤＡＴＡ２を再送してもよい。
【００３６】
図３は、実施の形態に係る、送信装置１００および受信装置２００間の通信手順例２を示すシーケンス図である。通信手順例２では、受信装置２００が送信装置１００から送信されたデータを正常に受信できなかった場合、受信装置２００はそのデータの到着確認ＡＣＫも再送要求も送出しない。
【００３７】
図３も図２の同様に、送信装置１００が、四つのデータ（ＤＡＴＡ１、ＤＡＴＡ２、ＤＡＴＡ３、ＤＡＴＡ４）を所定の時間間隔で、受信装置２００に送信する場合の手順を示し、二番目のデータＤＡＴＡ２が、受信装置２００に到達しなかった例を示している。
【００３８】
送信装置１００は、二番目のデータＤＡＴＡ２を正規送信した後、所定の期間経過しても、受信装置２００から到着確認ＡＣＫを受信できない場合、二番目のデータＤＡＴＡ２の伝送失敗と判定する。送信装置１００は、当該伝送失敗と判定することをもって、受信装置２００から再送要求を受信したとみなす。図２と同様に、送信装置１００は、三番目のデータＤＡＴＡ３の送信と、四番目のデータＤＡＴＡ４の送信との間のインターバル期間に、二番目のデータＤＡＴＡ２を再送する。
【００３９】
以上説明したように実施の形態によれば、間欠的にデータを送信する通信方式にて、正常に受信されないデータが発生した場合、そのインターバル期間に、そのデータを再送することにより、リアルタイム性を損なわずに、通信データを正確に蓄積することができる。すなわち、正規に送信されるデータの送信スケジュールが変更されないため、リアルタイム性を確保することができる。また、正常に受信されなかったデータが再送されるため、受信側では通信データを正確に蓄積することができる。
【００４０】
また、正規に送信されるデータの送信スケジュールを変更しない範囲で、できるだけ早く正常に受信されなかったデータを再送することにより、送信データ保持部３０に蓄積されるデータ量を減らすことができ、送信データ保持部３０の容量を削減することができる。
【００４１】
また、上記インターバル期間に、データ送信部１２を省電力モードに遷移させれば、送信装置１００の消費電力を低減することができる。なお、到着確認を受信後の制御信号受信部１４も省電力モードに遷移させてもよい。さらに、正規のデータが送信された直後に、再送用のデータを送信すれば、つぎの正規送信までの、省電力モードへの移行および通常モードへの復帰を一回にまとめることができる。したがって、その移行処理および復帰処理に係る消費電力の増大を抑制することができる。仮に、上記インターバル期間の中間時点で再送用のデータを送信する場合、上述した、省電力モードへの移行および通常モードへの復帰を二回行う必要があり、その移行処理および復帰処理に係る消費電力が増大してしまう。
【００４２】
また、再送用のデータが複数たまってから、上記インターバル期間に、それらのデータをバースト転送すれば、再送用のデータを送信するインターバル期間の数を減少させることができる。したがって、例外処理する回数が減少するため、制御部２０の負荷を低減することができる。
【００４３】
さらに、一つのインターバル期間に送信可能な最大データ数の再送要求がたまってから、それらのデータを再送すれば、そのインターバル期間は省電力モードに遷移させる必要がなくなるため、その移行処理および通常モードへの復帰処理を省略することができる。したがって、それらの処理に係る消費電力を低減することができる。すなわち、他のインターバル期間で通常通りの省電力効果を得つつ、その移行処理および通常モードへの復帰処理の回数を削減することができる。
【００４４】
つぎに、実施の形態に係る通信システム５００を、冷蔵庫やショーケースなどの温度を管理する制御システムに適用した実施の形態を説明する。
【００４５】
省エネ・地球温暖化対策として、複数の機器のネットワーク化による連携制御が重要になってきている。この場合、中央の集中制御装置が各機器を最適に制御するため、末端のセンサからの情報を収集して、各機器にフィードバック制御を施すことが有効である。大規模なシステムにて、きめ細かな省エネ制御を実現するためには、多数のセンシング情報の収集とフィードバック制御という、一連の処理にリアルタイム性が要求される。
【００４６】
一方、「食」を中心とした商品の安全性を考えた場合、保存・運搬時の状態・環境についての安全性を保証することが重要である。商品の保存・運搬時の安全性を保証するには、個々の商品の保存状態・運搬状態、またはその時の環境情報などを逐一監視し、その履歴を残すことが有効である。安全性の保証という観点から、そのロギングデータには計測値の正確性とともに、履歴の途中に「抜け」がないことが重要である。
【００４７】
ショッピングスーパーなどの大型店舗において、多数の冷蔵庫やショーケースなどの機器の省エネ制御を実現するには、各機器の庫内温度を監視し、冷却しすぎないようなフィードバック制御が必要である。また、庫内の安全性を保証するには、その温度履歴を残す必要がある。したがって、センシング情報の収集においてはリアルタイム性と正確性の両方が要求されることになる。
【００４８】
ところで、温度センサなどのセンサは、設置の柔軟性を高めるため、無線通信を採用することが好ましい。しなしながら、無線により計測データを伝送する場合、障害物の存在や周囲の電波状況の悪化により伝送品質が低下する場合がある。この場合、計測データの伝送における、リアルタイム性と正確性の両方を満たすことが難しくなる。
【００４９】
より具体的には、伝送品質が低下する場合、集中制御装置に一部の計測データが届かずに、欠落することになる。センシング情報を各機器の制御に使用するという観点からは、多少のデータ欠落を甘受できるが、センシング情報を、安全性を保証するためのロギングデータとして蓄積するという観点からは、多少のデータ欠落も甘受できない。
【００５０】
そこで、計測データが伝送中に欠落した場合、再送制御することが考えられる。ただし、その再送制御処理により遅延が発生し、その遅延が後続の計測データの伝送に伝搬し、モニタリングやフィードバックのリアルタイム性を損なう可能性がある。電波状況の不安定な環境下では、この遅延がどんどん蓄積され、結果的にモニタリングやフィードバックの意味をなさなくなる可能性がある。
【００５１】
そこで、本実施の形態に係る制御システムに、上述した実施の形態に係る通信システム５００を適用することにより、リアルタイム性と正確性の両方を実現する。以下、本実施の形態に係る制御システムを詳細に説明する。
【００５２】
図４は、実施の形態に係る制御システム５００ａの構成を示す図である。制御システム５００ａは、冷却装置４００、計測装置１００ａおよび制御装置２００ａを備える。計測装置１００ａは上述した送信装置１００に対応し、制御装置２００ａは上述した受信装置２００に対応する。
【００５３】
冷却装置４００は、冷蔵庫やショーケースなどであり、商品（たとえば、食品）を冷却する。冷却装置４００は、制御装置２００ａによる制御にしたがい、目標温度を維持するよう動作する。図４では、冷却装置４００と制御装置２００ａとの間の伝送路を省略して描いているが、たとえば、有線ＬＡＮで構築することができる。
【００５４】
計測装置１００ａは、通信部１０、制御部２０、送信データ保持部３０、電力制御部４０および温度センサ５０を備える。温度センサ５０は、冷却装置４００内の温度を定期的に（たとえば、１分に１回）計測し、送信制御部２２に渡す。通信部１０、制御部２０、送信データ保持部３０および電力制御部４０の動作は、図１で説明した動作と同じである。本実施の形態では、送信すべきデータが温度センサ５０により計測された計測データとなる。
【００５５】
なお、計測装置１００ａは、電池駆動であることが好ましい。電池駆動にした場合、設置の柔軟性を高めることができる。また、停電が発生したり、制御装置２００ａが停止した場合であっても、送信データ保持部３０に保持される計測データが影響を受けないため、その計測データを、データ蓄積部２３０の修復用に利用することができる。
【００５６】
制御装置２００ａは、通信部２１０、制御部２２０、データ蓄積部２３０、リアルタイム処理部２４０および表示部２５０を備える。通信部２１０、制御部２２０およびデータ蓄積部２３０の動作は、図１で説明した動作と同じである。本実施の形態では、送信すべきデータが温度センサ５０により計測された計測データとなる。
【００５７】
リアルタイム処理部２４０は、データ送信部１２から定期的に送信され、データ受信部２１２および送信制御部２２を介して取得されるデータを参照して、所定のリアルタイム処理を実行する。ここでは、冷却装置４００内の温度を目標温度に保つようフィードバック制御する。より具体的には、リアルタイム処理部２４０は、取得される計測データに含まれる温度と、目標温度とを比較し、前者のほうが高い場合、冷却装置４００の冷却温度を下げるよう制御し、後者のほうが高い場合、その冷却温度を上げるようまたは冷却を一時停止するよう制御する。
【００５８】
表示部２５０は、データ送信部１２から定期的に送信され、データ受信部２１２および送信制御部２２を介して取得されるデータをリアルタイムに表示する。ここでは、最新の、冷却装置４００内の温度を表示する。これにより、管理者は、冷却装置４００内の温度をリアルタイムに監視することができる。
【００５９】
図５は、実施の形態に係る、計測装置１００ａおよび制御装置２００ａの動作例１を示す図である。動作例１は、伝送路上で計測データの欠落が発生しない例を示している。計測装置１００ａは、定期的に温度を計測（計測Ａ、計測Ｂ、計測Ｃ）し、計測した温度を定期的に送信（送信Ａ、送信Ｂ、送信Ｃ）する。制御装置２００ａは、計測装置１００ａから送信される計測データを正常に受信すると、到着確認を計測装置１００ａに返信する。計測装置１００ａは、その到着確認を受信すると、通信部１０を、つぎの計測データの送信までスリープモードに遷移させる。
【００６０】
図６は、実施の形態に係る、計測装置１００ａおよび制御装置２００ａの動作例２を示す図である。動作例２は、伝送路上で計測データの欠落が発生する例を示している。ここでは、送信Ｂに係る計測データが欠落した例を示している。計測装置１００ａは、制御装置２００ａから再送要求された場合、または送信Ｂの後、所定の期間経過しても制御装置２００ａから到着確認を得られない場合、送信Ｂに係る計測データが制御装置２００ａに到達しなかったと判定する。動作例２では、計測装置１００ａは、つぎの計測データの送信（ここでは、送信Ｃ）の直後に、送信Ｂに係る計測データを再送する。
【００６１】
図７は、実施の形態に係る、計測装置１００ａおよび制御装置２００ａの動作例３を示す図である。動作例３は、伝送路上で計測データの欠落が発生する例を示している。ここでは、再送すべき計測データをバースト転送する例を示している。動作例３では、計測装置１００ａは、送信Ｂに係る計測データが制御装置２００ａに到達しなかったと判定しても、つぎの計測データの送信（ここでは、送信Ｃ）の直後に、送信Ｂに係る計測データを再送せずに、再送すべき計測データが所定の設定数（ここでは、６個）たまってからバースト転送する。
【００６２】
図８は、実施の形態に係る、計測データおよびデータ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例１を示す図である。図８（ａ）は、計測データのデータ構造例１を示し、図８（ｂ）は、データ蓄積部２３０ａに蓄積されているロギングデータが欠落している状態で、その欠落しているデータが再送されてきた状況を示す。図８（ｃ）は、再送されてきたデータが蓄積された後の、データ蓄積部２３０ａに蓄積されるロギングデータのデータ構造例１を示す図である。
【００６３】
データ構造例１では、計測データ７０ａは、シーケンス番号７１ａおよび計測データ７２ａを含む。シーケンス番号７１ａはヘッダに含まれる。記録制御部２２４は、受信された計測データ７０ａを、受信順にデータ蓄積部２３０ａに蓄積する。記録制御部２２４は、再送された計測データ７０ａが受信された場合、そのシーケンス番号７１ａを参照して、その計測データ７０ａをデータ蓄積部２３０ａに蓄積する。より具体的には、記録制御部２２４は、データ蓄積部２３０ａに蓄積される複数の計測データ７０ａのシーケンス番号７１ａが昇順になるように、再送されてきた計測データ７０ａを蓄積する。
【００６４】
図９は、実施の形態に係る、計測データおよびデータ蓄積部に蓄積されるロギングデータのデータ構造例２を示す図である。図９（ａ）は、計測データのデータ構造例２を示し、図９（ｂ）は、データ蓄積部２３０ｂに蓄積されているロギングデータが欠落している状態で、その欠落しているデータが再送されてきた状況を示す。図９（ｃ）は、再送されてきたデータが蓄積された後の、データ蓄積部２３０ｂに蓄積されるロギングデータのデータ構造例２を示す図である。
【００６５】
データ構造例２では、計測データ７０ｂは、年月日７１ｂ、時刻７２ｂおよび計測データ７３ｃを含む。年月日７１ｂおよび時刻７２ｂはヘッダに含まれる。記録制御部２２４は、受信された計測データ７０ｂを、受信順にデータ蓄積部２３０ｂに蓄積する。記録制御部２２４は、再送された計測データ７０ｂが受信された場合、その年月日７１ｂおよび時刻７２ｂを参照して、その計測データ７０ｂをデータ蓄積部２３０ｂに蓄積する。より具体的には、記録制御部２２４は、データ蓄積部２３０ａに蓄積される複数の計測データ７０ｂの年月日７１ｂおよび時刻７２ｂが昇順になるように、再送されてきた計測データ７０ｂを蓄積する。
【００６６】
以上、制御システム５００ａにおいて通信のリアルタイム性と正確性とをできる限り両立する技術について説明した。通信においてはリアルタイム性と正確性とが両立できることが望ましいことは言うまでもないが、現実には通信のリアルタイム性と正確性との完全な両立がかなわない場合もあり得る。そのような場合、重要データ消失の影響を軽減すべく、両者のバランスを取る必要性が生じる。そこで、以下通信のリアルタイム性とのバランスを取る技術について説明する。
【００６７】
図１０は、実施の形態に係る計測装置１００ａの別の構成を示す図である。計測装置１００ａは、通信部１０、制御部２０、再送データ保持部３２、電力制御部４０および温度センサ５０を備える。図４との相違として、図１０においては、制御部２０は送信制御部２２、再送制御部２４に加えてタイミング管理部２６および記憶管理部２８を含む。また、送信データ保持部３０に替えて、再送データ保持部３２を含む。以下、図４と重複する説明については適宜省略する。
【００６８】
送信制御部２２は、温度センサ５０からデータをリアルタイムに取得し、各データにヘッダを付してデータ送信部１２に渡すとともに、再送データ保持部３２に蓄積する。そのヘッダには、送信時刻またはシーケンス番号が含まれ、受信側でデータの送信順番の確認が可能である。
【００６９】
記憶管理部２８は、制御信号受信部１４を介して制御信号送信部２１４から制御信号を受信する。ここでは、制御信号送信部２１４から到着確認および再送要求を受信する。記憶管理部２８は制御信号送信部２１４から到着確認を受信した場合には、再送データ保持部３２からその送信データを削除する。
【００７０】
タイミング管理部２６は、送信制御部２２に指示して送信データをデータ送信部１２に送信させるように制御する。また、タイミング管理部２６は再送制御部２４に指示して再送データをデータ送信部１２に送信させるように制御する。再送制御部２４は、タイミング管理部２６から再送の指示を受け取ると、記憶管理部２８を介して再送データ保持部３２から再送データを取得し、そのデータをデータ送信部１２に渡す。データの再送に成功して制御信号送信部２１４から到着確認を受信すると、記憶管理部２８は再送データ保持部からそのデータを削除する。このように、記憶管理部２８は再送データ保持部３２が再送を要するデータを保持するように管理するとともに、再送データ保持部３２に保持されるデータの量を監視する。
【００７１】
タイミング管理部２６は、記憶管理部２８を介して再送データ保持部３２に保持されているデータの量を取得し、取得したデータの量をもとに、送信制御部２２の送信タイミングと、再送制御部２４の再送タイミングとを制御する。
【００７２】
図１１は、実施の形態に係るタイミング管理部２６による送信タイミングと再送タイミングとの制御の一例を示す図である。本例では、伝送路上で計測データの欠落が発生する例を示している。再送データ保持部３２は、送信に失敗した再送データを保持する。図３の場合と同様に、送信に失敗したデータが発生した場合、通常の計測データ送信のインターバル期間に、そのデータを再送する。
【００７３】
記憶管理部２８は再送データ保持部３２に保持されている再送すべきデータの量を監視する。タイミング管理部２６は、記憶管理部２８から取得した再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合、再送制御部２４の再送タイミングを送信制御部２２の送信タイミングよりも優先的に割り当てる。図１１においては、計測データの送信を止めてそのデータを再送データ保持部３２に保持しつつ、先に再送データ保持部３２に保持されている再送すべきデータをバースト転送する。
【００７４】
ここで「所定の閾値」とは、タイミング管理部２６が再送データ保持部３２の記憶領域が溢れることを抑制するために再送制御部２４の再送タイミングと送信制御部２２の送信タイミングとのバランスを取ることの契機となるデータ量である。この閾値は再送データ保持部３２の記憶容量等を勘案して実験的に定めればよく、例えば再送データ保持部３２の記憶容量の８割のデータ量である。
【００７５】
また、タイミング管理部２６は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合、再送すべきデータをバースト転送するのではなく、再送制御部２４によるデータを再送のインターバル期間に、送信制御部２２に通常のデータを送信させてもよい。いずれにしても、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合、タイミング管理部２６は再送制御部２４の再送タイミングを送信制御部２２の送信タイミングよりも優先的に割り当てる。
【００７６】
再送制御部２４の再送タイミングを送信制御部２２の送信タイミングよりも優先することにより再送データ保持部３２に保持されているデータを優先的に再送し、結果として再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の第２の閾値を下回った場合には、タイミング管理部２６は、送信制御部２２の送信タイミングを再送制御部２４の再送タイミングよりも優先する。第２の閾値は、上述の閾値と同じでもよいし、例えば再送データ保持部３２の記憶容量の６割のデータ量等、ヒステリシスを設けて上述の閾値よりも小さな記憶容量を設定してもよい。後者の場合、送信タイミングと再送タイミングとの制御を短時間で変更されることを防止できる点で有利である。
【００７７】
また、タイミング管理部２６は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合、図３において説明した送信制御部２２がデータ送信部１２に所定の送信スケジュールにしたがって送信させるデータの送信スケジュールを変更せずに、それらデータ間のインターバル期間に、再送制御部２４がデータ送信部１２に正常に到達しなかったデータを再送させる第１のモードと、上述した再送制御部２４の再送タイミングを送信制御部２２の送信タイミングよりも優先的に割り当てる第２のモードとを、所定の周期で変更するようにしてもよい。
【００７８】
第１のモードは通常のリアルタイムのデータ送信が優先されるモードであり、第２のモードはデータ通信の正確性が重視されるモードであるから、これらのモードを所定の周期で変更することによりデータ通信におけるリアルタイム性と正確性とのバランスを両立することが可能となる。ここで「所定の周期」とは、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合に、タイミング管理部２６が第１のモードと第２のモードとを変更するモード変更周期であり、通信速度や再送データ保持部３２の記憶容量を勘案して実験的に定めればよく、例えば１秒である。
【００７９】
また、モード変更周期は再送データ保持部３２の記憶容量の残量に応じて適応的に制御してもよい。例えば再送データ保持部３２の記憶容量の残量が多い場合における第１のモードを取る時間に対する第２のモードを取る時間の比率を、再送データ保持部３２の記憶容量の残量が少ない場合における比率よりも大きくする。これにより、再送データ保持部３２の記憶容量の残量が多い場合はリアルタイム性を重視し、残量が少なくなるとデータの正確性の優先度を上げ、再送データ保持部３２の記憶容量を有効に活用できるようになる。
【００８０】
以上、タイミング管理部２６が送信のタイミングと再送のタイミングとを制御することによって通信のリアルタイム性と正確性とのバランスを取る原理について説明した。以下は、通信のリアルタイム性と正確性とのバランスを取るための再送データ保持部３２における再送データの格納手順について説明する。
【００８１】
再送データ保持部３２は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値を超えた場合における再送データを新たに記憶する頻度を、再送データ保持部３２に保持されているデータ量が所定の閾値以下の場合における再送データを新たに記憶する頻度よりも少なくする。
【００８２】
図１２は、実施の形態に係る、再送データ保持部３２における再送データの格納手順の一例を示す図である。図においてシーケンス番号４７９９９が所定の閾値３４である。再送データ保持部３２は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値３４を超える場合、再送データ保持部３２に格納されるべきデータのうちふたつに一つを削除する。具体的にはシーケンス番号４８０００のデータは削除し、シーケンス番号４８００１のデータは保持する。シーケンス番号４８００２のデータは削除し、シーケンス番号４８００３のデータは保持する。以下同様である。
【００８３】
このように再送データ保持部３２は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値３４を超える場合に再送データを新たに記憶する頻度を下げることにより、再送すべきデータを残しつつも記憶容量が溢れることを抑制することにより、データ消失の影響を軽減し、通信の正確性を維持することが可能となる。
【００８４】
なお、図１２では再送データ保持部３２に格納されるべきデータのうちふたつに一つを削除する場合について説明したが、削除の割合はこれに限らず任意に設定することができる。また、再送データ保持部３２の記憶容量の残りが少なくなった場合、記憶容量の残りが多い場合よりもデータの削除する割合を増やすようにしてもよい。
【００８５】
さらに上記では再送データ保持部３２がデータを削除する場合について説明したが、再送データ保持部ではなく、記憶管理部２８が削除を指示するようにしてもよい。
【００８６】
以上、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が所定の閾値３４を超える場合について説明した。以下は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が、再送データ保持部３２に記憶可能な許容量に到達した場合における通信のリアルタイム性と正確性とのバランスを取る原理について説明する。
【００８７】
再送データ保持部３２は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が記憶可能な許容量に到達した場合において、新たな再送データを既に記憶された再送データに上書きする際、再送データ保持部３２に記憶された順序が早い再送データの一部を残しつつ上書きする。
【００８８】
図１３は、実施の形態に係る、再送データ保持部３２における再送データの上書き手順の一例を示す図である。図においては、シーケンス番号が６００００のデータを格納した時点で、再送データ保持部３２に記憶可能な許容量に到達した。このとき新たな再送データ（シーケンス番号は６０００１）を既に記憶された再送データに上書きする。図ではシーケンス番号が最も若いデータ、すなわち再送データ保持部３２に格納されているデータの中で最も古いデータであるシーケンス番号が００００１のデータに上書きする。シーケンス番号が００００１のデータは再送データ保持部３２に記憶された順序が最も早いデータである。
【００８９】
再送データ保持部３２はさらに、新しい再送データ（シーケンス番号は６０００２）を上書きする際、シーケンス番号が００００３のデータに対して上書きする。同様に、シーケンス番号が６０００３のデータはシーケンス番号が００００５のデータに対して上書きする。このように、再送データ保持部３２は、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が再送データ保持部３２に記憶可能な許容量に到達した場合において、新たな再送データを既に記憶された再送データに上書きする際、再送データ保持部３２に記憶された順序が早い再送データの一部を残しつつ上書きする。これにより、古い再送データを残しつつも新しい再送データを格納することになるため、通信データのうち特定の時間帯のデータのみが消失することを防ぐことが可能となる。
【００９０】
なお、再送データ保持部３２に保持されているデータの量が再送データ保持部３２に記憶可能な許容量に到達した場合において、図１２において説明したように、再送データを新たに記憶する頻度を下げるようにしてもよい。これにより、新たに記憶すべき再送データと既に記録されている再送データとのバランスを取り、データの正確性を確保することが可能となる。
【００９１】
以上実施の形態に係る計測装置１００ａの別の構成をもとに、データ送信のモードと再送データ保持部３２における再送データの格納手順とについて説明した。上記では、これらデータ送信のモードと再送データの格納手順とは、計測装置１００ａが切り替える場合について説明したが、これらは受信装置である制御装置２００ａからの指示により切り替えるようにしてもよい。この場合、例えば制御装置２００ａ内の受信制御部２２２が、記録制御部２２４を介して取得したデータ蓄積部２３０のデータ蓄積状況をもとに計測装置１００ａの取るべき送信モードや再送データの格納手順を決定する。
【００９２】
具体的には、データ蓄積部２３０に蓄積されたデータのシーケンス番号を参照し、データの欠落が多い場合には、上述の第２のモードとする。あるいは、図示しないデータ復旧制御部を設け、計測装置１００ａの取るべき送信モードや再送データの格納手順を決定するようにしてもよい。
【００９３】
受信制御部２２２は、制御信号送信部２１４を介して計測装置１００ａに取るべき送信モードや再送データの格納手順を通知する。制御装置２００ａは冷却装置４００を実際に制御しているので、例えばショーケース等が充分に冷えており、冷却装置４００をすぐに動作させる必要のないときに計測装置１００ａに再送データを優先的に送らせることが可能となる。このように、冷却装置４００を実際に制御する制御装置２００ａが、制御対象である冷却装置４００の動作状況に応じて、計測装置１００ａに取るべき送信モードや再送データの格納手順を適切に決定できる点で有利である。
【００９４】
以上説明したように本実施の形態によれば、計測データの伝送における、リアルタイム性と正確性との両方をバランスよく満たすことができる。また、計測装置１００ａを電池駆動にすれば、上述したように、設置の柔軟性を高めることができるとともに、送信データ保持部３０に保持される計測データをバックアップ用のデータとして利用することができる。したがって、計測装置１００ａを電池駆動にすれば、伝送路だけでなく、制御システム５００ａ全体の信頼性を向上させることができる。
【００９５】
計測装置１００ａを電池駆動にすれば、省電力がよりシビアに要求される。この点、上述した送信装置１００の省電力制御を、計測装置１００ａに適用することにより、計測装置１００ａの消費電力を低減することができる。
【００９６】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００９７】
上述した実施の形態では、再送制御部２４は、正常に到達しなかったデータの再送タイミングを、正規に送信されるデータの送信タイミングの直後に、スケジュールする例を説明した。この点、再送制御部２４は、正常に到達しなかったデータの再送タイミングを、正規に送信されるデータの送信タイミングの直前に、スケジュールしてもよい。この場合でも、ある正規のデータ送信と、そのつぎの正規データ送信との間における、省電力モードへの移行処理および通常モードへの復帰処理を一回にまとめることができる。
【００９８】
上述した実施の形態では、データ送信部１２は、所定の時間間隔（たとえば、１分に１回）でデータを送信する例を示したが、データ送信部１２は、等間隔以外の送信スケジュールにしたがってデータを送信することも可能である。たとえば、データ送信部１２は、あらかじめ設定された任意の複数の時刻を記述した送信タイミングを保持するテーブルを参照して、その送信タイミングにしたがって、データを送信してもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１０  通信部、  １２  データ送信部、  １４  制御信号受信部、  ２０  制御部、  ２２  送信制御部、  ２４  再送制御部、  ２６  タイミング管理部、  ２８  記憶管理部、  ３０  送信データ保持部、  ３２  再送データ保持部、  ４０  電力制御部、  １００  送信装置、  １００ａ  計測装置、  ２００  受信装置、  ２００ａ  制御装置、  ２１０  通信部、  ２１２  データ受信部、  ２１４  制御信号送信部、  ２２０  制御部、  ２２２  受信制御部、  ２２４  記録制御部、  ２３０  データ蓄積部、  ２４０  リアルタイム処理部、  ２５０  表示部、  ３００  ネットワーク、  ４００  冷却装置、  ５００  通信システム、  ５００ａ  制御システム。
【図１】
2010279019.tif 000003
【図２】
2010279019.tif 000004
【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】
2010279019.tif 000011
【図１０】
2010279019.tif 000012
【図１１】
2010279019.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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