(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
子局との間で同期無線通信が可能な第１ネットワークを形成する第１，第２親局と、該第１，第２親局と第２ネットワークを介して接続される制御局とを備える通信システムにおいて、
前記制御局は、前記第１，第２親局の時刻を同期させる時刻情報を、前記第２ネットワークを介して前記第１，第２親局の各々に送信し、
前記制御局からマスターになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか一方は、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行い、
前記制御局からスレーブになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか他方は、前記制御局からマスターになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか一方から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記時刻情報を報知する情報である報知情報を用いて時刻合わせを行う
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記第１，第２親局は、前記制御局からの時刻情報を受信した場合に、前記第１ネットワークを介して前記第２，第１親局に向けて前記報知情報を互いに送信するとともに、前記第２，第１親局から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記報知情報を互いに受信することを特徴とする請求項１記載の通信システム。
【請求項３】
前記第１，第２親局は、前記第２，第１親局から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記報知情報の受信品質を示す受信品質情報を、前記第２ネットワークを介して前記制御局にそれぞれ送信し、
前記制御局は、前記第１，第２親局からの前記受信品質情報に基づいて、前記第１，第２親局に対し、前記マスターになるのか、前記スレーブになるのかを指示する
ことを特徴とする請求項２記載の通信システム。
【請求項４】
前記第１，第２親局の何れか他方は、前記第１，第２親局の何れか一方からの前記報知情報が受信できない場合には、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行うことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項５】
前記第１，第２親局の何れか他方は、前記第１，第２親局の何れか一方からの前記報知情報が、時刻合わせを行わない場合に生ずる時刻の誤差と予め要求されている時刻精度とに応じて定められる時間以上受信できない場合に、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行うことを特徴とする請求項４記載の通信システム。
【請求項６】
前記第１ネットワークを介して行われる前記第１親局と前記第２親局との間の通信を中継する中継装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項７】
同期無線通信が可能な第１ネットワークに接続される第１通信部と、非同期通信が可能な第２ネットワークに接続される第２通信部とを備える通信装置において、
自装置の時刻を規定するクロック装置と、
前記第２通信部で受信される指示情報に基づいて、前記第２通信部で受信される時刻情報を用いて前記クロック装置の時刻合わせを行う第１処理と、他の通信装置から前記第１ネットワークを介して報知される情報であって、前記第１通信部で受信される前記時刻情報の報知情報を用いて前記クロック装置の時刻合わせを行う第２処理との何れか一方の処理を行う同期処理手段と
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項８】
前記同期処理手段は、前記第２通信部で受信される指示情報が前記第２処理を指示するものである場合に、前記第１通信部で前記報知情報が受信できないときには、前記第２処理に代えて前記第１処理を行うことを特徴とする請求項７記載の通信装置。
【請求項９】
子局との間で同期無線通信が可能な第１ネットワークを形成する第１，第２親局と、該第１，第２親局と第２ネットワークを介して接続される制御局とを備える通信システムにおける通信方法であって、
前記第１，第２親局の時刻を同期させる時刻情報を、前記制御局から前記第２ネットワークを介して前記第１，第２親局の各々に送信する第１ステップと、
前記制御局からマスターになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか一方が、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行う第２ステップと、
前記制御局からスレーブになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか他方が、前記制御局からマスターになるべき指示を受けた前記第１，第２親局の何れか一方から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記時刻情報を報知する情報である報知情報を用いて時刻合わせを行う第３ステップと
を有することを特徴とする通信方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システム、通信装置、及び通信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器(測定器、操作器)と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａ等の無線通信規格に準拠した無線によって通信を行うものも実現されている。ここで、上記のＩＳＡ１００．１１ａは、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）で策定されたインダストリアル・オートメーション用無線通信規格である。
【０００３】
上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した通信システムは、大別すると、制御装置としてのシステムマネージャ（制御局）、システムマネージャに接続されたバックボーンルータ（親局）、及びバックボーンルータとの間で無線通信を行う無線フィールド機器（子局）から構成される。システムマネージャ及びバックボーンルータは、例えばバックボーンネットワークと呼ばれる非同期通信ネットワークに接続され、バックボーンルータ及び無線フィールド機器は、同期無線通信ネットワークに接続される。尚、バックボーンネットワークは、有線通信ネットワークで実現されることもあれば、無線通信ネットワークで実現されることもある。
【０００４】
以下の非特許文献１には、親局と子局との間の通信方式として時分割多重通信方式を用いるとともに、複数の親局を互いに離間した状態に設置（冗長化）して子局から送信された信号を複数の親局で同時に受信することにより、信頼性が高く遅延時間を保証し得る通信システムが開示されている。また、以下の非特許文献２には、遅延時間が大きく変動するイーサネット（登録商標）等のネットワーク上で機器間の時刻を高精度に同期させる方法が開示されている。以下の特許文献１，２には、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格において、無線ＬＡＮに固有の伝送遅延の揺らぎを回避する技術が開示されている。更に、以下の特許文献３には、時分割多重通信方式によって通信を行う複数の親局が共存する場合に、親局同士が直接時間同期を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−５０７６１号公報
【特許文献２】特開２００９−１１１６５４号公報
【特許文献３】特開２００７−６０７９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“ISA-100.11a-2009 Wireless systems for industrial automation: Process control and related applications”，9.1.9.4.7 Duocast transaction
【非特許文献２】“IEEE Std 1588-2008 IEEE Standard for a Precision Clock Synchronization Protocol for Networked Measurement and Control Systems”，IEEE Instrumentation and Measurement Society，6.5 PTP device types - 6.6 Synchronization overview
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した非特許文献１に開示された通信システムのように複数の親局を備える通信システムでは、親局の時刻を高精度に同期させる必要がある。上述した非特許文献１に開示された通信システムは、制御局がバックボーンネットワークを介して時刻情報を複数の親局に送信し、この時刻情報に基づいた時刻合わせを親局の各々が行うことによって親局の時刻を同期させている。
【０００８】
ここで、近年においては、コスト低減のために、バックボーンネットワークを構成する機器としてイーサネット（登録商標）等で用いられる汎用的な機器（例えば、ルータやハブ）が用いられ、時刻を同期させる手段としてＮＴＰ（Network Time Protocol）等の汎用的なプロトコルが用いられる場合がある。このような汎用的な機器等が用いられる場合には、同期精度が悪化するため、例えば上記の非特許文献２に開示された方法を用いて親局の同期精度を高める必要がある。しかしながら、非特許文献２に開示された方法を用いると、汎用的な機器を用いることによるコスト低減のメリットが無くなり、却ってコストが上昇してしまうという問題がある。このコストには、例えば、機器の価格の他、バックボーンネットワークの設計、機器の選定、設置工事、設定、試験、保守にかかわるトータルのコストがある。
【０００９】
また、バックボーンネットワークが無線通信ネットワークで実現される場合には、伝送遅延の揺らぎが生ずることが多い。例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮでは、通信プロトコルで用いられているＣＳＭＡ／ＣＡ（Carrier Sense Multiple Access／Collision Avoidance）に起因する大きな伝送遅延の揺らぎが主ずる。このような伝送遅延の揺らぎが生ずると、親局の時刻を高精度に同期させることが困難になる。ここで、前述した特許文献１，２に開示された方法を用いれば無線ＬＡＮに固有の伝送遅延の揺らぎを回避することができると考えられるものの、コスト上昇が避けられないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコストの上昇を招かずに複数の親局の時刻を高精度に同期させることが可能な通信システム、通信装置、及び通信方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の通信システムは、子局（１１ａ〜１１ｃ）との間で同期無線通信が可能な第１ネットワーク（Ｎ１）を形成する第１，第２親局（１２ａ、１２ｂ、１５ａ、１５ｂ）と、該第１，第２親局と第２ネットワーク（Ｎ２、Ｎ３）を介して接続される制御局（１３）とを備える通信システム（１〜３）において、前記制御局は、前記第１，第２親局の時刻を同期させる時刻情報（Ｔ１）を、前記第２ネットワークを介して前記第１，第２親局の各々に送信し、前記第１，第２親局の何れか一方は、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行い、前記第１，第２親局の何れか他方は、前記第１，第２親局の何れか一方から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記時刻情報を報知する情報である報知情報（Ｔ２、Ｔ３）を用いて時刻合わせを行うことを特徴としている。
この発明によると、制御局からの時刻情報を用いて第１，第２親局の何れか一方の時刻合わせが行われるとともに、第１，第２親局の何れか一方から第１ネットワークを介して送信されてくる報知情報を用いて第１，第２親局の何れか他方の時刻合わせが行われる。
また、本発明の通信システムは、前記第１，第２親局が、前記制御局からの時刻情報を受信した場合に、前記第１ネットワークを介して前記第２，第１親局に向けて前記報知情報を互いに送信するとともに、前記第２，第１親局から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記報知情報を互いに受信することを特徴としている。
また、本発明の通信システムは、前記第１，第２親局が、前記第２，第１親局から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記報知情報の受信品質を示す受信品質情報を、前記第２ネットワークを介して前記制御局にそれぞれ送信し、前記制御局が、前記第１，第２親局からの前記受信品質情報に基づいて、前記第１，第２親局に対し、前記制御局からの時刻情報を用いた時刻合わせを行うマスターになるのか、前記報知情報を用いた時刻合わせを行うスレーブになるのかを指示することを特徴としている。
また、本発明の通信システムは、前記第１，第２親局の何れか他方が、前記第１，第２親局の何れか一方からの前記報知情報が受信できない場合には、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行うことを特徴としている。
また、本発明の通信システムにおいて、前記第１，第２親局の何れか他方は、前記第１，第２親局の何れか一方からの前記報知情報が、時刻合わせを行わない場合に生ずる時刻の誤差と予め要求されている時刻精度とに応じて定められる時間以上受信できない場合に、前記制御局からの時刻情報を用いて時刻合わせを行うことを特徴としている。
また、本発明の通信システムは、前記第１ネットワークを介して行われる前記第１親局と前記第２親局との間の通信を中継する中継装置（１４）を備えることを特徴としている。
本発明の通信装置は、同期無線通信が可能な第１ネットワーク（Ｎ１）に接続される第１通信部（２１）と、非同期通信が可能な第２ネットワーク（Ｎ２、Ｎ３）に接続される第２通信部（２２）とを備える通信装置（１２ａ、１２ｂ、１５ａ、１５ｂ）において、自装置の時刻を規定するクロック装置（２４）と、前記第２通信部で受信される時刻情報（Ｔ１）を用いて前記クロック装置の時刻合わせを行う第１処理と、他の通信装置から前記第１ネットワークを介して報知される情報であって、前記第１通信部で受信される前記時刻情報の報知情報（Ｔ２、Ｔ３）を用いて前記クロック装置の時刻合わせを行う第２処理との何れか一方の処理を行う同期処理手段（２６ａ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の通信装置は、前記同期処理手段が、前記第２通信部で受信される指示情報に基づいて前記第１，第２処理の何れか一方を行うことを特徴としている。
また、本発明の通信装置は、前記同期処理手段が、前記第２通信部で受信される指示情報が前記第２処理を指示するものである場合に、前記第１通信部で前記報知情報が受信できないときには、前記第２処理に代えて前記第１処理を行うことを特徴としている。
本発明の通信方法は、子局（１１ａ〜１１ｃ）との間で同期無線通信が可能な第１ネットワーク（Ｎ１）を形成する第１，第２親局（１２ａ、１２ｂ、１５ａ、１５ｂ）と、該第１，第２親局と第２ネットワーク（Ｎ２、Ｎ３）を介して接続される制御局（１３）とを備える通信システムにおける通信方法であって、前記第１，第２親局の時刻を同期させる時刻情報（Ｔ１）を、前記制御局から前記第２ネットワークを介して前記第１，第２親局の各々に送信する第１ステップ（Ｓ１１）と、前記制御局からの時刻情報を用いて前記第１，第２親局の何れか一方が時刻合わせを行う第２ステップ（Ｓ１２）と、前記第１，第２親局の何れか一方から前記第１ネットワークを介して送信されてくる前記時刻情報を報知する情報である報知情報を用いて前記第１，第２親局の何れか他方が時刻合わせを行う第３ステップ（Ｓ１９）とを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、制御局からの時刻情報を用いて第１，第２親局の何れか一方の時刻合わせを行うとともに、第１，第２親局の何れか一方から第１ネットワークを介して送信されてくる報知情報を用いて第１，第２親局の何れか他方の時刻合わせを行っているため、大幅なコストの上昇を招かずに複数の親局の時刻を高精度に同期させることが可能であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による通信装置としての親局の要部構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態による通信装置としての親局の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による通信システム、通信装置、及び通信方法について詳細に説明する。
【００１５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。図１に示す通り、本実施形態の通信システム１は、複数の子局１１ａ〜１１ｃ、複数の親局１２ａ，１２ｂ（通信装置、第１，第２親局）、及び制御局１３を備えており、制御局１３の制御の下で子局１１ａ〜１１ｃと親局１２ａ，１２ｂとの間で通信を行うシステムである。尚、図１では３つの子局１１ａ〜１１ｃを示しているが、子局の数は任意である。また、親局１２ａ，１２ｂの数は、２つに限られることはなく３つ以上であっても良い。
【００１６】
子局１１ａ〜１１ｃは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器等のプラントや工場に設置されるフィールド機器（無線フィールド機器）であり、ＩＳＡ１００．１１ａ等の無線通信規格に準拠した無線通信を行う。例えば、時分割多重通信方式による無線通信、周波数ホッピング方式による無線通信等の同期無線通信が可能である。これら子局１１ａ〜１１ｃの動作は、親局１２ａ，１２ｂから送信されてくる制御データに基づいて制御され、子局１１ａ〜１１ｃで得られたデータ（例えば、測定データ）は親局１２ａ，１２ｂに転送される。
【００１７】
親局１２ａ，１２ｂは、上述したＩＳＡ１００．１１ａ等の無線通信規格に準拠した無線通信が可能であり、例えば時分割多重通信方式による無線通信が可能な無線通信ネットワークＮ１（第１ネットワーク）を形成して子局１１ａ〜１１ｃとの間で各種通信を行う。尚、親局１２ａ，１２ｂは、バックボーンネットワークＮ２（第２ネットワーク）にも接続されており、バックボーンネットワークＮ２を介して制御局１３との間で各種通信を行う。
【００１８】
ここで、複数の親局１２ａ，１２ｂを設けるのは、子局１１ａ〜１１ｃの各々から送信される信号を親局１２ａ，１２ｂで同時に受信することによって、無線経路障害やマルチパスフェージングの耐性を改善するためである。また、時分割多重通信方式による無線通信等の同期無線通信が可能な無線通信ネットワークＮ１を形成するのは、子局１１ａ〜１１ｃと親局１２ａ，１２ｂとの間の通信帯域及び遅延時間を保証するためである。
【００１９】
また、親局１２ａ，１２ｂは、時刻を同期させるための時刻情報Ｔ１が制御局１３からバックボーンネットワークＮ２を介して送信されてきた場合には、その時刻情報Ｔ１に基づいて時刻を同期させる処理を行う。具体的には、親局１２ａ，１２ｂのうちの何れか一方（例えば、親局１２ａ）が制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行い、何れか他方（例えば、親局１２ｂ）が何れか一方（例えば、親局１２ａ）から無線通信ネットワークＮ１を介して送信されてくる報知情報（制御局１３からの時刻情報を報知する情報：例えば、報知情報Ｔ２）を用いて時刻合わせを行う。尚、親局１２ａ，１２ｂの詳細については後述する。
【００２０】
制御局１３は、子局１１ａ〜１１ｃと親局１２ａ，１２ｂとの間の通信が正常に行われるように各種の制御を行う。例えば、無線通信ネットワークＮ１における周波数チャネルの割り当て制御、タイムスロットの割り当て制御、認証制御、暗号鍵の管理等を行う。また、本実施形態の通信システム１は、複数の親局１２ａ，１２ｂを備えているため、これら親局１２ａ，１２ｂの時刻を同期させる時刻同期制御を行う。具体的には、自己が備える高精度のクロック装置（図示省略）で示される時刻情報Ｔ１を、ネットワークＮ２を介して親局１２ａ，１２ｂの各々に送信する制御を行う。
【００２１】
尚、親局１２ａ，１２ｂと制御局１３とが接続されるバックボーンネットワークＮ２は、例えばイーサネット（登録商標）等で用いられるルータやハブ等の汎用的な機器を用いて構成された非同期通信を行うネットワークである。ここで、汎用的な機器を用いてバックボーンネットワークＮ２を構成するのは、主として通信システム１の全体のコストを低減するためである。
【００２２】
次に、親局１２ａ，１２ｂの詳細について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による通信装置としての親局の要部構成を示すブロック図である。尚、親局１２ａ，１２ｂは同様の構成であるため、ここでは親局１２ａについて説明し、親局１２ｂについては説明を省略する。図２に示す通り、親局１２ａは、無線通信装置２１（第１通信部）、通信装置２２（第２通信部）、クロック装置２４、タイマ装置２５、及び制御装置２６を備える。
【００２３】
無線通信装置２１は、無線通信ネットワークＮ１に接続されて、子局１１ａ〜１１ｃとの間で通信（同期無線通信）を行う。通信装置２２は、バックボーンネットワークＮ２に接続されており、バックボーンネットワークＮ２を介して制御局１３と通信（非同期通信）を行う。クロック装置２４は、親局１２ａの時刻を規定する装置であり、制御装置２６の制御によって現在時刻の読み出しや時刻合わせが行われる。タイマ装置２５は、制御装置２６の制御の下で、制御装置２６で指定された時間を計時する。
【００２４】
制御装置２６は、図２に示す無線通信装置２１〜タイマ装置２５を制御することによって、親局１２ａの動作を統括して制御する。例えば、無線通信装置２１を制御することによって無線通信ネットワークＮ１を介した子局１１ａ〜１１ｃとの通信を制御し、通信装置２２を制御することによってバックボーンネットワークＮ２を介した制御局１３との通信を制御する。
【００２５】
この制御装置２６は、同期処理部２６ａ（同期処理手段）及び受信品質情報算出部２６ｂを備える。同期処理部２６ａは、クロック装置２４の時刻合わせ（同期処理）を行う。具体的には、通信装置２２で受信される時刻情報Ｔ１（制御局１３からの時刻情報Ｔ１）を用いてクロック装置２４の時刻合わせを行う処理（第１処理）と、報知情報Ｔ３（親局１２ｂから無線通信ネットワークＮ１を介して報知されてきて無線通信装置２１で受信された報知情報Ｔ３）を用いてクロック装置２４の時刻合わせを行う処理（第２処理）との何れか一方を行う。
【００２６】
同期処理部２６ａは、制御局１３からマスターになるべき旨を示す指示情報が送信されてきた場合には、上記の時刻情報Ｔ１を用いてクロック装置２４の時刻合わせを行う処理を行う。これに対し、制御局１３からスレーブになるべき旨を示す指示情報が送信されてきた場合には、上記の報知情報Ｔ３を用いてクロック装置２４の時刻合わせを行う処理を行う。
【００２７】
ここで、「マスター」とは、制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うべき親局をいい、「スレーブ」とは、マスターからの報知情報を用いて時刻合わせを行うべき親局をいう。尚、制御局１３からスレーブになるべき旨を示す指示情報が送信されてきた場合であっても、マスターからの報知情報が受信されない場合には、制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いた時刻合わせが行われることもある。
【００２８】
受信品質情報算出部２６ｂは、無線通信装置２１で受信される報知情報Ｔ３の受信品質を示す受信品質情報を算出する。具体的には、無線通信装置２１で報知情報Ｔ３が受信されたか否かに応じて値が大きく変化し、報知情報Ｔ３が受信された場合には受信電力の大小や誤り率に応じて値が変化する受信品質情報を算出する。例えば、受信品質情報が０〜１００％の値を取り得るものである場合には、報知情報Ｔ３が受信されなかったときには値を０％とし、報知情報Ｔ３が受信されたときは、値７０％を基準として受信電力の大小や誤り率に応じて値が±３０％の範囲で変動する受信品質情報を算出する。尚、算出された受信品質情報は、制御装置２６の制御によって制御局１３に向けて送信される。
【００２９】
次に、上記構成における通信システムの動作について説明する。図３は、本発明の第１実施形態による通信装置としての親局の動作を示すフローチャートである。尚、図３に示すフローチャートは、親局１２ａ，１２ｂの時刻合わせに係る処理を示すフローチャートであり、制御局１３から送信されてバックボーンネットワークＮ２を介した時刻情報Ｔ１が受信される度に開始される。
【００３０】
まず、制御局１３から時刻情報Ｔ１が送信されると、この時刻情報Ｔ１はバックボーンネットワークＮ２を介して親局１２ａ，１２ｂに入力され、親局１２ａ，１２ｂが備える通信装置２２で受信される（ステップＳ１１：第１ステップ）。ここで、バックボーンネットワークＮ２は、前述した通り、汎用的な機器を用いて構成されて非同期通信を行うネットワークであるため、制御局１３から送信された時刻情報Ｔ１は、伝送遅延の揺らぎの影響を受けて、必ずしも親局１２ａ，１２ｂで同時に受信されるとは限らない点に注意されたい。
【００３１】
制御局１３からの時刻情報Ｔ１を受信すると、親局１２ａ，１２ｂの双方で時刻情報Ｔ１を用いた時刻合わせが行われる（ステップＳ１２：第２ステップ）。具体的には、親局１２ａ，１２ｂの各々において、通信装置２２で受信された時刻情報Ｔ１が制御装置２６に読み出され、この読み出された時刻情報Ｔ１を用いたクロック装置２４の時刻合わせが制御装置２６に設けられた同期処理部２６ａによって行われる。尚、上述の通り、制御局１３からの時刻情報Ｔ１が必ずしも親局１２ａ，１２ｂで同時に受信されるとは限らないため、ここで行われた同期処理によって親局１２ａ，１２ｂの時刻は、必ずしも高精度に同期している訳ではない
【００３２】
次に、親局１２ａ，１２ｂの各々で受信された時刻情報Ｔ１を、無線通信ネットワークＮ１を介して他の親局（親局１２ｂ，１２ａ）や子局１１ａ，１１ｂ，１１ｃに向けて報知情報として互いに送信する処理が行われる（ステップＳ１３）。具体的には、親局１２ａ，１２ｂの各々において、制御装置２６によって無線通信装置２１が制御され、通信装置２２から読み出された時刻情報Ｔ１が報知情報Ｔ２，Ｔ３としてそれぞれ無線通信ネットワークＮ１に送信される。
【００３３】
次いで、他の親局（親局１２ｂ，１２ａ）から無線通信ネットワークＮ１に送信された報知情報を互いに受信する処理が親局１２ａ，１２ｂでそれぞれ行われる（ステップＳ１４）。具体的に、親局１２ｂから送信された報知情報Ｔ３が親局１２ａの無線通信装置２１で受信され、親局１２ａから送信された報知情報Ｔ２が親局１２ｂの無線通信装置２１で受信される。
【００３４】
以上の処理が終了すると、親局１２ａ，１２ｂが受信した報知情報Ｔ３，Ｔ２の受信品質を示す受信品質情報を算出する処理がそれぞれ行われる。具体的には、親局１２ａ，１２ｂの各々において、制御装置２６に設けられた受信品質情報算出部２６ｂによって、報知情報Ｔ２，Ｔ３が受信されたか否か、或いは、受信電力の大小や誤り率に応じて値が変化する受信品質情報が算出される。親局１２ａ，１２ｂの各々で算出された受信品質情報は、制御装置２６によって通信装置２２が制御されることにより、制御局１３に向けて送信される（ステップＳ１５）。
【００３５】
親局１２ａ，１２ｂからの受信品質情報を受信すると、制御局１３は、受信品質情報に基づいて親局１２ａ，１２ｂの何れをマスターにするかスレーブにするかを決定し、バックボーンネットワークＮ２を介してマスターになるべき旨を示す指示情報とスレーブになるべき旨を示す指示情報とを送信する。尚、ここでは、親局１２ａがマスターとして指示され、親局１２ｂがスレーブとして指示されるとする。
【００３６】
制御局１３から送信されてバックボーンネットワークＮ２を介した指示情報は、親局１２ａ，１２ｂが備える通信装置２２で受信され（ステップＳ１６）、受信した指示情報がマスターになるべき旨を示す指示情報であるか否かが親局１２ａ，１２ｂが備える制御装置２６でそれぞれ判断される（ステップＳ１７）。ここでは、親局１２ａがマスターとして指示されており、親局１２ｂがスレーブとして指示されている場合を想定しているため、親局１２ａが備える制御装置２６の判断結果は「ＹＥＳ」となり、親局１２ｂが備える制御装置２６の判断結果は「ＮＯ」になる。
【００３７】
親局１２ａが備える制御装置２６の判断結果が「ＹＥＳ」になると、親局１２ａの時刻合わせに係る処理は終了する。よって、親局１２ａが備えるクロック装置２４は、ステップＳ１２において制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせが行われたものになる。
【００３８】
これに対し、親局１２ｂが備える制御装置２６の判断結果が「ＮＯ」になると、他の親局である親局１２ａからの報知情報が受信できているか否かが、親局１２ｂが備える制御装置２６によって判断される（ステップＳ１８）。親局１２ａからの報知情報が受信できていると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、親局１２ｂにおいて、親局１２ａから送信された報知情報Ｔ２を用いたクロック装置２４の時刻合わせが制御装置２６に設けられた同期処理部２６ａによって行われ（ステップＳ１９：第３ステップ）、親局１２ｂの時刻合わせに係る処理は終了する。よって、親局１２ｂが備えるクロック装置２４は、親局１２ａから送信された報知情報Ｔ２を用いて時刻合わせが行われたものになる。
【００３９】
他方、親局１２ａからの報知情報が受信できていないと判断した場合（ステップＳ１８の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１９の処理は行われずに、親局１２ｂの時刻合わせに係る処理は終了する。よって、かかる場合には、親局１２ｂが備えるクロック装置２４は、ステップＳ１２において制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせが行われたものになる。
【００４０】
以上説明した一連の処理が完了すると、マスターとして指示された親局１２ａが制御局１３からの時刻情報Ｔ１に同期し、スレーブとして指示された親局１２ｂが親局１２ａからの報知情報Ｔ２に同期して動作する。尚、時刻合わせの処理が完了した後に、例えば通信環境の変動によって、スレーブとして指示された親局１２ｂがマスターとして指示された親局１２ａからの報知情報Ｔ２を受信できなくなる場合が考えられる。かかる場合には、スレーブとして指示された親局１２ｂが制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うようにするのが望ましい。
【００４１】
但し、制御局１３からの時刻情報Ｔ１は伝送遅延の揺らぎの影響を受けているため、時刻情報Ｔ１を用いて親局１２ｂの時刻合わせを行っても、親局１２ｂを親局１２ａに高い精度で同期させることができるとは限らない。また、マスターとして指示された親局１２ａからの報知情報Ｔ２が受信できなくなっても、短時間で再び受信可能な状況になることも考えられる。このため、報知情報Ｔ２が受信できなくなった場合に直ちに制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うのではなく、報知情報Ｔ２が一定期間の間受信できなくなった場合に制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うのが望ましい。
【００４２】
具体的に、スレーブとして指示された親局１２ｂは、自局が備えるクロック装置２４で生ずる時刻の誤差（時刻合わせを行わないことによって生ずる時刻の誤差）と予め要求されている時刻精度とに応じて定められる時間以上親局１２ａからの報知情報Ｔ２を受信できないときに、制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うようにするのが望ましい。例えば、クロック装置２４で生ずる時刻の誤差が毎秒当り０．１ｍｓｅｃであり、予め要求されている時刻精度が１ｍｓｅｃである場合には、時刻合わせを行ってから１０秒が経過してしまうとクロック装置２４で生ずる時刻の誤差が予め要求されている時刻精度よりも大きくなってしまう。このため、親局１２ａからの報知情報Ｔ２が受信できなくなった時点からタイマ装置２５で１０秒が計時された場合に、同期処理部２６ａが制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行うようにするのが望ましい。
【００４３】
以上の通り、本実施形態では、制御局１３から時刻情報Ｔ１が送信されて来た場合に、親局１２ａ，１２ｂの双方が予め時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行っておき、制御局１３によってスレーブと指示された親局（親局１２ｂ）が、マスターと指示された親局（親局１２ａ）から無線通信ネットワークＮ１を介して送信される報知情報（報知情報Ｔ２）を用いて時刻合わせを行うようにしている。このため、制御局１３と親局１２ａ，１２ｂとを接続するバックボーンネットワークＮ２において制御局１３から送信された時刻情報Ｔ１が伝送遅延の揺らぎの影響を受けたとしても、無線通信ネットワークＮ１に要求される精度で親局１２ａ，１２ｂを同期させることができる。このように、本実施形態の通信システム１は、大幅なコストの上昇を招かずに複数の親局１２ａ，１２ｂの時刻を高精度に同期させることが可能である。
【００４４】
尚、以上の実施形態では、親局１２ａ，１２ｂの双方が、制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて予め時刻合わせを行っておき（ステップＳ１２）、マスターとなる親局（親局１２ａ）からの報知情報（報知情報Ｔ２）が受信できたときにスレーブとなる親局（親局１２ｂ）がマスターとなる親局（親局１２ａ）からの報知情報（報知情報Ｔ２）を用いて時刻合わせを行う例について説明した。しかしながら、親局１２ａ，１２ｂの双方が予め制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行う処理（ステップＳ１２の処理）は必ずしも必要はない。例えば、制御局１３からの指示情報が送信された後で初めて、マスターとなる親局（親局１２ａ）が制御局１３からの時刻情報Ｔ１を用いて時刻合わせを行い、スレーブとなる親局（親局１２ｂ）がマスターとなる親局（親局１２ａ）からの報知情報（報知情報Ｔ２）を用いて時刻合わせを行っても良い。
【００４５】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。図４に示す通り、本実施形態の通信システム２は、図１に示す通信システム１が備える複数の子局１１ａ〜１１ｃ、複数の親局１２ａ，１２ｂ、及び制御局１３に加えて、中継局１４（中継装置）を備える構成である。中継局１４は、無線通信ネットワークＮ１を介して行われる親局１２ａ，１２ｂ間の通信を中継する装置である。
【００４６】
親局１２ａ，１２ｂ間に存在する障害物Ｂ１によって親局１２ａと親局１２ｂとが直接通信を行うことができなくとも、この中継局１４を設けることにより、中継局１４を介した親局１２ａと親局１２ｂとの間の通信が可能になる。このため、親局１２ａ，１２ｂ間に障害物Ｂ１が存在する場合であっても、親局１２ａ，１２ｂの何れか一方（例えば、親局１２ｂ）を、親局１２ａ，１２ｂの何れか他方（例えば、親局１２ａ）に同期させることが可能になる。
【００４７】
尚、中継局１４は、親局１２ａ，１２ｂ間の通信を中継する機能を備える専用の装置であっても良いが、親局１２ａ，１２ｂ間の通信を中継する機能を他の機能と共に兼ね備える装置であってもよい。例えば、流量計等の計測機能と親局１２ａ，１２ｂ間の通信を中継する機能とを兼ね備える無線フィールド機器としての子局であっても良い。
【００４８】
本実施形態の通信システム２は、親局１２ａ，１２ｂ間の通信が中継局１４を介して行われる点を除いて、第１実施形態の通信システム１と同様である。このため、第１実施形態による通信システム１と同様に、制御局１３と親局１２ａ，１２ｂとを接続するバックボーンネットワークＮ２において制御局１３から送信された時刻情報Ｔ１が伝送遅延の揺らぎの影響を受けたとしても、無線通信ネットワークＮ１に要求される精度で親局１２ａ，１２ｂを同期させることができる。このように、本実施形態の通信システム２においても、大幅なコストの上昇を招かずに複数の親局１２ａ，１２ｂの時刻を高精度に同期させることが可能である。
【００４９】
〔第３実施形態〕
図５は、本発明の第３実施形態による通信システムの全体構成を示す図である。図５に示す通り、本実施形態の通信システム３は、図１に示す通信システム１が備える複数の親局１２ａ，１２ｂに代えて親局１５ａ，１５ｂを設けるとともに、無線アクセスポイント装置１６を追加した構成であり、バックボーンネットワークＮ２を無線通信バックボーンネットワークＮ３（第２ネットワーク）で実現した通信システムである。
【００５０】
親局１５ａ，１５ｂは、前述したＩＳＡ１００．１１ａ等の無線通信規格に準拠した無線通信に加えて、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した無線通信が可能である。つまり、親局１５ａ，１５ｂは、図２に示す通信装置２２に代えて、ＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した無線通信を行う無線通信部（図示省略：第２通信部）を備える構成である。かかる構成の親局１５ａ，１５ｂは、例えば時分割多重通信方式による無線通信が可能な無線通信ネットワークＮ１を形成して子局１１ａ〜１１ｃとの間で各種通信を行うとともに、無線通信バックボーンネットワークＮ３及び無線アクセスポイント装置１６を介して制御局１３との間で各種通信を行う。
【００５１】
無線アクセスポイント装置１６は、制御局１３に接続されるとともに、親局１５ａ，１５ｂとの間で無線通信バックボーンネットワークＮ３を形成して、制御局１３と親局１５ａ，１５ｂとの間で送受信される各種データの中継を行う装置である。尚、無線アクセスポイント装置１６も、上述したＩＥＥＥ８０２．１１等の無線ＬＡＮ規格に準拠した無線通信を行う。
【００５２】
本実施形態の通信システム３は、制御局１３と親局１５ａ，１５ｂとの間の通信が無線通信バックボーンネットワークＮ３及び無線アクセスポイント装置１６を介して行われる点を除いて、第１実施形態の通信システム１と同様である。このため、第１実施形態による通信システム１と同様に、制御局１３と親局１５ａ，１５ｂとを接続する無線通信バックボーンネットワークＮ３において制御局１３から送信された時刻情報Ｔ１が伝送遅延の揺らぎの影響を受けたとしても、無線通信ネットワークＮ１に要求される精度で親局１５ａ，１５ｂを同期させることができる。このように、本実施形態の通信システム３においても、大幅なコストの上昇を招かずに複数の親局１５ａ，１５ｂの時刻を高精度に同期させることが可能である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態による通信システム、通信装置、及び通信方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記第１〜第３実施形態では、２つの親局（親局１２ａ，１２ｂ、或いは、親局１５ａ，１５ｂ）を備える例について説明したが、本発明は３つ以上の親局を備える場合にも適用可能である。かかる場合には、複数設けられた親局の何れか１つをマスターとして指示し、残りの親局をスレーブとして指示すれば、スレーブに指示された複数の親局が、マスターに指示された１つの親局に同期することになる。
【符号の説明】
【００５４】
１〜３            通信システム
１１ａ〜１１ｃ    子局
１２ａ，１２ｂ    親局
１３              制御局
１４              中継局
１５ａ，１５ｂ    親局
２１              無線通信装置
２２              通信装置
２４              クロック装置
２５              タイマ装置
２６ａ            同期処理部
２６ｂ            受信品質情報算出部
Ｎ１              無線通信ネットワーク
Ｎ２              バックボーンネットワーク
Ｎ３              無線通信バックボーンネットワーク
Ｔ１              時刻情報
Ｔ２，Ｔ３        報知情報
【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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