(57)【要約】【課題】  同期用信号の遠方のタイムスロットは通信データの耐ノイズ性の劣化等が発生し、データ伝送の信頼性が低下するという課題があった。【解決手段】  通信システムは、親ノードと複数の子ノードとの間で、親ノードが同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、複数の子ノードがデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムであって、親ノードは、子ノードが送信するデータのうち、優先して送信すべきデータを特定し、特定されたデータを、同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定し、決定された割り当てを、子ノードに通知し、子ノードは、通知された割り当てに応じて、データを親ノードへ送信する。【選択図】  図１
2013005060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親ノードと複数の子ノードとの間で、該親ノードが同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、該複数の子ノードがデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムであって、
前記親ノードは、
前記子ノードが送信する前記データのうち、優先して送信すべきデータを特定する特定手段と、
特定された前記データを、前記同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、前記データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定する決定手段と、
決定された前記割り当てを、前記子ノードに通知する通知手段と、を備え、
前記子ノードは、
通知された前記割り当てに応じて、データを前記親ノードへ送信する送信手段と、
を備えることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記子ノードは、前記データを２以上の分割データに分割する分割手段をさらに備え、
前記親ノードの前記特定手段は、前記分割データのうち、変化の発生頻度が低い分割データを優先して送信すべきデータとして特定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】
前記子ノードは、前記分割データのうち、変化の発生頻度が最も低い分割データについて、１フレーム前の該分割データと同一のデータである場合、該分割データを送信するのに割り当てられたタイムスロットにおいて、該分割データに代えて、他の分割データを送信し、該他の分割データは複数のデータスロットを用いて、複数回、送信されることを特徴とする請求項２に記載の通信システム。
【請求項４】
前記特定手段は、前記データの変化量に基づいて異常が検知されたデータを送信した前記子ノードについて、該子ノードの送信する前記データを優先して送信すべきデータとして特定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項５】
通信装置と複数の情報提供装置との間で、該通信装置が同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、該複数の情報提供装置がデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムにおける前記通信装置であって、
前記複数の情報提供装置が送信する前記データのうち、優先して送信すべきデータを特定する特定手段と、
特定された前記データを、前記同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、前記データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定する決定手段と、
決定された前記割り当てを、前記情報提供装置へ通知する通知手段と、
を備えることを特徴とする通信装置。
【請求項６】
親ノードと複数の子ノードとの間で、該親ノードが同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、該複数の子ノードがデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムにおける通信方法であって、
前記親ノードの特定手段が、前記子ノードが送信する前記データのうち、優先して送信すべきデータを特定するステップと、
前記親ノードの決定手段が、特定された前記データを、前記同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、前記データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定するステップと、
前記親ノードの通知手段が、決定された前記割り当てを、前記子ノードに通知するステップと、
前記子ノードの送信手段が、通知された前記割り当てに応じて、データを前記親ノードへ送信するステップと、
を有することを特徴とする通信方法。
【請求項７】
通信装置と複数の情報提供装置との間で、該通信装置が同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、該複数の情報提供装置がデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムにおける前記通信装置の通信方法であって、
特定手段が、前記複数の情報提供装置が送信する前記データのうち、優先して送信すべきデータを特定するステップと、
決定手段が、特定された前記データを、前記同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、前記データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定するステップと、
通知手段が、決定された前記割り当てを、前記複数の情報提供装置に通知するステップと、
を備えることを特徴とする通信方法。
【請求項８】
コンピュータを請求項５に記載の通信装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同期用信号及びデータ信号をそれぞれ所定のタイムスロットで送信する時分割多重通信において、信頼性の高いデータ伝送を実現する通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な機器において、機器全体のインテリジェンスな動作を実現するために、機器が大型化、複雑化、及び多様化され、また、精密かつ詳細な動作の検出が行われるようになっている。装置内のモジュールは配線により接続されるため、インテリジェントな機器を実現するにあたって、内部配線の増大が問題となる。
【０００３】
このため、これらのシステムでは、配線数が比較的少ないシリアル通信を用い、モジュール間において、同期用信号とデータ信号とをそれぞれ所定のタイムスロットで送信する時分割多重通信方式を採用することが考えられる。
【０００４】
特許文献１には、同期ＬＡＮを利用したマルチドロップ接続されたセンター装置とローカル装置からなるネットワークにおいて、時分割でアラームの収集を行う警報収集方法が記載されている。特許文献１には、さらに、アラームの種別ごとに優先順位を付け、重要アラームを優先的に収集する方法が記載されている。特許文献１では、センター装置が優先順位ごとに決定される時間間隔でアラームの送信要求をし、ローカル装置はアラーム要求中に付加された優先順位符号に対応し、かつローカル装置に割り当てられたタイムスロットでアラーム応答を送信する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２１４５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シリアル通信において、時分割多重通信を行う場合、同期用信号の近傍のタイムスロットを使用する場合と遠方のタイムスロットを使用する場合ではモジュール間のクロック同期精度が異なる。このため、同期用信号の遠方のタイムスロットは通信データの耐ノイズ性の劣化等が発生し、データ伝送の信頼性が低下するという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、データ伝送の信頼性を確保する通信システム、通信装置、通信方法、及びプログラム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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様による通信システムは、親ノードと複数の子ノードとの間で、該親ノードが同期用信号を送信する１以上の同期用のタイムスロットと、該複数の子ノードがデータを送信する複数のタイムスロットを有するデータスロットとを含む通信フレームを用いて時分割により通信する通信システムであって、前記親ノードは、前記子ノードが送信する前記データのうち、優先して送信すべきデータを特定する特定手段と、特定された前記データを、前記同期用のタイムスロットの近傍のタイムスロットを使用して送信するように、前記データスロットにおけるタイムスロットの割り当てを決定する決定手段と、決定された前記割り当てを、前記子ノードに通知する通知手段と、を備え、前記子ノードは、通知された前記割り当てに応じて、データを親ノードへ送信する送信手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、時分割通信において、データ伝送の信頼性を確保できるタイムスロットの割り当て技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】大型の環境制御を実行するシステムの構成図。
【図２】通信フレームの構成図。
【図３】（ａ）は通信フレーム内におけるタイムスロットの構成図、（ｂ）はαスロットのビット構成図、（ｃ）はデータスロットのビット構成図。
【図４】子ノードの機能構成図。
【図５】ＡＤ変換後のビット構成図。
【図６】親ノードの機能構成図。
【図７】親ノードの動作を説明するフローチャート。
【図８】子ノードの動作を説明するフローチャート。
【図９】管理装置の動作を説明するフローチャート。
【図１０】第１のスロット位置情報を用いる場合のタイムスロットの割り当て図。
【図１１】第１のスロット位置情報を用い、ＭＳＢ側データに変化がない場合のタイムスロットの割り当て図。
【図１２】第２のスロット位置情報を用いる場合のタイムスロットの割り当て図。
【図１３】第２のスロット位置情報を用い、ＭＳＢ側データに変化がない場合のタイムスロットの割り当て図。
【図１４】スロット位置情報の一例。
【図１５】温度データとビット表示の対応図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
＜＜実施形態１＞＞
（システムの構成）
図１に、本実施形態に係る大型の環境制御を実行するシステム１０１の構成例を示す。本実施形態においては、一例として、このシステム１０１は温度を一定かつ精密に保つ機能、及び、一定時間毎に温度を可変にする機能を有するものとして説明する。なお、このようなシステム１０１は、主に漁業、農業用途で、多量の商品の冷凍、冷蔵用に使用される。このシステム１０１の内部には、多数の冷却装置１０３と多数の温度センサ１０４が分散して配置される。温度センサ１０４がシステム１０１の内部の温度を検出し、管理装置１０２はその検出結果に基づいて冷却装置１０３の運転の強度を決定し、冷却装置１０３はその決定に基づいて運転の強度を調節する。これら冷却装置１０３と温度センサ１０４が互いに緊密に連動する事で、システム１０１内の温度を一定かつ精密に保つなどの管理を行う事ができる。
【００１３】
このような大型の環境制御を実行するシステム１０１では、多数の温度センサ１０４がシステム１０１内に設置されるため、その配線コストだけでも膨大になる。このため、このようなシステム１０１では、配線に必要な線材の本数をできるだけ少なくできる方式を選択する事が一般的である。本実施形態の例においては、このような方式として、多数の温度センサ１０４と制御部との間をシリアルに配線する方式を用いる。この方式は、配線及び接続作業が簡単に行えるという利点もある。
【００１４】
図１のシステム１０１は、管理装置１０２により管理される。管理装置１０２は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。冷却装置１０３はシステム内を冷却する装置であり、本実施形態では、１０３−１から１０３−５０まで、５０台設置されているとする。温度センサは１０４は、温度を検出する装置であり、システム１０１内の全体に広く設置され、本実施形態では１０４−１から１０４−２５６までの２５６個設置されているとする。この複数の温度センサ１０４は、それぞれ対応する子ノード１０５により制御される。
【００１５】
子ノード１０５は、温度センサ１０４と線材１０７を使って１対１で接続されるため、温度センサの数量と同じ数量（２５６台）が用意される。親ノード１０６は、子ノード１０５と、２本の装置内通信路１０８及び電源供給線２本（不図示）で接続される。親ノード１０６と子ノード１０５とは、所謂バス配線で接続され、装置内通信路１０８の２線を用いて差動方式の信号が送受信される。子ノード１０５の最終端の位置に接続される子ノード（本実施形態では１０５−２５６）にはバス配線に必要なインピーダンスマッチングを行う事を目的とした終端抵抗（不図示）が実装される。これにより、２本の装置内通信路１０８以外の配線は不要となる。
【００１６】
バス配線は親ノードと子ノードがパラレルに配線される。したがって、子ノードは、親ノードから出力されたデータをほぼリアルタイムに受信することができる。本実施形態では、一例としてバス配線を用いる例を示すが、配線方式はデイジーチェーン接続など、いかなる方式であってもよい。
【００１７】
産業用の制御線１０９はシステム１０１内に５０個配置された冷却装置１０３と管理装置１０２、及び親ノード１０６を接続する配線である。制御線１０９は冷却装置１０３の制御が容易に実現できるように考えられた仕様、構成の通信方式であり、一般的にはオープンなネットワークが使用されることが多い。他の管理装置１１０はシステム１０１以外のシステムを管理する管理装置１０２であり、適宜用意される。基幹ＬＡＮ線１１１は、管理装置１０２と他の管理装置１１０を接続する。
【００１８】
本実施形態においては、温度センサ１０４が検出した温度データを、子ノード１０５が親ノード１０６へ送信する。このとき、送信は時分割で行われ、各タイムスロットの割り当ては親ノード１０６から子ノードへ指示され、子ノード１０５は、その指示に従って、信号送信を許可されているタイムスロットで温度データを送信する。すなわち、子ノード１０５は、情報を提供する情報提供装置として動作し、親ノード１０６は、その情報提供のタイミングを制御する信号を送信する。以下では、この子ノード１０５と親ノード１０６とを含む通信システムについて、詳細に説明する。
【００１９】
（通信フレームの構成）
図２は装置内通信路１０８で接続された親ノード１０６と子ノード１０５との間のデータ伝送に用いる通信フレーム２０１の構成例である。この通信フレーム２０１の例では、先頭に親ノード１０６と子ノード１０５の各々との間の内部の動作クロック同期を確保する同期用信号を送信する同期用スロット２０２が配置される。そして、同期用スロット２０２に続いて、親ノード１０６と子ノード１０５間でデータを送受信するためのデータスロット２０３が配置される。なお、データスロット２０３はさらに時分割され、データスロット２０３内で、複数の子ノード１０５がそのさらに分割されたスロットを用いて信号を送信する。この同期用スロット２０２、及びデータスロット２０３をセットとして、通信フレーム２０１の送受信が繰返し行われる。なお、同期用スロット２０２は、通信フレーム２０１の先頭以外に配置されてもよい。例えば、通信フレーム２０１の中央に同期用スロット２０２を挿入してもよい。また、同期用スロット２０２は、通信フレーム２０１に必ず１つである必要はなく、１以上、すなわち複数あってもよい。また、複数の同期用スロット２０２が挿入される場合、一つ一つの同期用信号の長さを短くしてもよい。同期用信号を複数用いることにより、同期用信号の近傍で信号を送信できる子ノード１０５が増加し、信頼性を向上させることができる。
【００２０】
通信フレーム２０１の周期をｔとする。周期ｔは温度データの取得周期に依存する。温度データの取得周期の長短により温度測定の精度が変動するため、システム１０１が所望する精度を維持するために必要な取得間隔に基づいて周期ｔが決定される。本実施形態では約５００ミリ秒毎に温度データを更新するとし、１通信フレーム２０１の長さは約５００ミリ秒となる。なお、通信フレーム２０１−１と通信フレーム２０１−２間には、不図示のフレームの切れ目である事を特定できるシンボル系列等が挿入される。
【００２１】
図３（ａ）に、本実施形態に係るデータスロット２０３の詳細を示す。αスロット３０１は、子ノード１０５の各々にデータをブロードキャストするスロットである。なお、以下では親ノード１０６がαスロット３０１を用いてデータを送信する場合について説明するが、αスロット３０１でデータを送信するのは、必ずしも親ノード１０６でなくてもよく、子ノード１０５であってもよい。
【００２２】
αスロット３０１では、子ノード１０５が温度センサ１０４で検出した温度データを親ノード１０６へ送信する際、それぞれの子ノード１０５が使用するタイムスロット３０２の位置に関するスロット位置情報を送信する。スロット位置情報の一例を図１４に示す。親ノード１０６と子ノード１０５の各々は、スロット位置情報の内容を予め記憶しておく。そして、親ノード１０６は、管理装置１０２からの指示に応じて、装置内通信路１０８へ、スロット位置情報として図１４の参照番号を含む信号を送出する。子ノード１０５は、装置内通信路１０８からスロット位置情報を取得し、自らが検出した温度データの格納及び送信を行うタイムスロット３０２を判断する。タイムスロット３０２の個数は、例えば本実施形態のように、子ノード１０５から送信するデータを上位と下位ビットに分けて送信する場合、子ノードの台数分の２倍の５１２個とする。
【００２３】
図３（ｂ）に、親ノード１０６から子ノード１０５へ送信するαスロット３０１のビット構成を示す。４０１は送信元アドレスを示し、親ノード１０６から送信する場合は、このビットを「１」にする。また、子ノード１０５の一つが、αスロット３０１を用いて信号を送信する場合は、このビットを「０」とする。送信先は全ての子ノード１０５にブロードキャスト通信を行うため特定する必要がなく、このため、αスロットにおいては送信先を示す領域は用意されない。４０２は子ノード１０５の各々が検出した温度データをどのタイムスロット３０２を使って送信するかのスロット位置情報を格納する領域である。領域４０２は、図１４に示すスロット位置情報の参照番号を格納する。親ノード１０６と子ノード１０５は、上述の通り、参照番号に対応したスロット位置情報の内容を予め把握しておく。これにより、参照番号の指定をするだけで、親ノード１０６と子ノード１０５との間で、子ノード１０５の各々のデータ送信に用いるタイムスロット３０２を共通的に認識することができる。子ノード１０５は、αスロットに含まれる参照番号に対応するスロット位置情報により指定されたタイムスロット３０２で、温度センサ１０４により検出した温度データを格納し送信する。例えば、図１４の例において、参照番号が「０」の場合、子ノード１０５−ｎが使用するタイムスロットは、３０２−ｎと、３０２−（２５６＋ｎ）である。そして、それぞれのタイムスロットにおいて、送信するデータの上位ビット群（Ｍｏｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ、以下ＭＳＢ側）か下位ビット群（Ｌｅａｓｔ  Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  Ｂｉｔ、以下ＬＳＢ側）のいずれかを選択して送信する。
【００２４】
なお、αスロット３０１においては、当該スロットがαスロットである事を明確にするために、不図示の信号等を４０１より前方に配置してもよい。また、ここに示すビット構成は本実施形態で想定されるものであり、親ノード１０６、子ノード１０５の機能、子ノード１０５の台数等システム構成次第で構成は異なっても良い。
【００２５】
図２における通信フレーム２０１では、同期用スロット２０２を送信するための独立した別の線を用意しておらず、同期用スロット２０２とデータスロット２０３を同一の装置内通信路１０８で通信を行う間欠同期確保方式を採用している。この方式では同期用スロット２０２の近傍のタイムスロットでは親ノード１０６と子ノード１０５間のクロック同期精度を十分高く確保することができる。しかしながら、同期用スロット２０２から離れたタイムスロットでは、クロック同期精度が劣化することがある。親ノード１０６と子ノード１０５間でクロック同期精度が劣化するということは、通信信号にとってノイズが増大したのと等価である。すなわち、通信信号のＳＮＲ（ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  ｎｏｉｓｅ  ｐｏｗｅｒ  ｒａｔｉｏ）が低下し、通信エラーの発生確率が増大し、正常なデータの送受信ができなくなる場合がある。つまり、同期用スロット２０２から時間的に離れたタイムスロット３０２で送受信されたデータは、同期用スロット２０２の近傍のタイムスロット３０２で送受信を行ったデータと比して信頼性が低下する。したがって、同期用スロット２０２の近傍のタイムスロット３０２で送受信を行うことが望ましいが、全てのデータが同期用スロット２０２の近傍のタイムスロット３０２を使う事は不可能である。
【００２６】
このため、本実施形態では、重要なデータ、例えば、システムの動作に大きく影響する温度データは、同期用スロット２０２の近傍のタイムスロットで送信する仕組みを提供する。一方、重要でないデータは同期用スロット２０２から離れたタイムスロットで送信し、一定の誤りを許容する。これにより、重要なデータについては通信エラーが発生しにくいタイムスロットで、高精度に送信することが可能となる。詳細については後述する。
【００２７】
図３（ｃ）は子ノード１０５から親ノード１０６へ送信する信号の構成例である。５０１は送信元アドレスであり、子ノード１０５の番号を示す。例えば子ノード番号１００番からのデータは、１００の２進数表現が入力される。また、本実施形態では送信先は親ノード１０６であり、他の送信先はないため、送信先アドレスは用意されない。５０２は属性ビットであり、後段の温度センサ１０４の検出したデータのＭＳＢ側が格納されているか、ＬＳＢ側が格納されているかを識別するビットである。例えば、ＭＳＢ側の場合に「１」が、ＬＳＢ側の場合に「０」が入力される。５０３は温度センサ１０４で検出したデータが入力される。ここでデータ５０３は、検出したデータのＭＳＢ側もしくはＬＳＢ側のどちらか一方を送るため８ビットとなっている。
【００２８】
なお、すべての子ノード１０５の１６ビットのデータを順に送信することも考えられるが、その場合、特に後半のスロットを割り当てられた子ノード１０５のデータが同期用スロット２０２から時間的に離れてしまうという問題が発生する。同期用スロット２０２の近傍のタイムスロットが信頼性の高いスロットであることから、全ての子ノード１０５が可能な限り同期用スロット２０２の近傍のタイムスロットでデータを送信することが望まれる。一方、ＭＳＢ側とＬＳＢ側の両方のデータが重要となるのは、電源立ち上げ時など、限られた場面である。このように、装置の状況によっては、ＭＳＢ側又はＬＳＢ側のどちらか一方のデータが重要なデータとなる場合が多い。このため、ＭＳＢ側とＬＳＢ側のどちらか重要なデータが送信できれば、装置の機能の要求を概ね満足することができることが多い。このため、重要なデータを選択して同期用スロット２０２の近傍のデータスロットで送信することにより、接続された複数の子ノード１０５のそれぞれから送信されるデータの信頼性の格差が大きくなることを回避することができる。
【００２９】
（子ノードの構成）
図４は本実施形態に係る子ノード１０５の内部構成を示す。記憶部６０１には、子ノード１０５から親ノード１０６に対して温度データを送信するタイムスロット３０２の割り当て表（本実施形態では図１４）の内容が記憶される。ＡＤ変換器６０２は温度センサ１０４から受信したアナログの温度データをデジタルデータに変換する。図５に、温度センサ１０４からのアナログデータをＡＤ変換器６０２でデジタルデータ化した時の温度データ７０１のビット構成図を示す。７０２は温度データ７０１のＭＳＢ側、７０３はＬＳＢ側である。データ分解部６０３は、温度データ７０１のデジタルデータをＭＳＢ側７０２とＬＳＢ側７０３との２つの分割データに分解する。
【００３０】
データ判定部６０４はＭＳＢ側とＬＳＢ側のそれぞれの分割データが、前回受信した分割データと同一か否かを判断する。ＣＰＵ６０５は子ノード１０５全体の制御を行う。スロット割当部６０６は装置内通信路１０８の指定されたタイムスロット３０２に温度センサ１０４が検出した温度データを格納する。バッファ部６０７は、親ノード１０６に送信した温度データを１回に限り保存しておく。通信部６０８は親ノード１０６との通信を制御する。
【００３１】
（親ノードの構成）
図６は本実施形態における親ノード１０６の内部構成を示す。通信部８０１は子ノード１０５と装置内通信路１０８を介して通信する。データ判定部８０２は子ノード１０５から送られた温度データの属性ビット５０２がＭＳＢ側、ＬＳＢ側のどちらを表しているかを判定する。ＣＰＵ８０３は親ノード１０６全体を制御する。ＭＳＢ側のデータバッファ８０３−１は子ノード１０５からの温度データのＭＳＢ側を一時的に記憶する。同様に第一のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−２、第二のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−３は、子ノード１０５からの温度データのＬＳＢ側をバッファする。制御部８０３−４はＣＰＵ８０３の主たる制御を行う。インターフェース部８０４は管理装置１０２とデータの送受信を行う際に使用する制御線１０９のインターフェースである。信号ライン８０５はデータ判定部８０２の結果を制御部に８０３−４に伝達する。
【００３２】
（システムの動作）
以下、図１のシステム１０１において、温度センサ１０４がシステム１０１内の温度を定期的に検出し、冷却装置１０３がシステム１０１内の温度を精密に調節する動作について説明する。
【００３３】
子ノード１０５の各々にはシステム１０１の要求に応じた精度の温度センサ１０４が接続されており、システム１０１内の温度データを親ノード１０６に一定の周期で送信する。親ノード１０６は、温度データを受信すると、そのデータを管理装置１０２に送信する。管理装置１０２は受信した温度データと維持すべき温度とを比較し、温度を上げる時は冷却装置１０３の出力を弱くし、温度を下げる時は冷却装置１０３の出力を強くし、システム１０１内の温度を維持すべき温度に保つ。
【００３４】
以下では、親ノード１０６と子ノード１０５とからなる、システム１０１のサブシステムである通信システムの動作について、図７から図９のフローチャートを用いて詳細に説明する。なお、図７は親ノードの動作、図８は子ノードの動作、図９は管理装置の動作を示す。本実施形態では、管理装置１０２は、これらの動作フローに移る前に、初期設定として維持温度を＋１６．５℃に設定するものとする。
【００３５】
処理が開始されると、親ノード１０６は、図１４に示すスロット位置情報の参照番号を子ノード１０５にαスロット３０１を用いて通知する（Ｓ９０１）。スロット位置情報は、例えば、管理装置１０２が決定して親ノード１０６へ通知したり、初期値を用意しておき、それを用いる。ここで、本実施形態では、スロット位置情報の参照番号として、「０」を通知するものとする。子ノード１０５は受信したスロット位置情報の参照番号をスロット割り当て情報として記憶部６０１に記憶する。
【００３６】
子ノード１０５は、スロット位置情報を親ノードから受信し（Ｓ１００１）、そして、温度センサ１０４からシステム１０１内の温度データを受信する（Ｓ１００２）。なお、スロット位置情報の受信と、温度データの受信とは、この順で実行されなくてもよく、温度データを受信後にスロット位置情報を受信するのであってもよい。そして、子ノード１０５のＡＤ変換器６０２は、受信した温度データをデジタルデータに変換する。デジタル化された温度データ７０１は、データ分解部６０３によりＭＳＢ側とＬＳＢ側とに分解された後に、親ノード１０６へ送信される。
【００３７】
ここで、温度データの送信動作について、詳細に説明する。まず、ＡＤ変換器６０２は、検出された温度をデジタルデータに変換する。ここで、本実施形態においてはデジタルデータは１６ビットで表現する。１６ビット表現を用いることにより、６５５３６段階の温度表現が可能となる。このため、例えば、システム１０１では−４０℃〜１５０℃が測定できれば充分仕様を満足するところ、この場合、理想的には約０．００３℃刻みで温度表現することができる。また、例えば０．１℃刻みであれば、６０００℃程度の幅の温度を計測して表現することができる。なお、本実施形態では、−４０℃〜＋１５０℃の範囲で、０．０６２５℃刻みで温度データを表現するものとする。温度データの例を図１５に示す。１６ビットで表現された温度データは、データ分解部６０３において、ＭＳＢ側とＬＳＢ側との２つの分割データに分解される。
【００３８】
分割データのうち、ＭＳＢ側は前回、すなわち１フレーム前に検出したデータと同様のデータであるか否かを判定するデータ判定部６０４−１に、ＬＳＢ側はデータ判定部６０４−２に送られる。そして、データ判定部６０４は、温度センサ１０４から受信したシステム１０１内の温度について、ＭＳＢ側に１フレーム前から変化があったか否かを判定する（Ｓ１００３）。ここで、電源立上げ直後の初回のデータについては、１フレーム前に検出したデータがないため、データ判定部６０４では同一のデータとは判断しない（Ｓ１００３でＹｅｓ）。なお、ＭＳＢ側、及びＬＳＢ側が同一か否かの判定の結果は、それぞれ６０９−１、及び６０９−２を介してＣＰＵ６０５に送られる。温度データ７０１のＭＳＢ側７０２、及びＬＳＢ側７０３は、それぞれ６１０−１、及び６１０−２を介してＣＰＵ６０５に送られる。
【００３９】
ＣＰＵ６０５は、分解された温度データ７０１のＭＳＢ側、ＬＳＢ側の両方にヘッダ部５０１、５０２を付加してタイムスロット３０２を用いて送信するデータを形成する。そして、バッファ部６０７及び通信部６０８は、形成された送信データをスロット位置情報に基づいて、所定のタイムスロットで送信する。ここで、温度データ７０１のＭＳＢ側は概ねどの程度の温度かを示す事ができるため、信頼性の高い通信が可能なタイムスロットである同期用スロット２０２−１の近傍のスロットを用いる。すなわち、スロット位置情報の参照番号「０」の例のように、ＭＳＢ側のデータは、ＬＳＢ側のデータよりも同期用スロット２０２−１の近くのスロット、つまり時間的に先のスロットで送信される。例えば、スロット位置情報の参照番号が「０」の場合、子ノードが１０５−１のデータは、図１０に示すように、ＭＳＢ側はスロット１（３０２−１）、ＬＳＢ側はスロット２５７（３０２−２５７）を使用して親ノード１０６へ送信される。同様に、子ノードが１０５−２の場合、温度データ７０１のＭＳＢ側はスロット２（３０２−２）、ＬＳＢ側はスロット２５８（３０２−２５８）に格納され、親ノード１０６へ送信される。
【００４０】
ここで、図１５の例において、ＭＳＢ側の変化に着目すると、番号７の＋１５．９３７５℃では「０  ００００ｂ」であるが、番号８の＋１６℃では「０  ０００１ｂ」と変化する。同様に、番号１０の＋３１℃は「０  ０００１ｂ」であるが、番号１１の＋３２℃では「０  ００１０ｂ」と変化する。すなわち、図１５の例の場合、＋１５℃から＋１６℃、＋３１℃から＋３２℃、＋４７℃から＋４８℃など、ある特定の変化点でＭＳＢ側が変化する。このことは、ＭＳＢ側を見るだけでシステム１０１内の概略の温度を把握する事ができることを意味する。すなわち、システム１０１としてはＭＳＢ側が重要なデータであり、ＬＳＢ側はそれに付随する詳細なデータであると考えることができる。ここで、システム１０１の維持温度がＭＳＢ側の変化する特定の変化点の近傍でない場合には、本実施形態で仮定する０．５秒程度の短時間で大きな温度変化の発生頻度は低いと考えられる。このため、ＭＳＢ側の変化の発生頻度も低いと考えられ、ＭＳＢ側の変化しないデータを繰返し送信することにより、かえってＭＳＢ側のデータを誤って受信する確率の増大を招き、通信路の有効利用や信頼性確保という観点から妥当性を欠く。
【００４１】
このため、本実施形態では、ＭＳＢ側のデータについては、変化が発生した場合に送信し、変化がない場合は送信を省略する。すなわち、Ｓ１００３の判定結果でＭＳＢ側に変化があった場合に（Ｓ１００３のＹｅｓ）、ＭＳＢ側、ＬＳＢ側の両方を親ノード１０６に送信し（Ｓ１００４）、変化がない場合はＬＳＢ側のみを送信する（Ｓ１００５）。なお、ＭＳＢ側に変化があった場合（Ｓ１００３のＹｅｓ)、ＭＳＢ側及びＬＳＢ側のデータは、初期値の温度データ７０１の送信時と同一のタイムスロットで送信する。
【００４２】
検出した温度データ７０１のＭＳＢ側に変化がない場合は（Ｓ１００３のＮｏ）、親ノード１０６にＭＳＢ側を送信しないため、前回ＭＳＢ側を送信した前半のタイムスロットに、ＬＳＢ側を格納して送信する。すなわち、３０２−１に子ノード１０５−１のＬＳＢ側、３０２−２に子ノード１０５−２のＬＳＢ側、３０２−２５６に子ノード１０５−２５６のＬＳＢ側が格納され、送信される。これにより、ＭＳＢ側を送信する際はＬＳＢ側を後半に送信するが、ＭＳＢ側を送信しないのでＬＳＢ側を同期用スロット２０２の近傍であり、信頼性の高い前半のタイムスロットに送る事ができる。
【００４３】
一方、後半の３０２−２５７〜３０２−５１２までのタイムスロットは空きとなる。そこで後半のタイムスロット３０２−２５７〜３０２−５１２にも、前半のタイムスロットで送信した温度データ７０１のＬＳＢ側を再度送信する。すなわち、３０２−２５７に子ノード１０５−１のＬＳＢ側、３０２−２５８に子ノード１０５−２のＬＳＢ側、順に３０２−５１２に子ノード１０５−２５６のＬＳＢ側を格納する。このようにして、同一の内容のＬＳＢ側のデータが、複数回、親ノード１０６に送信される（Ｓ１００５）。この場合のタイムスロットの構成を図１１に示す。このように、概略の温度データであるＭＳＢ側に変動がなかった場合に、詳細の温度データであるＬＳＢを複数回送信することにより、詳細の温度データについて、より信頼性の高い通信をすることが可能となる。
【００４４】
親ノード１０６は、子ノード１０５−１から送られた温度データ７０１を受信すると（Ｓ９０２）、データ判定部８０２においてタイムスロット３０２−１内のデータの属性を属性ビット５０２に基づいて判定する。判定結果は８０５を介してＣＰＵ８０３の制御部８０３−４に通知される。ＭＳＢ側に変化があった場合、または、システムを起動した直後は、タイムスロット３０２−１で送信されるデータはＭＳＢ側であり、属性ビットは「１」となっている。このため、データ判定部８０２は、ＭＳＢ側用のデータバッファ８０３−１にＭＳＢ側のデータ５０３を転送する。さらに子ノード１０５−１からのＬＳＢ側のデータはタイムスロット３０２−２５７に格納されているのでデータバッファ８０３−２に格納する。ＣＰＵ８０３の制御部８０３−４は、データバッファ８０３−１に格納されているＭＳＢ側データ、８０３−２に格納されているＬＳＢ側のデータの両方を、制御線のインターフェース部８０４を用いて管理装置１０２へ送信する。以上のようにして、全ての子ノード１０５からの初期値データが制御線１０９を介して管理装置１０２へ送られる（Ｓ９０３）。
【００４５】
一方、ＭＳＢ側に変化がない場合、タイムスロット３０２−１で送信されるデータはＬＳＢ側であり、属性ビットは「０」となっている。このため、データ判定部８０２は、受信したデータにはＬＳＢが格納されていると判定する。そして、このデータは第一のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−２に転送される。タイムスロットの後半も同様にＬＳＢ側が格納されているので、この場合は、第二のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−３にデータを転送する。ＣＰＵ８０３の制御部８０３−４はデータバッファ８０３−２、８０３−３に格納されているＬＳＢ側を同一か否かをチェックし、同一であれば、ＭＳＢ側は無変化であった情報と共にＬＳＢ側のデータを管理装置１０２へ送信する（Ｓ９０３）。第一のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−２と第二のＬＳＢ側のデータバッファ８０３−３のデータが同一でない場合は、いずれかのＬＳＢ側のデータが誤って受信したと考えられる。この場合、ＭＳＢ側が無変化である事の情報と共に、２つのＬＳＢ側のデータが一致しなかったことの情報を含めて、第一のデータバッファ８０３−２のデータを管理装置１０２へ送信する。また、第一のデータバッファ８０３−２と第二のデータバッファ８０３−３のデータが一致しなかった旨を示す情報も、併せて管理装置１０２へ送信する。管理装置１０２は第一のデータバッファ８０３−２と第二のデータバッファ８０３−３のデータが一致しなかった旨を示す情報を受信すると、受信したデータにフラグを付ける。このフラグは、当該データの信頼性を将来検証するのに使用することができる。
【００４６】
管理装置１０２は温度データ７０１を受信すると（Ｓ１１０１）、温度センサ１０４が検出した温度について、急上昇、急下降などの異常が発生していないかを判断する（Ｓ１１０２）。異常を検知しなかった場合（Ｓ１１０２のＮｏ）は、処理の最初に戻り、子ノード１０５は温度データを温度センサ１０４から定期的に受信して、親ノード１０６に送信する動作を繰返す。
【００４７】
管理装置１０２に送られた温度データ７０１について、異常を検知した場合（Ｓ１１０２のＹｅｓ）、すなわち、ＭＳＢ側が短時間に変化し、データに含まれる数値の変化量が著しいと考えられる場合は以下の動作を行う。親ノード１０６に対し、異常が検知されたデータを送信した子ノード１０５（ここでは子ノード１０５−１０とする）のデータの送信に用いるタイムスロットを同期用スロット２０２−１の近傍に割り当てるよう指示する（Ｓ１１０３）。親ノード１０６はαスロット３０１にてスロット位置情報「２」を送信する（Ｓ９０１）。これは特定の子ノード１０５を指定してタイムスロットを割り当てるものである。この場合、子ノード１０５−１０のＭＳＢ側、ＬＳＢ側共に同期用スロット２０２の近傍に割り当てるよう指示する。この場合、タイムスロット３０２−１は子ノード１０５−１０のＭＳＢ側、タイムスロット３０２−２は子ノード１０５−１０のＬＳＢ側となる。親ノード１０６からのスロット位置情報の参照番号を「２」として送信するとともに、優先する子ノード番号を続けて送信する。この場合は１０５−１０に対応する子ノード番号（例えば「１０」）を送信する。
【００４８】
これにより異常データを検出した子ノード１０５の温度データ７０１を優先して送信すべきデータとして特定することができ、そのデータを信頼性の高いタイムスロットで送信することができる。なお、スロット位置情報の参照番号が「２」であり、その後に送信された番号が「１０」であった場合、子ノード１０５−１０より前のタイムスロットで送信するはずだった子ノード１０５のデータについて、送信位置をずらす必要がある。この場合、例えば、タイムスロット３０２−１で送信されるはずだった、子ノード１０５−１のＭＳＢ側のデータは、子ノード１０５−１０のＭＳＢ側のデータを送信するのに割り当てられたタイムスロット３０２−１０で送信される。また、タイムスロット３０２−２で送信されるはずだった、子ノード１０５−２のＭＳＢ側のデータは、子ノード１０５−１０のＬＳＢ側のデータを送信するのに割り当てられたタイムスロット３０２−２６７で送信される。これ以外にも、タイムスロット３０２−３からのタイムスロットにおいて、子ノード１０５−１０を除き、スロット位置情報の参照番号「０」の順で送信するようにしてもよい。すなわち、タイムスロット３０２−３〜１１において、子ノード１０５−１〜９のＭＳＢ側を、タイムスロット３０２−１２〜２５７において、子ノード１０５−１１〜２５６のＭＳＢ側を送信する。さらに、タイムスロット３０２−２５８〜２６６において、子ノード１０５−１〜９のＬＳＢ側を、タイムスロット３０２−２６７〜５１２において、子ノード１０５−１１〜２５６のＬＳＢ側を送信する。このほかに、スロット位置情報の参照番号が「２」であった場合についての、指定された子ノード以外の子ノード１０５に対するタイムスロットの割り当てを決めておいてもよい。
【００４９】
このスロットで伝送されたにも関わらず、子ノード１０５−１０が送信したデータが異常であった場合は、同期用スロット２０２から遠方である事により、伝送路の途中でビット誤りが発生したのではないと判断することが出来る。よって、異常データを出力する温度センサ１０４、又は、それに対応する冷却装置１０３自体に異常が発生したと判断することができ、それを管理装置１０２を通じてシステム１０１の管理者に伝達することで故障修理等の対応が容易になる。この結果、システム１０１内の温度データ７０１の信頼性を高めることができ、冷却装置１０３を適切に動作させ、システム１０１内の温度を精密に制御することが可能となる。
【００５０】
なお、上述の説明では、スロット位置情報の参照番号が「０」の場合について説明したが、スロット位置情報の参照番号が「１」の場合であっても同様に動作する。この場合は、例えばＭＳＢ側に変化がある場合、子ノード１０５の温度データ７０１を格納するタイムスロット３０２は図１２のようになる。また、タイムスロット位置情報の参照番号が「１」の場合で、ＭＳＢ側に変化がない場合は、子ノード１０５の温度データ７０１を格納するタイムロットは図１３のようになる。また、本実施形態におけるタイムスロット位置情報は図１４のスロット位置情報に示される順序に限らず、任意のスロット位置を指定しても本発明の効果に変わりはない。
【００５１】
また、上述の説明では、親ノード１０６と子ノード１０５とを明確に分けて説明したが、親ノード１０６と子ノード１０５との区別をつけず、複数のノードにおいて、親ノードとして動作するノードを例えば時間ごとに変化させてもよい。また、親ノード１０６と管理装置１０２を別の装置として説明したが、同一の装置内に親ノード１０６と管理装置１０２の両方の機能を有することとしてもよい。
【００５２】
なお、上述の説明では、システム１０１内の維持温度が、ＭＳＢ側の変化点に近い１６．５℃であったが、維持温度がＭＳＢ側の変化点から離れるように、デジタルデータにオフセットを追加して設定してもよい。これにより、変化点に近い場合でもＭＳＢ側の変化を発生しにくくする事ができる。これにより、できる限りＭＳＢ側の送信を省略し、精度良く異常発生等を検知することが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態では検出されたデータをＭＳＢ側とＬＳＢ側の２つに分割したが２以上に分割しても同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では１６ビットのデータを上位８ビット、下位８ビットとし、２つに分割した。しかし、上位１０ビット、下位６ビットなどの分割方法でも同様の効果は得られる。また、上位４ビット、中位４ビット、下位４ビットのように３つに分割しても同様の効果が得られる。また、優先するビット群は上位ビット群とは限らず、下位ビット群、中位ビット群を優先度、重要度の高いデータとして扱ってもよい。
【００５４】
また、上述の説明では、ＭＳＢ側を優先度が高いデータとして予め定め、同期用信号の近傍で送信するようにしたが、これを適応的に判定するようにしてもよい。すなわち、親ノード１０６は、ＭＳＢ側とＬＳＢ側のデータを蓄積して時間変化を観測し、ＭＳＢ側のように、時間変化の少ないデータを優先度が高いデータとして、スロット位置情報を決定してもよい。
【００５５】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【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】
2013005060.tif 000009
【図８】
2013005060.tif 000010
【図９】
2013005060.tif 000011
【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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【図１５】
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