(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央装置と複数の端末装置とが相互にマルチドロップ接続されたパケット通信システムにおいて、
前記中央装置は、自機を示す送信元情報を含むパケットを送信する機器であり、
前記各端末装置は、
中継器としても振る舞うことが可能な機器であり、
自装置が中継する装置であるか又は中継される装置であるか否かが設定される設定部と、
前記設定部に自装置が中継する装置であると設定された場合に自装置を示す中継元情報を含むパケットを生成する生成部と、
前記設定部に自装置が中継される装置であると設定された場合に前記中継元情報が含まれないパケットを廃棄する廃棄部と、
を備える、パケット通信システム。
【請求項２】
前記複数の端末装置は、
前記中央装置に対して配線的に近くに設置される第１端末装置と、
前記中央装置に対して配線的に遠くに設置される第２端末装置と、
を含み、
前記第１端末装置が前記中央装置と前記第２端末装置との間の通信を中継する中継器として振る舞う場合に、前記第２端末装置は前記中央装置から送信されたパケットを廃棄する、請求項１記載のパケット通信システム。
【請求項３】
前記中央装置は、
予め用意された第１速度でパケットを送信可能な第１送信器と、
予め用意された前記第１速度よりも遅い第２速度でパケットを送信可能な第２送信器と、を備え、
前記各端末装置は、
前記第１速度のパケットを受信可能な第１受信器と、
前記第２速度のパケットを受信可能な第２受信器と、を備え、
さらに、前記第１又は第２送信器からパケットが送信された場合に、前記第１又は第２受信器における当該パケットの受信の可否を判定する判定器を備える、請求項１記載のパケット通信システム。
【請求項４】
前記各端末装置は、
前記第１受信器でパケットを受信した場合に第１速度で応答パケットを送信する第１応答送信器と、
前記第２受信器でパケットを受信した場合に第２速度で応答パケットを送信する第２応答送信器と、を備え
前記中央装置は、
前記判定器と、
前記第１応答送信器から第１速度で送信される応答パケットを受信する第１応答受信器と、
前記第２応答送信器から第２速度で送信される応答パケットを受信する第２応答受信器と、
を備える、請求項３記載のパケット通信システム。
【請求項５】
請求項１記載のパケット通信システムを備える、インフラストラクチャーシステム。
【請求項６】
請求項１記載のパケット通信システムを備える、ビルディングオートメーションシステム。
【請求項７】
請求項１記載のパケット通信システムを備える、ファクトリーオートメーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パケット通信システム、これを用いたインフラストラクチャーシステム、ビルディングオートメーションシステム、及び、ファクトリーオートメーションシステムに関し、特に、マルチドロップ接続されたパケット通信システム、これを用いたインフラストラクチャーシステム、ビルディングオートメーションシステム、及び、ファクトリーオートメーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、本出願人による自動通信による電子配線システムが開示されている。この電子配線システムは、コントロールセンタ側に、共有メモリを持つＩＣ化された中央装置を設け、各制御対象（デバイス）側に、入出力ポートと送受信回路とを持つＩＣ化された端末装置を接続し、中央装置と各端末装置との間を、デジタル通信回線（通信ケーブル）を通じてマルチドロップ方式で接続する構成とし、上記共有メモリを介してフルデュープレックス方式でコマンドパケットおよびレスポンスパケットのデータ交換を、プログラムによるプロトコルなしに高速に行う。この電子配線システムによれば、マイクロプロセッサを有するコントロールセンタと、マイクロプロセッサを有しない分散配置された複数の制御対象との間を配線する、構成簡易で、開発及び保守が容易で、低コストで、かつ、高速データ通信が可能となる。【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２６８０８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に記載された電子配線システムにおいては、パケットの通信速度と通信ケーブルの長さとの関係がトレードオフの関係にあることは公知である。例えば特許文献１の図９に開示されている産業用ロボットシステム等の場合、中央装置と端末装置とを接続する通信ケーブルの総延長は一般に１０ｍ程度であるから、１２Ｍｂｐｓ程度の高速通信が可能であり、その信号応答時間も 数ｍｓと高速にすることができる。【０００５】
これに対し、インフラストラクチャーのシステム、ファクトリーオートメーションのシステム、ビルディングオートメーションのシステム等においては、利用する通信ケーブルの総延長が１ｋｍに及ぶこともある。この場合、パケットの通信速度は２０Ｋｂｐｓ程度が利用可能な上限と認識されていることが多く、信号応答時間は数百ｍｓ〜数秒と低速である。【０００６】
近年、インフラストラクチャー、ファクトリーオートメーション、ビルディングオートメーション等のシステム等においても性能向上が切に求められており、パケット通信システムの信号応答性を高める技術が望まれている。【０００７】
そこで、本発明は、インフラストラクチャー、ファクトリーオートメーション、ビルディングオートメーション等のシステムにおいても高速通信が可能なマルチドロップ方式を採用したパケット通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、
中央装置と複数の端末装置とが相互にマルチドロップ接続されたパケット通信システムにおいて、
前記中央装置は、自機を示す送信元情報を含むパケットを送信する機器であり、
前記各端末装置は、
中継器としても振る舞うことが可能な機器であり、
前記中継器として自機が振る舞うか否かが設定される設定部と、
前記設定部に自機が中継器として振る舞うことが設定された場合に自機を示す中継元情報を含むパケットを生成する生成部と、
前記中継元情報が含まれないパケットを廃棄する廃棄部と、
を備える。【０００９】
前記複数の端末装置は、
前記中央装置に対して配線的に近くに設置される第１端末装置と、
前記中央装置に対して配線的に遠くに設置される第２端末装置と、
を含み、
前記第１端末装置が前記中央装置と前記第２端末装置との間の通信を中継する中継器として振る舞う場合に、前記第２端末装置は前記中央装置から送信されたパケットを廃棄することもできる。【００１０】
また、本発明は、
中央装置と複数の端末装置とが相互にマルチドロップ接続されたパケット通信システムにおいて、
前記中央装置は、
予め用意された第１速度でパケットを送信可能な第１送信器と、
予め用意された前記第１速度よりも遅い第２速度でパケットを送信可能な第２送信器と、を備え、
前記各端末装置は、
前記第１速度のパケットを受信可能な第１受信器と、
前記第２速度のパケットを受信可能な第２受信器と、を備え、
さらに、前記第１又は第２送信器からパケットが送信された場合に、前記第１又は第２受信器における当該パケットの受信の可否を判定する判定器を備える。【００１１】
前記各端末装置は、
前記第１受信器でパケットを受信した場合に第１速度で応答パケットを送信する第１応答送信器と、
前記第２受信器でパケットを受信した場合に第２速度で応答パケットを送信する第２応答送信器と、を備え
前記中央装置は、
前記判定器と、
前記第１応答送信器から第１速度で送信される応答パケットを受信する第１応答受信器と、
前記第２応答送信器から第２速度で送信される応答パケットを受信する第２応答受信器と、
を備えてもよい。【００１２】
さらに、本発明は、
制御対象に接続された端末装置と、
前記端末装置に対して前記制御対象に対する指示信号を含む第１パケットを送信する第１中央装置と、
前記端末装置に対して前記制御対象に対する指示信号を含む第２パケットを送信する第２中央装置と、を備え、
前記第１又は第２パケットの指示信号に従って前記制御対象を制御するパケット通信システムであって、
前記端末装置は、
前記第１及び第２中央装置から送信される第１及び第２パケットを受信する受信部と、
前記受信部で受信された第１及び第２パケットに前記制御対象の状態を遷移させる遷移指示信号が含まれているか否かを判別する判別部と、
前記判別部によって前記第１又は第２パケットに遷移指示信号が含まれていると判別された場合に所定期間の計時を開始する計時部と、
前記計時部によって所定時間の計時が開始されてから当該計時が終了するまでの間に前記受信部によって受信された第１又は第２パケットが前記判別部によって遷移指示信号を含むと判別された場合に当該遷移指示信号に従った処理の実行を抑止する抑止部と、
前記抑止部によって前記処理の実行が抑止された場合に当該パケットの送信元に抑止報告パケットを送信する送信部と、
を備える。【００１３】
さらに、本発明のインフラストラクチャーシステム、ビルディングオートメーションシステム、又は、ファクトリーオートメーションシステムは、既述のパケット通信システムを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のパケット通信システムの概要説明図である。
【図２Ａ】図１に示す中央装置２００の模式的な構成を示すブロック図である。
【図２Ｂ】図１に示す端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す中央装置２００及び端末装置３００の動作概要について説明するタイミング図である。
【図４】図１に示す中央装置２００及び端末装置３００Ａ，３００Ｃ〜３００Ｄで生成されるパケットのフォーマットを例示する図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態２に係る中央装置２００の模式的な構成を示すブロック図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態２に係る端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。
【図６】図５Ａに示す中央装置２００と図５Ｂに示す端末装置３００との間の動作を示すフローチャートである。
【図７】図５Ａに示す中央装置２００と図５Ｂに示す端末装置３００との間の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態３のパケット通信システムの模式的な構成を示すブロックである。
【図９】図８に示す端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。
【図１０】図９に示す、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂと、端末装置３００Ａ及びこれに接続されているデバイス４００Ａとに着目したタイミング図である。
【図１１】本発明の実施例１のインフラストラクチャーシステムの説明図である。
【図１２】本発明の実施例２のファクトリーオートメーションシステムの説明図である。
【図１３】本発明の実施例３のビルディングオートメーションシステムの説明図である。
【符号の説明】
【００１５】
１００  通信ケーブル
２００，２００Ａ〜２００Ｂ  中央装置
２１０  通信部
２２０  生成部
２３０  処理部
２４０  判定器
３００，３００Ａ〜３００Ｄ  端末装置
３１０  通信部
３２０  生成部
３３０  処理部
３４０  設定部
３５０  判別部
３６０  計時部
３７０  抑止部
４００  デバイス
【発明の実施の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
＜本発明のパケット通信システムの概要の説明＞
本発明のパケット通信システムは、コンピュータが相互にＬＡＮケーブルにて１：１接続されてＴＣＰ／ＩＰプロトコルに従って通信を行う、いわゆるイーサネットとは全く異なる通信システムであるため、始めに本発明のパケット通信システムの概要について説明しておく。
【００１８】
本発明のパケット通信システムは、Ｎ台の中央装置とＭ台の端末装置とが、通信ケーブルに対してマルチドロップ接続されることによって構成される。このように、本発明のパケット通信システムは、Ｎ：Ｍ接続を前提としているので、１：１接続しかできないイーサネットとは大きな構成上の相違がある。ここで、Ｎ及びＭは１以上であって、Ｎ＝Ｍの場合も含まれるが、典型的には、１：Ｍ接続が採用されることが多い。
【００１９】
ここで、マルチドロップでのＮ：Ｍ接続の場合には、イーサネットでの１：１接続の場合とは異なり、通信ケーブルを伝送される複数のパケットが相互に衝突することを回避しなければならない。このための手法としては、
（１）一般的に多く採用されている手法であるが、中央装置の主導により全ての端末装置に対して、逐次、パケットの送信時期を指示するというもの、
（２）以下、本明細書において主として説明する、パケットの送信スケジュールを予め全ての中央装置及び端末装置において設定しておくというもの、
（３）上記の（１）と（２）との手法を組み合わせたもの、
という３つに大別される。
【００２０】
図１は、本発明のパケット通信システムの概要説明図である。図１には、理解容易のため、引用により本願明細書に取り込まれたものとする、特許文献１である特開平９−３２６８０８号公報に典型的に示されているように、Ｎ＝１、Ｍ＝４といった、１台の中央装置２００と４台の端末装置３００Ａ〜３００Ｄとが通信ケーブル１００を通じてマルチドロップ接続された「１：４接続」の状態を示している。なお、以下、端末装置３００Ａ〜３００Ｄの総称を端末装置３００と称する。
【００２１】
図１に示すパケット通信システムは、全二重通信方式と半二重通信方式とのいずれも採用することができるが、大掴みにすると、これらのいずれの方式でも、中央装置２００と端末装置３００との間のパケットの送受信の順序は同じである。すなわち、パケット通信システム全体としてみれば、中央装置２００は、
（１）端末装置３００Ａとの間で一往復のパケット送受信をし、
（２）端末装置３００Ｂとの間で一往復のパケット送受信をし、
（３）端末装置３００Ｃとの間で一往復のパケット送受信をし、
（４）端末装置３００Ｄとの間で一往復のパケット送受信をする。
【００２２】
もう少し詳細に見ると、半二重通信方式の場合には、中央装置２００は、
(1-1)端末装置３００Ａ向けを意図したパケットを送信し、
(1-2)これによって、端末装置３００Ａからパケットを受信し、
(2-1)端末装置３００Ｂ向けを意図したパケットを送信し、
(2-2)これによって、端末装置３００Ｂからパケットを受信し、
(3-1)端末装置３００Ｃ向けを意図したパケットを送信し、
(3-2)これによって、端末装置３００Ｃからパケットを受信し、
(4-1)端末装置３００Ｄ向けを意図したパケットを送信し、
(4-2)これによって、端末装置３００Ｄからパケットを受信する。
【００２３】
この場合、端末装置３００は、通信ケーブル１００を伝送してくるパケットを、通常時にはすべて受信する。ここでいうパケットは、中央装置２００から送信されたものと、他の端末装置３００から送信されたとの双方を含む。
【００２４】
そして、端末装置３００は、一旦受信した全てのパケットのうち、自装置向けのパケットが送信されるタイミングで送信されたパケットについてのみ取り込み、他のタイミングで送信されたパケットは廃棄するようにしている。
【００２５】
一例をあげると、端末装置３００Ｃは、上記の期間(1-1)で中央装置２００から送信されたパケットをとりあえず受信するが、期間(1-1)というのは端末装置３００Ａ向けのパケットが送信されるタイミングであって、自装置向けのパケットが送信されるタイミングではない（自装置向けのパケットが送信されるタイミングは期間(3-1)である）。このため、端末装置３００Ｃでは処理部３３０（図２）によって、このパケットが廃棄される。
【００２６】
本明細書では、上記(1-1)〜(4-2)の一巡するまでに要する期間を「一定期間」と称する。一定期間は、典型的には、システム設計が適宜設定することができるものである。ただし、図３を用いて後述するように、典型的には、中央装置２００から端末装置３００Ａに送信したパケットに対する応答が、即座に同じサイクル内で端末装置３００Ａから中央装置２００に向けて送信されるパケットに含まれて返信されることになる。
【００２７】
これに対して、全二重通信方式の場合には、中央装置２００から端末装置３００に向けたパケットが伝送される下り回線と、端末装置３００から中央装置２００に向けたパケットが伝送される上り回線とが別個に設けられているため、例示するならば、４サイクル目の期間(2-1)及び４サイクル目の期間(1-2)のセット、４サイクル目の期間(3-1)及び４サイクル目の期間(2-2)のセット、４サイクル目の期間(4-1)及び４サイクル目の期間(3-2)のセット、５サイクル目の期間(1-1)及び４サイクル目の期間(4-2)のセットというように、一対の期間を一まとめにすることができる。
【００２８】
すなわち、全二重通信方式の場合には、例えば、中央装置２００から端末装置３００Ｂ向けのパケットを送信する期間と、端末装置３００Ａから中央装置２００にパケットを送信する期間とを一致させることができる。したがって、全二重通信方式の場合の「一定期間」の長さは、同条件のシステム構成がされているものと対比すると、半二重通信方式の場合の「一定期間」の長さの約半分程度となる。
【００２９】
ここで、パケットのヘッダには、当該パケットの送信先に割り当てられている宛先を含めるようにしてもよいが、含めなくても所要の通信を行うことができる。なお、宛先を含める場合には、端末装置３００は、それぞれ、受信したパケットのヘッダに当該パケットの宛先を確認して自装置宛てのパケットであると判定した場合にはそれを取り込んで、そのパケットのペイロードに含まれる情報に従った処理をする一方で、自装置宛てのパケットでないないと判定した場合には、そのパケットを廃棄するということも可能になる。
【００３０】
これに対して、宛先を含めない場合には、上記(1-1)〜(4-2)の各期間、すなわち、中央装置２００及び端末装置３００が自装置からパケットを送信可能な期間を予め固定的に定め、かつ、中央装置２００及び端末装置３００が現在(1-1)〜(4-2)のうちいずれの期間であるかを判別できるように共通のタイムスケジュールを有していることが必要である。
【００３１】
こうすれば、受信したパケットのヘッダに当該パケットの宛先が含まれていなくても、パケットを受信するタイミングによって当該パケットが自装置宛てのものであるか否かを判定することができるので、当該タイミングに従ってパケットの取り込みと廃棄とのいずれかのみを選択的に行うことが可能となる。
【００３２】
念のため補足すると、期間(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)は、中央装置２００のみがパケットを送信可能な期間として設定される。また、期間(1-2)は端末装置３００Ａのみが、期間(2-2)は端末装置３００Ｂのみが、期間(3-2)は端末装置３００Ｃのみが、期間(4-2)は端末装置３００Ｄのみが、それぞれ、パケットを送信可能な期間として設定される。なお、期間(1-1)〜(4-2)のそれぞれは、パケットの送信先において確実に当該パケットを受信するまでに必要な期間の長さを最低限確保することは必須である。
【００３３】
こうすれば、例えば、期間(1-1)で中央装置２００から送信されたパケットは、端末装置３００が受信したとしても、端末装置３００Ａのみが当該パケットを取り込み、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄは当該パケットを廃棄することが可能となる。
【００３４】
なお、本発明のパケット通信システムは、中央装置２００がある条件下では端末装置３００として振る舞うことがあり、反対に、端末装置３００がある条件下では中央装置２００として振る舞うことがある点に留意されたい。
【００３５】
以上の点を踏まえて、本発明の実施形態１〜３のパケット通信システムについて以下説明するが、
・実施形態１では、システム全体のパケット通信速度を高める工夫をし、
・実施形態２では、個々の中央装置２００と個々の端末装置３００との間のパケット通信速度を最適化する工夫をし、
・実施形態３では、中央装置２００を複数台設置することを必須として実施形態１・２の手法を採用した場合に生じ得る二次的な課題を解決する工夫をしたことについて、それぞれ説明する。
【００３６】
（実施形態１）
＜パケット通信システムの全体構成の説明＞
再び、図１に戻る。中央装置２００は、端末装置３００に接続されるデバイス（制御対象）に関する情報を端末装置３００に対して送信するとともに、これに応じて、端末装置３００から送信されるデバイスに関する情報を受信するものである。
【００３７】
ここでいうデバイスとはしては、各種センサ、ランプ、モータ、ソレノイドなど様々なものが挙げられる。これらの例であれば、中央装置２００は、端末装置３００に対して、各種センサからのセンサ結果を取得して返信するように指示する情報を含むパケットを送信したり、ランプの光量、モータの回転速度、ソレノイドの開閉の切り替えなどを指示する情報を含むパケットを送信したりすることが挙げられる。
【００３８】
ところで、図１に示すパケット通信システムは、幾つかの実施例を用いて後述するように、例えば、インフラストラクチャー、ファクトリーオートメーション、ビルディングオートメーションなどの各種産業分野に好適に適用可能である。そうすると、例えば、中央装置２００とこれに対して最遠の端末装置３００Ｄとを結ぶ通信ケーブル１００の全長は、数百ｍ〜１ｋｍとなること、更にはそれ以上の長さとなることがある。
【００３９】
パケット通信システムにおいては、パケットの通信速度と通信ケーブル１００の長さとの関係がトレードオフの関係にあることから、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００が相対的に長い場合には、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信速度が低くなければパケット通信を行えず、反対に、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００が相対的に短い場合には、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信速度が高くてもパケット通信が行えることになる。
【００４０】
こうしたパケット通信速度と通信ケーブル１００の長さとのトレードオフ問題を解消するために、無線通信分野においては、通信システムに中継器を取り入れるという考え方がある。この考え方は、無線通信用の端末装置内にアナログ信号の電波強度の判定器が搭載されているので、これを活用して中継器の取り入れの有無を決定するというものである。
【００４１】
具体的には、各端末装置に搭載されている判定器を用いて、パケットが重畳された信号の電波強度を測定することによって、この測定結果によって通信状態の良否判定を行い、通信状態が良くない端末装置については、当該端末装置の上流に中継器を取り入れる。
【００４２】
しかし、このような良否判定を、図１に示すパケット通信システムのような有線通信分野に取り入れることは、端末装置３００内にアナログ信号の電波強度の判定器或いはこれに類するものが搭載されていないため困難である。
【００４３】
もっとも、無線通信の場合と同様の良否判定を行うことは不可能ではないが、この場合には、わざわざアナログ信号の波形状態の判定器を端末装置３００に搭載する必要がある。しかし、これでは端末装置３００の構成が複雑化してしまうし、また、アナログ信号の波形状態の判定器は一般に高価であるため、端末装置３００Ａのコストアップ、ひいてはパケット通信システム全体のコストアップにつながってしまう。
【００４４】
このような事情のため、図１に示すパケット通信システムでは、無線通信の場合と同様の手法を採用せず、無線通信の場合に行われている良否判定とは異なる手法によって中継器の取り入れの有無を決定し、パケット通信速度の速さが要求されている場合には、必要に応じて中継器を取り入れることによって、厳密には、本実施形態では、端末装置３００の幾つかを中継器としても機能させ、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００の長さが制限されないようにする。
【００４５】
＜中央装置２００及び端末装置３００の構成の説明＞
図２は、図１に示す中央装置２００及び端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。図２Ａには中央装置２００の構成を示し、図２Ｂには端末装置３００の構成を示している。
【００４６】
図２Ａに示す中央装置２００は、通信ケーブル１００を介して端末装置３００との間でパケット通信を行う通信部２１０と、通信部２１０によって送信されるパケットを生成する生成部２２０と、通信部２１０によって受信されたパケットのペイロードに含まれている情報に従った処理をする処理部２３０と、を備えている。
【００４７】
なお、生成部２２０によって生成されるパケットのフォーマットについては、図４を用いて後述するが、生成部２２０は、全二重通信方式を採用しようが半二重通信方式を採用しようが、中央装置２００が送信元であることを一意に示す、自装置に割り当てられた固有の情報（例えば、中央装置２００に固有に割り当てられるアドレス）をパケットに含めることが、本実施形態において、所要の通信を実現させるためには必要である。
【００４８】
或いは、当該固有の情報をパケットに含めることに代えて、システム全体におけるタイムスケジュールに合わせて、パケットの送信元と送信先とを指定することによっても、所要の通信を実現させることができる。
【００４９】
また、例えば、通信部２１０、生成部２２０及び処理部２３０のうちいくつかは、いわゆる通信ユニットとして構成することができるし、ＣＰＵ及びメモリなどの汎用的なハードウェアで構成することもできるし、ステートマシーンのように専用ＬＳＩで構成することもできる。
【００５０】
ここで、本実施形態では、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００が相対的に長い場合であっても、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信速度を低くせずにパケット通信を行えるように、端末装置３００の幾つかを、中央装置２００と他端末装置３００との中継器としても機能し得るようにしている。
【００５１】
具体的には、例えば、中央装置２００と端末装置３００Ｄとを結ぶ通信ケーブル１００が相対的に長く、このため高い通信速度では中央装置２００と端末装置３００Ｄとの通信が行えない場合がある。通常、この場合には、中央装置２００と端末装置３００Ｄとの通信可能な低い速度を通信システム全体で採用することになろうが、本実施形態では、端末装置３００Ｃを中央装置２００と端末装置３００Ｄとの中継器としても機能させることで、高い通信速度を通信システム全体で採用できるようにする。
【００５２】
なお、中継ということは、この例で言えば、中央装置２００から端末装置３００Ｄに送信した情報が、通信ケーブル１００が相対的に長いことに起因して消失等してしまい、端末装置３００Ｄにおいて直接受信できない場合があるので、中央装置２００から送信された端末装置３００Ｄ宛てのパケットを端末装置３００Ｃが仲介して端末装置３００Ｄに送信したり、反対に端末装置３００Ｄから送信された中央装置２００宛てのパケットを端末装置３００Ｃが仲介して中央装置２００に送信したりすることをいう。
【００５３】
図２Ｂに示す端末装置３００の構成は、中央装置２００の構成と同様に、通信ケーブル１００を介して中央装置２００との間でパケット通信を行う通信部３１０と、通信部３１０によって送信されるパケットを生成する生成部３２０と、通信部３１０によって受信されパケットが自装置宛て（自装置が中継器としても機能する場合には、中継先宛ても含む。）である場合に当該パケットのペイロードに含まれている情報に従って処理する処理部３３０と、を備えている。
【００５４】
これに加えて、端末装置３００は、中継器としても振る舞えるようにするために、中央装置２００の構成とは別に、自装置が中継する装置であるか又は中継される装置であるか否かが設定される設定部３４０を備える。なお、自装置が、中継もしないし中継もされない場合には、設定部３４０にはその旨が設定されるようにしてもよいし、何も設定されないようにしてもよい。
【００５５】
生成部３２０は、設定部３４０に自装置が中継する装置であると設定された場合には、図４を用いて後述するように、固有の中継元情報を含むパケットを生成する。中継元情報としては、簡易には自装置に割り当てられている固有のアドレスを中継元情報として用いることができるが、別途、一意に固定的な情報を作成して用いてもよい。
【００５６】
なお、自装置が中継される装置である場合、及び、自装置が中継もしないし中継もされない場合には、このことを示すために、簡易には「ＦＦ」のような符号を用いて、これをパケットに含めるようにしてもよい。
【００５７】
処理部３３０において行う処理は、
（１）自装置が中継される装置でない場合、
（２）自装置が中継する装置としても機能する場合、
（３）自装置が中継される装置である場合、
でそれぞれ異なる。
【００５８】
（１）自装置が中継する装置でも中継される装置でもないとは、以下説明する図３に示す例では、端末装置３００Ａ〜３００Ｂがこれに該当する。
【００５９】
（２）自装置が中継する装置としても機能する場合とは、図３に示す例では、端末装置３００Ｃが該当する。そうすると、端末装置３００Ｃの動作としては、端末装置自体の役割を担う場合と、端末装置３００Ｃが中継器としての役割を担う場合とが混在することになる。ただし、端末装置３００Ｃは、これらの役割を時間的に並列して行うことはないので、これらは区別し得る。
【００６０】
（３）自装置が中継される装置である場合とは、図３に示す例では、端末装置３００Ｄが該当する。以上を踏まえて、パケット通信システムの動作について説明する。
【００６１】
図３は、上記（１）〜（３）の場合における動作概要について説明するタイミング図である。図３には、端末装置３００Ｃが中央装置２００と端末装置３００Ｄとを中継する装置としても機能し、換言すると、端末装置３００Ｄが中継される装置として機能する場合のタイミング図を示している。
【００６２】
図３の最上位置には、例えば４サイクル目であることを付記するとともに、既述の各期間(1-1)〜(4-2) に加えて、端末装置３００Ｃが中央装置２００と端末装置３００Ｄとを中継することによって必要となる期間(4-1’)及び期間(4-2’)を付記している。また、図３には、中央装置２００及び端末装置３００におけるパケットの送信機能の有無を示している。具体的には、パケットの送信機能がアクティブとなる期間をハイレベル、パッシブとなる期間をローレベルで示している。
【００６３】
したがって、期間(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)は、中央装置２００のみが、パケットの送信機能がアクティブとなる期間となる。同様に、例えば、期間(1-2)は、端末装置３００のうち端末装置３００Ａのみ、パケットの送信機能がアクティブとなる期間となる。
【００６４】
また、図３には、期間(1-1)、(2-1)、(3-1)、(4-1)、(4-1’)に対応させて、「〇」又は「×」を付記している。「〇」は対応する端末装置３００において、パケットを取り込んでペイロードに含まれている情報に従った処理をすることを示しており、「×」はパケットを廃棄処理することを示している。さらに、図３には、主として「〇」の場合におけるパケットの送信元／送信先として矢印で示している。
【００６５】
以上を踏まえて図３の内容についてまとめる。なお、図３を用いた説明においては、明確に区別するために、中央装置２００から端末装置３００に向けたパケットを送信パケットと称し、端末装置３００から中央装置２００に向けたパケットを返信パケットと称する。
【００６６】
期間(1-1)を例にすると、中央装置２００から端末装置３００Ａに向けて送信される送信パケットは、端末装置３００Ａの処理部３３０では取り込み処理を行うので「〇」となり、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄの処理部３３０では廃棄処理を行うので「×」となる。
【００６７】
また、この結果、中央装置２００から端末装置３００Ａに向けて送信される送信パケットに付帯する「矢印」は、中央装置２００から端末装置３００Ａに矢の先が向いたものになる。
【００６８】
既述のように、期間(1-2)、期間(2-2)、期間(3-2)、期間(4-2)では、端末装置３００から中央装置２００に向けて返信パケットが送信される。具体的には、返信パケットには、対応する送信パケットのペイロードに含まれる情報に従って、端末装置３００で所要の処理がなされた場合には、その処理結果に関する情報が含まれることになり、これは、生成部３２０によって生成される。
【００６９】
なお、繰り返しになるが、例えば、期間(1-2)で端末装置３００Ａから中央装置２００に向けた返信パケットは、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄにおいても期間(1-2)に受信されるが、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄで取り込まれるべきパケットというのは、それぞれ、期間(2-1)、(3-1)及び(4-1)における中央装置２００からの送信パケットであるから、この受信タイミングの相違によって、自装置宛てのパケットでないということを処理部３３０は判別できる。したがって、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄは、端末装置３００Ａが送信した返信パケットについて、それぞれ廃棄処理をする。
【００７０】
ところで、何らかの突発的な不具合によって、例えば、期間(2-1)の送信パケットが端末装置３００Ｂで受信できなかった、或いは、この受信ができた端末装置３００Ｂから中央装置２００に向けて返信パケットは送信されたものの、その返信パケットの伝送中に不具合が発生したとする。
【００７１】
この場合、結果的に、中央装置２００では、結果的に期間(2-2)において端末装置３００Ｂからの返信パケットを受信することができない。この場合には、中央装置２００は５サイクル目の期間(2-1)で、４サイクル目の期間(2-1)で送信したパケットに対応させて、同じ内容のペイロードを含む送信パケットを端末装置３００Ｂに向けて再送すればよい。
【００７２】
一方、端末装置３００Ａが故障するなどして、継続的な不都合で同様の事態が発生した場合には、同じ内容のペイロードを含む送信パケットを端末装置３００Ａに向けて繰り返し再送しても、中央装置２００には端末装置３００Ａから返信パケットが送信されることはない。このため、中央装置２００が同じ内容のペイロードを含む送信パケットの再送を所定回数行っても端末装置３００Ａからの返信パケットを受信できない場合には、その再送を停止してもよい。さらに、この場合には、システム管理者等に、このことを示すアラートを出してもよい。
【００７３】
まとめると、図３に示す例では、中央装置２００と端末装置３００Ａ〜３００Ｃとの間では、以下のようにパケット通信が行われる。すなわち、中央装置２００から自装置宛ての送信パケットが送信されると、端末装置３００Ａ〜３００Ｃでは処理部３３０がそれぞれ当該送信パケットを取り込み、中央装置２００に対して当該送信パケットに対応する返答パケットをそれぞれ送信するという処理を行うことになる。
【００７４】
つぎに、端末装置３００Ｃが中継する装置としても機能する場合のパケット通信について説明する。端末装置３００Ｃは、まず、中継動作をしない場合には、端末装置３００Ａ〜３００Ｂの処理と同様の処理を行うことになる。
【００７５】
一方、端末装置３００Ｃは、中継動作をする場合には、図３の期間(3-2)に続く期間(4-1)及び期間(4-1’)で下り回線における中継動作を行う。本来であれば、中央装置２００から端末装置３００Ｄに向けた送信パケットは、端末装置３００Ｄで直接受信されてから取り込まれるが、当該送信パケットが端末装置３００Ｄで直接受信できないと判断され、このことが設定部３４０に設定された場合には、端末装置３００Ｃの処理部３３０が、受信した送信パケットを、期間(4-1’)で端末装置３００Ｄに転送する。
【００７６】
さらに、端末装置３００Ｃは、期間(4-2)及び期間(4-2’)で上り回線における中継動作を行う。本来であれば、端末装置３００Ｄから中央装置２００に向けた返信パケットは、中央装置２００で直接受信されるが、当該返信パケットが中央装置２００で直接受信できないと判断され、このことが設定部３４０に設定された場合には、端末装置３００Ｃの処理部３３０が、受信した当該返信パケットを、期間(4-2’)で中央装置２００に転送するという処理を行う。
【００７７】
まとめると、図３に示す例では、端末装置３００Ｃが中継器として機能する場合には、中央装置２００から端末装置３００Ｄに向けた送信パケットが期間(4-1)で送信されると、端末装置３００Ｃが当該送信パケットを取り込み、期間(4-1’)で当該送信パケットを端末装置３００Ｄに転送する。その後、端末装置３００Ｄから中央装置２００に向けて、期間(4-2)で当該送信パケットに対応する返答パケットが送信されると、端末装置３００Ｃは当該返信パケットを取り込み、期間(4-2’)で当該返信パケットを中央装置２００に転送するという処理を行う。
【００７８】
なお、本明細書で用いる「転送」という用語は、受信したパケットのペイロードに含まれている情報をそのまま保持して、ヘッダの情報のみを後述する図４Ｄに示すフォーマットのような内容で上書きしたパケットを転送することはもちろん、受信したパケットのペイロードに含まれている情報を抜き出して、これを生成すべきパケットのペイロードに含めるとともに、図４Ｄのフォーマットのような内容のヘッダを含めて新たに作成したパケットを送信することも含むものとする。
【００７９】
ここで、端末装置３００Ｄが中継される装置となる場合の動作については、端末装置３００Ｃの動作とともに説明済みであるが、端末装置３００Ｄの処理部３３０の動作について抜き出してまとめる。
【００８０】
図３に示す例では、中央装置２００から端末装置３００Ｄ宛ての期間(4-1)で送信パケットが送信されても、端末装置３００Ｄは当該送信パケットを受信できないが、この送信パケットは端末装置３００Ｃから期間(4-1’)で転送されてくる。
【００８１】
このため、端末装置３００Ｄでは、端末装置３００Ｃから転送された当該送信パケットを期間(4-1’)で受信すると、処理部３３０によって、中央装置２００に向けて期間(4-2)で当該送信パケットに対応する返答パケットを送信するという処理を行う。
【００８２】
なお、仮に、通信状態が一時的に良いなどの理由によって、中央装置２００から送信された端末装置３００Ｄ向けの送信パケットを、端末装置３００Ｄが直接受信できたとする。この場合には、端末装置３００Ｄとしては一旦当該送信パケットを受信することになるが、端末装置３００Ｄの処理部３３０は、当該送信パケットに中継元情報（この例では、端末装置３００Ｃに割り当てられたアドレス）が含まれていないので、これを条件に当該送信パケットの廃棄処理をするようにしている。
【００８３】
或いは、廃棄対象の送信パケットを端末装置３００Ｃから転送されたものとしてもよい。こうすれば、端末装置３００Ｄが、中央装置２００からも端末装置３００Ｃからも、重複した同内容の送信パケットを受信した場合に、重ねて処理を実行してしまうとことによって何らかの不都合が生じることを回避することができる。
【００８４】
なお、ここでは、中央装置２００と端末装置３００とで異なる構成例を説明しているが、図２Ａに示す中央装置２００に対して、図２Ｂに示す端末装置３００の固有の部分を取り込んだ装置を、中央装置２００と端末装置３００とを同じ構成とすることもできる。
【００８５】
こうすると、既述のように、中央装置２００がある条件下では端末装置３００として振る舞うことがあり、反対に、端末装置３００がある条件下では中央装置２００として振る舞うことが可能となる。
【００８６】
＜パケットの説明＞
図４は、図１に示す中央装置２００及び端末装置３００Ａ，３００Ｃ〜３００Ｄで生成されるパケットのフォーマットを例示する図である。
【００８７】
ここでは、パケットのヘッダに当該パケットの宛先を含めないタイプのパケット通信システムを前提としたパケットのフォーマットについて説明するが、パケットのヘッダに当該パケットの宛先を含めるタイプのパケット通信システムの場合には、そもそも、中継先の宛先をヘッダに含めればよいので、中継器として機能するか否かを示す情報についてはパケットに含めることは不要である。
【００８８】
図４Ａには中央装置２００で生成されるパケットのフォーマット、図４Ｂには端末装置３００Ａで生成されるパケットのフォーマット、図４Ｃには端末装置３００Ｃが中継器として機能していない場合に生成されるパケットのフォーマット、図４Ｄには端末装置３００Ｃが中継器として機能している場合に生成される下り回線用の転送パケットのフォーマット、図４Ｅには端末装置３００Ｄが中継器として機能していない場合に生成されるパケットのフォーマットを、それぞれ例示している。
【００８９】
図４に示すパケットのヘッダは、それぞれ、パケットの送信元を示す情報が格納される送信元情報格納部２０ａと、中継器として機能するか否かを示すとともに中継器として機能する場合には当該パケットの中継元を示す情報が格納される中継器情報格納部２０ｂと、を備える。
【００９０】
また、本実施形態では、中央装置２００に固有に割り当てるアドレスを「００」、端末装置３００Ａに固有に割り当てるアドレスを「０１」、端末装置３００Ｂに固有に割り当てるアドレスを「０２」というように取り決め、これらを送信元情報格納部２０ａ又は中継器情報格納部２０ｂに格納する情報として用いる。
【００９１】
したがって、例えば、中央装置２００の生成部２２０によって生成されるパケットの送信元情報格納部２０ａには、図４Ａに示すように、中央装置２００に固有に割り当てられるアドレスである「００」が格納される。
【００９２】
同様に、端末装置３００Ａの生成部３２０で生成されるパケットの送信元情報格納部２０ａには、図４Ｂに示すように端末装置３００Ａに固有に割り当てられるアドレスである「０１」が格納される。
【００９３】
これに対して、端末装置３００Ｃの生成部３２０で生成されるパケットの送信元情報格納部２０ａには、端末装置３００Ｃが中継器として機能していない場合に、図４Ｃに示すように端末装置３００Ｃに固有に割り当てられるアドレスである「０３」が格納され、一方、端末装置３００Ｃが中継器として機能している場合には、図４Ｄに示すように中央装置２００に固有に割り当てられるアドレスである「００」が格納され（下り回線時）、或いは、端末装置３００Ｄに固有に割り当てられるアドレスである「０４」が格納される（上り回線時）。
【００９４】
また、端末装置３００Ｄの生成部３２０で生成されるパケットの送信元情報格納部２０ａには、図４Ｅに示すように、端末装置３００Ｄに固有に割り当てられるアドレスである「０４」が格納される。
【００９５】
さらに、図４に示す例では、中継器情報格納部２０ｂには、中継器として機能しない場合には「ＦＦ」を、中継器として機能する場合にはその端末装置に固有に割り当てられるアドレスを含めるという取り決めた例を示している。
【００９６】
この例では、図４Ａ〜図４Ｃ及び図４Ｅには、中継器として機能しないことを示す情報が格納されている一方で、図４Ｄには、中継器として機能することを示す情報が格納される。
【００９７】
なお、本実施形態では、中継器として機能しない端末装置３００の生成部３２０によって、「ＦＦ」という情報を中継器情報格納部２０ｂに含めることと、パケットの中継器情報格納部２０ｂに中継元情報が含まれないこととは同義であるものとする。
【００９８】
ところで、例えば、図３に示したように、端末装置３００Ｃが中央装置２００と端末装置３００Ｄとを中継する場合には、端末装置３００Ｃの設定部３４０には「中継する」ことが設定され、端末装置３００Ｄの設定部３４０には「中継される」ことが設定され、端末装置３００Ａ〜３００Ｂの設定部３４０にはこれらいずれの設定もされない。
【００９９】
そうすると、この条件下では、端末装置３００Ｃは、期間(3-2)では図４Ｃに示すフォーマットのパケットを用い、期間(4-1’)では図４Ｄに示すフォーマットのパケットを用いることになる。これを実現するための情報が設定部３４０に設定されることになる。
【０１００】
なお、端末装置３００Ｃが中央装置２００と端末装置３００Ｄとを中継する場合には、期間(4-2’)では、既述のように、送信元情報格納部２０ａには端末装置３００Ｄに固有に割り当てられるアドレスである「０４」が格納される。そして、中継器情報格納部２０ｂには端末装置３００Ｃに固有に割り当てられるアドレスである「０３」が格納されることになる。
【０１０１】
＜パケット通信システムの動作の説明＞
つぎに、既述の内容と一部重複するが、本実施形態のパケット通信システムの動作について、特に重要な点を中心として、時系列に沿って説明する。ここでも、端末装置３００Ｃが中央装置２００と端末装置３００Ｄとを中継することとして説明をする。
【０１０２】
まず、本実施形態のパケット通信システムの運用に先立って、典型例としては、本実施形態のパケット通信システムの設計者が、これまでの例で言えば、端末装置３００Ｃを中継器として機能させる必要があるか否かの判断を行う。
【０１０３】
端末装置３００Ｃを中継器として機能させるという判断は、予め、中央装置２００と端末装置３００Ｄとを結ぶ通信ケーブル１００が長くならざるを得ないという場合はもちろん、パケット通信システムの運用に先立って、パケット通信システムにおいて試験的にパケット転送をしてみて、うまく通信がされるか否かを検査することによって行うこともできる。
【０１０４】
以下の説明においても、図３を用いた説明時と同じく、中央装置２００から端末装置３００に向けたパケットを送信パケットと称し、端末装置３００から中央装置２００に向けたパケットを返信パケットと称するとともに、端末装置３００Ｃにて転送されるパケットを中継パケットと称する。
【０１０５】
まず、実際に、本実施形態のパケット通信システムの運用がされると、図２Ａに示す中央装置２００の生成部２２０は、所定の情報をペイロードに含めた端末装置３００Ａ向けの送信パケットを生成することになる。
【０１０６】
この送信パケットのヘッダには、図４Ａに示すように送信元情報格納部２０ａに「００」が格納され、かつ、中継器情報格納部２０ｂに「ＦＦ」が格納される。生成部２２０によって生成された送信パケットは、通信部２１０に出力される。
【０１０７】
通信部２１０は、生成部２２０によって生成された送信パケットを入力すると、期間(1-1)が到来したことを条件に、この送信パケットを通信ケーブル１００に送信することになる。この場合、当該送信パケットは、通信ケーブル１００を通じて伝送され、端末装置３００Ａ〜Ｃにおいてそれぞれ受信される。なお、端末装置３００Ｄには、中央装置２００と端末装置３００Ｄとを結ぶ通信ケーブル１００が長いため、通信パケットが到達しない。
【０１０８】
端末装置３００Ａでは、当該送信パケットが期間(1-1)で受信したパケットであることから、自装置宛てのものであると判定できる。したがって。このペイロードに含まれている情報に従った処理を、処理部３３０によって実行する。
【０１０９】
なお、端末装置３００Ｂ〜３００Ｃでは、それぞれ、当該パケットが自装置宛てのパケットの送信タイミングで送信されてきたものではないので、処理部３３０によって当該パケットの廃棄処理を行う。
【０１１０】
ここで、例えば、端末装置３００Ａに接続されているデバイスが温度センサであって、中央装置２００から送信された送信パケットのペイロードに含まれる情報が、当該温度センサの示す温度情報を返信することであったとする。
【０１１１】
この場合には、端末装置３００Ａは、中央装置２００からの情報に従って、温度センサに対して温度情報を出力するように要求する。そして、温度センサから温度情報を取得すると、端末装置３００Ｂの生成部３２０は、その温度情報をペイロードに含む返信パケットを生成する。
【０１１２】
この返信パケットには、図４Ｂに示すように送信元情報格納部２０ａには端末装置３００Ａに割り当てられたアドレス「０１」が格納され、かつ、中継器情報格納部２０ｂに「ＦＦ」が格納される。生成部３２０によって生成された返信パケットは、端末装置３００Ａの通信部３１０に出力される。
【０１１３】
端末装置３００Ａの通信部３１０は、端末装置３００Ａの生成部３２０によって生成された返信パケットを入力すると、期間(1-2)が到来したことを条件に、当該返信パケットを通信ケーブル１００に送信する。
【０１１４】
返信パケットは、通信ケーブル１００を通じて伝送され、期間(1-2)中に中央装置２００で受信される。この結果、中央装置２００は、端末装置３００Ａに接続された温度センサの温度情報を取得することが可能となる。なお、端末装置３００Ｂ〜３００Ｄでは、期間(1-2)中に受信した返信パケットを、それぞれ廃棄する。
【０１１５】
以上説明した期間(1-1)及び期間(1-2)という一対の期間での中央装置２００と端末装置３００Ａとの間の処理と同様の処理が、期間(2-1)〜期間(3-2)において中央装置２００と端末装置３００Ｂ〜Ｃとの間でもなされる。
【０１１６】
つぎに、中央装置２００と端末装置３００Ｄとのパケットの送受信について説明する。この場合には、中央装置２００において生成部２２０が送信パケットを生成し、通信部２１０が当該送信パケットを通信ケーブル１００に期間(4-1)の到来を条件に送信する。
【０１１７】
そして、この送信パケットは、中継が必要なパケットであるから、期間(4-1)中に端末装置３００Ｃで受信された場合に、その設定部３４０の設定情報に従って取り込まれる。端末装置３００Ｃの処理部３３０は、受信タイミング等によってこの送信パケットが端末装置３００Ｄ宛てのものであることを把握できるので、生成部３２０に対して端末装置３００Ｄ向けの中継パケットを生成するように指示する。
【０１１８】
端末装置３００Ｃの生成部３２０は、この指示を受けて、例えば、受信済みの送信パケットのペイロードに含まれている情報を複製してペイロードに含め、かつ、図４Ｄに示したように当該送信パケットの送信元である中央装置２００に割り当てられた「００」が送信元情報格納部２０ａに、端末装置３００Ｃに割り当てられた「０３」が中継器情報格納部２０ｂにそれぞれ含められたヘッダの中継パケットを生成して、端末装置３００Ｃの通信部３１０に出力する。
【０１１９】
端末装置３００Ｃの通信部３１０は、端末装置３００Ｃの生成部３２０によって生成された中継パケットを入力すると、期間(4-1’)で通信ケーブル１００に送信する。この中継パケットは、通信ケーブル１００を通じて伝送され、中央装置２００及び端末装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｄにおいて受信される。
【０１２０】
まず、中央装置２００では、受信した全てのパケットを一旦取り込み、当該中継パケットのヘッダが処理部２３０によって参照される。ここで、当該中継パケットのヘッダの送信元情報格納部２０ａには、中央装置２００に割り当てられているアドレス「００」が含まれている。このため、中央装置２００の処理部２３０は、この中継パケットを自装置向けのパケットではないという判定をして廃棄する。
【０１２１】
また、端末装置３００Ａ〜Ｂにおいては、期間(4-1’)において受信した中継パケットは自装置宛てのものでないと判定できるので、処理部３３０によって廃棄処理がなされる。
【０１２２】
これに対して、端末装置３００Ｄにおいては、期間(4-1’)において受信した中継パケットは自装置宛てのものであると判定できるので、これを取り込む。こうして、中央装置２００から端末装置３００Ｄに向けた送信パケットのペイロードに含まれた情報が、端末装置３００Ｄに到達することになる。
【０１２３】
その後、端末装置３００Ｄの処理部３３０は、取り込んだ中継パケットのヘッダを参照する。ここでは、中継器情報格納部２０ｂに「０３」が含まれているので、このパケットは端末装置３００Ｃによって中継され、中央装置２００から転送されてきたものであることを判定できる。したがって、端末装置３００Ｄの処理部３３０は、中継パケットのペイロードに含まれている情報に従って処理を実行すればよい。
【０１２４】
この後、端末装置３００Ｂの生成部３２０において、図４Ｅに示すように、送信元情報格納部２０ａに「０４」、中継器情報格納部２０ｂに「ＦＦ」が含まれるヘッダを有する返信パケットが生成され、期間(4-2)が到来すると、端末装置３００Ｄの通信部３１０を通じて、通信ケーブル１００に送信される。
【０１２５】
この返信パケットは、通信ケーブル１００を通じて伝送され、端末装置３００Ｃにおいて期間(4-2)中に受信される。端末装置３００Ｃでは、送信元情報格納部２０ａに「０４」、中継器情報格納部２０ｂに「０３」が含まれるヘッダを有する中継パケットが生成され、端末装置３００Ｃの通信部３１０に出力される。
【０１２６】
端末装置３００Ｃの通信部３１０は、端末装置３００Ｃの生成部３２０によって生成された中継パケットを入力すると、期間(4-2’)が到来したことを条件に、当該中継パケットを通信ケーブル１００に送信する。
【０１２７】
この中継パケットは、通信ケーブル１００を通じて伝送され、中央装置２００において期間期間(4-2’)中に受信される。こうして、中央装置２００は、端末装置３００Ｄに接続されたデバイスに関する情報を取得することが可能となる。なお、端末装置３００Ａ，３００Ｂ，３００Ｄにおいて期間(4-2’)中に受信されたパケットは、それぞれ自装置宛てのものではないので廃棄される。
【０１２８】
以上、本実施形態のパケット通信システムによれば、パケット通信速度の高さが要求されている場合であっても、必要に応じて中継器を取り入れることによって、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００の長さが制限されないようにすることができる。
【０１２９】
（実施形態２）
＜概要及び構成の説明＞
本実施形態のパケット通信システムは、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信の通信速度と、中央装置２００と端末装置３００とを結ぶ通信ケーブル１００の長さとがトレードオフであることに起因する不都合を、端末装置３００Ａ〜３００Ｄ毎に、中央装置２００との間のパケット通信速度を設定するという手法によって回避するものである。
【０１３０】
ここで、理想的には、システム設計者が、本実施形態のパケット通信システムの運用開始に先立って、中央装置２００と各端末装置３００Ａ〜３００Ｄとの間の通信速度を、通信可能な最速の通信速度に個別設定することが考えられる。
【０１３１】
すなわち、図１に示す例では、中央装置２００と端末装置３００Ａとを結ぶ通信ケーブル１００が最短であるから、これらの間では例えば３Ｍｂｐｓという相対的に高速の通信速度に設定し、中央装置２００と端末装置３００Ｄとを結ぶ通信ケーブル１００が最長であるから、これらの間では例えば２０Ｋｂｐｓという低速の通信速度に設定するという具合である。
【０１３２】
しかし、これでは、パケット通信システムで用いる端末装置３００の数が多くなればなるほど、通信速度の設定数の増加が強いられるし、システム設計者がそれらの各々の速度を決定するために、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信速度を計測しなければならないとすると多大な時間を要するので現実的ではない。
【０１３３】
本実施形態のパケット通信システムは、このような大変な作業をシステム設計者が行わなくても、中央装置２００と各端末装置３００Ａ〜３００Ｄとの間で、通信可能な最速の通信速度を個別設定できるようにするものである。
【０１３４】
＜中央装置２００及び端末装置３００の構成の説明＞
図５は、本発明の実施形態２に係る中央装置２００及び端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。図５Ａには中央装置２００の構成を示し、図５Ｂには端末装置３００の構成を示している。
【０１３５】
図５Ａに示すように、中央装置２００の通信部２１０は、第１速度でパケットを送信可能な第１送信器２１１と、第１速度よりも遅い第２速度でパケットを送信可能な第２送信器２１２と、第２速度よりも遅い第３速度でパケットを送信可能な第３送信器２１３と、第３速度よりも遅い第４速度でパケットを送信可能な第４送信器２１４と、第１〜第４送信器２１１〜２１４に対応していて第１〜第４速度で送信されてくるパケットをそれぞれ受信する第１〜第４受信器２２１〜２２４を備えている。
【０１３６】
もっとも、第１〜第４送信器２１１〜２１４といった物理的に４つの送信器、第１〜第４受信器２２１〜２２４といった物理的に４つの受信器を備えるのではなく、パケットの送信速度が可変な送信器及び受信器を例えば一つずつ備えることもできる。また、図５Ａに示す送信器及び受信器の数は例示であり、それぞれこれより多くても少なくてもよい。この点は、以下説明する図５Ｂに示す第１〜第４送信器３２１〜３２４及び第１〜第４受信器３１１〜３１４についても同様である。
【０１３７】
第１〜第４送信器２１１〜２１４からそれぞれ送信されるパケットの速度としては、相互に全てが異なる固定的な速度でパケットを送信できるようにすることが必要である。一例を挙げると、第１速度を３Ｍｂｐｓ、第２速度を１Ｍｂｐｓ、第３速度を３００ｋｂｐｓ、第４速度を２０ｋｂｐｓなどして、適宜、決定すればよい。
【０１３８】
また、中央装置２００は、第１〜第４送信器２１１〜２１４からパケットが送信された場合に、以下説明する第１〜第４受信器３１１〜３１４において当該パケットが受信できたか否かを判定する判定器２４０を備えている。
【０１３９】
もっとも、判定器２４０を中央装置２００に備えることは必須ではなく、判定器２４０は、例えば、端末装置３００に備えることもできるし、中央装置２００及び端末装置３００とは別個に専用器として通信ケーブル１００に接続することもできる。
【０１４０】
図５Ｂに示すように、端末装置３００は、第１〜第４送信器２１１〜２１４から第１〜第４速度で送信されるパケットを受信可能な第１〜第４受信器３１１〜３１４と、第１〜第４受信器３１１〜３１４でパケットが受信された場合に受信時と同じ速度でパケットを送信する第１〜第４送信器３２１〜３２４と、を備える。
【０１４１】
＜パケット通信システムの動作の説明＞
図６〜図７は、図５に示す中央装置２００と端末装置３００との間の動作を示すフローチャートである。図６には中央装置２００の動作を示し、図７には端末装置３００の動作を示している。
【０１４２】
まず、パケット通信システムの運用開始前のパケット通信速度の設定を行う。ここでは、便宜上、パケット通信速度の設定を行う際に中央装置２００において生成されるパケットを速度設定パケットと称し、パケット通信速度の設定を行う際に速度設定パケットを受信したことを中央装置２００に伝えるために端末装置３００において生成されるパケットを速度設定確認パケットと称する。
【０１４３】
速度設定パケットのペイロードには、当該パケットがパケット通信速度の設定用であることを示す情報を含めることができる。また、当該パケットのペイロードには、選択的に当該パケットの送信速度を示す情報を含めることもできる。速度設定パケットのヘッダの送信元情報格納部２０ａには、送信元情報として例えば実施形態１の場合と同様に「００」を含めることができる。
【０１４４】
一方、速度設定確認パケットのペイロードには、速度設定パケットと同様の各情報を含めることができる。また、速度設定確認パケットのヘッダの送信元情報格納部２０ａには、送信元情報として例えば実施形態１の場合と同様の要領で「０１」〜「０４」のいずれかを含めることができる。
【０１４５】
ここで、図６に示す動作について概説すると、中央装置２００から端末装置３００に対して、複数回、速度設定パケットを送信するが、これらの速度設定パケットは、相互に全てが異なる固定的で予め決められた速度で送信する。
【０１４６】
まずは、例えば、１サイクル目でこれらの速度のうち最遅速度である第４速度で速度設定パケットを、第４送信器２１４によって端末装置３００Ａ〜３００Ｄに対して順次送信する。したがって、端末装置３００のうち、この速度設定パケットを第４受信器３１４によって受信したものは、これに対応する速度設定確認パケットを生成して、第４送信器３２４によって第４速度で送信することができるが、その一方で、端末装置３００のうち、この速度設定パケットを第４受信器３１４によって受信しなかったものは、これに対応する速度設定確認パケットを生成して、第４送信器３２４によって第４速度で送信することができない。
【０１４７】
つぎに、中央装置２００は、いずれかの端末装置３００から速度設定確認パケットが返信されたことを条件に、２サイクル目で、第３速度で送信する速度設定パケットを生成し、かつ、これを端末装置３００Ａ〜３００Ｄ又はこれらのうち返信のあった端末装置に対してのみ順次送信する。
【０１４８】
以降同様に、全ての端末装置３００から対応する速度設定確認パケットの返信が受信できなくなるまで、又は、第１速度の速度設定パケットを送信して、これに対応する速度設定確認パケットの返信をいずれかの端末装置３００から受信するまで、速度設定パケットの送信速度を変更して端末装置３００Ａ〜３００Ｄ又はこれらのうち返信のあった端末装置に対してのみに対して送信するという繰り返し動作を行う。
【０１４９】
判定器２４０は、特定の端末装置からの速度設定確認パケットの受信の可否によって、当該特定の端末装置にとって通信可能な最速の通信速度であるということを判定する。具体的には、判定器２４０は、この例では、第４速度から開始して第１速度までパケットの通信速度を１サイクルごと高くしていき、速度設定確認パケットの受信が不可となった特定の端末装置については、前回送信した速度設定パケットの通信速度が、当該特定の端末装置にとって通信可能な最速の通信速度であるということを判定することになる。
【０１５０】
なお、判定器２４０では、最速である第１速度の速度設定パケットを送信しても、これに対応する速度設定確認パケットの返信を受信できた場合には、その速度設定確認パケットの送信元である端末装置との間の通信速度は、第１速度であると判定することになる。
【０１５１】
このような手法によれば、中央装置２００は、端末装置３００Ａ〜３００Ｄのそれぞれで通信可能な最速の通信速度を割り出すことが可能となるので、中央装置２００と端末装置３００との間のパケット通信を、端末装置３００Ａ〜３００Ｄごとに割り出した通信速度で行うことができる。
【０１５２】
なお、この例では、速度設定パケットの通信速度を、最遅のものから最速のものに向けて、徐々に高くしている例を説明したが、これとは反対に、最速のものから最遅のものに向けて、徐々に低くしていくことも可能である。或いは、本実施形態では、第１〜第４受信器３１１〜３１４と第１〜第４送信器３２１〜３２４とを対応させて設けているため、通信速度の高低順不同として速度設定パケットを送信するようにしてもよい。
【０１５３】
以上を踏まえて、まずは、中央装置２００の動作について詳述する。まず、中央装置２００では、生成部２２０が、１サイクル目で、システム設計者からの指示に従って、速度設定パケット生成して、これを第４送信器２１４へ出力する。
【０１５４】
第４送信器２１４は、生成部２２０によって生成された速度設定パケットを入力すると、１サイクル目で、それを第４速度で端末装置３００に向けて通信ケーブル１００に対して送信するとともに、中央装置２００は、１サイクル目で、端末装置３００からの速度設定確認パケットの受信待ちとなる（ステップＳ１１）。
【０１５５】
つぎに、中央装置２００では、判定器２４０は、１サイクル目が終了すると、全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットが、第４受信器２２４において受信されたか否かを把握していることになる。そこで、全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信が確認できなかった場合にはステップＳ１３に移行し、そうでない場合にはステップＳ１４に移行する（ステップＳ１２）。
【０１５６】
ここで、１サイクル目において、全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信が確認できなかった場合というのは、少なくとも中央装置２００との間の通信ケーブル１００が最長である端末装置３００Ｄでは、第４速度でもパケット通信が行えないことを意味する。そこで、この場合には、判定器２４０は、第４速度を更に低速に変更する、又は、実施形態１で説明した中継器の機能を、端末装置３００Ｄを除くいずれかの端末装置３００に持たせることをシステム設計者に促すためにエラー通知を行う（ステップＳ１３）。
【０１５７】
一方、１サイクル目において、全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの第４受信器２２４における速度設定確認パケットの受信が確認できた場合には、生成部２２０は、２サイクル目で、第（４−ｎ）速度であることを示す情報を含む速度設定パケット生成して、これを第（４−ｎ）送信器へ出力する。第（４−ｎ）送信器は、２サイクル目において、生成部２２０によって生成された速度設定パケットを入力すると、それを第（４−ｎ）速度で通信ケーブル１００に対して端末装置３００に送信するとともに、中央装置２００は、２サイクル目においても１サイクル目と同様に、端末装置３００からの速度設定確認パケットの受信待ちとなる（ステップＳ１４）。
【０１５８】
ここで、速度設定処理を開始する際には、判定器２４０に、初期設定としてｎ＝１に設定しておく。したがって、生成部２２０は、初めてステップＳ１４を実行する際には、第３速度であることを示す情報を含む速度設定パケット生成して、これを第３送信器２１３へ出力することになる。
【０１５９】
そして、後述するステップＳ１６では、判定器２４０は、「ｎ」を「ｎ＋１」に変更する処理を実行するため、例えば２回目にステップＳ１４を実行する際には、生成部２２０は、第２速度であることを示す情報を含む速度設定パケットを生成して第２送信器２１２へ出力する、というように、最終的には第１速度であることを示す情報を含む速度設定パケット生成して第１送信器２１１へ出力するという処理を行うことになる。
【０１６０】
つぎに、中央装置２００では、判定器２４０によって、ステップＳ１２の処理と同様に、所定のサイクル目に全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信があったか否かを確認する。その結果、全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信が確認できなかった場合にはステップＳ１７に移行し、そうでない場合にはステップＳ１６に移行する（ステップＳ１５）。
【０１６１】
この段階で全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信が確認できなかった場合というのは、少なくとも、中央装置２００との間の通信ケーブル１００が最長である端末装置３００Ｄとの間では、第３速度ではパケット通信が行えないことを意味する。
【０１６２】
実際に、例えば、中央装置２００では、判定器２４０は、２サイクル目で、端末装置３００Ａ〜３００Ｃからの速度設定確認パケットの受信は確認できたものの、端末装置３００Ｄからの速度設定確認パケットのみ受信が確認できなかった場合には、１サイクル目における第４速度が、端末装置３００Ｄとの間の最速の通信可能速度であると判定し、当該速度によって端末装置３００Ｄとの間のパケット通信を行うことを決定し、そのことを図示しないメモリに記憶する（ステップＳ１７）。
【０１６３】
つぎに、判定器２４０は、全端末装置３００について、パケット通信速度が決定したか否かを確認する（ステップＳ１８）。
【０１６４】
上記の例であれば、端末装置３００Ｄについてのパケット通信速度は決定したが、まだ、端末装置３００Ａ〜３００Ｃについてのパケット通信速度が決定していないのでステップＳ１６に移行する。
【０１６５】
一方、ステップＳ１５において全端末装置３００Ａ〜３００Ｄからの速度設定確認パケットの受信が確認できた場合、又は、ステップＳ１８において全端末装置３００についてパケット通信速度が決定していないことを確認した場合には、既述のように、判定器２４０は、「ｎ」を「ｎ＋１」に変更して、ステップＳ１４に移行する（ステップＳ１６）。
【０１６６】
以下、同様に、ステップＳ１４からステップＳ１８を何度か実行すれば、最終的に、全端末装置３００についてパケット通信速度が決定する。そして、それらのパケット通信速度が逐次、メモリに記憶されていくことになる。なお、この例では、４サイクル目が終了すると、それ以上のパケット通信速度の設定処理を行う必要はないので、図６に示す処理が終了させるために、ステップＳ１９によってｎ＝４となったか否かが判定され、ｎ＝４となった場合には、図６に示す処理が終了する。
【０１６７】
図６に示す処理が終了すると、図７に示す処理と相まって、中央装置２００では、各端末装置３００Ａ〜３００Ｄとの間で、個別に通信可能な最速の通信速度を設定できるようになる。
【０１６８】
つぎに、端末装置３００の動作について説明する。
【０１６９】
図７に示すように、端末装置３００は、中央装置２００から送信される速度設定パケットが自装置まで到達するのであれば、当該速度設定パケットを第１〜第４受信器３１１〜３１４のうち、当該速度設定パケットのパケット通信速度に対応する受信器によって受信して生成部３２０に出力する（ステップＳ２１）。
【０１７０】
端末装置３００は、例えば、中央装置２００の第４送信器２１４から送信された速度設定パケットを受信する場合には、第４送信器２１４に対応する第４受信器３１４によって受信することになり、その後に、例えば、中央装置２００の第３送信器２１３から送信された速度設定パケットを受信する場合には、第３送信器２１３に対応する第３受信器３１３によって受信することになるという具合である。
【０１７１】
生成部３２０は、第１〜第４受信器３１１〜３１４のいずれかから出力された速度設定パケットを入力すると、当該速度設定パケットのペイロードに含まれている情報と同様の情報をペイロードに含めた速度設定確認パケットを生成して、その速度設定確認パケットを第１〜第４送信器３２１〜３２４のうち、速度設定パケットの出力元に対応する送信器に出力する（ステップＳ２２）。
【０１７２】
生成部３２０は、具体的には、第４受信器３１４から出力された速度設定パケットを入力した場合には、第４受信器３１４に対応する第４送信器３２４に対して速度設定確認パケットを出力することになり、同様に、第３受信器３１３から出力された速度設定パケットを入力した場合には、第３受信器３１３に対応する第３送信器３２３に対して速度設定確認パケットを出力することになるという具合である。
【０１７３】
第１〜第４送信器３２１〜３２４は、生成部３２０から出力された速度設定確認パケットを入力すると、自送信器に設定されているパケット通信速度、具体的には、今回、当該速度設定確認パケットの送信の契機となった速度設定パケットの通信速度と同じ通信速度で、当該速度設定確認パケットを通信ケーブル１００に送信する（ステップＳ２３）。
【０１７４】
図７に示す処理が終了すると、図６に示す処理と相まって、端末装置３００では、中央装置２００との間で、自装置にとって通信可能な最速の通信速度が設定されることになる。
【０１７５】
以上説明したように、本実施形態のパケット通信システムによれば、システム設計者の手を煩わせることなく、中央装置２００と各端末装置３００Ａ〜３００Ｄとの間で、通信可能な最速の通信速度を個別設定できるようにするものである。
【０１７６】
（実施形態３）
＜概要及び構成の説明＞
本実施形態では、中央装置２００を複数台設置することを必須の構成としたパケット通信システムにおいて、実施形態１・２の手法を単に採用した場合に生じ得る二次的な課題を解決することができるパケット通信システムについて説明する。
【０１７７】
＜パケット通信システムの全体構成の説明＞
図８は、本発明の実施形態３のパケット通信システムの模式的な構成を示すブロックである。図８に示すパケット通信システムは、図１に示したものと対比すると、１台の中央装置２００が２台の中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂに変更された点が異なる。なお、本実施形態では、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂの総称を、中央装置２００と称する。
【０１７８】
なお、図８には、中央装置２００Ａに対応する通信ケーブル１００と、中央装置２００Ｂに対応する通信ケーブル１００とを各々示す接続態様を示しているが、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂを１本の通信ケーブル１００に接続してもよい。すなわち、図１に示した通信ケーブル１００の図面右端を延長させて、その終端に中央装置２００Ｂを接続してもよい。
【０１７９】
ここでは、理解容易のため、２台の中央装置２００Ａ〜２００Ｂと４台の端末装置３００Ａ〜３００Ｄとが設置された「２：４接続」のパケット通信システムについて説明する。もっとも、中央装置２００及び端末装置３００の数はこれらに限定されるものではない点に留意されたい。
【０１８０】
なお、中央装置２００Ａと中央装置２００Ｂとは相互に接続されることで相互に同期をとることもできるが、実際には、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂは、図示しない上位装置にそれぞれ接続されることが多い（実施形態１・２の場合も、実際には、図１に示す中央装置２００は、実際には図示しない上位装置に接続されていてもよい）。上位装置が設けられる場合には、上位装置は、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂに対して、同じ指示を出力する。したがって、２台の中央装置２００によって、パケット通信システムをデュアル制御することが可能な構成が実現できる。
【０１８１】
ここで、図１に示すように一台の中央装置２００しか設置されていないパケット通信システムの場合には、当該中央装置２００が故障等して動作できない状況に陥ると、システム全体が動作しなくなってしまう。
【０１８２】
これに対し、図８に示すように、中央装置２００Ａ〜２００Ｂという２台を設置した場合には、たとえ中央装置２００Ａが故障等しても、中央装置２００Ｂが偶然このタイミングで故障等さえしなければ、中央装置２００Ｂがシステム全体の制御を行うことができるので、システム全体が動作しなくなるという事態は回避できる。
【０１８３】
なお、同じタイミングで中央装置２００Ａ〜２００Ｂのいずれもが故障する場合の原因としては、典型的には、強度のあるサージ電流が、中央装置２００Ａ〜２００Ｂに同時に流れる場合が考えられるが、これによってもパケット通信システムが停止しないように、通信ケーブル１００から電気的に切り離した更に別の中央装置を用意し、これを上位装置に接続しておき、いざ中央装置２００Ａ〜２００Ｂがともに故障等した場合には、別の中央装置を通信ケーブル１００に接続して、パケット通信を継続できるようにしてもよい。
【０１８４】
ここで、この種のデュアル制御の具体的手法の一つとしては、中央装置２００Ａと中央装置２００Ｂとの間に主従関係を設けて、通常時には、中央装置２００Ａのみがパケット通信システムの動作の制御をしていて、中央装置２００Ｂは中央装置２００Ａの制御履歴を保持するなどの処理をするだけを行い、パケット通信システムの動作の制御には関与しない構成とすることが考えられる。
【０１８５】
この場合には、一定期間、中央装置２００Ａからパケットの送信がなされない状態が継続した場合に、中央装置２００Ａが故障等したと判定するようにしておけば、以後、中央装置２００Ｂがそれまでに保持していた、中央装置２００Ａの制御履歴と上位装置からの指示とに基づいて、パケット通信システムの動作の制御を引き継ぐことが可能となる。
【０１８６】
しかし、この場合には後述するような本実施形態のパケット通信システムのようなデメリットは生じないが、中央装置２００Ａが故障等してから中央装置２００Ｂがパケット通信システムの動作の制御を引き継ぐまでの間に、不可避的にシステムの制御がなされない期間が生じてしまう。
【０１８７】
上記のように、同じタイミングで中央装置２００Ａ〜２００Ｂのいずれもが故障する事態が生じたのであれば、それは仕方がないと考えられる面もあるが、そうでない場合には、パケット通信システムの用途にもよるが、システムの制御を停止させないようにすることが好ましい。
【０１８８】
そうすると、中央装置２００Ａ〜２００Ｂに主従関係を設けることなく、通常時に、これら双方がシステム全体の制御を行うことにして、あとは、このような手法を採用することによって生じるデメリットについても、不都合が生じないように手当てをすることが考えられる。
【０１８９】
ここで、本実施形態のパケット通信システムで生じるデメリットは、例えば、特定の端末装置（例えば、端末装置３００Ａ）に着目した場合に、パケットの送信タイミング、サイクルのズレが要因となって、中央装置２００Ａから送信されるパケットを端末装置３００Ａで受信するタイミングと、中央装置２００Ｂから送信されるパケットを端末装置３００Ａで受信するタイミングとに時間差で生じてしまうことに起因する。特に、パケットが何らかの理由によって送信先で受信できない場合、更には、そのため、パケットの再送が必要となった場合には、この時間差が大きくなる。
【０１９０】
そうすると、具体的には、端末装置３００Ａに接続されているデバイスが、端末装置３００Ａによって制御される性質を有する、モータのようなデバイスである場合には、例えば、パケットに含まれている指示が、モータの回転速度を高速／低速で切り替えさせるであったとすると、モータの回転速度が短期間に頻繁に高速／低速で切り替わるといった現象が生じる場合がある。これでは、モータの寿命が縮まることもあれば、瞬間的に想定外の力が印加されてモータが故障してしまう場合も考えられる。
【０１９１】
もっとも、端末装置３００Ａに接続されているデバイスが、端末装置３００Ａによって制御される性質を有しない、センサのようなデバイスである場合には、通常、中央装置２００は、センサに対してセンシング結果を出力するように指示するだけであるので、上記のような不都合は生じない。
【０１９２】
そこで、本実施形態のパケット送信システムは、複数の中央装置２００によってデバイスをデュアル制御する際に、不可避的にシステムの制御がなされない期間が生じることを回避するとともに、パケットの受信タイミングの時間差による不都合が生じないようにする。
【０１９３】
＜端末装置３００の構成の説明＞
図９は、図８に示す端末装置３００の模式的な構成を示すブロック図である。図９には、端末装置３００に接続されたデバイス（制御対象）４００も付記している。図９に示す端末装置３００は、以下説明する、通信部３１０と、判別部３５０と、計時部３６０と、抑止部３７０と、を備えている。生成部３２０と処理部３３０と設定部３４０とについては、実施形態１等で説明したものと同様である。
【０１９４】
通信部３１０は、通信ケーブル１００を介して中央装置２００との間でパケット通信を行うものである。通信部３１０は、中央装置２００から送信されるパケットを受信する受信器と、抑止部３７０によってパケットのペイロードに含まれている指示の実行が抑止された場合に当該パケットの送信元の中央装置２００に対して抑止報告パケットを送信する送信器と、を備えている。
【０１９５】
判別部３５０は、通信部３１０の受信器によって受信されたパケットのペイロードに含まれている指示が、デバイス４００の状態を遷移させる遷移指示であるか否かを判別するものである。ここでいうデバイス４００としては、例えば、モータ、ソレノイドなど、中央装置２００からの指示によって出力が変化するものをいう。
【０１９６】
計時部３６０は、判別部３５０による判別結果が、パケットに含まれている指示がデバイス４００の状態を変化させる遷移指示である場合に、所定期間の計時を開始するものである。この所定時間は、例えば、システム設計者によって設定することができる。
【０１９７】
抑止部３７０は、計時部３６０によって所定時間の計時が開始されてから当該計時が終了するまでの間に、通信部３１０の受信器によって受信されたパケットに含まれている指示がデバイス４００の状態を変化させる遷移指示である場合に、当該指示の実行を抑止するものである。
【０１９８】
＜パケット通信システムの動作の説明＞
図１０は、図９に示す、中央装置２００Ａ及び中央装置２００Ｂと、端末装置３００Ａ及びこれに接続されているデバイス４００Ａとに着目したタイミング図である。なお、図１０Ａ及び図１０Ｂには、既述の期間(1-1)に対応する期間につき、中央装置２００Ａに係るものは期間(1-1-A)とし、中央装置２００Ｂに係るものは期間(1-1-B)として示している。
【０１９９】
また、各期間(1-1-A)及び(1-1-B)において送信されるパケットに含まれている指示が、デバイス４００Ａ（以下「モータ４００Ａ」として説明する。）を相対的に高速で回転するように指示するための信号であれば、ハイレベルであることを示す「Ｈ」を、モータ４００Ａを相対的に低速で回転するように指示するための信号であれば、ローレベルであることを示す「Ｌ」を、それぞれ付記している。
【０２００】
この例では、図１０Ａに示すように、中央装置２００Ａ〜２００Ｂから送信されるパケットは、１サイクル目では「Ｌ」、２サイクル目では「Ｈ」、３サイクル目では「Ｌ」、４サイクル目では「Ｈ」、５サイクル目では「Ｈ」である。
【０２０１】
図１０Ｃには、中央装置２００Ａ〜２００Ｂから送信されるパケットに含まれている信号を受信した端末装置３００Ａが、当該信号に基づいてモータ４００Ａに対する命令を出力するタイミングを示している。
【０２０２】
図１０Ｃには、図１０Ａ〜図１０Ｂに付記している「Ｈ」又は「Ｌ」に対応する「Ｈ」又は「Ｌ」が付記されている。なお、タイミングＡ〜Ｃについては、後述するように、図１０Ｆの計時部３６０において、所定期間の計時を開始する箇所に対応する。
【０２０３】
図１０Ｄには、端末装置３００Ａが、図１０Ｃに示すタイミングでモータ４００Ａに対してハイレベル又はローレベルに切り替える命令を出力した場合のモータ４００Ａの回転速度を示す波形を示している。図１０Ｄには、既述のデメリットが生じる場合、すなわち、判別部３５０，計時部３６０及び抑止部３７０が存在せず、したがって、修正前のモータ４００Ａの回転速度の波形を示している。
【０２０４】
図１０Ｄに示す波形について、時系列に沿って説明すると、
中央装置２００Ａの２サイクル目における指示に対応してハイレベルに切り替わり、
中央装置２００Ｂの１サイクル目における指示に対応してローレベルに切り替わり、
中央装置２００Ａの３サイクル目における指示に対応してローレベルが維持され、
中央装置２００Ｂの２サイクル目における指示に対応してハイレベルに切り替わり、
中央装置２００Ａの４サイクル目における指示に対応してハイレベルが維持され、
中央装置２００Ｂの３サイクル目における指示に対応してローレベルに切り替わり、
中央装置２００Ａの６サイクル目における指示に対応してハイレベルに切り替わり、
中央装置２００Ｂの４サイクル目における指示に対応してハイレベルが維持される。
【０２０５】
図１０Ｅには、端末装置３００Ａが、中央装置２００Ａからのパケットのみを受信し、中央装置２００Ｂからのパケットを受信しない構成であると仮定した場合のモータ４００Ａの回転速度を示す波形を示している。
【０２０６】
ここで、図１０Ｄと図１０Ｅとを対比すれば明らかなように、モータ４００Ａの回転速度は、抑止部３７０による指示の実行が抑止されることのない状態で、中央装置２００Ａ〜２００Ｂによるデュアル制御された場合には、中央装置２００Ａのみによって制御された場合とは非常に異なる結果となってしまう。
【０２０７】
この場合に幾つかの問題があるが、とりわけ、既に説明した領域Ｄにおける短期間にＨからＬに切り替わる箇所に加えて、領域Ｅ〜ＦにおけるＨとＬとが相互に反転している箇所についても対策を講じる必要がある。
【０２０８】
図１０Ｆには、図１０の計時部３６０が所定期間の計時を開始してから終了するまでの期間をハイレベルとし、他をローレベルとした波形を示している。ここで、図１０Ｆに示す信号がローレベルからハイレベルに切り替わる立ち上がりは、計時部３６０によって所定時間の計時を開始するタイミングを示している。これらの立ち上がりは、これらは図１０Ｃに示したタイミングＡ〜Ｃにも同期している。
【０２０９】
図１０Ｆに示す信号は、判別部３５０による判別対象のパケットに含まれている指示が、デバイス４００の状態を変化させる遷移指示を含んでいると判別された場合に、ローレベルからハイレベルに切り替わる。
【０２１０】
具体的に見てみると、タイミングＡはモータ４００Ａの回転速度が「ＬからＨへ」遷移する指示に対応し、タイミングＢはモータ４００Ａの回転速度が「ＨからＬへ」遷移する指示に対応し、タイミングＣはモータ４００Ａの回転速度が「ＬからＨへ」遷移する指示に対応している。
【０２１１】
図１０Ｇには、判別部３５０，計時部３６０及び抑止部３７０による、修正後のモータ４００Ａの回転速度の波形を示している。当該修正は、図１０Ｆに示す信号のハイレベル中である所定期間中に、通信部３１０の受信器によって受信されたパケットが、モータ４００Ａの状態を変化させる遷移指示を含む場合に、当該指示の実行を抑止部３７０によって抑止することによってなされる。
【０２１２】
図１０Ｇに示す修正後のモータ４００Ａの回転速度の波形を見てみると、まず、１サイクル目のパケットにはローレベルを指示する信号が含まれていることから、タイミングＡの到来前のタイミングでは、モータ４００Ａの回転速度はローレベルである。
【０２１３】
そして、タイミングＡが到来すると、中央装置２００Ａからの２サイクル目のパケットが端末装置３００Ａにおいて受信されることになる。しかし、このタイミングは、計時部３６０による所定期間の計時中ではないため、当該パケットは廃棄されない。したがって、端末装置３００Ａは、当該パケットに含まれている「Ｈ」の指示に従って、モータ４００Ａに対して回転速度をハイレベルに切り替えるよう命令する。
【０２１４】
つぎに、タイミングＡに後続して中央装置２００Ｂから１サイクル目のパケットが送信される。当該パケットを端末装置３００Ａが受信するタイミングは、計時部３６０による所定期間の計時中である。この際、モータ４００Ａの回転速度はハイレベルであるところ、当該パケットにはローレベルに切り替えることを指示する信号が含まれているので、当該パケットは指示の抑止条件を満たす。したがって、当該パケットに含まれている指示の実行は、抑止部３７０によって抑止される。
【０２１５】
この結果、モータ４００Ａの回転速度は、現在進行中の計時部３６０による所定期間の計時が終了した後に、中央装置２００Ａ又は２００Ｂからローレベルへの切り替え指示が送信されてくるまで、具体的にはタイミングＢまでハイレベルに維持される。
【０２１６】
タイミングＢが到来すると、中央装置２００Ａからの３サイクル目のパケットが端末装置３００Ａにおいて受信される。このタイミングは計時部３６０による所定期間の計時中でない。このため、当該パケットは廃棄されない。したがって、端末装置３００Ａは、当該パケットに含まれている「Ｌ」の指示に従って、モータ４００Ａに対して回転速度をローレベルに切り替えるよう命令する。
【０２１７】
その後、タイミングＢに後続して中央装置２００Ｂから２サイクル目のパケットが送信される。当該パケットを端末装置３００Ａが受信するタイミングは、計時部３６０による所定期間の計時中である。この際、モータ４００Ａの回転速度はローレベルであるところ、当該パケットにはハイレベルに切り替えることを指示する信号が含まれているので、当該パケットに含まれている指示の実行は、抑止部３７０によって抑止される。
【０２１８】
この結果、モータ４００Ａの回転速度は、現在進行中の計時部３６０による所定期間の計時が終了した後に、中央装置２００Ａ又は２００Ｂからハイレベルへの切り替え指示が送信されてくるまで、具体的にはタイミングＣまで、ローレベルに維持される。
【０２１９】
タイミングＣが到来すると、中央装置２００Ａからの４サイクル目のパケットが端末装置３００Ａにおいて受信される。このタイミングは計時部３６０による所定期間の計時中でない。このため、当該パケットは廃棄されない。したがって、端末装置３００Ａは、当該パケットに含まれている「Ｈ」の指示に従って、モータ４００Ａに対して回転速度をハイレベルに切り替えるよう命令する。
【０２２０】
その後、タイミングＣに後続して中央装置２００Ｂから３サイクル目のパケットが送信される。当該パケットを端末装置３００Ａが受信するタイミングは、計時部３６０による所定期間の計時中である。この際、モータ４００Ａの回転速度はハイレベルであるところ、当該パケットにはローレベルに切り替えることを指示する信号が含まれているので、当該パケットに含まれている指示の実行は、抑止部３７０によって抑止される。
【０２２１】
この結果、モータ４００Ａの回転速度は、つぎに、計時部３６０による所定期間の計時が終了した後に、中央装置２００Ａ又は２００Ｂからローレベルへの切り替え指示が送信されてくるまでハイレベルに維持される。
【０２２２】
その後、この例では、図１０Ｃ及び図１０Ｄに示すように、所定期間の計時が終了してから、中央装置２００Ａからの４サイクル目のパケットが端末装置３００Ａで受信される。したがって、このパケットは廃棄されないが、ローレベルへの切り替え指示が含まれていないので、モータ４００Ａの回転速度はハイレベルに維持される。後続する中央装置２００Ａからの４サイクル目のパケットの場合の処理もこれと同様である。
【０２２３】
なお、通信部３１０の送信器は、抑止部３７０によって当該パケットに含まれている指示の実行は、抑止部３７０によって抑止された場合には、そのことを示す信号を含む抑止報告パケットを、当該パケットの送信元である中央装置２００Ｂに送信する。これにより、中央装置２００Ｂは、当該パケットに従ってモータ４００Ａの回転速度が遷移しなかったことを認識できる。
【０２２４】
したがって、中央装置２００Ｂ及びこれに接続される上位装置は、モータ４００Ａの回転速度が、自装置の指示に従った振る舞いをしていないという誤認識をすることがなく、したがって、誤認識によって、本来ならば行わないような指示をすることは防止される。
【０２２５】
以上説明したように、本実施形態のパケット通信システムによれば、複数の中央装置２００によってデバイスをデュアル制御する際に、不可避的にシステムの制御がなされない期間が生じることを回避するとともに、パケットの受信タイミングの時間差による不都合が生じることを防止することができる。
【実施例】
【０２２６】
（実施例１）
図１１は、本発明の実施例１のインフラストラクチャーシステムの説明図である。本実施例では、実施形態１〜３で説明したパケット通信システムを、インフラストラクチャーシステムであるところの道路設備に適用した例について説明する。【０２２７】
図１１において、図１等に示した部分と同様の部分には、同一符号を付しており、図１１において固有のものとしては、トンネル１０００と、トンネル内を通行している車両２０００とがある。【０２２８】
通信ケーブル１００の長さは、トンネル１０００の長さに応じて決定される。トンネル１０００の長さは、数百ｍ〜数ｋｍという長さになるものは珍しくない。したがって、通信ケーブル１００の長さも、数百ｍ以上ということになる。したがって、本実施例のインフラストラクチャーシステムでは、とりわけ、実施形態１で説明したパケット通信システムを好適に用いることが可能となる。【０２２９】
中央装置２００は、監視者等がトンネル１０００内の状況をモニタリング等する監視制御室に設置されている。既述の上位装置は、監視制御室内に設けられてもよいし、他の場所に設けられてもよい。【０２３０】
端末装置３００Ａ，３００Ｃは、トンネル１０００内の環境データを収集する環境センサ４００Ａ，４００Ｃに接続されている。トンネル１０００内の環境データとしては、これらに限定されるものではないが、例えば、車両２０００の交通量であったり、トンネル１０００内の排気ガス濃度であったり、以下説明するランプ４００Ｂ，４００Ｄの光量だったりと様々である。【０２３１】
端末装置３００Ｂ，３００Ｄは、トンネル１０００の天井付近に設置されているランプ４００Ｂ，４００Ｄに接続されている。端末装置３００Ｂ，３００Ｄは、環境センサ４００Ａ，４００Ｃの検知結果に基づいて、ランプ４００Ｂ，４００Ｄの光量などの照明制御を行う。【０２３２】
本実施例のインフラストラクチャーシステムによれば、トンネル１０００内の環境を向上させることができ、車両の通行の快適さを高めることができる。すなわち、例えば、ランプ４００Ｂ，４００Ｄが寿命を迎えて消灯してしまった場合には、環境センサ４００Ａ，４００Ｃによって、受光強度が低下したことを検知できるので、データ収集端末装置３００Ａ，３００Ｃは通信ケーブル１００を通じて、これらのことを中央装置２００に送信することが可能となる。【０２３３】
この結果、監視制御室にいる監視者は、ランプ４００Ｂ，４００Ｄの交換作業を行うことが可能となるとともに、寿命を迎えたランプ周辺のランプ光量を増やすなどして、トンネル１０００内が暗くなることを防止することができる。【０２３４】
また、環境データとして車両２０００がトンネル１０００内に存在しないことが検知された場合には、ランプ４００Ｂ，４００Ｄの光量を低下させることとして、省エネルギー化を図ることもできる。【０２３５】
なお、図１１には明示していないが、車両２０００も、様々な制御対象を備えている。具体的には、アクセルを踏んだ時のエンジン制御、カーエアコンと称されるエアーコンディショナーの温度制御などがある。したがって、車両２０００自体にも既述のパケット通信システムを適用することができる。【０２３６】
また、本実施例では、パケット通信システムの適用例として道路設備を例に説明したが、道路設備に適用することに限定されるものではなく、以下説明するように、様々なインフラストラクチャーシステムに適用することができる。【０２３７】
例えば、ダム、橋を含む河川設備において、水位センサ４００の検知結果に基づいて、ゲート４００の開閉を制御するということが挙げられる。【０２３８】
例えば、鉄道及び鉄道設備において、乗客が駅のプラットホームから線路に落下したことを赤外線センサ４００による検知結果に基づいて電車の緊急停止をさせるといった制御をしたり、駅のプラットホームに設置されているホームドア付近に人感センサ４００を取り付けてホームドアの開閉を制御したりすることが挙げられる。【０２３９】
例えば、飛行機及び飛行場設備において、飛行機の油圧センサ４００の検知結果に基づいて油の流出量を制御したり、飛行場の滑走路に設置された照度センサ４００の検知結果に基づいて滑走路誘導灯４００の光量を制御したりすることが挙げられる。【０２４０】
例えば、船舶及び港湾設備を含む乗物設備において、操舵手の舵切りの検知結果に基づいて舵の角度を制御したり、ガントリークレーンの操作者の積卸操作に従ってレール上の移動量を制御したりすることが挙げられる。【０２４１】
このように、本実施例のインフラストラクチャーシステムは、電気的な制御を行うものであれば、小規模のものから大規模のものまで、多種多様な設備等に適用することができる。【０２４２】
（実施例２）
図１２は、本発明の実施例２のファクトリーオートメーションシステムの説明図である。本実施例では、実施形態１〜３で説明したパケット通信システムを、ファクトリーオートメーションであるところのロボットアームに適用した例について説明する。【０２４３】
図１２には、各実施形態での説明は、端末装置３００に対して制御対象４００が接続されている例を用いたが、本実施例では、制御対象４００のセンサ付き端末装置３００とする例について説明する。なお、中央装置２００自体の図示については割愛している。【０２４４】
加圧センサ付き端末装置３００Ａ及び角度センサ付き端末装置３００Ｂは、いずれも、主としてロボットアームの関節の動きを制御するための検知をして、検知結果を中央装置２００に向けて送信するものである。【０２４５】
本実施例のファクトリーオートメーションシステムでは、相対的に多くのセンサ付き端末装置３００が用いられるため、これらと中央装置２００との間のパケット通信速度を高めることが好適であるので、実施形態２で説明したパケット通信システムを好適に用いることができる。【０２４６】
加圧センサ付き端末装置３００Ａは、主として、指関節に設けられており、物体を把持する際の掴み強度を制御したり、関節のトルク／荷重などの負荷を検出して駆動トルクを制御したりするために用いられる。角度センサ付き端末装置３００Ｂは、間接の角度を制御するために用いられる。【０２４７】
本実施例のファクトリーオートメーションシステムは、各実施形態で説明したパケット通信システムを用いれば、相対的に多数の端末装置３００と中央装置２００との高速パケット通信が可能となるので、ロボットアームを用いることによって得られる製品の製造スループットを向上させることができる。【０２４８】
また、本実施例では、パケット通信システムの適用例としてロボットアームを例に説明したが、ロボットアームに適用することに限定されるものではなく、例えば、各種産業用ロボットの関節の動作の制御にも適用することができるし、工作機械の移動量・速度・回転量などの制御にも適用することができる。【０２４９】
さらには、工場内には火災検知設備が設けられたり、空調設備が設けられたり、作業者の安全性確保のために工作機械の緊急停止機構が設けられたりすることが少なくない。これらに対する各種制御用にも、パケット通信システムの適用が可能である。【０２５０】
このように、本実施例のファクトリーオートメーションシステムは、電気的な制御を行うものであれば、小規模のものから大規模のものまで、多種多様な設備等に適用することができる。【０２５１】
（実施例３）
図１３は、本発明の実施例３のビルディングオートメーションシステムの説明図である。本実施例では、実施形態１〜３で説明したパケット通信システムを、ビルディングオートメーションシステムであるところの商業施設に適用した例について説明する。【０２５２】
図１３において、図１等に示した部分と同様の部分には、同一符号を付しており、図１１において固有のものとしては、デパート或いはショッピングセンターなどの商業施設３０００がある。【０２５３】
通信ケーブル１００の長さは、商業施設３０００の規模に応じて決定される。図１３には２０階建ての商業施設３０００を例示しており、この場合には、通信ケーブル１００の長さは、数百ｍ以上ということになる。したがって、本実施例のビルディングオートメーションシステムでは、とりわけ、実施形態１で説明したパケット通信システムを好適に用いることが可能となる。加えて、中央装置２００Ａ〜２００Ｂという２台の中央装置２００を設けているので、ビルディングオートメーションシステムでは、併せて、実施形態３で説明したパケット通信システムを好適に用いることができる。【０２５４】
なお、上位装置と中央装置２００Ａ〜２００Ｂとは、相互に遠隔配置させることも可能であり、その場合には、これらは図示している通信ケーブル１００とは異なる回線で有線又は無線で接続されることになる。中央装置２００Ａ〜２００Ｂは、監視者等が商業施設３０００内の状況をモニタリング等する監視制御室にそれぞれ設置されている。【０２５５】
端末装置３００は、商業施設３０００内の各種データを収集する図示しないセンサ等の制御対象に接続されている。商業施設３０００に設置される制御対象としては、昇降機（エレベータ）、室温センサ及び空調設備、火災検知器及び火災報知器、非常通報ボタン及び通常時に開状態であるが非常時に閉状態とされる非常シャッターといった防災・防犯設備、人感センサ及び照明、などが挙げられる。【０２５６】
本実施例のビルディングオートメーションシステムによれば、商業施設３０００内の快適空間並びに安全・安心な空間を提供することができる。【０２５７】
また、本実施例では、パケット通信システムの適用例として商業施設３０００を例に説明したが、ビルディングオートメーションシステムは、商業施設３０００に適用することに限定されるものではなく、例えば、オフィスビルディングであったり、マンションなどの集合住宅であったりといった、他のビルディングにも適用できる。【０２５８】
このように、本実施例のビルディングオートメーションシステムは、電気的な制御を行うものであれば、小規模のものから大規模のものまで、多種多様な設備等に適用することができる。
【図１】
0006969813.tif 000002
【図２Ａ】
0006969813.tif 000003
【図２Ｂ】
0006969813.tif 000004
【図３】
0006969813.tif 000005
【図４】
0006969813.tif 000006
【図５Ａ】
0006969813.tif 000007
【図５Ｂ】
0006969813.tif 000008
【図６】
0006969813.tif 000009
【図７】
0006969813.tif 000010
【図８】
0006969813.tif 000011
【図９】
0006969813.tif 000012
【図１０】
0006969813.tif 000013
【図１１】
0006969813.tif 000014
【図１２】
0006969813.tif 000015
【図１３】
0006969813.tif 000016