フィールド無線システム
【課題】フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高める。
【解決手段】複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、システムマネージャは、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、ネットワーク機器は、無線フィールド機器宛のパケットを複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信する。
【解決手段】複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、システムマネージャは、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、ネットワーク機器は、無線フィールド機器宛のパケットを複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド無線システムに関し、特に、無線フィールド機器の監視のみならず、無線フィールド機器のリアルタイム制御に適したフィールド無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィールド機器と制御側システムとの間の通信を無線化したフィールド無線システムの研究開発が進み、実用化も図られている。フィールド無線システムの規格としては、ＨＡＲＴ協会が提唱する計装用無線通信プロトコルを利用したＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴと、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）が提唱する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ＩＳＡ１００．１１ａとが代表的である。
【０００３】
ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴが、主として無線フィールド機器の監視、プロセス量の伝送、保守・点検といったリアルタイム性やデータ到達の信頼性への要求が比較的低い用途を想定したものであるのに対し、ＩＳＡ１００．１１ａは、無線フィールド機器の制御、例えば、アクチュエータ操作のようなリアルタイム性や堅牢性を必要とするクリティカルな用途にも適用することを想定している。
【０００４】
図７は、ＩＳＡ１００．１１ａを適用したフィールド無線システムの構成例を示している。本図に示すように、フィールド無線システムにおいて、複数台の無線フィールド機器４００（４００ａ〜４００ｈ）が、無線ネットワークを構成している。各無線フィールド機器４００は、無線通信機能を備えたセンサ、アクチュエータ等のフィールド機器であり、用途・目的に応じてプラント等の適所に配置されている。無線フィールド機器４００は、近隣の無線フィールド機器４００と相互通信を行なえるようになっており、メッシュ状の無線ネットワークを構成している。
【０００５】
また、フィールド無線システムは、ゲートウェイ３２０、システムマネージャ３４０、バックボーンルータ３８０を備えている。ゲートウェイ３２０は、コントローラ３００を含んだ上位ネットワークであるコントロールネットワークと無線ネットワークとのゲートウェイ処理を行ない、無線ネットワークのパケットをそれぞれの無線フィールド機器４００とやり取りする。このとき、各無線フィールド機器４００は、ゲートウェイ３２０との通信対象になるとともに、他の無線フィールド機器４００とゲートウェイ３２０との通信を中継する処理も行なう。
【０００６】
システムマネージャ３４０は、無線ネットワークの動作の制御および管理を担う装置である。システムマネージャ３４０は、無線ネットワークの構成、すなわち、無線フィールド機器４００の接続状態に基づいて通信経路を選定し、バックボーンルータ３８０に設定する。
【０００７】
バックボーンルータ３８０は、近接する無線フィールド機器と無線通信を行ない、ゲートウェイ３２０と各無線フィールド機器４００との相互接続を行なう。このとき、システムマネージャ３４０が設定した通信経路にしたがってルーティングを行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示したフィールド無線システムにおいて、例えば、ゲートウェイ３２０から無線フィールド機器ｅ４００ｅに制御命令を含んだパケットが送信されたとする。なお、システムマネージャ３４０によって、無線フィールド機器ｅ４００ｅ宛のパケットは、バックボーンルータ３８０→無線フィールド機器ａ４００ａ→無線フィールド機器ｃ４００ｃ→無線フィールド機器ｅ４００ｅという経路（図中の太点線）が設定されているものとする。
【００１０】
中継経路が正常であれば、設定された経路にしたがって中継がなされ、無線フィールド機器ｅ４００ｅにパケットが到達する。しかしながら、例えば、無線フィールド機器ｃ４００ｃと無線フィールド機器ｅ４００ｅとの通信経路が、何らかの原因により遮断すると、送信されたパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達できなくなる。
【００１１】
各無線フィールド機器４００は、指定された中継先への転送、転送失敗時の再送程度の機能しか有さないため、無線フィールド機器ｃ４００ｃよりも上流側の装置は、無線フィールド機器ｃ４００ｃと無線フィールド機器ｅ４００ｅとの間が遮断されていることは即座に把握できない。このため、その後の無線フィールド機器ｅ４００ｅ宛のパケットも不通の通信経路で送信されることになる。
【００１２】
システムマネージャ３４０の通信品質の監視等により、通信経路遮断が検出されると、代替経路が設定され、以降のパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達可能となるが、その間のパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達せずに失われてしまう。
【００１３】
従来の監視用途の通信等であれば、パケット未到達やパケット遅達のプラント等への影響はそれほど大きくはないが、連続プロセス制御のようなミッションクリティカルな通信用途は、パケット未到達やパケット遅達のプラント等への影響が大きいため、パケットの未到達や遅達は極力防ぐ必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は、複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、前記無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、前記システムマネージャは、前記無線ネットワークの接続構成に基づいて、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、前記ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、前記ネットワーク機器は、無線フィールド機器宛のパケットを格納した中継経路の個数分複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信することを特徴とする。
【００１６】
より具体的には、前記ネットワーク機器は、バックボーンルータあるいはゲートウェイであり、バックボーンルータの場合は、前記次段の機器は無線フィールド機器であり、ゲートウェイの場合は、前記次段の機器はバックボーンルータとすることができる。
【００１７】
また、前記システムマネージャは、複数の中継経路の組合わせ毎に、ノードとノード間のリンクの重複が少ないほど評価が高くなる評価方式を用いて複数の中継経路を選定することができる。
【００１８】
また、無線フィールド機器をさらに備え、前記無線フィールド機器は、自身宛のパケットを受信した際に、同一の識別子を有するパケットを受信済の場合、新たに受信したパケットを廃棄するようにしてもよい。
【００１９】
この場合、前記システムマネージャは、前記無線フィールド機器に対して、前記ネットワーク機器宛のパケットについて、通信可能な上流側の他の装置を複数個設定しておき、前記無線フィールド機器は、前記ネットワーク機器宛のパケットを前記設定されたいずれかの装置に送信し、送信不可の場合は、設定された他の装置に送信することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るフィールド無線システムの構成例を示す図である。
【図２】フィールド無線システムを構成するゲートウェイ、システムマネージャ、バックボーンルータ、無線フィールド機器の機能構成を説明するブロック図である。
【図３】システムマネージャの経路選定動作について説明するフローチャートである。
【図４】バックボーンルータのルーティング動作について説明するフローチャートである。
【図５】無線フィールド機器のパケット受信動作について説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態に係るフィールド無線システムの別の構成例を示す図である。
【図７】ＩＳＡ１００．１１ａを適用したフィールド無線システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るフィールド無線システムの構成例を示している。本図に示すように、フィールド無線システムにおいて、複数台の無線フィールド機器２００（２００ａ〜２００ｈ）が、無線ネットワークを構成している。各無線フィールド機器２００は、無線通信機能を備えたセンサ、アクチュエータ等のフィールド機器であり、用途・目的に応じてプラント等の適所に配置されている。
【００２３】
無線フィールド機器２００は、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したプロトコルで近隣の無線フィールド機器２００と相互通信を行なえるようになっており、メッシュ状の無線ネットワークを構成している。ただし、他の無線通信規格を用いるようにしてもよい。
【００２４】
また、フィールド無線システムは、ゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０、バックボーンルータ１８０を備えるとともに、ゲートウェイ１２０により、コントローラ１００を含んだ上位ネットワークであるコントロールネットワークと接続している。
【００２５】
コントローラ１００は、ＤＣＳ（Distributed Control System：分散形制御システム）や機器管理システム等の上位システムであり、無線フィールド機器２００の状態監視、機器パラメータの調整等の制御を行なうともに、無線フィールド機器２００が発信するプロセス量、診断結果等を収集する。
【００２６】
図２は、フィールド無線システムを構成するゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０、バックボーンルータ１８０、無線フィールド機器２００の機能構成を説明するブロック図である。無線フィールド機器２００については１台のみを示す。
【００２７】
ここでは、ゲートウェイ１２０から無線フィールド機器２００へのパケット送信（下り方向）に注目して説明する。ゲートウェイ１２０から無線フィールド機器２００へのパケット送信は、動作パラメータの設定に加え、タイムクリティカルな動作制御命令等が含まれる。
【００２８】
ゲートウェイ１２０は、ゲートウェイ機能部１２１とゲートウェイ情報格納部１２２とを備えている。ゲートウェイ機能部１２１は、上位ネットワークであるコントロールネットワークと無線ネットワークとのゲートウェイ処理を行ない、無線ネットワークのパケットをそれぞれの無線フィールド機器２００とやり取りする。ゲートウェイ情報格納部１２２は、ゲートウェイ処理に必要なアドレス情報等を格納する記憶領域である。
【００２９】
システムマネージャ１４０は、ネットワーク管理部１４１、ネットワーク構成収集部１４２、経路選定部１４３、通信部１４４を備えている。ネットワーク管理部１４１は、無線ネットワークの動作の制御および管理を行なう。
【００３０】
ネットワーク構成収集部１４２は、無線ネットワークに含まれる無線フィールド機器２００の接続構成情報を収集する。無線フィールド機器２００の接続構成情報には、各無線フィールド機器２００がどの無線フィールド機器２００と相互通信が可能であるかの情報が含まれる。通信部１４４は、ゲートウェイ１２０、バックボーンルータ１８０等との通信処理を行なう。
【００３１】
経路選定部１４３は、収集したネットワークの接続構成情報に基づいて、各無線フィールド機器２００宛のパケットの中継経路を選定する。本実施形態では、中継経路として２つの経路を選定する。ただし、３つ以上の中継経路を選定してもよい。複数の中継経路は、同一のノード、同一のリンクをなるべく含まないように選定する。
【００３２】
経路の方式は、ソースルーティング、グラフルーティングのいずれであってもよい。また、ソースルーティング、グラフルーティングを混在させたルーティング方式を用いてもよい。
【００３３】
ここで、ソースルーティングは伝送するパケットに、中継経路に含まれる無線フィールド機器２００の識別情報を通過順に格納する方式である。パケットを受信した無線フィールド機器２００は、パケットに格納された中継情報を参照して次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する。また、グラフルーティングは、選定された経路をグラフの形で定義して、各無線フィールド機器２００に格納させておき、パケットに使用するグラフを指定する方式である。パケットを受信した無線フィールド機器２００は、自身が格納するグラフ情報とパケットに指定されたグラフとにしたがって次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する。
【００３４】
選定した経路は、中継情報としてバックボーンルータ１８０に設定する。グラフルーティングの場合は、さらに、各無線フィールド機器２００にグラフ情報を格納する。なお、システムマネージャ１４０の機能をゲートウェイ１２０に含めて、一体型の装置として構成するようにしてもよい。
【００３５】
バックボーンルータ１８０は、通信部１８１、中継情報格納部１８２、経路選択部１８３、パケット処理部１８４を備えている。通信部１８１は、ゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０との通信処理を行なうのに加え、近接する無線フィールド機器２００と無線通信処理を行なう。中継情報格納部１８２は、システムマネージャ１４０が選定した経路の中継情報を格納する記憶領域である。
【００３６】
経路選択部１８３は、パケットの宛先と、中継情報格納部１８２に格納された中継情報とに基づいて、パケットの経路を設定する。設定する経路は、システムマネージャによって宛先の無線フィールド機器２００について選定された２つの中継経路である。
【００３７】
パケット処理部１８４は、ゲートウェイ１２０から受信した無線フィールド機器２００宛のパケットを、設定された２つの経路で送信するため、パケットを複製する。そして、ソースルーティングの場合は、２つの中継経路をそれぞれのパケットに挿入し、グラフルーティングの場合は、それぞれのパケットに、中継に使用するグラフの指定を行なう。
【００３８】
次いで、中継情報にしたがって、それぞれの経路における次段の無線フィールド機器２００に通信部１８１を介してパケットを送信する。すなわち、本実施形態では、１つのパケットを複数の経路で宛先に送信する。これにより、一方の経路が遮断されていた場合であっても、パケットが宛先の無線フィールド機器２００に到達することが可能となる。このとき、無線フィールド機器２００は、従来と同様の転送処理を行なえばよい。
【００３９】
複数の経路は、ノード（無線フィールド機器２００）とノード間のリンクがなるべく重複しないように選定されているため、障害や電波微弱等による無線フィールド機器２００間の経路異常に加え、中継する無線フィールド機器２００自身に通信異常が生じた場合であっても、パケットを宛先の無線フィールド機器２００に到達させることができる。
【００４０】
無線フィールド機器は、無線通信部２０１、中継情報格納部２０２、パケット処理部２０３、計測・動作部２０４を備えている。無線通信部２０１は、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したプロトコルで近隣の無線フィールド機器２００やバックボーンルータ１８０と相互通信を行なう。計測・動作部２０４は、センサやアクチュエータ等の無線フィールド機器２００の種類に応じた処理を行なう。
【００４１】
中継情報格納部２０２は、グラフルーティングの場合に、システムマネージャが選定したグラフを格納する記憶領域である。使用するグラフに対応した転送先を格納するようにしてもよい。
【００４２】
パケット処理部２０３は、自身宛のパケットを受信した際に、パケットのシーケンス番号を参照して、既に受信済のパケットであれば、パケットを廃棄する処理を行なう。すなわち、本実施形態では、異なる２経路でパケットを中継するため、両経路とも正常であれば、宛先の無線フィールド機器２００は、同じパケットを２つ受信することになる。このため、先に到達した方を受信し、遅れて到達したパケットを廃棄するようにしている。
【００４３】
次に、システムマネージャ１４０の経路選定動作について図３のフローチャートを参照して説明する。経路選定動作において、ネットワーク構成収集部１４２が、無線ネットワークの接続構成情報を収集する（Ｓ１０１）。これにより、どの無線フィールド機器２００がどの無線フィールド機器２００と通信可能であるかを把握する。
【００４４】
無線ネットワークの構成情報を収集すると、経路選定部１４３は、経路の選定対象とする無線フィールド機器２００を設定する（Ｓ１０２）。選定対象とする無線フィールド機器２００は、所定の順序にしたがって設定すればよい。
【００４５】
そして、ゲートウェイ１２０から選定対象となった無線フィールド機器２００までの経路候補を抽出する（Ｓ１０３）。経路候補は、メッシュ状のネットワーク接続構成において、ゲートウェイ１２０から選定対象となった無線フィールド機器２００までの可能な経路を列挙することで行なうことができる。
【００４６】
経路候補が抽出されると、それぞれの経路候補の組合わせについての評価を行ない（Ｓ１０４）、２つの経路を選定する（Ｓ１０５）。選定する２つの経路は、ノード（無線フィールド機器２００）とノード間のリンクがなるべく重複しないことが望ましく、また、ホップ数が少ない方がよいため、例えば、以下のようなアルゴリズムを用いて評価を行なって選定することができる。
【００４７】
すなわち、候補経路Ａと候補経路Ｂとの組合わせについて、重複している無線フィールド機器１台につき負評価値を＋１し、重複しているリンク１本につき負評価値を＋１する評価をすべての候補経路の組合わせに対して行ない、最も負評価値の小さい組合わせの２つの候補経路を、２つの経路として選定する。最も負評価値の小さい組合わせが複数ある場合には、それぞれの候補経路のホップ数の合計が少ない方を経路として選定すればよい。ただし、他のアルゴリズムを用いて２つの経路を選定するようにしてもよい。
【００４８】
例えば、図１に示したネットワーク接続構成の例であれば、無線フィールド機器ｅ２００ｅが選定対象である場合に、「バックボーンルータ１８０→無線フィールド機器ａ２００ａ→→無線フィールド機器ｃ２００ｃ→無線フィールド機器ｅ２００ｅ」という経路と、「バックボーンルータ１８０→無線フィールド機器ｂ２００ｂ→→無線フィールド機器ｇ２００ｇ→無線フィールド機器ｆ２００ｆ→無線フィールド機器ｅ２００ｅ」という経路の２つ（図中の太点線）を選定することができる。
【００４９】
以上の２つの経路の選定処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）をすべての無線フィールド機器２００を対象に繰り返す（Ｓ１０６）。すべての無線フィールド機器２００に対して２つの経路の選定処理を終えると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、選定した経路に対応した中継情報をバックボーンルータ１８０の中継情報格納部１８２に設定する（Ｓ１０７）。グラフルーティングの場合は、さらに、各無線フィールド機器２００の中継情報格納部２０２にグラフ情報を格納させる。
【００５０】
次に、バックボーンルータ１８０のルーティング動作について図４のフローチャートを参照して説明する。バックボーンルータ１８０のパケット処理部１８４は、ゲートウェイ１２０からパケットを受信すると（Ｓ２０１）、２つの経路で送信するため、受信したパケットを複製する（Ｓ２０２）。
【００５１】
また、経路選択部１８３が、中継情報格納部１８２に格納された中継情報を参照し、パケットの宛先の無線フィールド機器２００について選定された経路を選択する（Ｓ２０３）。そして、ルーティング方式に応じた経路設定を行なう（Ｓ２０４）。すなわち、ソースルーティング方式の場合は、選択された２つの経路の一方の中継情報を受信したパケットに挿入し、他方の中継情報を複製したパケットに挿入する（Ｓ２０５）。また、グラフルーティング方式の場合は、選択された２つの経路の一方に使用するグラフを受信したパケットに指定し、他方に使用するグラフを複製したパケットに指定する（Ｓ２０６）。
【００５２】
そして、選択した経路にしたがって、それぞれの経路における次段の無線フィールド機器２００に通信部１８１を介してパケットを送信する（Ｓ２０７）。これにより、異なる２つの経路で同一のパケットを送信することができる。
【００５３】
次に、無線フィールド機器２００のパケット受信動作について図５のフローチャートを参照して説明する。無線フィールド機器２００は、他の無線フィールド機器２００あるいはバックボーンルータ１８０からパケットを受信すると（Ｓ３０１）、パケットの宛先が自装置であるかどうかを判断する（Ｓ３０２）。
【００５４】
自装置が宛先の場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）は、パケットの識別子、例えば、シーケンス番号を参照して、そのパケットが受信済であるかどうかを判断する（Ｓ３０３）。未受信のパケットであれば（Ｓ３０３：Ｎｏ）、そのパケットの受信処理を継続し、受信済のパケットであれば（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、そのパケットを廃棄する（Ｓ３０４）。
【００５５】
自装置が宛先でない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）は、宛先と中継情報に基づいて次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する（Ｓ３０５）。
【００５６】
以上の動作により、無線フィールド機器２００は、中継経路上に障害が発生した場合であっても、パケットを受信することができるため、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【００５７】
複数経路を用いたパケット送信は、測定値の送信等の無線フィールド機器２００からゲートウェイ１２０へのパケット送信（上り方向）に適用することもできる。上り方向の経路については、宛先がゲートウェイ１２０で固定できるため、近接通信を行なう各無線フィールド機器２００についてゲートウェイ１２０を頂点としてゲートウェイ１２０までのホップ数に応じた階層構造を形成することができる。
【００５８】
図１の例では、無線フィールド機器ａ２００ａ、無線フィールド機器ｂ２００ｂは、２ホップでゲートウェイ１２０と通信できるため、２ホップ階層であり、無線フィールド機器ｃ２００ｃ、無線フィールド機器ｇ２００ｇ、無線フィールド機器ｄ２００ｄは、３ホップ階層である。また、無線フィールド機器ｅ２００ｅ、無線フィールド機器ｆ２００ｆ、無線フィールド機器ｈ２００ｈは、４ホップ階層である。
【００５９】
そこで、システムマネージャ１４０は、各無線フィールド機器２００の中継情報として、通信可能な上位の２つの無線フィールド機器２００を転送先として設定しておく。このとき、一方の転送先を主経路とし、他方の経路を副経路としておく。通信可能な上位の無線フィールド機器２００が１つしかない場合は、同階層の無線フィールド機器２００を副経路としてもよい。
【００６０】
無線フィールド機器２００は、パケットを送信、あるいは転送する場合、まず、主経路の無線フィールド機器２００に送信する。主経路に異常が生じたり、送信先の無線フィールド機器２００に障害が生じて、この送信に失敗すれば、副経路の無線フィールド機器２００に送信すればよい。これにより、一方の経路に障害が生じていても、正常な経路を中継することができるため、パケットは欠損することなくゲートウェイ１２０に到達すことができる。
【００６１】
なお、下りのパケット送信の場合は、宛先の無線フィールド機器２００が可変であるため、すべての無線フィールド機器２００について宛先を頂点とした階層構造を形成して、主経路と副経路とを設定することは現実的でない。このため、下りのパケット送信については、上述のように、複数経路に同時に送信するようにしている。
【００６２】
次に、本実施形態の別例として、図６に示すようにバックボーンルータ１８０が複数台存在する場合について説明する。ここでは、バックボーンルータＡ１８０Ａ、バックボーンルータＢ１８０Ｂの２台が無線ネットワークに含まれている場合を例にする。
【００６３】
バックボーンルータ１８０が１台の場合は、図１の太点線で示したように、バックボーンルータ１８０がパケットを複製して２経路に流すようにしていたが、バックボーンルータ１８０が２台の場合は、図６の太点線で示したように、ゲートウェイ１２０がパケットを複製して、２つのバックボーンルータ１８０に送信することにより、２経路に流すことができる。このようにすることで、一方のバックボーンルータ１８０に障害が生じた場合であっても、宛先の無線フィールド機器２００にパケットを到達させることができる。
【００６４】
この場合、システムマネージャ１４０は、２つのバックボーンルータにそれぞれ１つの経路を選定する。この経路の組合わせも、ノードとノード間のリンクがなるべく重複せず、合計ホップ数が少ない方が好ましい。システムマネージャ１４０は、選定した経路情報をゲートウェイ１２０のゲートウェイ情報格納部１２２にも格納する。
【００６５】
そして、図４のフローチャートで示したバックボーンルータ１８０の動作をゲートウェイ１２０が行なうようにすればよい。すなわち、ゲートウェイ１２０は、パケットを無線フィールド機器２００に送信する場合、パケットを複製して、宛先に応じた経路を選択し、パケットに設定する。次いで、一方のパケットは、バックボーンルータＡ１８０Ａに流し、他方のパケットはバックボーンルータＢ１８０Ｂに流すようにする。
【００６６】
一方、バックボーンルータ１８０は、受信したパケットを複製することなく、中継情報にしたがって、１つの無線フィールド機器２００に転送すればよい。
【００６７】
これにより、バックボーンルータ１８０を含む中継経路上に障害が発生した場合であっても、無線フィールド機器２００は、パケットを受信することができるため、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…コントローラ、１２０…ゲートウェイ、１２１…ゲートウェイ機能部、１２２…ゲートウェイ情報格納部、１４０…システムマネージャ、１４１…ネットワーク管理部、１４２…ネットワーク構成収集部、１４３…経路選定部、１４４…通信部、１８０…バックボーンルータ、１８１…通信部、１８２…中継情報格納部、１８３…経路選択部、１８４…パケット処理部、２００…無線フィールド機器、２０１…無線通信部、２０２…中継情報格納部、２０３…パケット処理部、２０４…計測・動作部、３００…コントローラ、３２０…ゲートウェイ、３４０…システムマネージャ、３８０…バックボーンルータ、４００…無線フィールド機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド無線システムに関し、特に、無線フィールド機器の監視のみならず、無線フィールド機器のリアルタイム制御に適したフィールド無線システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィールド機器と制御側システムとの間の通信を無線化したフィールド無線システムの研究開発が進み、実用化も図られている。フィールド無線システムの規格としては、ＨＡＲＴ協会が提唱する計装用無線通信プロトコルを利用したＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴと、国際計測制御学会（ＩＳＡ：International Society of Automation）が提唱する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ＩＳＡ１００．１１ａとが代表的である。
【０００３】
ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴが、主として無線フィールド機器の監視、プロセス量の伝送、保守・点検といったリアルタイム性やデータ到達の信頼性への要求が比較的低い用途を想定したものであるのに対し、ＩＳＡ１００．１１ａは、無線フィールド機器の制御、例えば、アクチュエータ操作のようなリアルタイム性や堅牢性を必要とするクリティカルな用途にも適用することを想定している。
【０００４】
図７は、ＩＳＡ１００．１１ａを適用したフィールド無線システムの構成例を示している。本図に示すように、フィールド無線システムにおいて、複数台の無線フィールド機器４００（４００ａ〜４００ｈ）が、無線ネットワークを構成している。各無線フィールド機器４００は、無線通信機能を備えたセンサ、アクチュエータ等のフィールド機器であり、用途・目的に応じてプラント等の適所に配置されている。無線フィールド機器４００は、近隣の無線フィールド機器４００と相互通信を行なえるようになっており、メッシュ状の無線ネットワークを構成している。
【０００５】
また、フィールド無線システムは、ゲートウェイ３２０、システムマネージャ３４０、バックボーンルータ３８０を備えている。ゲートウェイ３２０は、コントローラ３００を含んだ上位ネットワークであるコントロールネットワークと無線ネットワークとのゲートウェイ処理を行ない、無線ネットワークのパケットをそれぞれの無線フィールド機器４００とやり取りする。このとき、各無線フィールド機器４００は、ゲートウェイ３２０との通信対象になるとともに、他の無線フィールド機器４００とゲートウェイ３２０との通信を中継する処理も行なう。
【０００６】
システムマネージャ３４０は、無線ネットワークの動作の制御および管理を担う装置である。システムマネージャ３４０は、無線ネットワークの構成、すなわち、無線フィールド機器４００の接続状態に基づいて通信経路を選定し、バックボーンルータ３８０に設定する。
【０００７】
バックボーンルータ３８０は、近接する無線フィールド機器と無線通信を行ない、ゲートウェイ３２０と各無線フィールド機器４００との相互接続を行なう。このとき、システムマネージャ３４０が設定した通信経路にしたがってルーティングを行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１３７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７に示したフィールド無線システムにおいて、例えば、ゲートウェイ３２０から無線フィールド機器ｅ４００ｅに制御命令を含んだパケットが送信されたとする。なお、システムマネージャ３４０によって、無線フィールド機器ｅ４００ｅ宛のパケットは、バックボーンルータ３８０→無線フィールド機器ａ４００ａ→無線フィールド機器ｃ４００ｃ→無線フィールド機器ｅ４００ｅという経路（図中の太点線）が設定されているものとする。
【００１０】
中継経路が正常であれば、設定された経路にしたがって中継がなされ、無線フィールド機器ｅ４００ｅにパケットが到達する。しかしながら、例えば、無線フィールド機器ｃ４００ｃと無線フィールド機器ｅ４００ｅとの通信経路が、何らかの原因により遮断すると、送信されたパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達できなくなる。
【００１１】
各無線フィールド機器４００は、指定された中継先への転送、転送失敗時の再送程度の機能しか有さないため、無線フィールド機器ｃ４００ｃよりも上流側の装置は、無線フィールド機器ｃ４００ｃと無線フィールド機器ｅ４００ｅとの間が遮断されていることは即座に把握できない。このため、その後の無線フィールド機器ｅ４００ｅ宛のパケットも不通の通信経路で送信されることになる。
【００１２】
システムマネージャ３４０の通信品質の監視等により、通信経路遮断が検出されると、代替経路が設定され、以降のパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達可能となるが、その間のパケットは無線フィールド機器ｅ４００ｅに到達せずに失われてしまう。
【００１３】
従来の監視用途の通信等であれば、パケット未到達やパケット遅達のプラント等への影響はそれほど大きくはないが、連続プロセス制御のようなミッションクリティカルな通信用途は、パケット未到達やパケット遅達のプラント等への影響が大きいため、パケットの未到達や遅達は極力防ぐ必要がある。
【００１４】
そこで、本発明は、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明は、複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、前記無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、前記システムマネージャは、前記無線ネットワークの接続構成に基づいて、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、前記ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、前記ネットワーク機器は、無線フィールド機器宛のパケットを格納した中継経路の個数分複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信することを特徴とする。
【００１６】
より具体的には、前記ネットワーク機器は、バックボーンルータあるいはゲートウェイであり、バックボーンルータの場合は、前記次段の機器は無線フィールド機器であり、ゲートウェイの場合は、前記次段の機器はバックボーンルータとすることができる。
【００１７】
また、前記システムマネージャは、複数の中継経路の組合わせ毎に、ノードとノード間のリンクの重複が少ないほど評価が高くなる評価方式を用いて複数の中継経路を選定することができる。
【００１８】
また、無線フィールド機器をさらに備え、前記無線フィールド機器は、自身宛のパケットを受信した際に、同一の識別子を有するパケットを受信済の場合、新たに受信したパケットを廃棄するようにしてもよい。
【００１９】
この場合、前記システムマネージャは、前記無線フィールド機器に対して、前記ネットワーク機器宛のパケットについて、通信可能な上流側の他の装置を複数個設定しておき、前記無線フィールド機器は、前記ネットワーク機器宛のパケットを前記設定されたいずれかの装置に送信し、送信不可の場合は、設定された他の装置に送信することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るフィールド無線システムの構成例を示す図である。
【図２】フィールド無線システムを構成するゲートウェイ、システムマネージャ、バックボーンルータ、無線フィールド機器の機能構成を説明するブロック図である。
【図３】システムマネージャの経路選定動作について説明するフローチャートである。
【図４】バックボーンルータのルーティング動作について説明するフローチャートである。
【図５】無線フィールド機器のパケット受信動作について説明するフローチャートである。
【図６】本実施形態に係るフィールド無線システムの別の構成例を示す図である。
【図７】ＩＳＡ１００．１１ａを適用したフィールド無線システムの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るフィールド無線システムの構成例を示している。本図に示すように、フィールド無線システムにおいて、複数台の無線フィールド機器２００（２００ａ〜２００ｈ）が、無線ネットワークを構成している。各無線フィールド機器２００は、無線通信機能を備えたセンサ、アクチュエータ等のフィールド機器であり、用途・目的に応じてプラント等の適所に配置されている。
【００２３】
無線フィールド機器２００は、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したプロトコルで近隣の無線フィールド機器２００と相互通信を行なえるようになっており、メッシュ状の無線ネットワークを構成している。ただし、他の無線通信規格を用いるようにしてもよい。
【００２４】
また、フィールド無線システムは、ゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０、バックボーンルータ１８０を備えるとともに、ゲートウェイ１２０により、コントローラ１００を含んだ上位ネットワークであるコントロールネットワークと接続している。
【００２５】
コントローラ１００は、ＤＣＳ（Distributed Control System：分散形制御システム）や機器管理システム等の上位システムであり、無線フィールド機器２００の状態監視、機器パラメータの調整等の制御を行なうともに、無線フィールド機器２００が発信するプロセス量、診断結果等を収集する。
【００２６】
図２は、フィールド無線システムを構成するゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０、バックボーンルータ１８０、無線フィールド機器２００の機能構成を説明するブロック図である。無線フィールド機器２００については１台のみを示す。
【００２７】
ここでは、ゲートウェイ１２０から無線フィールド機器２００へのパケット送信（下り方向）に注目して説明する。ゲートウェイ１２０から無線フィールド機器２００へのパケット送信は、動作パラメータの設定に加え、タイムクリティカルな動作制御命令等が含まれる。
【００２８】
ゲートウェイ１２０は、ゲートウェイ機能部１２１とゲートウェイ情報格納部１２２とを備えている。ゲートウェイ機能部１２１は、上位ネットワークであるコントロールネットワークと無線ネットワークとのゲートウェイ処理を行ない、無線ネットワークのパケットをそれぞれの無線フィールド機器２００とやり取りする。ゲートウェイ情報格納部１２２は、ゲートウェイ処理に必要なアドレス情報等を格納する記憶領域である。
【００２９】
システムマネージャ１４０は、ネットワーク管理部１４１、ネットワーク構成収集部１４２、経路選定部１４３、通信部１４４を備えている。ネットワーク管理部１４１は、無線ネットワークの動作の制御および管理を行なう。
【００３０】
ネットワーク構成収集部１４２は、無線ネットワークに含まれる無線フィールド機器２００の接続構成情報を収集する。無線フィールド機器２００の接続構成情報には、各無線フィールド機器２００がどの無線フィールド機器２００と相互通信が可能であるかの情報が含まれる。通信部１４４は、ゲートウェイ１２０、バックボーンルータ１８０等との通信処理を行なう。
【００３１】
経路選定部１４３は、収集したネットワークの接続構成情報に基づいて、各無線フィールド機器２００宛のパケットの中継経路を選定する。本実施形態では、中継経路として２つの経路を選定する。ただし、３つ以上の中継経路を選定してもよい。複数の中継経路は、同一のノード、同一のリンクをなるべく含まないように選定する。
【００３２】
経路の方式は、ソースルーティング、グラフルーティングのいずれであってもよい。また、ソースルーティング、グラフルーティングを混在させたルーティング方式を用いてもよい。
【００３３】
ここで、ソースルーティングは伝送するパケットに、中継経路に含まれる無線フィールド機器２００の識別情報を通過順に格納する方式である。パケットを受信した無線フィールド機器２００は、パケットに格納された中継情報を参照して次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する。また、グラフルーティングは、選定された経路をグラフの形で定義して、各無線フィールド機器２００に格納させておき、パケットに使用するグラフを指定する方式である。パケットを受信した無線フィールド機器２００は、自身が格納するグラフ情報とパケットに指定されたグラフとにしたがって次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する。
【００３４】
選定した経路は、中継情報としてバックボーンルータ１８０に設定する。グラフルーティングの場合は、さらに、各無線フィールド機器２００にグラフ情報を格納する。なお、システムマネージャ１４０の機能をゲートウェイ１２０に含めて、一体型の装置として構成するようにしてもよい。
【００３５】
バックボーンルータ１８０は、通信部１８１、中継情報格納部１８２、経路選択部１８３、パケット処理部１８４を備えている。通信部１８１は、ゲートウェイ１２０、システムマネージャ１４０との通信処理を行なうのに加え、近接する無線フィールド機器２００と無線通信処理を行なう。中継情報格納部１８２は、システムマネージャ１４０が選定した経路の中継情報を格納する記憶領域である。
【００３６】
経路選択部１８３は、パケットの宛先と、中継情報格納部１８２に格納された中継情報とに基づいて、パケットの経路を設定する。設定する経路は、システムマネージャによって宛先の無線フィールド機器２００について選定された２つの中継経路である。
【００３７】
パケット処理部１８４は、ゲートウェイ１２０から受信した無線フィールド機器２００宛のパケットを、設定された２つの経路で送信するため、パケットを複製する。そして、ソースルーティングの場合は、２つの中継経路をそれぞれのパケットに挿入し、グラフルーティングの場合は、それぞれのパケットに、中継に使用するグラフの指定を行なう。
【００３８】
次いで、中継情報にしたがって、それぞれの経路における次段の無線フィールド機器２００に通信部１８１を介してパケットを送信する。すなわち、本実施形態では、１つのパケットを複数の経路で宛先に送信する。これにより、一方の経路が遮断されていた場合であっても、パケットが宛先の無線フィールド機器２００に到達することが可能となる。このとき、無線フィールド機器２００は、従来と同様の転送処理を行なえばよい。
【００３９】
複数の経路は、ノード（無線フィールド機器２００）とノード間のリンクがなるべく重複しないように選定されているため、障害や電波微弱等による無線フィールド機器２００間の経路異常に加え、中継する無線フィールド機器２００自身に通信異常が生じた場合であっても、パケットを宛先の無線フィールド機器２００に到達させることができる。
【００４０】
無線フィールド機器は、無線通信部２０１、中継情報格納部２０２、パケット処理部２０３、計測・動作部２０４を備えている。無線通信部２０１は、ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したプロトコルで近隣の無線フィールド機器２００やバックボーンルータ１８０と相互通信を行なう。計測・動作部２０４は、センサやアクチュエータ等の無線フィールド機器２００の種類に応じた処理を行なう。
【００４１】
中継情報格納部２０２は、グラフルーティングの場合に、システムマネージャが選定したグラフを格納する記憶領域である。使用するグラフに対応した転送先を格納するようにしてもよい。
【００４２】
パケット処理部２０３は、自身宛のパケットを受信した際に、パケットのシーケンス番号を参照して、既に受信済のパケットであれば、パケットを廃棄する処理を行なう。すなわち、本実施形態では、異なる２経路でパケットを中継するため、両経路とも正常であれば、宛先の無線フィールド機器２００は、同じパケットを２つ受信することになる。このため、先に到達した方を受信し、遅れて到達したパケットを廃棄するようにしている。
【００４３】
次に、システムマネージャ１４０の経路選定動作について図３のフローチャートを参照して説明する。経路選定動作において、ネットワーク構成収集部１４２が、無線ネットワークの接続構成情報を収集する（Ｓ１０１）。これにより、どの無線フィールド機器２００がどの無線フィールド機器２００と通信可能であるかを把握する。
【００４４】
無線ネットワークの構成情報を収集すると、経路選定部１４３は、経路の選定対象とする無線フィールド機器２００を設定する（Ｓ１０２）。選定対象とする無線フィールド機器２００は、所定の順序にしたがって設定すればよい。
【００４５】
そして、ゲートウェイ１２０から選定対象となった無線フィールド機器２００までの経路候補を抽出する（Ｓ１０３）。経路候補は、メッシュ状のネットワーク接続構成において、ゲートウェイ１２０から選定対象となった無線フィールド機器２００までの可能な経路を列挙することで行なうことができる。
【００４６】
経路候補が抽出されると、それぞれの経路候補の組合わせについての評価を行ない（Ｓ１０４）、２つの経路を選定する（Ｓ１０５）。選定する２つの経路は、ノード（無線フィールド機器２００）とノード間のリンクがなるべく重複しないことが望ましく、また、ホップ数が少ない方がよいため、例えば、以下のようなアルゴリズムを用いて評価を行なって選定することができる。
【００４７】
すなわち、候補経路Ａと候補経路Ｂとの組合わせについて、重複している無線フィールド機器１台につき負評価値を＋１し、重複しているリンク１本につき負評価値を＋１する評価をすべての候補経路の組合わせに対して行ない、最も負評価値の小さい組合わせの２つの候補経路を、２つの経路として選定する。最も負評価値の小さい組合わせが複数ある場合には、それぞれの候補経路のホップ数の合計が少ない方を経路として選定すればよい。ただし、他のアルゴリズムを用いて２つの経路を選定するようにしてもよい。
【００４８】
例えば、図１に示したネットワーク接続構成の例であれば、無線フィールド機器ｅ２００ｅが選定対象である場合に、「バックボーンルータ１８０→無線フィールド機器ａ２００ａ→→無線フィールド機器ｃ２００ｃ→無線フィールド機器ｅ２００ｅ」という経路と、「バックボーンルータ１８０→無線フィールド機器ｂ２００ｂ→→無線フィールド機器ｇ２００ｇ→無線フィールド機器ｆ２００ｆ→無線フィールド機器ｅ２００ｅ」という経路の２つ（図中の太点線）を選定することができる。
【００４９】
以上の２つの経路の選定処理（Ｓ１０２〜Ｓ１０５）をすべての無線フィールド機器２００を対象に繰り返す（Ｓ１０６）。すべての無線フィールド機器２００に対して２つの経路の選定処理を終えると（Ｓ１０７：Ｙｅｓ）、選定した経路に対応した中継情報をバックボーンルータ１８０の中継情報格納部１８２に設定する（Ｓ１０７）。グラフルーティングの場合は、さらに、各無線フィールド機器２００の中継情報格納部２０２にグラフ情報を格納させる。
【００５０】
次に、バックボーンルータ１８０のルーティング動作について図４のフローチャートを参照して説明する。バックボーンルータ１８０のパケット処理部１８４は、ゲートウェイ１２０からパケットを受信すると（Ｓ２０１）、２つの経路で送信するため、受信したパケットを複製する（Ｓ２０２）。
【００５１】
また、経路選択部１８３が、中継情報格納部１８２に格納された中継情報を参照し、パケットの宛先の無線フィールド機器２００について選定された経路を選択する（Ｓ２０３）。そして、ルーティング方式に応じた経路設定を行なう（Ｓ２０４）。すなわち、ソースルーティング方式の場合は、選択された２つの経路の一方の中継情報を受信したパケットに挿入し、他方の中継情報を複製したパケットに挿入する（Ｓ２０５）。また、グラフルーティング方式の場合は、選択された２つの経路の一方に使用するグラフを受信したパケットに指定し、他方に使用するグラフを複製したパケットに指定する（Ｓ２０６）。
【００５２】
そして、選択した経路にしたがって、それぞれの経路における次段の無線フィールド機器２００に通信部１８１を介してパケットを送信する（Ｓ２０７）。これにより、異なる２つの経路で同一のパケットを送信することができる。
【００５３】
次に、無線フィールド機器２００のパケット受信動作について図５のフローチャートを参照して説明する。無線フィールド機器２００は、他の無線フィールド機器２００あるいはバックボーンルータ１８０からパケットを受信すると（Ｓ３０１）、パケットの宛先が自装置であるかどうかを判断する（Ｓ３０２）。
【００５４】
自装置が宛先の場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）は、パケットの識別子、例えば、シーケンス番号を参照して、そのパケットが受信済であるかどうかを判断する（Ｓ３０３）。未受信のパケットであれば（Ｓ３０３：Ｎｏ）、そのパケットの受信処理を継続し、受信済のパケットであれば（Ｓ３０３：Ｙｅｓ）、そのパケットを廃棄する（Ｓ３０４）。
【００５５】
自装置が宛先でない場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）は、宛先と中継情報に基づいて次段の無線フィールド機器２００にパケットを転送する（Ｓ３０５）。
【００５６】
以上の動作により、無線フィールド機器２００は、中継経路上に障害が発生した場合であっても、パケットを受信することができるため、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【００５７】
複数経路を用いたパケット送信は、測定値の送信等の無線フィールド機器２００からゲートウェイ１２０へのパケット送信（上り方向）に適用することもできる。上り方向の経路については、宛先がゲートウェイ１２０で固定できるため、近接通信を行なう各無線フィールド機器２００についてゲートウェイ１２０を頂点としてゲートウェイ１２０までのホップ数に応じた階層構造を形成することができる。
【００５８】
図１の例では、無線フィールド機器ａ２００ａ、無線フィールド機器ｂ２００ｂは、２ホップでゲートウェイ１２０と通信できるため、２ホップ階層であり、無線フィールド機器ｃ２００ｃ、無線フィールド機器ｇ２００ｇ、無線フィールド機器ｄ２００ｄは、３ホップ階層である。また、無線フィールド機器ｅ２００ｅ、無線フィールド機器ｆ２００ｆ、無線フィールド機器ｈ２００ｈは、４ホップ階層である。
【００５９】
そこで、システムマネージャ１４０は、各無線フィールド機器２００の中継情報として、通信可能な上位の２つの無線フィールド機器２００を転送先として設定しておく。このとき、一方の転送先を主経路とし、他方の経路を副経路としておく。通信可能な上位の無線フィールド機器２００が１つしかない場合は、同階層の無線フィールド機器２００を副経路としてもよい。
【００６０】
無線フィールド機器２００は、パケットを送信、あるいは転送する場合、まず、主経路の無線フィールド機器２００に送信する。主経路に異常が生じたり、送信先の無線フィールド機器２００に障害が生じて、この送信に失敗すれば、副経路の無線フィールド機器２００に送信すればよい。これにより、一方の経路に障害が生じていても、正常な経路を中継することができるため、パケットは欠損することなくゲートウェイ１２０に到達すことができる。
【００６１】
なお、下りのパケット送信の場合は、宛先の無線フィールド機器２００が可変であるため、すべての無線フィールド機器２００について宛先を頂点とした階層構造を形成して、主経路と副経路とを設定することは現実的でない。このため、下りのパケット送信については、上述のように、複数経路に同時に送信するようにしている。
【００６２】
次に、本実施形態の別例として、図６に示すようにバックボーンルータ１８０が複数台存在する場合について説明する。ここでは、バックボーンルータＡ１８０Ａ、バックボーンルータＢ１８０Ｂの２台が無線ネットワークに含まれている場合を例にする。
【００６３】
バックボーンルータ１８０が１台の場合は、図１の太点線で示したように、バックボーンルータ１８０がパケットを複製して２経路に流すようにしていたが、バックボーンルータ１８０が２台の場合は、図６の太点線で示したように、ゲートウェイ１２０がパケットを複製して、２つのバックボーンルータ１８０に送信することにより、２経路に流すことができる。このようにすることで、一方のバックボーンルータ１８０に障害が生じた場合であっても、宛先の無線フィールド機器２００にパケットを到達させることができる。
【００６４】
この場合、システムマネージャ１４０は、２つのバックボーンルータにそれぞれ１つの経路を選定する。この経路の組合わせも、ノードとノード間のリンクがなるべく重複せず、合計ホップ数が少ない方が好ましい。システムマネージャ１４０は、選定した経路情報をゲートウェイ１２０のゲートウェイ情報格納部１２２にも格納する。
【００６５】
そして、図４のフローチャートで示したバックボーンルータ１８０の動作をゲートウェイ１２０が行なうようにすればよい。すなわち、ゲートウェイ１２０は、パケットを無線フィールド機器２００に送信する場合、パケットを複製して、宛先に応じた経路を選択し、パケットに設定する。次いで、一方のパケットは、バックボーンルータＡ１８０Ａに流し、他方のパケットはバックボーンルータＢ１８０Ｂに流すようにする。
【００６６】
一方、バックボーンルータ１８０は、受信したパケットを複製することなく、中継情報にしたがって、１つの無線フィールド機器２００に転送すればよい。
【００６７】
これにより、バックボーンルータ１８０を含む中継経路上に障害が発生した場合であっても、無線フィールド機器２００は、パケットを受信することができるため、フィールド無線システムにおけるパケット到達の信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…コントローラ、１２０…ゲートウェイ、１２１…ゲートウェイ機能部、１２２…ゲートウェイ情報格納部、１４０…システムマネージャ、１４１…ネットワーク管理部、１４２…ネットワーク構成収集部、１４３…経路選定部、１４４…通信部、１８０…バックボーンルータ、１８１…通信部、１８２…中継情報格納部、１８３…経路選択部、１８４…パケット処理部、２００…無線フィールド機器、２０１…無線通信部、２０２…中継情報格納部、２０３…パケット処理部、２０４…計測・動作部、３００…コントローラ、３２０…ゲートウェイ、３４０…システムマネージャ、３８０…バックボーンルータ、４００…無線フィールド機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、前記無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、
前記システムマネージャは、
前記無線ネットワークの接続構成に基づいて、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、前記ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、
前記ネットワーク機器は、
無線フィールド機器宛のパケットを格納した中継経路の個数分複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信する
ことを特徴とするフィールド無線システム。
【請求項２】
前記システムマネージャは、複数の中継経路の組合わせ毎に、ノードとノード間のリンクの重複が少ないほど評価が高くなる評価方式を用いて複数の中継経路を選定することを特徴とする請求項１に記載のフィールド無線システム。
【請求項３】
無線フィールド機器をさらに備え、
前記無線フィールド機器は、自身宛のパケットを受信した際に、同一の識別子を有するパケットを受信済の場合、新たに受信したパケットを廃棄することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィールド無線システム。
【請求項４】
前記システムマネージャは、
前記無線フィールド機器に対して、前記ネットワーク機器宛のパケットについて、通信可能な上流側の他の装置を複数個設定しておき、
前記無線フィールド機器は、前記ネットワーク機器宛のパケットを前記設定されたいずれかの装置に送信し、送信不可の場合は、設定された他の装置に送信することを特徴とする請求項３に記載のフィールド無線システム。
【請求項５】
前記ネットワーク機器は、バックボーンルータあるいはゲートウェイであり、
バックボーンルータの場合は、前記次段の機器は無線フィールド機器であり、ゲートウェイの場合は、前記次段の機器はバックボーンルータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィールド無線システム。
【請求項１】
複数台の無線フィールド機器を含んで構成される無線ネットワークを管理するシステムマネージャと、前記無線フィールド機器の上流側のネットワーク機器とを備えたフィールド無線システムであって、
前記システムマネージャは、
前記無線ネットワークの接続構成に基づいて、パケットの宛先となる無線フィールド機器毎に、複数の中継経路を選定し、前記ネットワーク機器に選定した複数の中継経路を格納させ、
前記ネットワーク機器は、
無線フィールド機器宛のパケットを格納した中継経路の個数分複製し、それぞれのパケットに異なる中継経路を示す情報を含めて、それぞれの中継経路にしたがって次段の機器に送信する
ことを特徴とするフィールド無線システム。
【請求項２】
前記システムマネージャは、複数の中継経路の組合わせ毎に、ノードとノード間のリンクの重複が少ないほど評価が高くなる評価方式を用いて複数の中継経路を選定することを特徴とする請求項１に記載のフィールド無線システム。
【請求項３】
無線フィールド機器をさらに備え、
前記無線フィールド機器は、自身宛のパケットを受信した際に、同一の識別子を有するパケットを受信済の場合、新たに受信したパケットを廃棄することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィールド無線システム。
【請求項４】
前記システムマネージャは、
前記無線フィールド機器に対して、前記ネットワーク機器宛のパケットについて、通信可能な上流側の他の装置を複数個設定しておき、
前記無線フィールド機器は、前記ネットワーク機器宛のパケットを前記設定されたいずれかの装置に送信し、送信不可の場合は、設定された他の装置に送信することを特徴とする請求項３に記載のフィールド無線システム。
【請求項５】
前記ネットワーク機器は、バックボーンルータあるいはゲートウェイであり、
バックボーンルータの場合は、前記次段の機器は無線フィールド機器であり、ゲートウェイの場合は、前記次段の機器はバックボーンルータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のフィールド無線システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１１５４７１（Ｐ２０１３−１１５４７１Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５７３５５（Ｐ２０１１−２５７３５５）
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２５日（２０１１．１１．２５）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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