JP5485389B2 - 中継通信装置および多段中継通信システム - Google Patents

Description

本発明は、データを発信する端末とそのデータを受信する端末との間で多段に接続され、当該データを中継する中継通信装置および多段中継通信システムに関する。

マルチホップ通信方式は、データを発信する端末とそのデータを受信する端末との間に中継通信装置（以降、単に通信装置とも称す。）を多段に接続して、通信装置を経由してデータを伝達する。通信装置は、無線通信インタフェースまたは有線通信インタフェースを備え、無線または有線にてデータを転送する。そして、マルチホップ通信方式は、生産制御システム等の産業分野において、無線を用いることによって通信配線コストを低減させる技術として有望視されている。

特許文献１に記載のマルチホップ通信方式では、データの宛先となる端末に至る通信経路を、電波干渉の少ないものから複数選択することが開示されている。通信経路を構成する通信装置は、他の通信装置との間で、ネットワークトポロジに関する情報や受信電波強度情報を相互に送受信し、電波干渉の少ない通信経路を複数決定する。その作用効果は、通信スループットを高くすること、および回線品質の劣化を低減することである。

特許文献２に記載のマルチホップ通信方式では、データの宛先となる端末に至る通信経路を、主および副の通信経路によって構築し、主の通信経路に通信障害が生じたとき、副の通信経路に切り換えることが開示されている。そして、主の通信経路の通信障害発生後には、宛先へ伝達するデータは、副の通信経路を用いて、再送される。その作用効果は、データの欠落を防ぐこと、すなわち、データ到達率を向上することである。

特開２００５−２３６６３２号公報 特開２００５−３５４６２６号公報

生産制御システム等の産業分野において用いられる通信システムでは、リアルタイム性（設計した所定の時間内にデータが届くこと）およびデータ到達率が重要な要因である。当該通信システムは、製造装置の稼働状況や材料の残存量状況等の情報を収集し、その収集した情報を即時に制御にフィードバックするために用いられる。また、その通信システムは、構築してから、１０年以上の長期に亘って使い続けられる場合も少なくない。そのため、通信システムを取り巻く通信環境が変化して、リアルタイム性およびデータ到達率が低下するという問題がある。

無線通信インタフェースを備えた通信装置を用いた無線通信システムを導入する場合、当該通信装置は、導入当初には最適な配置となるように設置される。しかし、年月を経過するにつれて、壁、構造物、什器等が増改築されたりして、無線の通信環境が変化する。また、新たな通信装置が追加されたり、性能の異なる通信装置に置き換えられたりすることが少なくない。その結果、電波の遮断および他の通信装置からの電波干渉によって、無線通信が途絶する。そして、リアルタイム性およびデータ到達率が低下するといった問題が起きる。

このような問題を解決しようとした場合、特許文献１に開示の方法では、電波干渉の少ない通信経路を選択しているため、通信システム全体としてリアルタイム性を確保できないという問題がある。また、特許文献２に開示の方法では、主の通信経路の障害を検知してから副の通信経路を用いてデータの再送を行うため、リアルタイム性を確保できないという問題がある。

そこで、本発明では、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持する中継通信装置および多段中継通信システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、多段中継通信システムは、受信した通信フレームに格納されているアドレスに基づいて、当該通信フレームを転送する、アドレスを付された中継通信装置を多段に接続する多段中継通信システムであって、前記中継通信装置が、前記通信フレームの送信元のアドレスおよび送信先のアドレスと、前記通信フレームの通信経路上の転送先のアドレスとを関連付けて格納している通信路情報、および前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属するか否かを示す動作モード情報を、記憶している記憶部と、前記通信フレームを送受信する通信部と、受信した前記通信フレームから、前記送信先のアドレスと、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方の変更を指示する設定変更通知と、を取得するフレーム解析部と、取得した前記送信先のアドレスを用いて前記通信路情報を参照して、前記送信先のアドレスに関連付けられた、２以上の異なる前記通信経路上の転送先のアドレスを取得した場合、当該転送先のアドレスごとに、その転送先のアドレスおよび冗長化したことを示すシーケンス情報を格納した前記通信フレームを生成して、前記通信フレームの冗長化を実行する冗長化処理部と前記フレーム解析部によって取得された前記設定変更通知に基づいて、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方を変更する設定変更部とを備え、前記中継通信装置が、前記通信フレームの送信に成功したか否かを判定し、失敗したと判定した場合、前記記憶部の前記動作モードを参照し、前記動作モードが前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送せず、前記動作モードが前記通信フレームを冗長化しないネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送する、または、自律的に通信経路を再構築して前記通信フレームを再送して、他の前記中継通信装置との間で、前記通信フレームを送受信することを特徴とする。

本発明によれば、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持する中継通信装置および多段中継通信システムを提供することができる。

第１実施形態における通信システムの構成例を示す図である。 通信障害のある経路が発生したときの通信システムの再構築の例を示す図である。 通信装置の構成例を示す図である。 通信フレームの形式例を示す図である。 通信フレームのアドレスフィールドの遷移例を示す図であり、（ａ）発側の支線ネットワークの通信フレームのアドレスフィールド、（ｂ），（ｃ）基幹ネットワークの通信フレームのアドレスフィールド、（ｄ）着側の支線ネットワークの通信フレームのアドレスフィールド、をそれぞれ表す。 基幹ネットワークに配置された通信装置の経路テーブルの一例を示す図である。 通信装置の動作フローを示す図である。 冗長化処理部の動作フローの例を示す図である。 設定変更部へ通知する指示情報の一例を示す図である。 通信経路の初期化時および再構築時における経路構築部の動作フローを示す図である。 第２実施形態における通信システムの構成例を示す図である。 第２実施形態における基幹ネットワークに配置された通信装置の経路テーブルの一例を示す図である。 第３実施形態における支線ネットワークに配置された通信装置の経路テーブルの一例を示す図である。

次に、発明を実施するための形態（以降、「実施形態」と称す。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
＜通信システムの構成＞
図１に示すように、第１実施形態における多段中継通信システム１００（以降、単に通信システムとも称す。）は、基幹ネットワーク１と、支線ネットワーク２（２ａ，２ｂ）とによって構成される。また、基幹ネットワーク１および支線ネットワーク２は、それぞれ１以上の通信装置４によって構成される。通信端末６ａ（ＰＣ１）および通信端末６ｂ（ＰＣ２）は、それぞれデータの発信元および送信先であって、それぞれ各支線ネットワーク２ａ，２ｂに接続される。通信装置４は、自身がデータを送受信する通信相手のアドレスを格納した経路テーブル（通信路情報）に基づいて、データを中継する。また、管理端末８（ＮＭ１）は、基幹ネットワーク１に配置されている１以上の通信装置４と通信可能に接続される。管理端末８は、通信システム１００における経路情報を収集して維持管理し、経路テーブルに設定する経路情報を通信装置４ごとに生成して、該当する通信装置４に送信する。

基幹ネットワーク１では、リアルタイム性およびデータ到達率を満足するために、通信システム１００の設計時点において、通信経路の固定化およびデータの冗長化を可能なように、通信装置４の配置が決定される。

また、支線ネットワーク２は、基幹ネットワーク１を構築するエリアに比較して、通信環境の変化が大きいと想定されるエリア、または、基幹ネットワーク１を構築後に通信装置４を設置することに決まったエリアに設定される。例えば、通信環境の変化は、壁、構造物の増改築や什器の設置等にともなって引き起こされる。したがって、支線ネットワーク２は、許容できる範囲内でリアルタイム性が損なわれたとしても、少なくとも、データ到達率は確保されるように設計される。また、支線ネットワーク２に配置されている通信装置４は、通信障害時に、自律的に接続可能な経路を探索し、通信経路を柔軟に構築する。なお、通信装置４は、後記するように、動作モードに基づいて作動し、基幹ネットワーク１では基幹モード、支線ネットワーク２では支線モードに設定されている。また、その動作モードは、管理端末８からの指示に基づいて変更される。

図１において、各通信装置４には、識別記号（Ｂ１〜Ｂ６，Ｍ１〜Ｍ７）が付されている。そして、特定の通信装置４を示す場合、識別記号によって表すこととする。例えば、識別記号「Ｂ１」を有する通信装置４は、通信装置Ｂ１と記載する。また、通信端末６ａは、識別記号「ＰＣ１」を用いて、通信端末ＰＣ１と表す。同様に、通信端末６ｂは、識別記号「ＰＣ２」を用いて、通信端末ＰＣ２と表す。また、通信装置４は、無線通信のためのインタフェースおよび有線通信のためのインタフェースを備えている。点線の矢印は、無線通信による接続関係を表し、実線の矢印は、有線通信による接続関係を表す。なお、通信装置４が備える無線通信および有線通信のためのインタフェースの数は、それぞれ１つに限られない。

有線通信として用いられる方式は、例えば、ＩＥＥＥ（The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc.）８０２．３仕様ネットワークのＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）や、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）（登録商標）、ＥＩＡ（Electronic Industries Alliance）−２３２／４２２／４８５、ＣＡＮ（Controller Area Network）等を採用することが可能である。
また、無線通信として用いられる方式は、ＩＥＥＥ８０２．１１仕様準拠の無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＥＥＥ８０２．１５．４仕様準拠のセンサネットワーク、ＩＥＥＥ８０２．１６仕様準拠のＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）（登録商標）、微弱無線、携帯電話パケット網仕様準拠の方式等を採用することが可能である。
なお、第１実施形態では、有線通信としてＥｔｈｅｒｎｅｔを用い、無線通信としてＩＥＥＥ８０２．１１仕様準拠の無線ＬＡＮを用いるケースで説明する。

図１に示すように、通信装置Ｂ１は、支線ネットワーク２ａから基幹ネットワーク１に乗り入れる端点である。同様に、通信装置Ｂ４は、支線ネットワーク２ｂから基幹ネットワーク１に乗り入れる端点である。そして、基幹ネットワーク１に配置された通信装置４は、相互にデータを送受信して、リアルタイム性およびデータ到達率を満足する通信を実現する。なお、通信装置４（Ｂ１〜Ｂ６）は、経路テーブルを参照して、データを送信すべき宛先を決定する。

支線ネットワーク２ａの通信装置Ｍ２は、通信端末ＰＣ１と有線で接続される。同様に、支線ネットワーク２ｂの通信装置Ｍ６は、通信端末ＰＣ２と有線で接続される。なお、各通信装置Ｍ２，Ｍ６に有線で接続される通信端末６の台数は、それぞれ１台ずつに限定されない。例えば、有線通信としてＥｔｈｅｒｎｅｔを採用する場合、ハブ装置を介して複数の通信端末６を各通信装置Ｍ２，Ｍ６に接続することが可能である。なお、通信装置４（Ｍ１〜Ｍ７）は、各支線ネットワーク２ａ，２ｂ内のそれぞれの通信経路については、プロアクティブ方式等を用いて自律的に経路探索を行って、経路テーブルを生成および更新する。

管理端末８は、通信システム１００の運用開始前に、少なくとも、基幹ネットワーク１内に設置された通信装置４の経路情報を記憶している。その経路情報は、ネットワーク構築者等によって予め設定される。また、管理端末８は、当該経路情報に基づいて生成された経路テーブルに設定する経路情報を記憶している。また、管理端末８は、支線ネットワーク２については、支線ネットワーク２の端点となる通信装置４（Ｍ１，Ｍ５）と、その端点を経由して通信可能な通信端末６とを、記憶している。そして、管理端末８は、各通信装置４がデータを転送するときに参照する経路テーブルに設定する経路情報を、通信装置４ごとに生成し、該当する通信装置４に送信する。
また、通信システム１００の運用時には、管理端末８は、基幹ネットワーク１に配置されている通信装置４から、経路テーブルに設定する経路情報の要求を受け付け、その通信装置４に該当する経路情報を送信する。また、管理端末８は、基幹ネットワーク１に配置されている通信装置４から通信障害の情報を受信した場合、当該情報に基づいて、再構築すべき通信経路を反映した経路テーブルに設定する経路情報を生成し、再構築に該当する通信装置４に送信する。

＜通信システムの再構築＞
次に、無線通信環境が変化して、通信システム１００の再構築を行う場合について、図２を用いて説明する。例えば、図１に示す通信システム１００の通信装置Ｂ４と通信装置Ｍ５との間に遮蔽物が出現して通信障害となった場合で説明する。ただし、通信装置Ｍ５と通信装置Ｂ３との間で通信が可能であるものとする。
まず、通信装置Ｂ４は、通信装置Ｍ５への送信に対応して、所定の時間内に通信装置Ｍ５から応答（ＡＣＫ）が届かないことによって、通信障害が発生したと判定する。そして、通信装置Ｂ４は、管理端末８に、通信装置Ｍ５との間で通信障害がある旨の通知を送信する。次に、管理端末８は、記憶している経路情報に基づいて、各通信装置Ｂ３，Ｂ４を、基幹ネットワーク１から支線ネットワーク２ｃ（２）へ組み替える制御を行う。具体的には、管理端末８は、再構築に関係する通信装置４に対して、経路テーブルの書き換え、および動作モードの変更を実行する。

その結果、新たに、図２に示す通信システム１００ａ（１００）が再構築される。新たな基幹ネットワーク１ａは、元の基幹ネットワーク１（図１参照）から縮退し、基幹ネットワーク１ａの端点が各通信装置Ｂ１，Ｂ６になるよう経路テーブルが更新される。また、各通信装置Ｂ３，Ｂ４は、支線ネットワーク２ｃの一部として動作するよう動作モードが支線モードに変更され、経路テーブルが更新される。そして、各通信装置Ｂ３，Ｂ４は、支線ネットワーク２ｃの通信装置４として動作するようになる。
再構築後のデータの送信処理は、基幹ネットワーク１ａの端点が通信装置Ｂ６に、支線ネットワーク２ｃへ送信する際の端点が通信装置Ｂ３に変更され、通信端末ＰＣ１と通信端末ＰＣ２との間の通信が継続される。

以上説明したように、基幹ネットワーク１を縮退させ、支線ネットワーク２を拡大させることによって、通信システム１００における通信路を柔軟に変更できるため、通信システム１００を長期間にわたって継続的に利用することが可能となる。また、管理端末８から、動作モードや経路テーブルに設定する経路情報を送信することによって、遠隔で通信装置４の動作を変更できる。そのため、通信障害に対処するために直ちに現場に入って通信装置４の修理復旧作業を行う必要がなくなる。
なお、修理復旧作業によって通信障害が復旧した場合には、管理端末８に記憶している経路テーブルおよび動作モードを元に戻すことによって、図１に示す、元の通信システム１００の構成に戻すことが可能である。

＜通信装置の構成＞
次に、通信装置４の構成例について、図３を用いて説明する。
通信装置４は、１以上の無線通信部２０と無線アンテナ１０、１以上の有線通信部２５、フレーム解析部３０、冗長化処理部３１、経路制御部３２、設定変更部３３、装置モード情報３４、経路テーブル３５、および内部伝送路４０を備える。なお、符号１１は、有線伝送路である。また、無線通信部２０ごとにアンテナ１０を備えている理由は、異なる無線周波数を用いて同時に複数の通信を可能にするためである。
無線通信部２０、有線通信部２５、フレーム解析部３０、および経路制御部３２は、それぞれ内部伝送路４０を介して接続され、相互に情報を送受信することができる。
なお、無線通信部２０、有線通信部２５、フレーム解析部３０、および経路制御部３２は、図示しない１チップマイコン、または、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）および主記憶装置において、プログラムを実行することによって、具現化される。また、装置モード情報３４および経路テーブル３５は、図示しない記憶部に記憶されている。

無線通信部２０は、増幅部２１、変復調部２２、およびメディアアクセス制御を行うＭＡＣ（Media Access Control）部２３を備える。増幅部２１は、アンテナ１０から受信した電波を増幅した電気信号にする。変復調部２２は、増幅部２１から受信した電気信号を復調してＭＡＣ部２３に送信し、また、ＭＡＣ部２３から受信したデータを電気信号に変調する。ＭＡＣ部２３は、無線方式に応じて、送信すべきデータの形式を整え、送受信処理、再送処理、および誤り訂正処理を実行する。

有線通信部２５は、増幅部２６、変復調部２７、およびメディアアクセス制御を行うＭＡＣ部２８を備える。増幅部２６は、有線伝送路１１から受信した信号を増幅した電気信号にする。変復調部２７は、増幅部２１から受信した電気信号を復調してＭＡＣ部２８に送信し、また、ＭＡＣ部２８から受信したデータを電気信号に変調する。ＭＡＣ部２８は、有線伝送路１１の通信方式に応じて、送信すべきデータの形式を整え、送受信処理、再送処理、および誤り訂正処理を実行する。

内部伝送路４０は、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスやメモリバス等のパラレルバスのほか、ＰＣＩ Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）やＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling）等のシリアル通信、ＥｔｈｅｒｎｅｔやＵｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ等の有線通信あるいは無線通信を用いることが可能である。

フレーム解析部３０は、装置モード情報３４に基づいて、受信したデータを解析し、冗長化処理部３１、経路制御部３２、および設定変更部３３へ解析した情報を送信する。
設定変更部３３は、フレーム解析部３０から受信した情報を解析し、装置モード情報３４や経路テーブル３５を変更する。また、設定変更部３３は、経路構築部３６を備える。
経路構築部３６は、装置モード情報３４の動作モードが基幹モードの場合には、管理端末８から経路テーブルに設定する経路情報を受信して、経路テーブル３５を更新する。また、経路構築部３６は、装置モード情報３４の動作モードが支線モードの場合には、支線ネットワーク２内の接続可能な経路を自律的に探索し、経路テーブル３５を更新する。

冗長化処理部３１は、経路テーブル３５を参照して、受信したデータを２以上の通信経路で送信するために冗長化を行うとともに、２以上の通信経路から受信した冗長化されたデータを単一化する。単一化は、受信した同じデータの一方を残し、他方を廃棄することを意味する。また、冗長化処理部３１は、冗長化時において、データの冗長化を識別するために、シーケンス番号（シーケンス情報）の付加処理を実行する。

経路制御部３２は、受信したデータを次の転送先となる通信装置４に送信するために、装置モード情報３４および経路テーブル３５を参照し、データの次の転送先のアドレスを変更して、無線通信部２０または有線通信部２５を介して、データを送信する。
装置モード情報３４は、通信装置４の動作モード情報や自身のアドレス情報を格納している。動作モード情報の例として、基幹ネットワーク１において動作する基幹モード、または、支線ネットワーク２において動作する支線モードがある。基幹モードでは、端点となる通信装置４において、冗長化または単一化が実行される。また、支線モードでは、自律的に通信経路の再構築が実行される。アドレス情報の例として、無線通信部２０および有線通信部２５を識別するＭＡＣアドレスが挙げられる。
経路テーブル３５は、データの最終的な送信先に応じて、データの転送先を決定するための情報が記された情報である。経路テーブル３５の具体例については、後記する。

＜通信フレーム＞
ここで、図１に示す通信システム１００において、通信端末ＰＣ１から通信端末ＰＣ２へデータを送信する際に用いられる通信フレーム５０の形式について、無線通信の際に使用するＭＡＣフレームの形式を例として、図４を用いて説明する。

通信フレーム５０は、ＩＥＥＥ８０２．１１無線通信方式に準拠し、複数のフィールドを備えている。通信フレーム５０は、ＭＡＣヘッダ６６、Ｍｅｓｈヘッダ６７、ペイロード６４、およびＦＣＳ（フレームチェックシーケンス）６５によって構成される。ＭＡＣヘッダ６６およびＭｅｓｈヘッダ６７は、それぞれ複数のフィールドによって構成される。これらのフィールドは、すべてのフィールドを常に含むのではなく、通信フレーム５０の用途に依存して必要なフィールドを含む。また、特に断りのない限り、通信フレーム５０は、図４の符号５１のフィールド側から通信路に送信されるものとする。

ＭＡＣヘッダ６６は、フレーム制御５１、デュレーション／ＩＤ５２、ＡＤＲ１（ＲＡ）５３（アドレス１）、ＡＤＲ２（ＴＡ）５４（アドレス２）、ＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５（アドレス３）、シーケンス制御５６、ＡＤＲ４（ＭＳＡ）５７（アドレス４）、およびＱｏＳ制御５８の各フィールドから構成される。
Ｍｅｓｈヘッダ６７は、メッシュフラグ５９、メッシュ端点シーケンス番号６０、ＴＴＬ（Time To Live ；生存時間）６１、ＡＤＲ５（ＤＡ）６２（アドレス５）、およびＡＤＲ６（ＳＡ）６３（アドレス６）の各フィールドから構成される。

ＡＤＲ１（ＲＡ）５３は、受信者アドレス（Receiver Address ；ＲＡ）であり、通信フレーム５０を次に受信する通信装置４のアドレスを示す。
ＡＤＲ２（ＴＡ）５４は、送信者アドレス（Transmitter Address ；ＴＡ）であり、通信フレーム５０を送信する自身の通信装置４のアドレスを示す。
ＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５は、メッシュ端点宛先アドレス（Mesh Destination Address ；ＭＤＡ）であり、基幹ネットワーク１の出口や支線ネットワーク２の出口となる通信装置４のアドレスを示す。
ＡＤＲ４（ＭＳＡ）５７は、メッシュ端点送付元アドレス（Mesh Source Address ；ＭＳＡ）であり、基幹ネットワーク１の入口や支線ネットワーク２の入口となる通信装置４のアドレスを示す。
ＡＤＲ５（ＤＡ）６２は、宛先アドレス（Destination Address ；ＤＡ）であり、通信フレーム５０の最終的な宛先となる通信端末６のアドレスを示す。
ＡＤＲ６（ＳＡ）６３は、送付元アドレス（Source Address ；ＳＡ）であり、通信フレーム５０を最初に発信した通信端末６のアドレスを示す。

＜通信フレームのアドレスフィールドの遷移＞
次に、通信端末ＰＣ１から通信端末ＰＣ２へ送信されるデータが、図１に示すように、ＰＣ１→Ｍ２→Ｍ１→Ｂ１→［Ｂ２およびＢ５］→［Ｂ３およびＢ６］→Ｂ４→Ｍ５→Ｍ６→ＰＣ２の経路で送信される際に、通信装置４を経由する度に更新される通信フレーム５０のアドレスフィールドＡＤＲ１〜ＡＤＲ６の遷移について、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は、発側の支線ネットワーク２ａにおける通信フレーム５０のアドレスフィールド、（ｂ），（ｃ）は、基幹ネットワーク１における通信フレーム５０のアドレスフィールド、（ｄ）は、着側の支線ネットワーク２ｂにおける通信フレーム５０のアドレスフィールドを表している。図５では、通信フレーム５０を送信する側を送信装置７０、通信フレーム５０を受信する側を受信装置７１と表示している。アドレスフィールドは、図４に示したＡＤＲ１〜ＡＤＲ６である。なお、符号８０〜符号９１は、行を表している。また、行８０および行９１は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔによる伝送を表している。すなわち、行８０および行９１に示されるＡＤＲ５（ＤＡ）６２およびＡＤＲ６（ＳＡ）６３は、ＥｔｈｅｒｎｅｔのＭＡＣヘッダに含まれるDestination Address（ＤＡ）およびSource Address（ＳＡ）を意味する。また、「Ｎ／Ａ」は、「適用無し」（Not Applicable）を示しており、値を参照しないことを意味する。Ｎ／Ｐは、「存在しない」（Not Presented）を示しており、該当フィールドが存在しないことを意味する。

図５（ａ）は、通信端末ＰＣ１から通信装置Ｂ１へ至る通信フレーム５０のアドレス変化を示している。
行８０は、通信端末ＰＣ１から通信端末ＰＣ２に向けて通信フレーム５０が発信された時のアドレスを示す。なお、通信端末ＰＣ１は、事前に通信端末ＰＣ２のアドレスをＡＲＰ（Address Resolution Protocol）により把握しているものとする。行８０は、前記した通り、Ｅｔｈｅｒｎｅｔによる形式でのアドレスを示している。したがって、ＡＤＲ５（ＤＡ）６２およびＡＤＲ６（ＳＡ）６３のフィールドのみが存在し、ＡＤＲ５（ＤＡ）６２には「ＰＣ２」、ＡＤＲ６（ＳＡ）６３には「ＰＣ１」が格納される。

行８１は、通信装置Ｍ２から通信装置Ｍ１へ通信フレーム５０を送信する際のアドレスを示す。ここで、ＡＤＲ１（ＲＡ）５３には次に受信する通信装置Ｍ１のアドレス、ＡＤＲ２（ＴＡ）５４には送信した通信装置Ｍ２のアドレスが格納される。また、ＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５には支線ネットワーク２ａの出口である通信装置Ｍ１のアドレス、ＡＤＲ４（ＭＳＡ）５７には支線ネットワーク２ａの入口である通信装置Ｍ２のアドレスが格納される。
行８２は、通信装置Ｍ１から通信装置Ｂ１へ通信フレーム５０を送信する際のアドレスを示す。通信装置Ｍ１は支線ネットワーク２ａの出口であるので、ＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５、ＡＤＲ４（ＭＳＡ）５７のフィールドはＮ／Ａとなる。

次に、図５（ｂ），（ｃ）は、基幹ネットワーク１において、通信フレーム５０の冗長化が行われた場合のアドレスフィールドを示している。なお、基幹ネットワーク１の入口である通信装置Ｂ１は、通信装置Ｍ１から通信フレーム５０を受信すると、通信フレーム５０の冗長化を行う。
図５（ｂ）の行８３は、通信装置Ｂ１から通信装置Ｂ２へ、冗長化された通信フレーム５０を送信する際のアドレスを示す。そして、行８４では、冗長化された通信フレーム５０は、通信装置Ｂ２から通信装置Ｂ３へ送信され、行８５では通信装置Ｂ３から通信装置Ｂ４へ送信される。
同様に、図５（ｃ）の行８６は、通信装置Ｂ１から通信装置Ｂ５へ、冗長化された通信フレーム５０を送信する際のアドレスを示す。そして、行８７では、冗長化された通信フレーム５０は、通信装置Ｂ５から通信装置Ｂ６へ送信され、行８８では通信装置Ｂ６から通信装置Ｂ４へ送信される。

次に、図５（ｄ）は、基幹ネットワーク１の出口である通信装置Ｂ４において、通信フレーム５０の単一化が行われた後のアドレスフィールドを示す。
図５（ｄ）の行８９は、通信装置Ｂ４から通信装置Ｍ５へ単一化された通信フレーム５０を送信する際のアドレスを示す。この際、基幹ネットワーク１から支線ネットワーク２ｂへとネットワークが切り替わるため、ＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５とＡＤＲ４（ＭＳＡ）５７はＮ／Ａとなっている。そして、行９０では、通信装置Ｍ５から通信装置Ｍ６へと通信フレーム５０が送信される。次に、行９１では、通信装置Ｍ６は、有線通信路１１を介して通信端末ＰＣ２へ通信フレーム５０を送信する。

＜経路テーブル＞
次に、通信装置４の経路テーブル３５の一例について、図６を用いて説明する。なお、図６は、図１に示した、基幹ネットワーク１の入口である通信装置Ｂ１の経路テーブル３５ａを表している。
経路テーブル３５ａは、ＤＡ（宛先アドレス）２００、ＭＤＡ（メッシュ端点宛先アドレス）２０１、ＲＡ（受信者アドレス）２０２、端点フラグ２０３、通信フレーム５０を送受信するＩ／Ｆ（インタフェース）２０４の各列から構成される。なお、Ｉ／Ｆ２０４は、図３に示した無線通信部２０および有線通信部２５のいずれかを表している。また、各行２１０〜２１５は、複数のタプルデータ（tuple data）で構成される。

行２１０は、通信端末ＰＣ２へ送信する通信フレーム５０が、基幹ネットワーク１の出口である通信装置Ｂ４を経由して送信されることを表す。
行２１１は、通信端末ＰＣ１へ送信する通信フレーム５０が、支線ネットワーク２ａの入口である通信装置Ｍ１を経由して送信されることを表す。また、Ｉ／Ｆ２０４は、wlan0を用いることを表す。
行２１２は、端点フラグ２０３が「Ｙｅｓ」となっていることから、通信装置Ｂ４が、基幹ネットワーク１の端点であることを表す。また、通信装置Ｂ４へ送信する通信フレーム５０が、通信装置Ｂ２を経由して送信されることを表す。また、Ｉ／Ｆ２０４は、wlan1を用いることを表す。

行２１３は、端点フラグ２０３が「Ｙｅｓ」となっていることから、通信装置Ｂ４が、基幹ネットワーク１の端点であることを表す。また、通信装置Ｂ４へ送信する通信フレーム５０が、通信装置Ｂ５を経由して送信されることを表す。また、Ｉ／Ｆ２０４は、wlan2を用いることを表す。
行２１４は、通信装置Ｂ３へ送信する通信フレーム５０が、通信装置Ｂ２を経由して送信されることを表す。また、Ｉ／Ｆ２０４は、wlan1を用いることを表す。
行２１５は、通信装置Ｂ６へ送信する通信フレーム５０が、通信装置Ｂ５を経由して送信されることを表す。また、Ｉ／Ｆ２０４は、wlan2を用いることを表す。

すなわち、通信装置Ｂ１は、支線ネットワーク２ａから受信した通信フレーム５０のアドレスフィールドに格納されている最終的な宛先ＡＤＲ５（ＤＡ）（６２）のアドレス「ＰＣ２」を抽出する。そして、通信装置Ｂ１は、経路テーブル３５ａの行２１０を参照して、ＤＡ２００が「ＰＣ２」のときのＭＤＡ２０１の値が「Ｂ４」であることを抽出する。次に、通信装置Ｂ１は、行２１２および行２１３を参照して、「Ｂ４」を宛先とする受信者アドレスＲＡ２０２が２つあることを認識して、自身が通信フレーム５０の冗長化を行うと判定する。そして、通信装置Ｂ１は、通信フレーム５０を複製して、通信装置Ｂ２および通信装置Ｂ５に向けて送信する。

＜通信装置の動作フロー＞
次に、通信装置４の動作フローについて、図７を用いて説明する（適宜、図３参照）。
まず、通信装置４の無線通信部２０または有線通信部２５は、通信フレーム５０を受信する（ステップＳ１０１）。そして、受信した通信フレーム５０は、内部伝送路４０を介してフレーム解析部３０に送信される。
フレーム解析部３０は、装置モード情報３４を参照して、自身の動作モード情報とアドレスとを取得する。フレーム解析部３０は、受信した通信フレーム５０の最終的な宛先と自身のアドレスとを比較し、自身宛の通信フレーム５０か否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ステップＳ１０２において、自身宛の通信フレーム５０であると判定した場合（ステップＳ１０２でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は、さらに、その通信フレーム５０に格納されている情報が設定変更部３３に関わる設定変更か否かを判定する（ステップＳ１１３）。当該情報が設定変更であると判定した場合（ステップＳ１１３でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は、当該情報を設定変更部３３へ通知し（ステップＳ１１４の「設定変更通知」）、設定変更でないと判定した場合（ステップＳ１１３でＮｏ）には、図示しない保守部へ通知し（ステップＳ１１５の「保守通知」）、通信処理を終了する。ステップＳ１１４で行われる設定変更通知は、例えば、経路テーブル３５および装置モード情報３４（特に、動作モード情報）のいずれかまたは双方の変更を指示するものである。設定変更通知によって通知される情報の内容は、ペイロード６４に格納されている情報である。ステップＳ１１５における保守通知は、例えば、図示しない保守部へ、通信装置４の動作状態を監視して保守するために、現在の動作情報や保守履歴等の保守情報を管理端末８に送信することを指示するものである。

ステップＳ１０２で、通信フレーム５０が自身宛でないと判定した場合（ステップＳ１０２でＮｏ）、フレーム解析部３０は、経路テーブル３５を参照して、自身がネットワークの端点であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。
自身がネットワークの端点であると判定した場合（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は、経路テーブル３５を参照して、自身がネットワークの入口であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
自身がネットワークの入口であると判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は通信フレーム５０の冗長化を冗長化処理部３１に指示（実行通知を送信）し、冗長化処理部３１は冗長化処理を実行する（ステップＳ１０５）。自身がネットワークの入口でない（すなわち出口）と判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、フレーム解析部３０は単一化を冗長化処理部３１に指示し、冗長化処理部３１は単一化処理を実行する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０３で、自身がネットワークの端点でないと判定した場合（ステップＳ１０３でＮｏ）、すなわち、通信経路の途中の通信装置４であった場合、経路制御部３２は、フレーム解析部３０から受信した通信フレーム５０の受信者アドレスＲＡ５３や送信者アドレスＴＡ５４等を、経路テーブル３５を参照して更新する（ステップＳ１０７）。

そして、ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７の処理の後、経路制御部３２は、経路テーブル３５を参照して、宛先に通信フレーム５０を送信するために用いる無線通信部２０および有線通信部２５の中のいずれか（通信インタフェース）を選択し、内部伝送路４０を介して通信フレーム５０を当該通信インタフェースに送信する。通信フレーム５０を受信した通信インタフェースは、伝送路へ通信フレーム５０を送信する（ステップＳ１０８）。

通信フレーム５０が送信された後、フレーム解析部３０は、通信フレーム５０の送信先から応答情報（ＡＣＫ）を受信したか否か（送信が成功したか否か）を判定する（ステップＳ１０９）。送信が成功したと判定した場合（ステップＳ１０９でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は、通信処理を終了する。

送信が失敗したと判定した場合（ステップＳ１０９でＮｏ）、フレーム解析部３０は、装置モード情報３４を参照して、自身が支線モードか否かを判定する（ステップＳ１１０）。自身が支線モードでない（基幹モードである）と判定した場合（ステップＳ１１０でＮｏ）、フレーム解析部３０は、通信処理を終了する。すなわち、基幹ネットワーク１に配置された通信装置４（Ｂ１〜Ｂ６）は、リアルタイム性を重視するために、通信遅延時間のばらつきとなる再送処理を極力排除する。ただし、基幹ネットワーク１は、通信経路を冗長化しているので、一方の通信経路において通信フレーム５０が送達できなくても、他方の通信経路によって通信フレーム５０を伝達可能である。

ステップＳ１１０において、支線モードであると判定した場合（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、フレーム解析部３０は、再送条件を満足しているか否かを確認する（ステップＳ１１１）。再送条件とは、例えば、ＴＴＬ以下、再送回数以下、および所定の時間以内のいずれか一つまたは組み合わせである。再送条件を満足していると判定した場合（ステップＳ１１１でＹｅｓ）、処理はステップＳ１０８へ戻って、経路制御部３２は通信フレーム５０を再送する。
再送条件を満足していないと判定した場合（ステップＳ１１１でＮｏ）、経路構築部３６は、自律的に支線ネットワーク２内の通信経路を再構築する（ステップＳ１１２）。通信経路を再構築した後に、処理はステップＳ１０８へ戻って、経路制御部３２は通信フレーム５０を再送する。

以上説明したように、通信装置４の動作モードが基幹モードの場合には、リアルタイム性およびデータ到達率を維持するために、通信経路が経路テーブル３５によって冗長化される。また、通信装置４の動作モードが支線モードの場合、通信経路に障害が発生しても、通信経路の再構築を実行して、データ到達率を維持することが可能となる。また、通信装置４の動作モードは、管理端末８からの指示に従って、基幹モードと支線モードとを切り替え可能となっているため、例えば、図１に示す通信システム１００から図２に示す通信システム１００ａに変更することを、容易に実現することができる。

＜冗長化処理部の動作フロー＞
次に、冗長化処理部３１の動作フローについて、図８を用いて説明する（適宜、図６参照）。
ここでは、通信装置Ｂ１の冗長化処理部３１が、図６の経路テーブル３５ａを用いて、冗長化処理を実行する場合を例として説明する。なお、図６の経路テーブル３５ａは、通信端末ＰＣ１から通信端末ＰＣ２へ通信フレーム５０を送信する場合に用いられる。

冗長化処理部３１は、フレーム解析部３０によって抽出された、通信フレーム５０の宛先アドレスＤＡの値を取得し（ステップＳ１２０）、「ＰＣ２」宛であることを認識する。次に、冗長処理部３１は、経路テーブル３５ａを参照して、ＤＡ欄の値が「ＰＣ２」の場合のメッシュ端点宛先アドレスＭＤＡ欄を検索し、「ＰＣ２」に関連付けられたＭＤＡ欄に格納されている「Ｂ４」を取得する（ステップＳ１２１）。

次に、冗長処理部３１は、経路テーブル３５ａの行を順に検索していき、「Ｂ４」が格納されている宛先アドレスＤＡ欄を調べる処理において、未処理のＤＡ欄に前記ＭＤＡの値「Ｂ４」があるか否かを判定する（ステップＳ１２２）。未処理のＤＡ欄に前記ＭＤＡの値がない場合（ステップＳ１２２でＮｏ）、冗長化処理は終了する。
ステップＳ１２２において、未処理のＤＡ欄に前記ＭＤＡの値がある場合（ステップＳ１２２でＹｅｓ）、冗長処理部３１は、前記ＭＤＡに関連付けられたＲＡ欄の値を取得する（ステップＳ１２３）。
そして、冗長処理部３１は、ＲＡの値とＭＤＡの値とを、それぞれ通信フレーム５０のＡＤＲ１（ＲＡ）５３とＡＤＲ３（ＭＤＡ）５５とに格納する（ステップＳ１２４）。次に、冗長処理部３１は、通信フレーム５０が冗長化されていることを識別するシーケンス番号を、図４に示すメッシュ端点シーケンス番号６０に格納して（ステップＳ１２５）、経路制御部３５に送信する。なお、図８では、ステップＳ１２５の次の処理をステップＳ１２２に戻るように記載しているが、これは、行の検索を繰り返す処理を表したものである。

なお、冗長化処理部３１は、図７のステップＳ１０６に示す単一化処理を行う際には、メッシュ端点シーケンス番号６０に基づいて、冗長化された通信フレーム５０であることを判別し、単一化する。具体的には、冗長化処理部３１は、所定のアルゴリズムを用いて、冗長化された通信フレーム５０のデータを単一化する。ここで、所定のアルゴリズムは、例えば、先着した通信フレーム５０の正当なデータを採用する方式、または、冗長化された通信フレーム５０の中から多数決で選ぶ方式等である。

＜装置モード情報および経路テーブルの更新＞
次に、装置モード情報３４および経路テーブル３５を更新するために、管理端末８から設定変更部３３へ通知する指示情報の一例について、図９を用いて説明する。
設定変更部３３へ通知する情報（図７のステップＳ１１４参照）は、通信フレーム５０のペイロード６４（図４参照）に、図９に示すように、コマンド２２０と構成制御データ２２１の形式で格納される。

コマンド２２０は、設定変更の対象と、その対象に対して実行する操作とを格納する。設定変更の対象は、装置モード情報３４および経路テーブル３５である。また、設定変更の対象に対して実行する操作は、消去、変更、追記、読み出し等である。
構成制御データ２２１は、設定変更の対象に設定する情報を表す。例えば、装置モード情報３４に対しては、基幹ネットワーク１として動作することを示す「基幹モード」、または、支線ネットワーク２として動作することを示す「支線モード」を表す情報が格納される。また、経路テーブル３５に対しては、通信経路の情報が格納される。

フレーム解析部３０は、設定変更部３３への通知を格納した通信フレーム５０を受信して、設定変更部３３へ当該通信フレーム５０のペイロード６４の内容を通知する。設定変更部３３は、ペイロード６４の内容を解釈して、設定変更対象に対して、操作を実行する。
したがって、管理端末８は、設定変更部３３を介して、装置モード情報３４および経路テーブル３５を遠隔から変更することが可能となる。すなわち、通信装置４の装置モード情報３４（特に、動作モード情報）および経路テーブル３５は、運用後からでも変更することができる。
以上説明したように、第１実施形態における通信システム１００（図１参照）は、導入時に設定した動作モード（基幹モードまたは支線モード）を遠隔から適宜変更することによって、通信障害に柔軟に対応できるため、通信システム１００の可用性を維持することが可能となる。

＜経路構築部の動作フロー＞
次に、通信経路の初期化時および再構築時における経路構築部３６の動作フローについて、図１０を用いて説明する。
経路構築部３６は、通信装置４の初期化時および再構築時に、経路テーブル３５を更新する処理を実行する。初期化時は、図１に示すように通信装置４を配置して、各通信装置４の電源をＯＮしたときである。また、再構築時は、図２に示すように、いずれかの経路において通信障害が発生し、通信経路が変更されるときである。

まず、経路構築部３６は、装置モード情報３４から、自身の動作モードが基幹モードか否かを判定する（ステップＳ１４０）。なお、基幹モードでない場合は、支線モードを意味する。
ステップＳ１４０において、自身が基幹モードであると判定した場合（ステップＳ１４０でＹｅｓ）、経路構築部３６は、管理端末８へ経路テーブル３５に設定する経路情報を要求する（ステップＳ１４１）。具体的には、経路構築部３６は、経路要求コマンドをコマンド２２０（図９参照）に格納し、通信フレーム５０を管理端末８宛に送付するよう経路制御部３２に指示する。経路制御部３２は、管理端末８を宛先として、予め接続が認証されている通信装置４へ経路要求コマンドを格納した通信フレーム５０を送信する。そして、経路構築部３６は、管理端末８から経路テーブル３５に設定する経路情報を、コマンド２２０と共に構成制御データ２２１（図９参照）として受信する（ステップＳ１４２）。次に、経路構築部３６は、記憶している経路テーブル３５を、受信した経路テーブル３５に設定する経路情報で更新する（ステップＳ１４７）。そして、処理は終了する。

ステップＳ１４０において、自身の動作モードが基幹モードでない（支線モードである）と判定した場合（ステップＳ１４０でＮｏ）、経路構築部３６は、支線ネットワーク２における接続可能な経路を自律的に探索する（ステップＳ１４３）。自立的に経路を探索するアルゴリズムとして、アドホックネットワーク向け経路制御プロトコルが採用可能である。例えば、プロアクティブ方式では、ＯＬＳＲ（Optimized Link State Routing）プロトコルがある。また、リアクティブ方式では、ＡＯＤＶ（Ad-hoc On-demand Distance Vector）プロトコルがある。また、両者を組合せた例として、ＩＥＥＥ８０２．１１ｓにて規格化が進められているＨＷＭＰ（Hybrid Wireless Mesh Protocol）がある。このように、支線モードの通信装置４は、データ到達率を確保するために、無線環境の変化に柔軟に対応して通信経路を変化させる。

経路構築部３６は、ステップＳ１４３の結果に基づいて、経路テーブル３５を構築する（ステップＳ１４４）。次に、経路構築部３６は、支線ネットワーク２の端点に変更がある場合、変更のある端点を経由する経路の情報を管理端末８に送信する（ステップＳ１４５）。具体的には、経路構築部３６は、経路を変更する経路変更コマンドをコマンド２２０（図９参照）に格納し、通信フレーム５０を管理端末８宛に送付するよう経路制御部３２に指示する。経路制御部３２は、管理端末８を宛先として、予め接続が認証されている通信装置４へ経路要求コマンドを格納した通信フレーム５０を送信する。

そして、経路構築部３６は、管理端末８から基幹ネットワーク１の端点に関する経路情報を受信する（ステップＳ１４６）。次に、経路構築部３６は、記憶している経路テーブル３５を、受信した経路情報で更新する（ステップＳ１４７）。そして、処理は終了する。

以上、第１実施形態では、図１に示す基幹ネットワーク１に配置される通信装置４は、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持するようにするために、通信経路を冗長化して通信する基幹モードで動作する。また、支線ネットワーク２に配置される通信装置４は、データ到達率を高く維持できるように、通信障害に応じて通信経路を柔軟に変更可能な支線モードで動作する。したがって、第１実施形態では、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持する通信装置および通信システムを提供することが可能となる。

（第２実施形態）
図１１に示すように、第２実施形態で示す多段中継通信システム１００ｂ（１００）（以降、単に通信システムと称す。）は、２つの基幹ネットワーク１（１ｂ，１ｃ）が有線通信路２４０によって接続されている。例えば、ビル内部のネットワークインフラ設備として、上下階を貫くネットワークに無線通信路を用いるためには、天井や床面で電波を透過させなくてはならず、通信の安定性に問題がある。そこで、図１１に示す通信システム１００ｂは、上下階を貫くネットワークとして有線通信路２４０を採用し、フロア内を各基幹ネットワーク１ｂ，１ｃで構築することで、リアルタイム性およびデータ到達率を維持することが可能となる。有線通信路２４０は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔを用いる場合について説明する。なお、有線通信路２４０に接続される基幹ネットワーク１の数は、２に限られず、３以上であっても構わない。また、図１１中の符号が、図１中の符号と同じ場合には、同じものを表しており、説明を省略する。

図１１中に示す、各基幹ネットワーク１ｂ，１ｃは、それぞれ１以上の通信装置４によって構成される点は、図１に示す基幹ネットワーク１の場合と同様である。また、各基幹ネットワーク１ｂ，１ｃに配置される通信装置４は、基幹モードで動作する。
なお、図１１では、各支線ネットワーク２ｄ，２ｅは、簡略化して一点鎖線で示しているが、必要に応じて設ければ良く、１以上の通信装置４によって構成されていても、無くても構わない。
また、第２実施形態における有線通信路２４０の通信区間は有線通信に限定されるものではなく、例えば、別の基幹ネットワーク１や別の支線ネットワーク２によって接続しても構わない。

次に、第２実施形態における経路テーブル３５ｂの一例について、図１２を用いて説明する。図１２は、有線通信路２４０に接続される通信装置Ｂ２１の経路テーブル３５ｂの一例である。有線通信路２４０を介する基幹ネットワーク１ｂと基幹ネットワーク１ｃとの間の通信であっても、経路テーブル３５ｂを参照することにより、通信経路を確立することができる。
経路テーブル３５ｂの列要素は図６の場合と同様であるので、説明を省略する。また、各行２６０〜２６８は、図１１に適合するよう構成される。
例えば、通信装置Ｂ２１から通信端末ＰＣ２へ通信フレーム５０を送信するためには、行２６０を参照して、「Ｂ２４」をメッシュ端点宛先アドレスＭＤＡとして送信すれば良いことが分かる。さらに、通信装置Ｂ２４宛に送るためには、行２６２および行２６３を参照し、「Ｂ２２」および「Ｂ２５」を受信者アドレスＲＡとして、それぞれwlan1，wlan2（無線LANインタフェースの１番，２番）のＩ／Ｆ２０４を介して送信すれば良いことが分かる。

また、通信装置Ｂ２１から通信端末ＰＣ１へ通信フレーム５０を送信するためには、行２６１を参照して、Ｉ／Ｆ２０４としてeth0（Ethernetインタフェースの０番の意味）を介して、「Ｂ１１」を受信者アドレスＲＡとして送信すれば良いことが分かる。
以上説明したように、各基幹ネットワーク１ｂ，１ｃ同士の連携が可能である。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態と比較して、支線ネットワーク２の内部で冗長化を行う場合である。ここで、例示する支線ネットワーク２における通信装置４の配置は、図１の場合と同様であるので図示を省略する。ただし、第１実施形態では、図１の支線ネットワーク２において、通信装置Ｍ１と通信装置Ｍ２は直接通信するものとしていた。それに対して、第３実施形態では、通信装置Ｍ１と通信装置Ｍ２との間で遮蔽物等により通信が途絶しないための対策として、冗長化が行われる。支線ネットワーク２においても、２以上の通信経路を用いて通信フレーム５０を送信できることは、通信システム１００の可用性向上の観点から望ましい。
そこで、第３実施形態では、通信装置Ｍ１と通信装置Ｍ２との間で、通信装置Ｍ３または通信装置Ｍ４を介して通信する通信経路を経路テーブル３５に定義し、冗長化した通信経路の設定が可能であることを説明する。

図１３は、図１に示す支線ネットワーク２ａ内の通信装置Ｍ１における経路テーブル３５ｃの一例を示す。
通信装置Ｍ１から通信端末ＰＣ１へ通信フレーム５０を送信するためには、行２８０を参照して、「Ｍ２」をメッシュ端点アドレスＭＤＡとして送信すれば良いことが分かる。次に、通信装置Ｍ２に通信フレーム５０を送信するためには、行２８２と行２８３とを参照して、冗長化された二つの経路である通信装置Ｍ３および通信装置Ｍ４を介して送信すれば良いことが分かる。さらに、行２８２と行２８３とには、端点フラグ２０３に「Ｙｅｓ」が表示され、通信装置Ｍ２が端点であることが分かる。
したがって、図１３に示す経路テーブル３５ｃを用いれば、図７の動作フローにおけるステップＳ１０３，Ｓ１０４，Ｓ１０５の処理を順に実行することによって、支線ネットワーク２内で通信フレーム５０を冗長化して通信することが可能である。
具体的には、図１の支線ネットワーク２ａにおいて、通信装置Ｂ１から通信装置Ｍ１へ、通信端末ＰＣ１宛の通信フレーム５０が到来した場合には、通信装置Ｍ１から通信装置Ｍ３を介して通信装置Ｍ２に至る通信経路と、通信装置Ｍ１から通信装置Ｍ４を介して通信装置Ｍ２に至る通信経路の２つが、図１３の経路テーブル３５ｃによって実現できる。

以上、第１実施形態では、図１に示す基幹ネットワーク１に配置される通信装置４は、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持するようにするために、通信経路を冗長化して通信する基幹モードで動作する。また、支線ネットワーク２に配置される通信装置４は、データ到達率を高く維持できるように、通信障害に応じて通信経路を柔軟に変更可能な支線モードで動作する。したがって、第１実施形態では、リアルタイム性およびデータ到達率を高く維持する通信装置および通信システムを提供することが可能となる。
また、第１および第３実施形態で説明したように、経路テーブル３５に基づいて、通信経路の冗長化を実現することが可能である。
また、第２実施形態では、基幹ネットワーク１が分割された場合にも、経路テーブル３５に基づいて、単一の基幹ネットワークとして動作可能である。

さらに、第１実施形態で説明したように、通信装置４の動作モード（基幹モードまたは支線モード）の変更や経路テーブル３５の変更は、管理端末８によって遠隔で実行可能である。したがって、通信システム１００における通信経路は、管理端末８から指示に基づいて、リアルタイム性およびデータ到達率を維持しつつ、無線環境の変化に柔軟に対応可能である。

１ 基幹ネットワーク
２ 支線ネットワーク
４ 通信装置（中継通信装置）
６ 通信端末
８ 管理端末
２０ 無線通信部
２５ 有線通信部
３０ フレーム解析部
３１ 冗長化処理部
３２ 経路制御部
３３ 設定変更部
３４ 装置モード情報
３５ 経路テーブル（通信路情報）
４０ 内部伝送路
５０ 通信フレーム
６４ ペイロード
１００ 多段中継通信システム
２２０ コマンド
２２１ 構成制御データ
２４０ 有線通信路

Claims (10)

1. 多段中継に用いられ、受信した通信フレームに格納されているアドレスに基づいて、当該通信フレームを転送する、アドレスを付された中継通信装置であって、
   前記通信フレームの送信元のアドレスおよび送信先のアドレスと、前記通信フレームの通信経路上の転送先のアドレスとを関連付けて格納している通信路情報および前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属するか否かを示す動作モード情報を記憶している記憶部と、
   前記通信フレームを送受信する通信部と、
   受信した前記通信フレームから、前記送信先のアドレスを取得するフレーム解析部と、
   取得した前記送信先のアドレスを用いて前記通信路情報を参照し、前記送信先のアドレスに関連付けられた、２以上の異なる前記通信経路上の転送先のアドレスを取得した場合、当該転送先のアドレスごとに、その転送先のアドレスおよび冗長化したことを示すシーケンス情報を格納した前記通信フレームを生成して、前記通信フレームの冗長化を実行する冗長化処理部と
   を備え、
   前記フレーム解析部は、前記通信フレームの送信に成功したか否かを判定し、失敗したと判定した場合、前記記憶部の前記動作モードを参照し、前記動作モードが前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送せず、前記動作モードが前記通信フレームを冗長化しないネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送する、または、自律的に通信経路を再構築して前記通信フレームを再送する
   ことを特徴とする中継通信装置。
2. 前記フレーム解析部は、前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、前記冗長化処理部に前記通信フレームの冗長化を実行させる実行通知を送信し、
   前記冗長化処理部は、前記フレーム解析部から前記実行通知を受信して、前記通信フレームの冗長化を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の中継通信装置。
3. 前記通信部は、
   前記通信フレームを無線で送受信する無線通信部と、
   前記通信フレームを有線で送受信する有線通信部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の中継通信装置。
4. 前記フレーム解析部は、前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、前記冗長化処理部に前記通信フレームの冗長化を実行させる実行通知を送信し、
   前記冗長化処理部は、前記フレーム解析部から前記実行通知を受信して、前記通信フレームの冗長化を実行する
   ことを特徴とする請求項３に記載の中継通信装置。
5. 多段中継に用いられ、受信した通信フレームに格納されているアドレスに基づいて、当該通信フレームを転送する、アドレスを付された中継通信装置であって、
   前記通信フレームの送信元のアドレスおよび送信先のアドレスと、前記通信フレームの通信経路上の転送先のアドレスとを関連付けて格納している通信路情報、および前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属するか否かを示す動作モード情報を、記憶している記憶部と、
   前記通信フレームを送受信する通信部と、
   受信した前記通信フレームから、前記送信先のアドレスと、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方の変更を指示する設定変更通知と、を取得するフレーム解析部と、
   取得した前記送信先のアドレスを用いて前記通信路情報を参照し、前記送信先のアドレスに関連付けられた、２以上の異なる前記通信経路上の転送先のアドレスを取得した場合、当該転送先のアドレスごとに、その転送先のアドレスおよび冗長化したことを示すシーケンス情報を格納した前記通信フレームを生成して、前記通信フレームの冗長化を実行する冗長化処理部と
   前記フレーム解析部によって取得された前記設定変更通知に基づいて、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方を変更する設定変更部と
   を備え、
   前記フレーム解析部は、前記通信フレームの送信に成功したか否かを判定し、失敗したと判定した場合、前記記憶部の前記動作モードを参照し、前記動作モードが前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送せず、前記動作モードが前記通信フレームを冗長化しないネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送する、または、自律的に通信経路を再構築して前記通信フレームを再送する
   ことを特徴とする中継通信装置。
6. 前記フレーム解析部は、
   前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、前記通信フレームを受信したとき、前記冗長化処理部に前記通信フレームの冗長化を実行させる実行通知を送信し、
   前記冗長化処理部は、前記フレーム解析部から前記実行通知を受信して、前記通信フレームの冗長化を実行する
   ことを特徴とする請求項５に記載の中継通信装置。
7. 前記中継通信装置は、
   前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、
   前記通信路情報に設定する経路情報を保持している管理装置と通信可能に接続され、
   前記管理装置から前記通信路情報に設定する経路情報を受信し、前記通信路情報を更新する経路構築部
   を備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の中継通信装置。
8. 前記中継通信装置は、
   前記通信フレームの送信に対する応答情報を受信していないと判定した場合、かつ、前記通信フレームの冗長化を行なわないネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、
   前記通信フレームの冗長化を行わないネットワークに属している他の前記中継通信装置との間で接続状態に関する情報を交換し、その交換した情報に基づいて、前記通信路情報を更新する経路構築部
   を備えることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の中継通信装置。
9. 受信した通信フレームに格納されているアドレスに基づいて、当該通信フレームを転送する、アドレスを付された中継通信装置を多段に接続する多段中継通信システムであって、
   前記中継通信装置は、
   前記通信フレームの送信元のアドレスおよび送信先のアドレスと、前記通信フレームの通信経路上の転送先のアドレスとを関連付けて格納している通信路情報、および前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属するか否かを示す動作モード情報を、記憶している記憶部と、
   前記通信フレームを送受信する通信部と、
   受信した前記通信フレームから、前記送信先のアドレスと、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方の変更を指示する設定変更通知と、を取得するフレーム解析部と、
   取得した前記送信先のアドレスを用いて前記通信路情報を参照して、前記送信先のアドレスに関連付けられた、２以上の異なる前記通信経路上の転送先のアドレスを取得した場合、当該転送先のアドレスごとに、その転送先のアドレスおよび冗長化したことを示すシーケンス情報を格納した前記通信フレームを生成して、前記通信フレームの冗長化を実行する冗長化処理部と
   前記フレーム解析部によって取得された前記設定変更通知に基づいて、前記通信路情報および前記動作モード情報のいずれかまたは双方を変更する設定変更部と
   を備え、
   前記中継通信装置は、前記通信フレームの送信に成功したか否かを判定し、失敗したと判定した場合、前記記憶部の前記動作モードを参照し、前記動作モードが前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送せず、前記動作モードが前記通信フレームを冗長化しないネットワークに属することを示すとき、前記通信フレームを再送する、または、自律的に通信経路を再構築して前記通信フレームを再送して、他の前記中継通信装置との間で、前記通信フレームを送受信する
   ことを特徴とする多段中継通信システム。
10. 前記中継通信装置は、
    前記通信フレームの冗長化を行うネットワークに自身が属することを示す動作モード情報が記憶されている場合、
    前記通信路情報に設定する経路情報を保持している管理装置と通信可能に接続され、
    前記管理装置から前記通信路情報に設定する経路情報を受信し、前記通信路情報を生成する経路構築部
    を備えることを特徴とする請求項９に記載の多段中継通信システム。

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