特許 5696716 無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5696716

(24)【登録日】2015年2月20日

(45)【発行日】2015年4月8日

(54)【発明の名称】無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/54 20060101AFI20150319BHJP

   H04W 92/12 20090101ALI20150319BHJP

   H04W 4/04 20090101ALI20150319BHJP

【ＦＩ】

   H04B3/54

   H04W92/12

   H04W4/04 190

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-255203(P2012-255203)

(22)【出願日】2012年11月21日

(65)【公開番号】特開2013-211829(P2013-211829A)

(43)【公開日】2013年10月10日

【審査請求日】2013年2月7日

(31)【優先権主張番号】特願2012-41263(P2012-41263)

(32)【優先日】2012年2月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(72)【発明者】

【氏名】吉田 良夫

(72)【発明者】

【氏名】季原 則明

【審査官】 前田 典之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／００７５１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−００９８９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２５４２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５４−１１０８６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７０２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２９０６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−００７１８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２８５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６４９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１５３８３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 山本周二、江守敏幸、高井潔，計装を革新するISA100.11a準拠フィールド無線ソリューション，横河技報，日本，２０１０年，Vol.53 No.2，pp.7-12

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｂ ３／５４

Ｈ０４Ｗ ４／０４

Ｈ０４Ｗ ９２／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

無線通信ネットワークを介した無線通信が可能な無線通信システムにおいて、
二線式ケーブルを介して供給される電力によって動作し、前記無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行うとともに、前記二線式ケーブルを介した通信を行う無線アクセスポイント装置と、
前記二線式ケーブルを介して前記無線アクセスポイント装置に接続されるとともに前記無線フィールド機器の制御を行う制御装置に接続され、前記二線式ケーブルを介して前記無線アクセスポイント装置に電力を供給するとともに、前記制御装置に入出力される信号と前記二線式ケーブルを介して送受信される信号との変換を行う変換装置と
を備えることを特徴とする無線通信システム。

【請求項2】

前記変換装置は、前記無線アクセスポイント装置への同期信号を前記二線式ケーブルに送出した時刻を示す第１時刻データと、前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記無線アクセスポイント装置からの同期信号を受信した時刻を示す第２時刻データとを前記二線式ケーブルを介して前記無線アクセスポイント装置に送信し、
前記無線アクセスポイント装置は、前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記変換装置からの同期信号を受信した時刻、前記変換装置への同期信号を前記二線式ケーブルに送出した時刻、及び前記第１，第２時刻データで示される時刻を用いて自己が管理する時刻を補正する
ことを特徴とする請求項１記載の無線通信システム。

【請求項3】

前記変換装置は、前記二線式ケーブルに本質安全防爆規格を満たす信号を出力するバリア手段を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無線通信システム。

【請求項4】

前記二線式ケーブルを介して行われる通信のデータ転送速度は、前記無線通信ネットワークを介して行われる無線通信のデータ転送速度よりも高速に設定されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の無線通信システム。

【請求項5】

無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信方法であって、
二線式ケーブルに接続された変換装置から前記二線式ケーブルに接続された無線アクセスポイント装置に前記二線式ケーブルを介して電力を供給して前記無線アクセスポイント装置を動作させ、前記無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行わせるとともに、前記二線式ケーブルを介した通信を行わせる第１ステップと、
前記変換装置に接続されて前記無線フィールド機器の制御を行う制御装置に入出力される信号と前記二線式ケーブルを介して送受信される信号との変換を前記変換装置で行う第２ステップと
を有することを特徴とする無線通信方法。

【請求項6】

前記変換装置と前記無線アクセスポイント装置との間で前記二線式ケーブルを介した同期信号の送受信を行い、同期信号が前記二線式ケーブルに送出された時刻及び前記二線式ケーブルを介した同期信号が受信された時刻に基づいて前記無線アクセスポイント装置で管理される時刻を補正し、前記無線アクセスポイント装置で管理される時刻を、前記変換装置で管理される時刻に同期させる第３ステップを有することを特徴とする請求項５記載の無線通信方法。

【請求項7】

無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置において、
二線式ケーブルを介して供給される電力を基に動作に必要となる内部電源を生成する電源部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記二線式ケーブルを介した通信を行う第１有線通信部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、少なくとも前記無線通信部及び前記第１有線通信部で消費される電力を低減させる制御を行う電力制御部と
を備えており、
前記電力制御部は、前記無線通信部が前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う時刻及び前記第１有線通信部が前記二線式ケーブルを介した通信を行う時刻が規定されたスケジュール情報に基づいて、前記無線通信部が前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行わない場合には前記無線通信部を低消費電力状態にする制御を行い、前記第１有線通信部が前記二線式ケーブルを介した通信を行わない場合には前記第１有線通信部を低消費電力状態にする制御を行う
ことを特徴とする無線アクセスポイント装置。

【請求項8】

時刻を管理する時刻管理部を備えており、
前記電力制御部は、前記時刻管理部で管理される時刻を参照しつつ、前記スケジュール情報に基づいて、前記無線通信部及び前記第１有線通信部の少なくとも一方を低消費電力状態にする制御を行う
ことを特徴とする請求項７記載の無線アクセスポイント装置。

【請求項9】

無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置において、
二線式ケーブルを介して供給される電力を基に動作に必要となる内部電源を生成する電源部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記二線式ケーブルを介した通信を行う第１有線通信部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、少なくとも前記無線通信部及び前記第１有線通信部で消費される電力を低減させる制御を行う電力制御部と、
時刻を管理する時刻管理部と
を備えており、
前記電力制御部は、前記時刻管理部で管理される時刻を参照しつつ、前記無線通信部が前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う時刻及び前記第１有線通信部が前記二線式ケーブルを介した通信を行う時刻が規定されたスケジュール情報に基づいて、前記無線通信部及び前記第１有線通信部の少なくとも一方を低消費電力状態にする制御を行う
ことを特徴とする無線アクセスポイント装置。

【請求項10】

前記第１有線通信部を制御して、前記二線式ケーブルに接続された変換装置との間で前記二線式ケーブルを介した同期信号の送受信を行わせ、同期信号が前記二線式ケーブルに送出された時刻及び前記二線式ケーブルを介した同期信号が受信された時刻に基づいて前記時刻管理部で管理される時刻を補正し、前記時刻管理部で管理される時刻を、前記変換装置で管理される時刻に同期させる制御部を備えることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の無線アクセスポイント装置。

【請求項11】

前記二線式ケーブルとは異なる少なくとも１つのケーブルを介した通信を行う第２有線通信部を備えており、
前記第１，第２有線通信部の何れか一方を選択して前記二線式ケーブルを介した通信又は前記二線式ケーブルとは異なるケーブルを介した通信を行うことを特徴とする請求項７から請求項１０の何れか一項に記載の無線アクセスポイント装置。

【請求項12】

無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置において、
二線式ケーブルを介して供給される電力を基に動作に必要となる内部電源を生成する電源部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部と、
前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記無線フィールド機器の制御を行う制御装置に入出力される信号と前記二線式ケーブルを介して送受信される信号との変換を行う変換装置と前記二線式ケーブルを介した通信を行う第１有線通信部と、
時刻を管理する時刻管理部と、
前記第１有線通信部を制御して前記二線式ケーブルを介して前記変換装置と同期信号の送受信を行わせ、前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記変換装置からの同期信号を前記無線アクセスポイント装置が受信した時刻と、前記変換装置への同期信号を前記無線アクセスポイント装置が前記二線式ケーブルに送出した時刻と、前記変換装置が前記無線アクセスポイント装置への同期信号を前記二線式ケーブルに送出した時刻と、前記変換装置が前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記無線アクセスポイント装置からの同期信号を受信した時刻とに基づいて、前記時刻管理部で管理される時刻を補正する制御部と
を備えることを特徴とする無線アクセスポイント装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、プラントや工場等においては、高度な自動操業を実現すべく、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）と、これらを制御する制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム（ＤＣＳ：Distributed Control System）が構築されている。このような分散制御システムの基礎をなす通信システムは、有線によって通信を行うものが殆どであったが、近年においては、ＩＳＡ１００．１１ａやＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（登録商標）等の産業用無線通信規格に準拠した無線通信を行うものも実現されている。

【0003】

上記の産業用無線通信規格に準拠した通信システムは、大別すると無線通信が可能なフィールド機器（無線フィールド機器）、無線アクセスポイント装置、及び制御装置から構成される。無線アクセスポイント装置は、通信線を介して制御装置に接続されるとともに、無線フィールド機器と無線通信が可能な位置に設置され、無線フィールド機器と制御装置との間で送受信される各種データの中継を行う装置である。制御装置は、無線アクセスポイント装置を介して無線フィールド機器との間で各種データ（例えば、測定データや制御データ）を送受信して無線フィールド機器の制御を行う装置である。

【0004】

上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した通信システムでは、無線フィールド機器と無線アクセスポイント装置との間のデータ転送速度が、例えば２５０ｋｂｐｓ（bit per second）に設定される。無線アクセスポイント装置は、通常、複数の無線フィールド機器と無線通信を行うため、無線アクセスポイント装置と制御装置との間のデータ転送速度は、無線フィールド機器と無線アクセスポイント装置との間のデータ転送速度（２５０ｋｂｐｓ）よりも高速に設定されている必要がある。このため、無線アクセスポイント装置と制御装置とは、例えばイーサネット（登録商標）等の高速な通信線を介して接続される。

【0005】

以下の非特許文献１には、上述したＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信が可能な無線通信システムの一例が開示されている。以下の特許文献１には、イーサネット（登録商標）ケーブルを介してデータの送受信と電力の供給とが可能なシステムが開示されている。以下の特許文献２には、電力線を介してデータの送受信が可能な電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communications）システムの一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−２４４８３０号公報

【特許文献2】特開２００６−１４８５９３号公報

【非特許文献】

【0007】

【非特許文献1】山本周二，他２名，「計装を革新するＩＳＡ１００．１１ａ準拠フィールド無線ソリューション」，横河技報，Ｖｏｌ．５３，Ｎｏ．２，２０１０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、無線フィールド機器は、可燃性のガスが用いられる場所のような危険場所に設置されることが多いのに対し、制御装置は、危険場所から離間した非危険場所（可燃性のガス等が用いられることのない安全な場所）に設置されるのが一般的である。上述した無線アクセスポイント装置は、無線フィールド機器との間の無線伝送品質を維持する必要があることから、無線フィールド機器から数百メートル以上離れた位置に設置することはできず、無線フィールド機器と同様に危険場所に設置されることが多い。

【0009】

ここで、イーサネット（登録商標）ケーブルは、その最大長が規格によって規定されている。例えば、１０ＢＡＳＥ−Ｔや１００ＢＡＳＥ−Ｔなる規格では、ケーブルの最大長が１００メートルに規定されている。このため、危険場所と非危険場所に設置される制御装置との距離が数百メートル程度であれば、イーサネット（登録商標）ケーブルに接続された無線アクセスポイント装置を危険場所に設置することができると考えられる。しかしながら、危険場所と非危険場所に設置される制御装置との距離が数キロメートル程度になると、イーサネット（登録商標）ケーブルに接続された無線アクセスポイント装置を危険場所に設置することができず、無線フィールド機器と無線アクセスポイント装置との距離が数キロメートル程度離れてしまい、無線フィールド機器と制御装置との間の通信を行うことができなくなるという問題がある。

【0010】

ここで、リピータを設置すれば無線アクセスポイント装置と制御装置との間の配線長を延長することが可能になるものの、リピータを設置する分だけコストが上昇してしまうという問題が生ずる。これは、上述した特許文献１に開示されたデータの送受信と電力の供給とが可能なイーサネット（登録商標）ケーブルを用いる場合も同様である。

【0011】

また、光ファイバを用いるイーサネット（登録商標）においては、リピータを用いることなく無線アクセスポイント装置と制御装置との間の配線長を数キロメートル程度に延ばすことができる。しかしながら、光ファイバを用いるイーサネット（登録商標）では、電気信号を光信号に変換する光コンバータ及び光コンバータに電力を供給するための配線が必要になることから、消費電力が増大するとともにコストが上昇してしまうという問題が生ずる。

【0012】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、無線フィールド機器の設置場所と制御装置の設置場所とが離間していても、大幅なコストの上昇を招くことなく無線フィールド機器と制御装置との間の通信を行うことができる無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、本発明の無線通信システムは、無線通信ネットワーク（Ｎ１）を介した無線通信が可能な無線通信システム（１）において、二線式ケーブル（Ｌ）を介して供給される電力によって動作し、前記無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器（１１ａ〜１１ｃ）との間で無線通信を行うとともに、前記二線式ケーブルを介した通信を行う無線アクセスポイント装置（１２、３０）と、前記二線式ケーブルと前記無線フィールド機器の制御を行う制御装置（１４）とに接続され、前記二線式ケーブルを介して前記無線アクセスポイント装置に電力を供給するとともに、前記制御装置に入出力される信号と前記二線式ケーブルを介して送受信される信号との変換を行う変換装置（１３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、変換装置から二線式ケーブルを介して供給される電力によって無線アクセスポイント装置が動作し、制御装置に入出力される信号と二線式ケーブルを介して送受信される信号とが変換装置で変換されることにより、無線フィールド機器と制御装置との間の無線通信ネットワーク及び二線式ケーブルを介した通信が行われる。
また、本発明の無線通信システムは、前記変換装置が、前記無線アクセスポイント装置への同期信号を前記二線式ケーブルに送出した時刻（ＴＭ１）を示す第１時刻データ（Ｄ１）と、前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記無線アクセスポイント装置からの同期信号を受信した時刻（ＴＭ２）を示す第２時刻データ（Ｄ２）とを前記二線式ケーブルを介して前記無線アクセスポイント装置に送信し、前記無線アクセスポイント装置が、前記二線式ケーブルを介して送信されてきた前記変換装置からの同期信号を受信した時刻（ＴＳ１）、前記変換装置への同期信号を前記二線式ケーブルに送出した時刻（ＴＳ２）、及び前記第１，第２時刻データで示される時刻を用いて自己が管理する時刻を補正することを特徴としている。
また、本発明の無線通信システムは、前記変換装置が、前記二線式ケーブルに本質安全防爆規格を満たす信号を出力するバリア手段（Ｂ）を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線通信システムは、前記二線式ケーブルを介して行われる通信のデータ転送速度が、前記無線通信ネットワークを介して行われる無線通信のデータ転送速度よりも高速に設定されることを特徴としている。
本発明の無線通信方法は、無線通信ネットワーク（Ｎ１）を介した無線通信を行う無線通信方法であって、二線式ケーブル（Ｌ）に電力を供給し、前記無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器（１１ａ〜１１ｃ）との間で無線通信を行うとともに、前記二線式ケーブルを介した通信を行う無線アクセスポイント装置（１２、３０）を動作させる第１ステップと、前記無線フィールド機器の制御を行う制御装置（１４）に入出力される信号と前記二線式ケーブルを介して送受信される信号との変換を行う第２ステップとを有することを特徴としている。
また、本発明の無線通信方法は、前記二線式ケーブルを介した同期信号の送受信を行い、同期信号が二線式ケーブルに送出された時刻（ＴＭ１、ＴＳ２）及び前記二線式ケーブルを介した同期信号が受信された時刻（ＴＭ２、ＴＳ１）に基づいて、前記制御装置で管理される時刻と前記無線フィールド機器で管理される時刻とを同期させる第３ステップを有することを特徴としている。
本発明の無線アクセスポイント装置は、無線通信ネットワーク（Ｎ１）を介して無線フィールド機器（１１ａ〜１１ｃ）との間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置（１２、３０）において、二線式ケーブル（Ｌ）を介して供給される電力を基に動作に必要となる内部電源を生成する電源部（２１、３１）と、前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行う無線通信部（２３）と、前記電源部によって生成された内部電源が供給され、前記二線式ケーブルを介した通信を行う第１有線通信部（２２）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の無線アクセスポイント装置は、前記電源部によって生成された内部電源が供給され、少なくとも前記無線通信部及び前記第１有線通信部で消費される電力を低減させる制御を行う電力制御部（４２）を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線アクセスポイント装置は、前記電力制御部が、前記無線通信部が前記無線通信ネットワークを介した無線通信を行わない場合には前記無線通信部を低消費電力状態にする制御を行い、前記第１有線通信部が前記二線式ケーブルを介した通信を行わない場合には前記第１有線通信部を低消費電力状態にする制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の無線アクセスポイント装置は、時刻を管理する時刻管理部（４１）を備えており、前記電力制御部が、前記時刻管理部で管理される時刻を参照しつつ、前記無線通信部及び前記第１有線通信部の少なくとも一方を低消費電力状態にする制御を行うことを特徴としている。
また、本発明の無線アクセスポイント装置は、前記第１有線通信部を制御して前記二線式ケーブルを介した同期信号の送受信を行わせ、同期信号が二線式ケーブルに送出された時刻及び前記二線式ケーブルを介した同期信号が受信された時刻に基づいて、前記時刻管理部で管理される時刻を補正する制御部（４４）を備えることを特徴としている。
また、本発明の無線アクセスポイント装置は、前記二線式ケーブルとは異なる少なくとも１つのケーブル（Ｃ、Ｆ）を介した通信を行う第２有線通信部（３２）を備えており、前記第１，第２有線通信部の何れか一方を選択して前記二線式ケーブルを介した通信又は前記二線式ケーブルとは異なるケーブルを介した通信を行うことを特徴としている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、無線通信ネットワークを介して無線フィールド機器との間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置と制御装置に接続された変換装置とを二線式ケーブルによって接続し、変換装置から二線式ケーブルを介して無線アクセスポイント装置に電力を供給して無線アクセスポイント装置を動作させるとともに、制御装置に入出力される信号と二線式ケーブルを介して送受信される信号とを変換装置で変換するようにしている。このため、無線フィールド機器の設置場所と制御装置の設置場所とが離間していても、無線アクセスポイント装置と変換装置との間で二線式ケーブルを介した電力供給及び通信が可能であるため、大幅なコストの上昇を招くことなく無線フィールド機器と制御装置との間の通信を行うことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の第１実施形態による無線通信システムの要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の要部構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の第１変形例を示すブロック図である。

【図4】本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の第２変形例を示すブロック図である。

【図5】本発明の第２実施形態による無線通信システムの要部構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態による無線通信システムの時刻同期に係る構成を示すブロック図である。

【図7】本発明の第２実施形態による無線通信システムで行われる時刻同期方法を説明するためのタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照して本発明の実施形態による無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置について詳細に説明する。

【0017】

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による無線通信システムの要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、無線通信システム１は、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃ、無線アクセスポイント装置１２、ＰＬＣ（Power Line Communications：電力線搬送通信）コンバータ１３（変換装置）、及び制御装置１４を備えており、無線通信ネットワークＮ１、ＰＬＣラインＬ、及び有線通信ネットワークＮ２を介した通信が可能である。

【0018】

尚、図１において、符号Ａ１を付した矩形の領域は、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃ及び無線アクセスポイント装置１２が設置されるプラント等の現場を表しており、符号Ａ２を付した矩形の領域は、ＰＬＣコンバータ１３及び制御装置１４が設置される制御室を表している。ここで、現場Ａ１は、可燃性のガスが用いられる場合には危険場所ということができ、制御室Ａ２は非危険場所ということができる。尚、図１では３つの無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃを示しているが、無線フィールド機器の数は任意である。

【0019】

制御室Ａ２は、例えば現場Ａ１から数百メートル〜数キロメートル程度離間した位置に設けられている。このため、現場Ａ１と制御室Ａ２とはＰＬＣラインＬによって接続されている。このＰＬＣラインＬは、電力の供給と信号の伝送とが可能な二線式ケーブルであり、現場Ａ１と制御室Ａ２との距離及び必要となる転送速度に応じて、数百メートル〜数キロメートル程度の長さに設定される。具体的に、ＰＬＣラインＬとしては、例えば「４〜２０ｍＡ」信号の伝送に使用される伝送線を用いることができる。

【0020】

無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃは、例えば流量計や温度センサ等のセンサ機器、流量制御弁や開閉弁等のバルブ機器、ファンやモータ等のアクチュエータ機器、その他の現場Ａ１に設置される機器であり、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に準拠した無線通信を行う。これら無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃの動作は、制御装置１４から無線アクセスポイント装置１２を介して送信されてくる制御データに基づいて制御される。また、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃで得られた測定データは制御装置１４に収集される。

【0021】

無線アクセスポイント装置１２は、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間で無線通信ネットワークＮ１を形成し、無線通信ネットワークＮ１に参入している無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間で無線通信を行う。尚、無線アクセスポイント装置１２も、上記の無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。尚、無線通信ネットワークＮ１を介した無線アクセスポイント装置１２と無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間のデータ転送速度は、例えば２５０ｋｂｐｓ（bit per second）である。

【0022】

この無線アクセスポイント装置１２は、ＰＬＣラインＬに接続された状態で現場Ａ１に設置されており、ＰＬＣラインＬを介して供給される電力によって動作する。そして、上述した無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間の無線通信に加えて、ＰＬＣラインＬを介した通信（有線通信）を行う。尚、無線アクセスポイント装置１２の詳細については後述する。

【0023】

ＰＬＣコンバータ１３は、ＰＬＣラインＬと有線通信ネットワークＮ２とに接続され、ＰＬＣラインＬを介して無線アクセスポイント装置１２に電力を供給するとともに、ＰＬＣラインＬを介して送受信される信号と有線通信ネットワークＮ２を介して送受信される信号との変換を行う。具体的に、ＰＬＣコンバータ１３は、有線通信ネットワークＮ２からの信号を受信した場合には、ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号に変換してＰＬＣラインＬに送出する。また、ＰＬＣラインＬからの信号（ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号）を受信した場合には、有線通信ネットワークＮ２を介した通信に適した信号に変換して有線通信ネットワークＮ２に送出する。

【0024】

ここで、ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号とは、例えば搬送波の周波数が８００ｋＨｚであって、パルス幅変調或いはＯＦＤＭ（Orthogonal Frequency Division Multiplexing：直交周波数分割多重）変調等の変調がされた信号である。また、有線通信ネットワークＮ２を介した通信に適した信号とは、有線通信ネットワークＮ２がイーサネット（登録商標）である場合にはベースバンド方式の信号である。

【0025】

尚、ＰＬＣラインＬを介した無線アクセスポイント装置１２とＰＬＣコンバータ１３との間のデータ転送速度は、無線通信ネットワークＮ１を介した無線アクセスポイント装置１２と無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間のデータ転送速度よりも高速に設定され、例えば１Ｍｂｐｓ程度である。有線通信ネットワークＮ２を介したＰＬＣコンバータ１３と制御装置１４との間のデータ転送速度は、例えば１０Ｍｂｐｓ程度である。

【0026】

また、ＰＬＣコンバータ１３は、ＰＬＣラインＬが接続される接続インターフェイス部（接続部）に、本質安全防爆規格を満たす絶縁バリアＢ（バリア手段）を備える。この絶縁バリアＢは、例えばリミッタ回路によって実現され、ＰＬＣラインＬに印加される電圧が予め規定された電圧（例えば、２４［Ｖ］）を超えないようにするものである。つまり、絶縁バリアＢは、二線式ケーブルとしてのＰＬＣラインＬに本質安全防爆規格を満たす信号を出力するものである。このような絶縁バリアＢを備えることで、ＰＬＣラインＬを介して現場Ａ１に設置された無線アクセスポイント装置１２に接続されたＰＬＣコンバータ１３が、可燃性のガスの点火源にならないようにされている。

【0027】

制御装置１４は、有線通信ネットワークＮ２に接続されており、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間で通信を行いながら無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃの制御等を行う。具体的には、無線通信ネットワークＮ１に参入している無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃの制御、及びこれら無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃで測定される測定データの収集等を行う。また、制御装置１４は、新たな無線フィールド機器を無線通信ネットワークＮ１に参入させるか否かの処理等も行う。

【0028】

次に、無線アクセスポイント装置１２の内部構成について説明する。図２は、本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図２では、無線アクセスポイント装置１２に設けられた構成のうち、本発明の説明を行う上で必要な構成のみを図示している。図２に示す通り、無線アクセスポイント装置１２は、電源部２１、ＰＬＣ通信部２２（第１有線通信部）、無線通信部２３、及び制御部２４を備える。

【0029】

電源部２１は、ＰＬＣコンバータ１３からＰＬＣラインＬを介して供給される電力を基に、無線アクセスポイント装置１２の動作に必要となる内部電源を生成する。尚、図２においては、電源部２１で生成されてＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部２４に供給される内部電源を破線で図示している。ＰＬＣ通信部２２は、電源部２１から供給される内部電源によって動作し、制御部２４の制御の下で、ＰＬＣラインＬを介した通信を行う。

【0030】

具体的に、ＰＬＣ通信部２２は、制御部２４からデータが出力された場合には、前述したＰＬＣコンバータ１３と同様の変調等を行ってＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号に変換してＰＬＣラインＬに送出する。また、ＰＬＣラインＬからの信号（ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号）を受信した場合には、受信した信号を復調して制御部２４に出力する。

【0031】

無線通信部２３は、電源部２１から供給される内部電源によって動作し、制御部２４の制御の下で、無線通信ネットワークＮ１を介した無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの無線通信を行う。尚、無線通信部１１で行われる無線通信は、無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠したものである。

【0032】

制御部２４は、電源部２１から供給される内部電源によって動作し、無線アクセスポイント装置１２の動作を統括して制御する。具体的には、無線通信部２３を制御して無線通信ネットワークＮ１に参入している無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間で無線通信を行い、ＰＬＣ通信部２２を制御してＰＬＣラインＬを介したＰＬＣコンバータ１３の間で通信を行う。また、ＰＬＣ通信部２２で送受信されるデータと無線通信部２３で送受信されるデータとの中継を行う。

【0033】

次に、上記構成における無線通信システム１の動作について簡単に説明する。ＰＬＣコンバータ１３の電源が投入されると、ＰＬＣコンバータ１３からＰＬＣラインＬを介して無線アクセスポイント装置１２に電力が供給される。すると、無線アクセスポイント装置１２の電源部２１において、ＰＬＣラインＬを介して供給される電力を基に無線アクセスポイント装置１２の動作に必要となる内部電源が生成される。この内部電源は、無線アクセスポイント装置１２のＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部２４にそれぞれ供給され、これにより無線アクセスポイント装置１２が動作状態になる（第１ステップ）。

【0034】

無線アクセスポイント装置１２が動作状態になると、無線アクセスポイント装置１２と無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間の無線通信ネットワークＮ１を介した無線通信が可能な状態になる。尚、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃが無線通信ネットワークＮ１に最初に参入する場合には、制御装置１４によって無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃを無線通信ネットワークＮ１に参入させるか否かの処理が行われるが、ここでは説明を簡単にするために省略する。

【0035】

ここで、制御装置１４から無線フィールド機器１１ａを制御するための制御信号が出力されたとすると、この制御信号は有線通信ネットワークＮ２を介してＰＬＣコンバータ１３に向けて送信され、ＰＬＣコンバータ１３で受信される。ＰＬＣコンバータ１３で受信された制御信号は、パルス幅変調或いはＯＦＤＭ変調等の変調がされ、ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号に変換されてＰＬＣラインＬに送出される（第２ステップ）。

【0036】

ＰＬＣラインＬを介して送信されてきた制御信号は、無線アクセスポイント装置１２のＰＬＣ通信部２２で受信されて復調された上で制御部２４に出力される。制御信号が入力されると、制御部２４において予め規定された形式に加工され、加工された制御信号が無線通信部２３に出力される。すると、加工された制御信号が無線通信部２３から無線通信ネットワークＮ１を介して無線フィールド機器１１ａに送信される。これにより、無線フィールド機器１１ａでは、制御装置１４からの制御信号に基づいた処理又は動作が行われる。

【0037】

上記の制御信号が、無線フィールド機器１１ａで測定された測定データの収集を示すもであったとすると、上記の制御信号に基づく無線フィールド機器１１ａの動作として、測定データを制御装置１４に向けて送信する動作が行われる。無線フィールド機器１１ａから測定データが送信されると、送信された測定データは、無線通信ネットワークＮ１を介して無線アクセスポイント装置１２の無線通信部２３で受信される。

【0038】

無線通信部２３で受信された測定データは、制御部２４に出力されて予め規定された形式に加工された後にＰＬＣ通信部２２に出力される。ＰＬＣ通信部２２に入力された測定データは、パルス幅変調或いはＯＦＤＭ変調等の変調がされ、ＰＬＣラインＬを介した通信に適した信号に変換されてＰＬＣラインＬに送出される。

【0039】

ＰＬＣラインＬを介して送信されてきた測定データは、ＰＬＣコンバータ１３で受信されて復調された上で有線通信ネットワークＮ２を介した通信に適した信号に変換されて有線通信ネットワークＮ２に送出される（第２ステップ）。この有線通信ネットワークＮ２に送出された測定データは、制御装置１４で受信され、これにより無線フィールド機器１１ａの測定データが制御装置１４に収集される。

【0040】

以上の通り、本実施形態では、無線通信ネットワークＮ１を介して無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間で無線通信を行う無線アクセスポイント装置１２を現場Ａ１に設置するとともに、制御装置１４に接続されたＰＬＣコンバータ１３を制御室Ａ２に設置し、無線アクセスポイント装置１２とＰＬＣコンバータ１３とをＰＬＣラインＬによって接続している。そして、ＰＬＣコンバータ１３からＰＬＣラインＬを介して無線アクセスポイント装置１２に電力を供給するとともに、無線アクセスポイント装置１２とＰＬＣコンバータ１３との間でＰＬＣラインＬを介した通信を行うようにしている。

【0041】

このため、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃの設置場所と制御装置１４の設置場所とが離間していても、大幅なコストの上昇を招くことなく無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃと制御装置１４との間の通信を行うことができる。ここで、ＰＬＣラインＬを介した無線アクセスポイント装置１２とＰＬＣコンバータ１３との間のデータ転送速度は、無線通信ネットワークＮ１を介した無線アクセスポイント装置１２と無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃとの間のデータ転送速度よりも高速に設定されているため、無線アクセスポイント装置１２が複数台の無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃと通信を行う場合であっても正常に通信を行うことができる。

【0042】

以上、本発明の第１実施形態による無線通信システム、無線通信方法、及び無線アクセスポイント装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、図２に示す通り、無線アクセスポイント装置１２がＰＬＣラインＬのみに接続可能であるものとして説明したが、ＰＬＣラインＬに加えて他のケーブル（例えば、イーサネット（登録商標）ケーブル）に接続可能であっても良い。

【0043】

図３は、本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の第１変形例を示すブロック図である。尚、図３においては、図２に示したブロックと同じブロックについては同一の符号を付してある。図３に示す無線アクセスポイント装置３０は、図２に示す無線アクセスポイント装置１２が備える電源部２１及び制御部２４に代えて電源部３１及び制御部３４を設け、有線ケーブル通信部３２（第２有線通信部）及びコンバータ３３を追加した構成である。

【0044】

電源部３１は、図２に示す電源部２１と同様に、ＰＬＣラインＬを介して供給される電力を基に無線アクセスポイント装置３０の動作に必要となる内部電源を生成する。但し、電源部３１は、ＰＬＣラインＬを介して供給される電力以外に、イーサネット（登録商標）で用いられるケーブルＣを介して供給される電力を基に上記の内部電源を生成することが可能である。

【0045】

有線ケーブル通信部３２は、電源部３１から供給される内部電源によって動作し、制御部３４の制御の下で、ケーブルＣを介した通信を行う。コンバータ３３は、電源部３１から供給される内部電源によって動作し、イーサネット（登録商標）で用いられる光ファイバＦを介して送信されてくる光信号を電気信号に変換して有線ケーブル通信部３２に出力し、有線ケーブル通信部３２から出力される信号（電気信号）を光信号に変換して光ファイバＦに送出する。

【0046】

制御部３４は、図２に示す制御部２４と同様に、電源部３１から供給される内部電源によって動作して、無線アクセスポイント装置３０の動作を統括して制御するものである。但し、制御部３４は、ＰＬＣ通信部２２及び有線ケーブル通信部３２における通信経路の確立状況に応じて、ＰＬＣ通信部２２と有線ケーブル通信部３２（コンバータ３３）との何れか一方を選択して通信を行わせる。尚、ＰＬＣ通信部２２及び有線ケーブル通信部３２の双方において通信経路が確立された場合には、制御部３４は予め規定された優先順位に従って上記の選択を行う。

【0047】

上記構成の無線アクセスポイント装置３０は、ＰＬＣラインＬ、ケーブルＣ、及び光ファイバＦに対する接続インターフェイスをそれぞれ備えており、ＰＬＣラインＬを介した通信に加えて、ケーブルＣを介した通信、或いは光ファイバＦを介した通信が可能である。このため、設置されるプラントや工場の環境（敷設されている通信線の種類）に応じて柔軟に対応することができる。また、専用の接続インターフェイス（ＰＬＣラインＬ、ケーブルＣ、及び光ファイバＦに対する接続インターフェイスのうちの１つ）のみを備えるものに比べてコスト低減を図ることができるとともに、管理を容易に行うことができる。

【0048】

上述の通り、無線アクセスポイント装置３０は、ＰＬＣラインＬを介して供給される電力以外に、ケーブルＣを介して供給される電力を基に内部電源を生成することが可能である。ここで、無線アクセスポイント装置３０に接続されるケーブルＣが電源の供給を行えないものである場合には、ＰＬＣラインＬを電源線として用い、ケーブルＣを通信線として用いることも可能である。

【0049】

図４は、本発明の第１実施形態による無線アクセスポイント装置の第２変形例を示すブロック図である。尚、図４においては、図２に示したブロックと同じブロックについては同一の符号を付してある。図４に示す無線アクセスポイント装置４０は、図２に示す無線アクセスポイント装置１２が備える制御部２４に代えて制御部４４を設け、時刻管理部４１及び低消費電力制御部４２（電力制御部）を追加した構成である。尚、図４においては、図面の複雑化を避けるため、電源部２１からＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部４４に供給される内部電源の図示を省略し、電源部２１から時刻管理部４１及び低消費電力制御部４２に供給される内部電源のみを破線で図示している。

【0050】

この無線アクセスポイント装置４０は、消費電力を低減することによって、より長距離に亘るＰＬＣラインＬを介した通信を可能とするものである。つまり、無線アクセスポイント装置の消費電力が大きいと、ＰＬＣラインＬに多くの電流を供給する必要があることからＰＬＣラインＬの抵抗成分による電圧降下が大きくなり、ＰＬＣラインＬの長さが制限される。この制限を回避すべく、ＰＬＣラインＬに印加する電圧を高くすると、ＰＬＣラインＬに供給される電流は低減できるものの、本質安全防爆規格によってＰＬＣラインＬに印加できる電圧が制限されるため、ＰＬＣラインＬの長さの制限は余り緩和されない（余り長距離にできない）。無線アクセスポイント装置４０は、消費電力を低減することによって、ＰＬＣラインＬの長さの制限を緩和する（より長距離にできる）ようにしている。

【0051】

時刻管理部４１は、電源部２１から供給される内部電源によって動作し、制御部４４の制御の下で時刻を管理する。低消費電力制御部４２は、電源部２１から供給される内部電源によって動作し、ＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部４４で消費される電力を低減させる制御を行う。尚、図４においては、低消費電力制御部４２からＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部４４に出力される制御信号を点線で図示している。

【0052】

具体的に、低消費電力制御部４２は、ＰＬＣ通信部２２がＰＬＣラインＬを介した通信を行わない場合には、ＰＬＣ通信部２２を低消費電力モード（低消費電力状態）にし、無線通信部２３が無線通信ネットワークＮ１を介した無線通信を行わない場合には、無線通信部２３を低消費電力モードにする制御を行う。尚、例えば、低消費電力モードには、各部内の回路の全部又は一部をスタンバイ状態、スリープ状態等にすることを含む。また、時刻管理部４１は、制御部４４が予め規定された制御或いは処理を行わない場合には、制御部４４を低消費電力モードにする制御を行う。

【0053】

ここで、低消費電力制御部４２には、ＰＬＣ通信部２２がＰＬＣラインＬを介した通信を行う時刻、及び無線通信部２３が無線通信ネットワークＮ１を介した無線通信を行う時刻が規定されたスケジュール情報が格納されている。低消費電力制御部４２は、時刻管理部４１で管理される時刻（制御部４４を介して入力される時刻情報）を参照しつつ、上記のスケジュール情報に基づいて上記の制御を行う。

【0054】

より具体的に、低消費電力制御部４２は、ＰＬＣ通信部２２又は無線通信部２３が送信処理を行う場合には、ＰＬＣ通信部２２又は無線通信部２３の低消費電力モードを解除し、ＰＬＣ通信部２２又は無線通信部２３の送信処理が終了した場合には、ＰＬＣ通信部２２又は無線通信部２３を再び低消費電力モードにする。また、低消費電力制御部４２は、ＰＬＣ通信部２２又は無線通信部２３が受信処理を行う場合には、受信回路の一部だけ動作状態にし、それ以外の回路はスタンバイ状態にする。そして、動作状態にある受信回路でプリアンブル又は自身宛のパケットを検出した場合には、低消費電力モードを解除して通信ができる状態にする。

【0055】

制御部４４は、図２に示す制御部２４と同様に、電源部２１から供給される内部電源によって動作して、無線アクセスポイント装置４０の動作を統括して制御するものである。つまり、制御部４４は、無線通信ネットワークＮ１を介した無線通信を行う無線通信部２３の制御、ＰＬＣラインＬを介した通信を行うＰＬＣ通信部２２の制御、ＰＬＣ通信部２２で送受信されるデータと無線通信部２３で送受信されるデータとの中継等を行う。また、制御部４４は、ＰＬＣラインＬを介してＰＬＣコンバータ１３との間で通信を行い、時刻管理部４１で管理される時刻を補正することによって、時刻管理部４１で管理される時刻を、ＰＬＣコンバータ１３で管理される時刻（制御装置１４の時刻に同期している時刻）に同期させる。

【0056】

上記構成の無線アクセスポイント装置４０では、ＰＬＣラインＬを介した通信がＰＬＣ通信部２２で行われない場合には、低消費電力制御部４２によってＰＬＣ通信部２２が低消費電力モードにされ、無線通信ネットワークＮ１を介した無線通信が無線通信部２３で行われない場合には、低消費電力制御部４２によって無線通信部２３が低消費電力モードにされる。また、制御部４４で予め規定された制御或いは処理が行われない場合には、低消費電力制御部４２によって制御部４４が低消費電力モードにされる。これにより、無線アクセスポイント装置４０の消費電力が低減され、より長距離に亘るＰＬＣラインＬを介した通信が可能になる。

【0057】

尚、図４に示す無線アクセスポイント装置４０は、図２に示す無線アクセスポイント装置１２が備える制御部２４に代えて制御部４４を設け、時刻管理部４１及び低消費電力制御部４２を追加することによって消費電力を低減したものであるが、図３に示す無線アクセスポイント装置３０も同様の構成にすれば消費電力を低減することができる。図３に示す無線アクセスポイント装置３０においては、ＰＬＣ通信部２２、無線通信部２３、及び制御部３４に加えて、有線ケーブル通信部３２やコンバータ３３で消費される電力を低減させる制御を行っても良い。

【0058】

〔第２実施形態〕
図５は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの要部構成を示すブロック図である。図５に示す通り、無線通信システム２は、現場Ａ１に設置された無線フィールド機器１１ａ〜１１ｅ及び無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂと、制御室Ａ２に設置されたＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂ及び制御装置１４とを備えており、無線通信ネットワークＮ１、ＰＬＣラインＬ１，Ｌ２、及び有線通信ネットワークＮ２を介した通信が可能である。

【0059】

この無線通信システム２は、信頼性を向上させるべく、現場Ａ１に設置される無線アクセスポイント装置、制御室Ａ２に設置されるＰＬＣコンバータ、及びこれらを接続するＰＬＣラインを冗長化したものである。尚、無線アクセスポイント装置が冗長化されることによって、無線通信ネットワークＮ１も冗長化されることになる。また、図５に示す例では、無線アクセスポイント装置、ＰＬＣコンバータ、及びＰＬＣラインを２つずつ設けて冗長化しているが、これらを３つ以上設けて冗長化しても良い。

【0060】

ここで、複数の無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂを設けて無線通信ネットワークＮ１を冗長化した場合には、無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂを同期させる必要がある。無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂの時刻同期は、無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂで管理される時刻を、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂで管理される時刻（制御装置１４の時刻に同期している時刻）にそれぞれ同期させることによって行われる。ＰＬＣラインＬ１，Ｌ２が長くなると通信に要する時間が長くなり（例えば、百μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃ程度）、無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂの時刻同期が困難になる。本実施形態の無線通信システム２は、ＰＬＣラインＬ１，Ｌ２が長くなっても、或いはＰＬＣラインＬ１，Ｌ２の長さの差が大きくなっても、無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂを精度良く同期させるものでもある。

【0061】

無線フィールド機器１１ｄ，１１ｅは、無線フィールド機器１１ａ〜１１ｃと同様のものであり、前述した無線通信規格ＩＳＡ１００．１１ａに準拠した無線通信を行う。無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂは、図４に示す無線アクセスポイント装置４０と同様のものであり、時刻管理部で管理される時刻を参照して消費電力を低減する機能、及び時刻管理部で管理される時刻をＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂで管理される時刻にそれぞれ同期させる機能を有する。無線アクセスポイント装置４０ａは、ＰＬＣラインＬ１に接続された状態で現場Ａ１に設置されており、ＰＬＣラインＬ１を介して供給される電力によって動作する。無線アクセスポイント装置４０ｂは、ＰＬＣラインＬ２に接続された状態で現場Ａ１に設置されており、ＰＬＣラインＬ２を介して供給される電力によって動作する。尚、時刻管理部で管理される時刻を同期させる機能の詳細については後述する。

【0062】

ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂは、基本的には図１に示すＰＬＣコンバータ１３と同様のものである。ＰＬＣコンバータ１３ａは、ＰＬＣラインＬ１に接続されており、ＰＬＣラインＬ１を介して無線アクセスポイント装置４０ａに電力を供給するとともに、ＰＬＣラインＬ１を介して送受信される信号と有線通信ネットワークＮ２を介して送受信される信号との変換を行う。ＰＬＣコンバータ１３ｂは、ＰＬＣラインＬ２に接続されており、ＰＬＣラインＬ２を介して無線アクセスポイント装置４０ｂに電力を供給するとともに、ＰＬＣラインＬ２を介して送受信される信号と有線通信ネットワークＮ２を介して送受信される信号との変換を行う。

【0063】

また、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂは、自身が管理している時刻（制御装置１４の時刻に同期している時刻）と、無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂで管理される時刻とをそれぞれ同期させる時刻同期部ＳＹ１を備える。尚、図５では図示を省略しているが、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂは、図１に示すＰＬＣコンバータ１３が備える絶縁バリアＢと同様のものを、ＰＬＣラインＬ１，Ｌ２が接続される接続インターフェイス部（接続部）にそれぞれ備えている。

【0064】

図６は、本発明の第２実施形態による無線通信システムの時刻同期に係る構成を示すブロック図である。尚、図５に示す無線通信システム２の時刻同期に係る構成は、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂ及び無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂに設けられているが、図６においては、図面の複雑化を避けるため、ＰＬＣコンバータ１３ａ及び無線アクセスポイント装置４０ａに設けられているもののみを図示している。また、図６においては、図４に示したブロックと同じブロックについては同一の符号を付してある。

【0065】

図６に示す通り、ＰＬＣコンバータ１３ａは、時刻同期に係る構成として上記の時刻同期部ＳＹ１を備えており、無線アクセスポイント装置４０ａは、時刻同期に係る構成として時刻同期部ＳＹ２を備えている。尚、ＰＬＣコンバータ１３ａは、時刻同期部ＳＹ１に加えてＰＬＣラインＬを介した通信を行うＰＬＣ通信部６１と、ＰＬＣ通信部６１の制御を含めたＰＬＣコンバータ１３ａの動作を統括して制御する制御部６２とを備える。

【0066】

ＰＬＣコンバータ１３ａに設けられる時刻同期部ＳＹ１は、同期信号検出部７１、検出時刻取得部７２、及び時刻管理部７３を備える。同期信号検出部７１は、接続点Ｐ１においてＰＬＣラインＬ１に接続されており、ＰＬＣ通信部６１と無線アクセスポイント装置４０ａに設けられたＰＬＣ通信部２２との間でＰＬＣラインＬ１を介して送受信される同期信号を検出する。ここで、上記の同期信号は、特殊なビット列を有する信号、或いは同期信号である旨を示す情報がヘッダに格納されたパケット等によって実現される。

【0067】

検出時刻取得部７２は、同期信号検出部７１から同期信号を検出した旨を示すトリガ信号が出力された場合に、そのトリガ信号が出力された時点の時刻を時刻管理部７３から取得して制御部６２に出力する。時刻管理部７３は、無線アクセスポイント装置４０ａに設けられる時刻管理部４１と同様のものであり、制御部６２の制御の下で時刻を管理する。尚、ＰＬＣコンバータ１３ａは、例えばＮＴＰ（Network Time Protocol）等の通信プロトコルを用いて制御装置１４との間で時刻同期情報を交換しているため、時刻管理部７３で管理される時刻は制御装置１４の時刻に同期している。

【0068】

無線アクセスポイント装置４０ａに設けられる時刻同期部ＳＹ２は、ＰＬＣコンバータ１３ａに設けられる時刻同期部ＳＹ１と同様の構成であり、時刻管理部４１に加えて同期信号検出部５１及び検出時刻取得部５２とを備える。同期信号検出部５１は、接続点Ｐ２においてＰＬＣラインＬ１に接続されており、ＰＬＣ通信部２２とＰＬＣコンバータ１３ａに設けられたＰＬＣ通信部６１との間でＰＬＣラインＬ１を介して送受信される同期信号を検出する。検出時刻取得部５２は、同期信号検出部５１から同期信号を検出した旨を示すトリガ信号が出力された場合に、そのトリガ信号が出力された時点の時刻を時刻管理部４１から取得して制御部４４に出力する。

【0069】

次に、上記構成の無線通信システム２で行われる時刻同期方法について説明する。尚、以下では、無線アクセスポイント装置４０ａの時刻管理部４１で管理される時刻を、ＰＬＣコンバータ１３ａの時刻管理部７３で管理される時刻に同期させる例について説明するが、無線アクセスポイント装置４０ｂの時刻管理部４１で管理される時刻を、ＰＬＣコンバータ１３ｂの時刻管理部７３で管理される時刻に同期させる場合にも、同様の方法で同期させることができる。

【0070】

図７は、本発明の第２実施形態による無線通信システムで行われる時刻同期方法を説明するためのタイミングチャートである。ここで、ＰＬＣコンバータ１３ａの時刻管理部７３で管理される時刻を「ＴＭ」と表記し、無線アクセスポイント装置４０ａの時刻管理部４１で管理される時刻を「ＴＳ」と表記し、これらの間にはΔＴだけの時間差があるものとする。また、ＰＬＣラインＬ１を介した通信に要する時間（正確には、信号がＰＬＣラインＬ１の接続点Ｐ１から接続点Ｐ２に至るまでに要する時間、或いは信号がＰＬＣラインＬ１の接続点Ｐ２から接続点Ｐ１に至るまでに要する時間）をＤＴとする。

【0071】

時刻同期処理が開始されると、まずＰＬＣコンバータ１３ａにおいて、制御部６２がＰＬＣ通信部６１を制御して、同期信号Ｓ１をＰＬＣラインＬ１に送出させる処理が行われる。ＰＬＣ通信部６１からＰＬＣラインＬ１に送出された同期信号Ｓ１が接続点Ｐ１に至ると、同期信号検出部７１によって検出されて、同期信号検出部７１から検出時刻取得部７２に対してトリガ信号が出力される。すると、検出時刻取得部７２は、トリガ信号が入力された時点の時刻（時刻ＴＭ１）を時刻管理部７３から取得して制御部６２に出力する。検出時刻取得部７２からの時刻（時刻ＴＭ１）が入力されると、制御部６２は、その時刻を示す時刻データＤ１（第１時刻データ）を生成し、ＰＬＣ通信部６１を制御して時刻データＤ１をＰＬＣラインＬ１に送出させる。

【0072】

他方、ＰＬＣコンバータ１３ａのＰＬＣ通信部６１からＰＬＣラインＬ１に送出された同期信号Ｓ１が接続点Ｐ２に至ると、無線アクセスポイント装置４０ａの同期信号検出部５１によって検出されて、同期信号検出部５１から検出時刻取得部５２に対してトリガ信号が出力される。すると、検出時刻取得部５２は、トリガ信号が入力された時点の時刻（時刻ＴＳ１）を時刻管理部４１から取得して制御部４４に出力する。また、ＰＬＣコンバータ１３ａのＰＬＣ通信部６１からＰＬＣラインＬ１に送出された時刻データＤ１が無線アクセスポイント装置４０ａのＰＬＣ通信部２２に至ると、ＰＬＣ通信部２２で受信されて制御部４４に出力される。以上の処理によって、無線アクセスポイント装置４０ａの制御部４４では、ＰＬＣコンバータ１３ａからＰＬＣラインＬ１に送信された同期信号Ｓ１が接続点Ｐ１を通過した時刻（時刻ＴＭ１）と接続点Ｐ２を通過した時刻（時刻ＴＳ１）とが得られる。

【0073】

次に、無線アクセスポイント装置４０ａにおいて、制御部４４がＰＬＣ通信部２２を制御して、同期信号Ｓ２をＰＬＣラインＬ１に送出させる処理が行われる。ＰＬＣ通信部２２からＰＬＣラインＬ１に送出された同期信号Ｓ２が接続点Ｐ２に至ると、同期信号検出部５１によって検出されて、同期信号検出部５１から検出時刻取得部５２に対してトリガ信号が出力される。すると、検出時刻取得部５２は、トリガ信号が入力された時点の時刻（時刻ＴＳ２）を時刻管理部４１から取得して制御部４４に出力する。

【0074】

他方、無線アクセスポイント装置４０ａのＰＬＣ通信部２２からＰＬＣラインＬ１に送出された同期信号Ｓ２が接続点Ｐ１に至ると、ＰＬＣコンバータ１３ａの同期信号検出部７１によって検出されて、同期信号検出部７１から検出時刻取得部７２に対してトリガ信号が出力される。すると、検出時刻取得部７２は、トリガ信号が入力された時点の時刻（時刻ＴＭ２）を時刻管理部７３から取得して制御部６２に出力する。検出時刻取得部７２からの時刻（時刻ＴＭ２）が入力されると、制御部６２は、その時刻を示す時刻データＤ２（第２時刻データ）を生成し、ＰＬＣ通信部６１を制御して時刻データＤ２をＰＬＣラインＬ１に送出させる。

【0075】

ＰＬＣコンバータ１３ａのＰＬＣ通信部６１からＰＬＣラインＬ１に送出された時刻データＤ２が無線アクセスポイント装置４０ａのＰＬＣ通信部２２に至ると、ＰＬＣ通信部２２で受信されて制御部４４に出力される。以上の処理によって、無線アクセスポイント装置４０ａの制御部４４では、無線アクセスポイント装置４０ａからＰＬＣラインＬ１に送信された同期信号Ｓ２が接続点Ｐ２を通過した時刻（時刻ＴＳ２）と接続点Ｐ１を通過した時刻（時刻ＴＭ２）とが得られる。

【0076】

続いて、無線アクセスポイント４０ａの制御部４４は、以上の一連の処理によって得られた時刻ＴＳ１，ＴＭ１，ＴＳ２，ＴＭ２を用いて、以下の（１）式からＰＬＣコンバータ１３ａの時刻管理部７３で管理される時刻と無線アクセスポイント装置４０ａの時刻管理部４１で管理される時刻との時間差ΔＴを求める。尚、以下の（２）式からＰＬＣラインＬ１を介した通信に要する時間ＤＴを求めることも可能である。

【0077】

ΔＴ＝（Ａ−Ｂ）／２ …（１）
ＤＴ＝（Ａ＋Ｂ）／２ …（２）
但し、
Ａ＝ＴＳ１−ＴＭ１
Ｂ＝ＴＭ２−ＴＳ２

【0078】

最後に、無線アクセスポイント４０ａの制御部４４は、上記（１）式を用いて求めた時間差ΔＴが零となるように、時刻管理部４１で管理されている時刻を補正する処理を行う（第３ステップ）。かかる処理が行われることによって、無線アクセスポイント装置４０ａの時刻管理部４１で管理される時刻は、ＰＬＣコンバータ１３ａの時刻管理部７３で管理される時刻に同期する。

【0079】

以上の通り、本実施形態の無線通信システム２は、無線アクセスポイント装置、ＰＬＣコンバータ、及びＰＬＣライン（更には、無線通信ネットワークＮ１）が冗長化された構成である。このため、冗長化された無線アクセスポイント装置、ＰＬＣコンバータ、及びＰＬＣラインの何れか一方（例えば、無線アクセスポイント装置４０ａ、ＰＬＣコンバータ１３ａ、又はＰＬＣラインＬ１）に障害が生じたとしても、何れか他方（例えば、無線アクセスポイント装置４０ｂ、ＰＬＣコンバータ１３ｂ、及びＰＬＣラインＬ２）を介して通信を継続することができる。このため、図１に示す無線通信システム１よりも信頼性を向上させることができる。

【0080】

また、本実施形態の無線通信システム２は、ＰＬＣコンバータ１３ａ（ＰＬＣコンバータ１３ｂ）と無線アクセスポイント装置４０ａ（無線アクセスポイント装置４０ｂ）との間で同期信号Ｓ１，Ｓ２を送受信し合い、同期信号Ｓ１，Ｓ２が接続点Ｐ１，Ｐ２を通過した時刻（時刻ＴＳ１，ＴＭ１，ＴＳ２，ＴＭ２）得ている。そして、この時刻を用いて無線アクセスポイント装置４０ａ（無線アクセスポイント装置４０ｂ）の時刻管理部４１で管理されている時刻を補正している。このため、ＰＬＣラインＬ１，Ｌ２が長くなっても、或いはＰＬＣラインＬ１，Ｌ２の長さの差が大きくなっても、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂに対して無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂを精度良く同期させることができる。この結果として、無線通信ネットワークＮ１が冗長化されていても、安定した無線通信を行うことができる。

【0081】

また、本実施形態の無線通信システム２は、同期信号Ｓ１，Ｓ２がＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂのＰＬＣ通信部６１及び無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂのＰＬＣ通信部２２で送受信された時刻ではなく、同期信号Ｓ１，Ｓ２が接続点Ｐ１，Ｐ２を通過した時刻（時刻ＴＳ１，ＴＭ１，ＴＳ２，ＴＭ２）を用いて時刻の補正を行っている。このため、ＰＬＣコンバータ１３ａ，１３ｂのＰＬＣ通信部６１及び無線アクセスポイント装置４０ａ，４０ｂのＰＬＣ通信部２２が、パケット処理や変調処理に時間を要するものであっても、精度良く同期させることができる。

【0082】

また、本実施形態の無線通信システム２で行われる時刻同期方法は、図１に示す無線通信システム１（つまり、無線アクセスポイント装置、ＰＬＣコンバータ、及びＰＬＣライン（更には、無線通信ネットワークＮ１）が冗長化されていない無線通信システム）に適用することも可能である。これにより、図１中のＰＬＣコンバータ１３に対して無線アクセスポイント装置１２を精度良く同期させることができる。

【符号の説明】

【0083】

１，２ 無線通信システム
１１ａ〜１１ｅ 無線フィールド機器
１２ 無線アクセスポイント装置
１３ ＰＬＣコンバータ
Ｂ 絶縁バリア
１４ 制御装置
２１ 電源部
２２ ＰＬＣ通信部
２３ 無線通信部
３０ 無線アクセスポイント装置
３１ 電源部
３２ 有線ケーブル通信部
４１ 時刻管理部
４２ 低消費電力制御部
４４ 制御部
Ｃ ケーブル
Ｄ１，Ｄ２ 時刻データ
Ｆ 光ファイバ
Ｌ ＰＬＣライン
Ｎ１ 無線通信ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】