网络系统、通信装置及通信方法与流程

本发明涉及由对控制所使用的数据进行中继的通信装置形成的网络系统、通信装置及通信方法。

背景技术：

在控制所使用的数据中，包含在控制装置和被控制装置之间周期性收发的数据。控制装置及被控制装置与形成网络的通信装置连接，经由网络对数据进行收发。此外，还存在如下方式，即，控制装置及被控制装置的一者或两者具备相当于通信装置的电路等，与网络直接连接。作为控制所使用的数据的控制用数据要求低延迟的传送。

在专利文献1中记载了对工业用机械的控制数据进行传送的系统的发明。在专利文献1所记载的发明中，设定传送周期，该传送周期构成为包含：第1范围，其用于进行周期性产生的实时通信，即进行用于实时控制的数据的传送；以及第2范围，其用于进行不属于周期性产生的实时通信的其它通信，该发明能够避免实时通信受到其它通信的影响。

专利文献1：日本专利第3854578号公报

技术实现要素：

如上所述，在专利文献1所记载的发明中，设定了用于进行周期性产生的实时通信的范围和用于进行不是周期性产生的其它通信的范围。但是，在工业用设备的控制数据中，还存在并非是周期性发送的、不明确什么时候发送的控制数据。即，还存在不明确什么时候产生的实时通信。在专利文献1所记载的发明中，像这样的不明确什么时候发送的控制用数据是在用于进行非实时通信的第2范围传送的。因此，在专利文献1所记载的发明中，存在如下问题，即，无法避免不明确什么时候发送的控制用数据受到其它非实时通信影响，数据传送有可能产生延迟。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于得到能够防止数据的传送延迟时间增大的网络系统。

为了解决上述课题，达成目的，本发明的网络系统由如下通信装置形成，即：遵照对要求低延迟传送的数据进行周期性发送的第1通信协议进行通信的通信装置；遵照对要求低延迟传送的数据进行非周期性发送的第2通信协议进行通信的通信装置；以及遵照对不需要低延迟传送的数据进行发送的第3通信协议进行通信的通信装置。网络系统分配有许可第1通信协议下的发送的期间、许可第2通信协议下的发送的期间以及许可第3通信协议下的发送的期间。通信装置的每一者在许可本装置所遵照的通信协议下的发送的期间对数据进行发送，对从其它通信装置接收到的数据在许可作为数据发送源的通信装置所遵照的通信协议下的发送的期间进行转发。

发明的效果

根据本发明的网络系统，取得能够防止数据的传送延迟时间增大的效果。

附图说明

图1是表示实施方式1涉及的网络系统的一个例子的图。

图2是用于说明实施方式1涉及的网络系统中的通信动作的图。

图3是表示实施方式1涉及的通信装置的结构例的图。

图4是表示实施方式1涉及的通信装置的硬件结构的一个例子的图。

图5是表示由实施方式1涉及的通信装置收发的帧的结构例的图。

图6是表示实施方式1涉及的网络系统的第1具体例的图。

图7是表示实施方式1涉及的网络系统的第2具体例的图。

图8是表示实施方式1涉及的网络系统的第3具体例的图。

图9是表示实施方式1涉及的网络系统的第4具体例的图。

图10是表示实施方式1涉及的网络系统的第5具体例的图。

图11是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第1例的图。

图12是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第2例的图。

图13是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第3例的图。

图14是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第4例的图。

图15是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第5例的图。

图16是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第6例的图。

图17是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第7例的图。

图18是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第8例的图。

图19是表示实施方式2涉及的数据发送动作的第9例的图。

具体实施方式

下面，基于附图对本发明的实施方式涉及的网络系统、通信装置及通信方法进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1涉及的网络系统的一个例子的图。实施方式1涉及的网络系统100由多个通信装置构成，各通信装置与通信线路10连接。在多个通信装置中包含通信装置1a、1b及1c，通信装置1a为采用通信协议a进行通信的通信装置，通信装置1b为采用通信协议b进行通信的通信装置，通信装置1c为采用通信协议c进行通信的通信装置。在图1所示的网络系统100中，适配于相同通信协议的通信装置彼此进行通信。在图1所示的例子中是将通信装置1a、1b及1c分别设为2台的一个例子，适配于各通信协议的通信装置也可以大于或等于3台。另外，图1所示的各通信装置的排列顺序也是一个例子。此外，在下面的说明中，有时将通信装置1a、1b及1c统称为通信装置1。

图2是用于说明实施方式1涉及的网络系统中的通信动作的图。在网络系统100中，预先针对各个通信协议定义了不同的发送许可期间，各通信装置在许可采用本装置所适配的通信协议进行数据发送的期间即发送许可期间进行数据发送。在图2所示的例子中，周期1及周期2等通信周期的每一者构成为包含发送许可期间200、201、202及203。发送许可期间200为许可采用通信协议a进行数据发送的期间即第1期间。发送许可期间201为许可采用通信协议b进行数据发送的期间即第2期间。发送许可期间202为许可采用通信协议c进行数据发送的期间即第3期间。发送许可期间203是不对通信协议进行区分，许可采用全部通信协议进行数据发送的期间。下面，将发送许可期间203那样的许可采用全部通信协议进行数据发送的期间称为共用期间。在任意通信协议中除了包含通信协议a、b及c以外，还包含其它通信协议。

如上所述，在本实施方式涉及的网络系统中，由于针对各个通信协议，发送许可期间不同，因此作为多个通信协议中之一的第1通信协议下的数据传送不会受到作为其它通信协议的第2通信协议下的数据传送的影响。在图2所示的例子中，如果通信协议a是要求周期性产生的实时通信，即，要求使从作为发送源的通信装置至作为发送目标的通信装置为止的数据传送延迟时间小于或等于规定值，并且用于周期性产生的数据通信的通信协议，则通信协议a下的数据传送不会受到来自通信协议b下的数据传送的影响及来自通信协议c下的数据传送的影响。因此，能够防止通信协议a下的数据传送的传送延迟时间受到其它通信协议下的数据传送的影响而增大。在下面的说明中，有时把要求使传送延迟时间小于或等于规定值的数据传送称为低延迟传送。就控制数据、声音数据及影像数据等数据而言，如果传送延迟时间增大则处理数据的装置的动作等有可能产生问题，有时在传送这些数据的通信协议中规定了传送延迟时间的最大值。规定了传送延迟时间的最大值的数据为“要求低延迟传送的数据”。另外，对于非周期性产生的数据传送，也不会在从作为发送源的通信装置至作为发送目标的通信装置为止的传送路径上受到其它通信协议下的数据传送的影响。因此，对于使用了非周期性产生的实时通信的数据传送，也能够防止传送延迟时间受到其它通信协议下的数据传送的影响而增大。

图3是表示实施方式1涉及的通信装置的结构例的图。图1所示的通信装置1a、1b及1c所适配的通信协议不同，但装置结构相同。

通信装置1具备：计时部11，其对时刻进行计时；时刻同步部12，其与其它通信装置1之间收发时刻信息而对由计时部11计时的时刻进行调整；发送期间设定部13，其设定能够采用本装置所适配的通信协议进行数据发送的期间；以及通信处理部14，其与其它通信装置1之间对数据进行收发。

如上所述，在网络系统100中，各通信装置1在许可了采用本装置所适配的通信协议进行数据发送的期间即发送许可期间对数据进行发送。因此，各通信装置1具备时刻同步部12，对在内部管理的本地时刻即由计时部11计时的时刻进行调整而使其与由其它通信装置管理的时刻同步。时刻同步部12对时刻进行调整的方法可以使用现有的任意方法。时刻同步部12使用ntp(networktimeprotocol)或ptp(precisiontimeprotocol)等对由计时部11计时的时刻进行调整，实现时刻同步。在使用ptp而实现时刻同步的情况下，网络系统100的各通信装置1的时刻同步部12从时刻主站取得时刻信息，对由计时部11计时的时刻进行调整。

另外，由于需要预先了解许可了本装置的数据发送的发送许可期间，因此各通信装置1具备发送期间设定部13。发送期间设定部13从外部取得网络系统100中的各发送许可期间的信息。作为外部的例子，是其它通信装置、经由省略了图示的连接器而直接连接的装置即用于输入各发送许可期间的信息等的装置。如果发送期间设定部13取得网络系统100中的各发送许可期间的信息，则将各通信协议的发送许可期间设定于通信处理部14。通信处理部14遵照由发送期间设定部13设定的发送许可期间，对数据进行发送。具体而言，通信处理部14在许可了采用本装置所适配的协议进行数据发送的发送许可期间，对数据进行发送。

在发送期间设定部13从其它通信装置1取得各发送许可期间的信息的情况下，形成网络系统100的通信装置1中的1台作为各发送许可期间的信息的分发源进行动作。在该情况下，使作为分发源的通信装置1为预先保存有各发送许可期间的信息的通信装置。例如，想到在将网络系统100构成为多个通信装置1中的1台通信装置1作为主站进行动作，与作为从站进行动作的剩余通信装置1之间对控制数据进行收发的情况下，担任主站的通信装置1作为上述担任分发源的通信装置1进行动作。作为分发源的通信装置1对是否有新的通信装置1连接于网络系统100进行监视，在检测出连接了新的通信装置1的情况下，发送期间设定部13对新连接的通信装置1的发送期间设定部13发送各发送许可期间的信息。该信息的发送在图2所示的发送许可期间203、即许可了任意通信协议下的数据发送的共用期间进行。各发送许可期间的信息例如为各发送许可期间的长度、各发送许可期间的排列顺序、及任意一个发送许可期间的开始时刻的信息。如果示出具体例，则在将期间#1～期间#3设定为与通信协议a、b及c对应的发送许可期间的情况下，各发送期间的信息包含期间#1、期间#2及期间#3每一者的长度的信息、各期间的排列顺序、期间#1的开始时刻的信息。与各通信协议对应的发送许可期间也可以大于或等于2个。例如，也可以是，与通信协议a对应的发送许可期间为期间#1及#3，与通信协议b对应的发送许可期间为期间#2，与通信协议c对应的发送许可期间为期间#4等。如果新连接的通信装置1的发送期间设定部13接收到各发送许可期间的信息，则将各通信协议的发送许可期间设定于通信处理部14。作为各发送许可期间的信息的分发源的通信装置1也可以在检测出连接了新的通信装置1的情况下，对网络系统100的全部通信装置1发送各发送许可期间的信息。另外，作为各发送许可期间的信息的分发源的通信装置1也可以在检测出连接了新的通信装置1的情况以外，定期或不定期地对网络系统100的全部通信装置1发送各发送许可期间的信息。

接着，对通信装置1的硬件结构进行说明。图4是表示实施方式1涉及的通信装置的硬件结构的一个例子的图。通信装置1具备：处理电路20，其包含处理器21及存储器22；网络控制器30，其与其它通信装置1之间进行通信帧的收发等；驱动电路41及42，其对被输入的信号执行包含电平转换处理的信号处理；以及连接器51及52，其用于连接通信用线缆。

处理器21是cpu(centralprocessingunit，也称为中央处理装置、处理装置、运算装置、微处理器、微型计算机、处理器、dsp(digitalsignalprocessor))、系统lsi(largescaleintegration)等。存储器22是ram(randomaccessmemory)、rom(readonlymemory)、闪存、eprom(erasableprogrammablereadonlymemory)、eeprom(electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)等非易失性或易失性半导体存储器、磁盘、软盘、光盘、高密度盘、迷你盘或dvd(digitalversatiledisc)等。通信用线缆连接于连接器51及52。在处理电路20中，处理器21通过从存储器22读出、执行用于作为通信装置1进行动作的程序，从而实现各种功能。

此外，网络控制器30具备的通信端口(port#1、#2)的数量为2个只是一个例子，也可以大于或等于3个。另外，就处理电路20而言，也可以替代通用的处理器21及存储器22，由单一电路、复合电路、被程序化后的处理器、被并行程序化后的处理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit)、fpga(fieldprogrammablegatearray)、或将它们组合起来的专用硬件实现。

图3所示的计时部11、时刻同步部12、发送期间设定部13及通信处理部14由网络控制器30实现。此外，计时部11、时刻同步部12、发送期间设定部13及通信处理部14还能够由处理电路20实现。

图5是表示实施方式1涉及的通信装置与其它通信装置之间收发的帧的结构例的图。图5所示的帧示出符合以太网(注册商标)规格的帧的结构。图5所示的帧包含：帧头(header)，其储存帧的发送源及发送目标等信息；数据字段(data)，其储存数据；以及储存错误检测用信息的字段(fcs：framechecksequence)。另外，帧头包含发送目标地址字段(da：destinationaddress)、发送源地址字段(sa：sauceaddress)、以及类型字段(type)。在类型字段中对储存于数据字段的上层协议的识别信息进行储存。帧头有时包含储存vlan(virtuallocalareanetwork)标识符等的vlan标签等标签信息。

接着，对实施方式涉及的网络系统100的具体例进行说明。

图6是表示实施方式1涉及的网络系统的第1具体例的图。图6示出将7台通信装置#1～#7线型连接的结构的网络系统100的例子。设为通信装置#1、#5及#7适配于通信协议a，通信装置#2及#4适配于通信协议b，通信装置#3及#6适配于通信协议c。即，通信装置#1、#5及#7为遵照通信协议a进行通信的通信装置，通信装置#2及#4为遵照通信协议b进行通信的通信装置，通信装置#3及#6为遵照通信协议c进行通信的通信装置。作为一个例子，能够使适配于通信协议a的通信装置#1、#5及#7为周期性对控制数据进行收发的通信装置，适配于通信协议b的通信装置#2及#4为不定期对控制数据进行收发的通信装置，适配于通信协议c的通信装置#3及#6为不定期对控制数据以外的通常的数据进行收发的通信装置。作为周期性收发的控制数据，是用于对伺服放大器、伺服电动机及各种传感器等进行控制的数据，用于对有无异常产生进行检测的数据。作为不定期收发的控制数据，是表示异常的详细内容的数据、用于对通信装置进行检测的数据、用于进行网络的设定的数据等。

在图6所示的例子的情况下，各通信周期由期间a、期间b、期间c构成，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的数据发送的第1发送许可期间，该期间b为许可了由适配于通信协议b的通信装置进行的数据发送的第2发送许可期间，该期间c为许可了由适配于通信协议c的通信装置进行的数据发送的第3发送许可期间。因此，通信装置#1、#5及#7在各周期的期间a中进行本装置所适配的通信协议a下的发送。相同地，通信装置#2及#4在各周期的期间b中进行本装置所适配的通信协议b下的发送。通信装置#3及#6在各周期的期间c中进行本装置所适配的通信协议c下的发送。在图6所示的例子中将期间a、期间b及期间c设为相同长度。

作为通信协议a至c，可以例示出周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议、非周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议、以及发送不需要低延迟的传送的数据的协议。即，在图6所示的例子中，可以使通信协议a为周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，通信协议b为非周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，通信协议c为发送不需要低延迟的传送的数据的协议。另外，在图6所示的例子中，可以使通信协议a为非周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，通信协议b为周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，通信协议c为发送不需要低延迟的传送的数据的协议。在构成1个周期的期间a、b及c中的哪个期间发送哪个通信协议的数据并不限定于此。

作为周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，是在工业用设备的控制中，在控制设备和被控制设备之间循环性即周期性对控制数据进行收发的通信协议，但并不限定于此。将在控制设备和被控制设备之间循环性地对控制数据进行收发的通信也称为循环通信。以在循环通信中周期性收发的控制数据为代表的要求低延迟传送的数据有时也称为实时数据。另外，作为非周期性发送要求低延迟的传送的数据的协议，是在工业用设备的控制中，在控制设备和被控制设备之间非周期性地、即不定期地对控制数据进行收发的通信协议，但并不限定于此。在控制设备和被控制设备之间不定期地对控制数据进行收发的通信也称为瞬态通信。通过瞬态通信收发的数据有时也称为瞬态数据。作为工业用设备的控制中使用的通信方式，是cc-linkie(注册商标)，但通信方式并不限定于此。另外，作为发送不需要低延迟的传送的数据的协议，是tcp/ip(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol)，但并不限定于此。

此外，被线型连接的除了两端的通信装置以外的通信装置#2～#6在接收到本装置所不适配的通信协议的数据即帧的情况下，将接收到的数据转发。但是，各通信装置针对在原本不应接收的定时(timing)接收到的数据不进行转发。例如，各通信装置在期间a接收到与对应于通信协议a的数据不同的通信协议的数据的情况下，不进行转发。各通信装置通过对在接收到的帧的帧头内的类型字段储存的信息进行确认，从而对接收到的数据的协议进行识别。在接收到的帧的帧头内包含vlan标签的情况下，也可以根据在vlan标签储存的信息对协议进行识别。通信装置在不转发接收到的数据的情况下，将接收数据废弃，或等待至变为与接收到的数据的通信协议对应的期间，然后进行转发。例如，通信装置#4在周期1的期间b中接收到通信协议a的数据的情况下，将接收到的数据保存下来，在变为周期2的期间a后，发送所保存的数据。

如上所述，由于图6所示的通信装置#1～#7在许可了采用本装置所适配的通信协议进行数据发送的发送许可期间对数据进行发送，因此能够避免受到其它通信协议行的数据发送的影响。即，能够防止由于来自其它通信协议下的数据发送的影响而使传送延迟时间增大。另外，由于通信装置#1～#7在接收到在原本不应接收的定时接收到的数据、即接收到在预先确定的发送许可期间以外发送来的数据的情况下不进行转发，因此能够防止在错误的定时发送的数据对其它通信协议的数据传送造成影响。

此外，在图6中，各通信装置适配于1个通信协议，但也可以适配于多个通信协议。例如，也可以使通信装置#1为适配于通信协议a及b的通信装置，通信装置#5为适配于通信协议a及c的通信装置等。在该情况下，通信装置#1在期间a中进行通信协议a下的数据发送，并且在期间b中进行通信协议b下的数据发送。通信装置#5在期间a中进行通信协议a下的数据发送，并且在期间c中进行通信协议c下的数据发送。

另外，在图6所示的例子中，将许可各通信协议下的发送的各发送许可期间的长度设为相同，但也可以将各通信协议的发送许可期间的长度设为不同。另外，在图6所示的例子中，将各通信协议的发送许可期间设为在各通信周期中各为1个，但也可以设为大于或等于2个。例如，也可以如图7所示的第2具体例那样设定各发送许可期间。在图7所示的第2具体例中，许可由适配于通信协议a的通信装置进行发送的期间a的长度，比许可由适配于通信协议b的通信装置进行发送的期间b的长度以及许可由适配于通信协议c的通信装置进行发送的期间c的长度长。另外，1个通信周期包含2个期间a。作为图7所示的通信周期的结构的变形例，想到包含大于或等于3个期间a的结构、包含多个期间b的结构、分别包含多个期间a及b的结构等。例如，既可以将1个通信周期设为期间a+期间b+期间a+期间c+期间a，也可以将1个通信周期设为期间a+期间b+期间a+期间b+期间a+期间c。也可以将1个通信周期设为期间a+期间c+期间a+期间b+期间a+期间c等。如上所述，只要将包含期间a、期间b及期间c而构成的1个通信周期设为期间a、期间b及期间c每一者至少包含大于或等于1个的结构即可。

在设为图7所示的结构的情况下也会得到与设为图6所示的结构的情况相同的效果。另外，在形成网络系统100的各通信装置所适配的通信协议存在波动的情况下，即适配于特定的通信协议的通信装置的数量比适配于其它通信协议的通信装置多的情况下，通过针对各个通信协议改变发送许可期间的长度，从而能够平等地对各通信装置赋予发送许可。在适配于各通信协议的通信装置的数量不存在大的差异但特定的通信协议下的通信的产生频率比其它通信协议下的通信的产生频率高的情况下，相同地，也能够平等地对各通信装置赋予发送许可。

图8是表示实施方式1涉及的网络系统的第3具体例的图。与图6及图7所示的例子相同地，图8示出将7台通信装置#1～#7线型连接的结构的网络系统100的例子。设为通信装置#1、#5及#7适配于通信协议a，通信装置#2及#4适配于通信协议b，通信装置#3及#6适配于通信协议c。图8示出如下情况下的动作例，即，作为通信协议a而使用令牌控制协议、即令牌传递方式的协议。作为使用令牌传递方式的例子，存在作为工业用设备所连接的网络的cc-linkie(注册商标)。

图8所示的例子的通信装置中的适配于通信协议b的通信装置#2及#4的动作、适配于通信协议c的通信装置#3及#6的动作分别与图6及图7所示的例子的通信装置#2及#4的动作、通信装置#3及#6的动作相同。

在图8所示的例子中，在适配于通信协议a的通信装置#1、#5及#7中，通信装置作为对令牌的发送定时进行控制的令牌主站进行动作，通信装置#5及#7作为从站进行动作。令牌主站是能够在各发送许可期间首先发送令牌的通信装置。

如图8所示，令牌主站在发送出的令牌循环而返回到本装置的情况下，对在发送许可期间内是否可以重新发送进行判别，更详细而言，对在重新发送了令牌的情况下重新发送出的令牌是否在发送许可期间内返回到本装置进行判别。在令牌主站判断出不能重新发送的情况下，不进行令牌的重新发送而是继续保存令牌，在变为下一个发送许可期间，即许可了通信协议a下的发送的期间a后对令牌进行发送。

此处，令牌主站发送令牌，令牌在根据令牌控制协议进行通信的各通信装置间循环而返回到令牌主站所需要的最大时间是预先确定的。即，从令牌主站发送令牌起至返回到令牌主站为止所需要的时间即令牌循环时间的最大值是基于根据令牌控制协议进行通信的通信装置的台数确定的。因此，令牌主站在令牌循环而返回的时刻的期间a的剩余时间比令牌循环时间的最大值小的情况下，判断为不能进行令牌的重新发送。此外，通过将图8所示的期间a的长度设定为令牌循环时间的最大值的整数倍，从而令牌主站能够容易地判断是否可进行返回到本装置的令牌的重新发送。在将期间a的长度设定为令牌循环时间的最大值的n倍(n为正整数)的情况下，令牌主站在1个期间a中对令牌进行n次发送后判断为不能进行令牌的重新发送。图8是在将期间a的长度设定为令牌循环时间的最大值的情况下，即n＝1的情况下的例子。令牌循环时间的最大值是考虑网络上的传送延迟时间、各通信装置中的处理延迟时间、以及各通信装置能够发送的最大数据量而确定的。

如上所述，在形成网络系统100的通信装置中能够包含根据令牌控制协议进行通信的通信装置。

在图8所示的例子中将令牌主站设为1台，但也可以设为多台。在令牌主站为多个的情况下，各令牌主站如果接收到令牌，则判定在许可本装置的发送的发送许可期间内、即许可了令牌控制协议下的发送的发送许可期间内令牌是否能够到达下一个令牌主站。各令牌主站如果判断为在发送许可期间内令牌能够到达下一个令牌主站，则发送令牌。各令牌主站如果判断为在发送许可期间内令牌不能到达下一个令牌主站，则在当前的发送许可期间不进行令牌的发送，而是等待至下一个发送许可期间后对令牌进行发送。将各令牌主站设为预先保存有令牌的循环路径的信息、以及循环路径上的本装置后的下一个令牌主站的信息。

图9是表示将令牌主站设为多台的情况下的例子的图。图9是表示实施方式1涉及的网络系统的第4具体例的图。如图9所示，也可以使适配于令牌控制协议的通信装置#1、#5及#7全部作为令牌主站进行动作。

图10是表示实施方式1涉及的网络系统的第5具体例的图。在至此说明过的第1至第4具体例中，是以构成网络系统的多个通信装置全部都知晓许可了本装置的数据发送的发送许可期间为前提而说明的。但是，即使在一部分通信装置并不知晓发送许可期间的情况下，也能够防止采用特定的通信协议发送出的数据的传送延迟时间增大。使用图10说明一部分通信装置并不知晓发送许可期间的情况下的动作。图10示出将6台通信装置#1～#6线型连接的结构的网络系统100的例子。设为通信装置#1、#3及#5适配于通信协议a，通信装置#2及#4适配于通信协议b，通信装置#1及#6适配于通信协议c。在图10的例子中通信装置#1适配于通信协议a及c。另外，在图10的例子中，各通信周期由期间a、期间b、共用期间构成，该期间a为许可由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该期间b为许可由适配于通信协议b的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关，许可由通信装置#1～#6进行的发送的发送许可期间。协议a为令牌控制协议。

在图10所示的例子中，没有对通信协议c设置发送许可期间，适配于通信协议c的通信装置#6仅能够在共用期间进行发送。另外，通信装置#6为通常的个人计算机等，不了解各发送许可期间的设定，即许可本装置的发送的发送许可期间。因此，通信装置#6有时在原本能够发送的共用期间以外发送通信协议c的数据。在图示出的例子中，通信装置#6在期间a及共用期间，将通信协议c的数据发送给通信装置#1，通信装置#5对这些数据进行接收。通信装置#5判断为在期间a中从通信装置#6接收到的数据是通信协议a以外的数据，不对接收到的数据进行转发而是进行保存。之后，如果变为共用期间，则通信装置#5对从通信装置#6接收而保存的通信协议c的数据进行转发。另外，通信装置#5针对在共用期间从通信装置#6接收到的数据立即进行转发。在通信装置#1至#6所形成的网络系统为基于以太网(注册商标)的网络，例如cc-linkie等的情况下，通信装置#5通过对在帧的帧头储存的信息，具体而言，对在图5所示的type字段储存的信息进行确认，由此对在共用期间以外的期间接收到的数据是否为许可了该期间的转发的数据进行判别。

对通信装置#5的情况进行了说明，通信装置#2～#4也相同。例如，通信装置#2在期间a中接收到采用通信协议b发送出的数据的情况下，保存接收到的数据，在变为期间b后进行转发。另外，通信装置#2在期间a或期间b中接收到采用通信协议c发送出的数据的情况下，保存接收到的数据，在变为共用期间后进行转发。相同地，通信装置#2在期间b中接收到采用通信协议a发送出的数据的情况下，保存接收到的数据，在变为共用期间后进行转发。在通信装置#2～#5中，通信处理部14对将接收到的数据立刻转发还是暂时保存进行判断。

如上所述，在图10所示的例子的网络系统中，设置许可特定的通信协议下的发送的发送许可期间即专用发送期间、以及许可全部通信协议下的发送的共用期间，知晓专用发送期间及共用期间的通信装置在接收到许可了专用发送期间的发送的数据以外的数据的情况下，在等待至变为许可了接收到的数据的发送的期间后对数据进行转发。由此，在通常的个人计算机等通信装置，即不知晓专用发送期间及共用期间而不定期地对数据进行发送的通信装置连接于网络系统的情况下，也能够排除由从通信装置不定期地发送的数据造成的影响，能够进行采用特定的通信协议发送出的数据的低延迟传送。

如上所述，在本实施方式涉及的网络系统中，针对各个通信协议单独地设置许可由形成网络的各通信装置进行的数据发送的发送许可期间，各通信装置在与所使用的通信协议对应的发送许可期间，对数据进行发送。由此，能够防止各通信协议的数据发送受到其它通信协议的数据发送的影响而延迟。另外，针对作为要求低延迟传送的数据存在被周期性发送的控制数据和被非周期性发送的控制数据的工业用设备的控制数据，能够实现低延迟传送。

实施方式2.

接着，对实施方式2涉及的网络系统进行说明。网络系统的结构与实施方式1相同。

在本实施方式中，对形成网络系统的通信装置向其它通信装置发送数据的动作的例子进行说明。在本实施方式中，说明如下情况下的动作例，即，在网络系统中，形成网络系统的多个通信装置中的1台作为主站进行动作，剩余的作为从站进行动作，作为主站进行动作的通信装置与作为从站进行动作的通信装置之间对各种数据进行收发。

图11是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第1例的图。图11示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，作为从站的通信装置(下面，称为从站)向作为主站的通信装置(下面，称为主站)发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。主站能够对采用通信协议a发送出的数据及采用其它通信协议发送出的数据进行接收。从站适配于通信协议a，遵照通信协议a进行数据发送。在后述的第2例～第9例中也相同。另外，从站在共用期间对采用通信协议a以外的通信协议发送出的数据进行转发。

图11示出从站在相同期间、即期间a中通过各自的通信帧对通信协议a的周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送的情况下的数据发送动作的例子。此外，在图11中，将周期性实时数据记载为“周期性rtd#1”等，将非周期性实时数据记载为“非周期性rtd#1”等。在表示后述的第2例～第9例的图中也相同。作为第1数据的周期性实时数据是在工业用设备的控制中，要求低延迟的传送且被周期性发送的数据。作为第2数据的非周期性实时数据与周期性实时数据相同地，是在工业用设备的控制中，要求低延迟的传送的数据，但其是不明确什么时候发送的数据。但是，在本实施方式中设为，发送非周期性实时数据的定时并不是完全不明确，存在发送可能性的定时是预先确定的。例如，非周期性实时数据是在与周期性实时数据的发送周期的整数倍的周期相当的定时进行发送的。在后述的第2例～第9例中也相同。此外，也可以是非周期性实时数据不明确，存在发送的可能性的定时并未预先确定的情况。

在图11所示的例子的情况下，非周期性实时数据在周期1的期间a中不进行发送，在周期2的期间a中，在周期性实时数据之后进行发送。作为非周期性实时数据，是用于工业用设备的控制的以瞬态通信发送的控制数据即瞬态数据中的要求低延迟传送的数据，但并不限定于此。在瞬态数据中还存在不要求低延迟传送的数据，即即使传送延迟时间大也没有问题的数据。作为周期性实时数据，是用于工业用设备的控制的以循环通信发送的控制数据，但并不限定于此。各周期即将期间a作为开始的周期是以与发送周期性实时数据的周期相同的方式进行确定的。另外，期间a的长度是考虑发送周期性实时数据的周期、周期性实时数据的数据量、传送延迟时间的波动、以及非周期性实时数据的最大数据量等而确定的。

此外，从站在共用期间对非周期性实时数据以外的不定期产生的数据，即即使传送延迟时间大也没有大问题的数据进行发送。从站既可以通过数据发送中使用的通信协议对是否为即使传送延迟时间大也没有大问题的数据进行判断，也可以根据储存有数据的帧的帧头内的信息进行判断。如上所述，在图11所示的例子的情况下，期间a设为许可了对要求低延迟传送的数据进行发送的协议下的数据发送的发送许可期间。共用期间设为许可了对不要求低延迟传送的数据进行发送的协议下的数据发送的发送许可期间。设为在共用期间，也能够进行对要求低延迟传送的数据进行发送的协议下的通信。

如图11所示，在包含适配于对周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送的通信协议的通信装置的情况下，也能够应用本实施方式的网络系统，能够实现低延迟传送。

图12是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第2例的图。与图11所示的例子相同地，图12示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

在图12所示的例子中，如果从站在相同的发送许可期间对周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送，则将周期性实时数据和非周期性实时数据储存于相同帧而作为1个帧进行发送。由此，与以单独的帧对周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送的图11所示的例子相比，帧的帧头部分变少，能够实现高效的传送，即将数据以外的开销的比率抑制得低的传送。此外，周期性实时数据及非周期性实时数据为通信协议a的数据。在后述的各例子中也相同。

图13是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第3例的图。图13示出如下情况下的动作例，即，在设定了共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该共用期间与所适配的通信协议无关而许可了由全部的通信装置进行的发送的发送许可期间。

图13示出从站在相同的共用期间通过各自的通信帧对协议a的周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送的情况下的数据发送动作的例子。设定共用期间的周期是基于发送周期性实时数据的周期确定的。具体而言，以与发送周期性实时数据的周期相同的方式，对设定各共用期间的周期进行确定。即，将各共用期间的长度设定为与发送周期性实时数据的周期相同。

周期性实时数据是在各共用期间发送的。将周期性实时数据在各共用期间进行发送即可，与在相同的共用期间内发送的周期性实时数据及非周期性实时数据的排列顺序无关。图13所示的例子示出，从在周期1中发送周期性实时数据起直至在接下来的周期2中发送周期性实时数据为止的期间，产生了3种非周期性实时数据、即非周期性实时数据#1、#2及#3的发送的情况。在图13所示的例子中，在周期1的共用期间对非周期性实时数据#1及#2进行发送，对于非周期性实时数据#3，在由从站内的缓冲器暂时保存后，在周期2的共用期间先于周期性实时数据#2进行发送，以不使延迟时间增大。

也可以与图12所示的例子相同地，从站通过1个通信帧对周期性实时数据和非周期性实时数据进行发送。

此外，从站在对非周期性实时数据以外的不定期产生的数据，具体而言，即使传送延迟时间大也没有大问题的数据进行发送的情况下，在没有产生非周期性实时数据的周期的共用期间、或发送的非周期性实时数据的数据量少的周期的共用期间进行发送。即，从站在各共用期间优先地对周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送，在结束了周期性实时数据及非周期性实时数据的发送后的剩余期间对其它数据进行发送。

如上所述，在图13所示的例子中，考虑周期性实时数据的发送周期、周期性实时数据的数据量、传送延迟时间的波动、非周期性实时数据的产生数量及各非周期性实时数据的最大数据量等而对共用期间进行设定。另外，在各共用期间，与传送延迟时间增大不成为问题的其它数据相比，从站优先地对要求低延迟传送的周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送。在设为图13所示的例子的情况下，也能够实现周期性实时数据及非周期性实时数据的低延迟传送。

图14是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第4例的图。与图11及图12相同地，图14示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

与图11相同地，图14示出从站在相同期间、即期间a中通过各自的通信帧对通信协议a的周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送的情况下的数据发送动作的例子。但是，在图14所示的例子中，与非周期性实时数据的有无对应地对周期a的长度进行变更。由于周期性实时数据的发送周期与非周期性实时数据的有无无关而是恒定的，因此将包含期间a及共用期间而构成的各周期的长度设为恒定。从站在各周期中，如果完成周期性实时数据及非周期性实时数据的发送，则使期间a结束而作为共用期间进行处理，在存在传送延迟时间增大不成为问题的其它数据的情况下对其进行发送。由于主站仅对从从站发送出的数据进行接收，因此不需要准确地对是期间a还是共用期间进行识别，但在想要使主站识别它们的情况下，从站以下述方式进行动作即可。例如，从站在对周期性实时数据进行发送时，以使得表示是否在同一期间a中发送非周期性实时数据的信息包含于周期性实时数据的方式将非周期性实时数据的有无通知给主站。主站在接收到没有包含发送非周期性实时数据这一主旨的信息的周期性实时数据的情况下，将同一周期的剩余时间识别为共用期间。

对从站为1台的情况进行了说明，但从站大于或等于2台的情况下的各从站的动作也相同。各从站在各周期中，如果完成周期性实时数据及非周期性实时数据的发送，则使期间a结束而作为共用期间进行处理，在存在其它数据的情况下对其它数据进行发送。各从站在完成周期性实时数据及非周期性实时数据的发送前，即，使期间a结束前，在从其它从站接收到既不是周期性实时数据也不是非周期性实时数据的其它数据的情况下，对其进行保存，在周期性实时数据及非周期性实时数据的发送完成而使期间a结束后，向主站发送所保存的其它数据。

也可以与图12所示的例子相同地，从站通过1个通信帧对周期性实时数据和非周期性实时数据进行发送。

如上所述，在各周期中，各从站灵活地对期间a的长度及共用期间的长度进行变更，因此在周期性实时数据及非周期性实时数据的发送结束后，能够立刻对其它数据进行发送，能够将其它数据的传送延迟抑制得低。

图15是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第5例的图。与图13相同地，图15示出如下情况下的动作例，即，在设定了共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部的通信装置进行的发送的发送许可期间。

在图15所示的例子中，从站在发送非周期性实时数据时，对直至变为下一个周期性实时数据的发送定时为止非周期性实时数据的发送是否完成进行判断。从站在直至变为下一个周期性实时数据的发送定时为止不能完成非周期性实时数据的发送的情况下，将非周期性实时数据分割，生成直至下一个周期性实时数据的发送定时为止能够完成发送的大小的前半部分数据和剩余的后半部分数据。然后，从站以前半部分非周期性实时数据、周期性实时数据、后半部分非周期性实时数据的顺序向主站发送数据。在图15所示的例子中，从站在产生了非周期性实时数据#1时，判断为在下一个周期性实时数据#2的发送开始前不能使非周期性实时数据#1的发送完成，将非周期性实时数据#1分割为非周期性实时数据#1(1/2)及非周期性实时数据#1(2/2)，在周期性实时数据#2的前后进行发送。从站在发送非周期性实时数据#2时也相同地，将非周期性实时数据#2分割为2个而在周期性实时数据#3的前后进行发送。

在图15所示的动作中，例如，由ieee(theinstituteofelectricalandelectronicsengineers，inc.)规定的tsn(timesensitivenetworks)标准的抢占功能而实现非周期性实时数据的分割发送。

在图15所示的例子中，由于将非周期性实时数据分割而进行发送，因此能够防止产生等待时间、即既不发送周期性实时数据也不发送非周期性实时数据的时间段。因此，能够实现频带的有效利用及低延迟传送。

图16是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第6例的图。与图11及图12相同地，图16示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

与图11所示的例子不同，在图16所示的例子中，在主站设定的期间a及共用期间与在从站设定的期间a及共用期间不完全一致，设为考虑到从从站至主站为止的传送路径上的延迟时间的设定值。如果将从从站至主站为止的传送路径上的延迟时间设为td，则将从站的期间a及共用期间的开始时刻设定为比主站的期间a及共用期间的开始时刻早td的值。从站在各期间a中对周期性实时数据进行发送，在周期性实时数据的发送结束后的期间a的剩余期间对非周期性实时数据进行发送。从站在共用期间对既不是周期性实时数据也不是非周期性实时数据的其它数据进行发送。

在图16所示的例子中，由于将期间a及共用期间的开始时刻在主站和从站中设定为不同的值，因此不需要考虑从从站至主站为止的传送路径上的延迟时间而对期间a及共用期间的长度进行确定。即，能够将期间a及共用期间的长度设为比图11所示的例子等短。

图17是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第7例的图。与图11及图12等相同地，图17示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

在图17所示的例子中，如果在周期1的期间a中，在发送周期性实时数据#1期间产生周期性实时数据#1，则从站将非周期性实时数据#1的发送中断而开始周期性实时数据#1的发送。之后，从站在接下来的周期2的期间a中，在发送了周期性实时数据#2后，对周期1中中断了发送的非周期性实时数据#1进行重新发送。在周期2的期间a中，从头开始对非周期性实时数据#1进行重新发送。

在图17所示的例子中，如果在非周期性实时数据的发送期间产生周期性实时数据，则将非周期性实时数据的发送中止而开始周期性实时数据的发送，因此能够与非周期性实时数据相比优先地对周期性实时数据进行发送。

图18是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第8例的图。与图11及图12等相同地，图18示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

在图11所示的第1例等中，在许可了周期性实时数据及非周期性实时数据的发送的期间a中对周期性实时数据及非周期性实时数据进行发送。相对于此，在图18所示的例子中，在期间a中没有发送完数据的情况下，从期间a跨越至共用期间对数据进行发送。在图示出的例子中，在周期1的期间a中没有完成非周期性实时数据#1的发送，而在共用期间对一部分数据进行发送。

根据图18所示的例子，能够防止在存在无法通过期间a发送完的量的数据的情况下数据的传送延迟时间过度地增大。

在各实施方式中，作为网络系统的具体例对将各通信装置线型连接的网络拓扑的情况进行了说明，但它们只是一个例子，各实施方式的网络系统在其它网络拓扑的情况下也可以应用。

图19是表示实施方式2涉及的网络系统中的数据发送动作的第9例的图。与图11及图12等相同地，图19示出如下情况下的动作例，即，在设定了期间a和共用期间的网络中，从站向主站发送数据，其中，该期间a为许可了由适配于通信协议a的通信装置进行的发送的发送许可期间，该共用期间为与所适配的通信协议无关而许可了由全部通信装置进行的发送的发送许可期间。

在图19所示的例子中，从站在周期1的期间a中发送周期性实时数据#1，并且作为非周期性实时数据#1而发送瞬态数据#1，在周期1的共用期间作为其它数据#1而发送瞬态数据#2。另外，从站在周期2的期间a中对周期性实时数据#2进行发送。周期性实时数据#1及#2是上述循环通信中发送的控制数据。瞬态数据#1是上述瞬态数据中的要求低延迟传送的瞬态数据。瞬态数据#2是不要求低延迟传送的瞬态数据。从站在期间a中产生了不要求低延迟传送的瞬态数据的情况下，在等待至变为共用期间后进行发送。

从站也可以将周期性实时数据#1和瞬态数据#1利用1个通信帧进行发送。

根据图19所示的例子，由于在共用期间对不要求低延迟传送的瞬态数据进行发送，因此能够防止受到不要求低延迟传送的瞬态数据的发送动作的影响而使得要求低延迟传送的瞬态数据的发送延迟。

以上的实施方式所示的结构表示的是本发明的内容的一个例子，也可以与其它的公知的技术组合，在不脱离本发明的主旨的范围，也可以对结构的一部分进行省略、变更。

标号的说明

1、1a、1b、1c通信装置，11计时部，12时刻同步部，13发送期间设定部，14通信处理部，20处理电路，21处理器，22存储器，30网络控制器，41、42驱动器，51、52连接器，100网络系统。