九州工業大学博士学位論文（要旨）学位記番号：情工博甲第310号 学位授与年月日平成28年3月25

Lam Duc Khai

九州工業大学博士学位論文 学位記番号:情工博甲第310号 学位授与年月日:平成28年3月25日1 Introduction|2 Industrial Wireless Communication Overview|3 iWLAN Communication Protocol|4 iWLAN MAC Hardware Design|5 PTP Time Synchronization Protocol for iWLAN System|6 PTP Hardware Design for iWLAN System|7 Conclusion and FutureWork九州工業大学平成27年

Kyutacar : Kyushu Institute of Technology Academic Repository

FA用無線LANのための高速かつ安全な通信プロトコルの検討

A Study on Fast and Safe WLAN CommunicationProtocol for Factory Automation ControlSystems著者 Lam Duc Khai発行年 2016-03-25その他のタイトル FA用無線LANのための高速かつ安全な通信プロトコルの検討学位授与番号 17104甲情工第310号URL http://hdl.handle.net/10228/5638氏     名   Lam  Duc  Khai（ベトナム） 学位の種類     博 士（情報工学） 学位記番号     情工博甲第３１０号 学位授与の日付   平成２８年３月２５日 学位授与の条件   学位規則第４条第１項該当 学位論文題目    A Study on Fast and Safe WLAN Communication Protocol  for Factory Automation Control Systems (FA用無線 LANのための高速かつ安全な通信プロトコルの検討） 論文審査委員    主 査   教 授  尾知  博 〃   伊藤  博 〃   斉  培恒 准教授  川原 憲治 〃   黒崎 正行                  〃   大野 修一  学 位 論 文 内 容 の 要 旨  産業ロボットの制御など従来の FA システムの制御では、安全性の確保のため有線のEthernet が使用されてきた。しかしながら、各ロボットメーカ独自のプロトコルが複数存在するため、その通信端末コストが高価になっている問題がロボットシステム全体のコストダウン化の障害になっている。そこで、FA 用に使用できる低価格の無線 LAN の開発が産業界から期待されている。 こうしたニーズに対し、無線 LANのポーリングプトロコル PCF を使った周期無線制御システムが欧米で実用化されているが、１端末あたりの遅延が数ミリ秒と遅く、有線Ethernet の代替システムとはなっていない。そこで本論文では、世界的にも新しい FA 用無線 LANシステムのための高速かつ安全な通信プロトコルの提案と、その LSI化設計を行った結果について論じている。 まず第１章では、研究の背景と序論について述べている。 第２章では、従来の FA制御 Ethernetについて、それらの性能比較と問題点を指摘している。 第３章では、産業ロボット制御用無線通信システムのプロトコルを提案している。具体的な設計目標は、最大 256 台の端末の周期制御通信に対し、１端末あたり 100μ秒以下の通信遅延となり、かつ通常の無線 LAN と互換性を有する MAC プロトコルの提案である。また、安全性確保のため、システムエラー率が 10-3以下とする必要がある。このため、４回までの再送処理を採用したマルチキャスト無線通信を実現する新しい MAC 層プロトコルを提案し、従来の PCFより高速な送信スループットを実現している。物理（PHY）層は、アップリンクは周波数多重、ダウンリンクはパケット多重を利用してマルチキャスト無線通信を実現するが、従来の無線 LANの PHY層が流用できる利点を有している。 第４章では、第３章で提案した新しい MAC 層プロトコルに対し、RTL 設計を行い、論理検証も実施した結果、設計目標を満足する結果が得られている。 ところで、ロボットの安全性の確保のため 100 ナノ秒オーダの時刻同期が各端末で必要となる。 そこで、第５章では、ロボット制御に必要な高精度時刻同期プロトコルを提案し、従来の IEEE1588より精度の高い時刻同期を実現する。具体的には 100ナノ秒以下の同期精度を実現するため、タイムスタンプとデータ転送を同一パケットで送信するプロトコルを提案している。実際に使用する無線 LANのシンボル同期エラー時間（実測値）でも実現できることが計算機シミュレーションでも確認できている。 第６章では、第５章で提案した新しい時刻同期プロトコルに対し、RTL 設計を行い、論理検証も実施した結果、設計目標を満足する結果が得られている。 第７章では全体のまとめと課題について述べている。  学 位 論 文 審 査 の 結 果 の 要 旨  以上のように、これら 2 つの提案法（MAC 層プロトコルと時刻同期プロトコル）より、従来よりも高速で安全な産業ロボットの制御のための無線通信システムを実現することができ、工学的に価値が高い論文内容となっている。  以上により，論文調査及び最終試験の結果に基づき，審査委員会において慎重に審査した結果、本論文が，博士（情報工学）の学位に十分値するものであると判断した。 

九州工業大学博士学位論文 学位記番号:情工博甲第310号 学位授与年月日:平成28年3月25日1 Introduction||2 Industrial Wireless Communication Overview||3 iWLAN Communication Protocol||4 iWLAN MAC Hardware Design||5 PTP Time Synchronization Protocol for iWLAN System||6 PTP Hardware Design for iWLAN System||7 Conclusion and FutureWor

Lam, Duc Khai

Kyushu Institute of Technology of Academic Repository

https://kyutech.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=4419&item_no=1&attribute_id=16&file_no=1

FA用無線LANのための高速かつ安全な通信プロトコルの検討

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Kyutacar : Kyushu Institute of Technology Academic Repository

Kyutacar : Kyushu Institute of Technology Academic Repository

Kyushu Institute of Technology of Academic Repository