CN115280691A - 时分复用通信系统、时分复用通信方法及程序 - Google Patents

时分复用通信系统、时分复用通信方法及程序 Download PDF

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Abstract

主节点(11)将包含扩展期间(DEX)、扩展时隙编号(NEX)及扩展时刻(TEX)在内的带宽扩展指示发送至多个从属节点(12)。主节点(11)及多个从属节点(12)执行带宽扩展处理，即，在由扩展时刻(TEX)指定的周期之后的周期中，变更为使开始时刻提前扩展期间(DEX)的量，使通过扩展时隙编号(NEX)识别的时隙扩展扩展期间DEX的量，使通过缩短时隙编号(NSH)确定的时隙缩短了扩展期间(DEX)的量后的帧。主节点(11)及从属节点(12)使用所分配的时隙进行通信。

Description

时分复用通信系统、时分复用通信方法及程序
技术领域
本发明涉及时分复用通信系统、时分复用通信方法及程序。
背景技术
在时分复用网络中，在进行带宽的保证的情况下，以预先规定的间隔周期性地进行通信，将1个周期内分割为预先规定的期间的时隙，将进行带宽保证的各通信分配给各时隙。提出了在这样的时分复用网络中，在通信过程中扩展进行带宽保证的通信的带宽的方法(例如，专利文献1)。
在专利文献1中记载有对时分复用网络中的线路切换信道的带宽进行变更的方法。在专利文献1所记载的带宽变更方法中，比特流被分割为预先规定的期间的重复帧，各帧被分割为多个时隙。对以下情况进行了说明，即，能够对1个信道分配大于或等于1个时隙，通过使分配给信道的时隙数量增加，能够扩展信道的带宽。
另一方面，还提出了在时分复用网络中对时隙本身进行扩展的方法(例如，专利文献2)。专利文献2所记载的通信系统重复预先规定的期间的通信周期而进行时分复用通信。通信周期被分割为定期发送段、事件发送段和网络空闲时间，各段被分割为多个时隙。对以下情况进行了说明，即，事件发送段包含长度可变的时隙，能够将时隙长度扩展为最小单位的整数倍。
专利文献1：日本特表2002-525915号公报
专利文献2：日本特开2009-38477号公报
发明内容
在专利文献1所记载的那样的对1个信道分配大于或等于1个时隙而扩展带宽的方法中，有时没有对1个信道连续地分配时隙。在该情况下，1个重复帧内即从信道的通信开始至结束为止的期间的最大值与重复帧的期间相同，无法进一步缩短。即，有可能产生没有被用于通信的无用期间。例如，在PLC(Programmable Logic Controller)间的通信那样的对相同类别的数据定期地进行通信的情况下，存在无用的期间重叠而导致通信速度降低这样的问题。
另外，根据专利文献2所记载的时分复用网络，在事件发送段中，能够在通信过程中对时隙的带宽进行扩展，但存在由于扩展而使后续的时隙的通信开始及结束时刻延迟的问题。另外，还存在由于延迟而无法保证各个时隙的带宽这样的问题。
本发明就是鉴于上述那样的情况而提出的，其目的在于，提供不会由于一部分的时隙的扩展而使后续的时隙的通信延迟，能够实现各时隙的带宽保证的时分复用通信系统、时分复用通信方法及程序。
为了达到上述目的，本发明的时分复用通信系统为主节点及多个从属节点使用包含多个时隙的通信帧进行通信的时分复用通信系统，在该时分复用通信系统中，主节点具有带宽扩展指示部，该带宽扩展指示部将包含扩展期间、扩展时隙编号及扩展时刻在内的带宽扩展指示发送至多个从属节点。另外，主节点及多个从属节点具有带宽扩展处理部，该带宽扩展处理部在由扩展时刻指定的周期之后的周期中，将通信帧变更为使开始时刻提前扩展期间的量，使通过扩展时隙编号识别的时隙扩展扩展期间的量，使通过缩短时隙编号识别的时隙缩短了扩展期间的量后的帧。
发明的效果
根据本发明，由于将通过来自主节点的带宽扩展指示指定的缩短时隙缩短，将所指定的扩展时隙扩大，因此不会由于一部分时隙的扩展而使后续的时隙的通信延迟，能够保证各时隙的带宽。
附图说明
图1是表示实施方式1涉及的时分复用通信系统的结构例的框图。
图2是表示通信帧的1个周期的概况的图。
图3是表示主节点和从属节点的功能结构例的功能框图。
图4是表示实施方式1涉及的主节点和从属节点的动作的时序图。
图5是表示未进行带宽扩展处理的情况和进行带宽扩展处理的情况下的通信帧的概况的图。
图6是表示实施方式2涉及的主节点和从属节点的动作的时序图。
图7是表示改变了扩展次数时的通信帧的差异的图。
具体实施方式
(实施方式1)
下面，参照附图对实施方式1详细地进行说明。
图1是表示实施方式1涉及的时分复用通信系统10的结构例的框图。如图1所示，时分复用通信系统10包含主节点11和多个从属节点12。主节点11和从属节点12彼此可通信地连接。通信方法为有线或无线的时分复用方式的任意方法。
图2是表示节点间的通信所使用的通信帧的1个周期的概况的图。通信帧的1个周期被分割为多个时隙。在图2中示出分割为n个(n为自然数)时隙的例子。各时隙的长度也可以彼此不同。从属节点12使用由主节点11预先分配的时隙进行数据的收发。通信帧具有重复排列了图2所示的周期的结构。
图3是表示主节点11和从属节点12的功能结构例的功能框图。如图3所示，主节点11具有控制部110、通信部115、存储部116。控制部110为执行在存储部116储存的程序的运算处理装置，例如为CPU(Central Processing Unit)。控制部110通过执行程序而作为如下功能部起作用：带宽扩展指示部111，其将带宽扩展指示发送至从属节点12；带宽扩展处理部112，其将通信帧变更为遵循于带宽扩展指示的帧；以及收发执行部113，其在通信帧中的被分配的时隙的期间中执行数据的收发。
如图3所示，从属节点12具有控制部120、通信部125、存储部126。控制部120为执行在存储部126储存的程序的运算处理装置，例如为CPU(Central Processing Unit)。控制部120通过执行程序而作为如下功能部起作用：带宽扩展处理部122，其将通信帧变更为遵循于从主节点11接收到的带宽扩展指示的帧；以及收发执行部123，其在通信帧中的被分配的时隙的期间中执行数据的收发。
使用图4所示的时序图，对如上所述构成的时分复用通信系统10的动作进行说明。图4是表示本实施方式1涉及的主节点11和从属节点12的动作的时序图。
首先，为了将特定的时隙扩展，主节点11决定扩展期间DEX、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH、扩展时刻TEX，对带宽扩展指示进行创建(步骤S101)。例如，与来自从属节点12的通信容量的增加请求对应地，或根据来自上级装置的指令进行时隙的扩展。
扩展期间DEX为与通信容量的增加对应的时隙的期间的扩展量，是进行扩展的时隙的扩展后的期间与扩展前的期间之差。扩展时隙编号NEX是对预先分配给需要增加通信容量的从属节点12的时隙进行识别的编号。扩展时隙编号NEX可以使用预先规定的时隙的标识符，或者，也可以使用表示从周期的开头算起的位置的编号。
缩短时隙编号NSH是对在带宽扩展时缩短的时隙进行识别的编号。通过缩短时隙编号NSH识别的时隙例如是预先知道通信量少且允许缩短期间的时隙。扩展时刻TEX为对执行带宽扩展的周期进行指定的值。扩展时刻TEX可以是实际时间，或者，也可以是周期的编号。
接着，主节点11将带宽扩展指示发送至网络内的全部从属节点12(步骤S102)。主节点11使用分配给自身的时隙发送带宽扩展指示。或者，在是主节点11和从属节点12的通信开始前的情况下，可以使用图2的时隙内的任意时隙发送带宽扩展指示。
所发送的带宽扩展指示包含扩展期间DEX、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH、扩展时刻TEX的信息。此外，在预先决定了带宽扩展时缩短的时隙，针对全部节点都已进行了设定的情况下，缩短时隙编号NSH也可以不包含于带宽扩展指示。
主节点11在发送了带宽扩展指示后至通过扩展时刻TEX指定的周期之前为止，以扩展前的时隙继续通信，等待带宽扩展(步骤S103)。相同地，从属节点12在接收到来自主节点11的带宽扩展指示后至通过扩展时刻TEX指定的周期之前为止，以扩展前的时隙继续通信，等待带宽扩展(步骤S103)。
之后，主节点11及从属节点12在通过扩展时刻TEX指定的周期之后执行带宽扩展处理(步骤S104)。
使用图5，具体地对在步骤S104中执行的带宽扩展处理进行说明。图5是表示未进行带宽扩展处理的情况和进行了带宽扩展处理的情况下的通信帧的概况的图。在图5中，第c周期是扩展时刻TEX所在的周期，是通过扩展时刻TEX指定的周期。第c+1周期是第c周期的下一个周期。
时隙m是通过扩展时隙编号NEX识别的时隙。时隙n是通过缩短时隙编号NSH识别的时隙。时隙m及时隙n的顺序也可以前后调换。
参照图5的下部的通信帧对执行带宽扩展的情况进行说明。首先，主节点11及从属节点12在第c周期中使时隙n缩短扩展期间DEX的期间的量。在图5所示的例子中，时隙n为第c周期的最后的时隙，但在时隙n之后也存在时隙的情况下，将时隙n之后的时隙的开始时刻及结束时刻提前扩展期间DEX的量。
接着，在第c+1周期之后的周期中将周期的开始时刻及结束时刻提前扩展期间DEX的量。另外，在第c+1周期中将时隙m扩展扩展期间DEX的量。另外，在第c+1周期中将时隙n缩短扩展期间DEX的量。
使用如上所述变更后的通信帧，主节点11及从属节点12的收发执行部113及123执行数据的收发。由此，能够在不使后续时隙延迟的情况下将通过扩展时隙编号NEX指定的时隙m扩展。
如上所述，就本实施方式涉及的时分复用通信系统10而言，主节点11将包含扩展期间DEX、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH及扩展时刻TEX在内的带宽扩展指示发送至多个从属节点12。之后，主节点11及多个从属节点12执行带宽扩展处理，即，在由扩展时刻TEX指定的周期之后的周期中，变更为使开始时刻提前扩展期间DEX的量，使通过扩展时隙编号NEX识别出的时隙扩展扩展期间DEX，使通过缩短时隙编号NSH识别出的时隙缩短了扩展期间DEX的量后的帧。由此，能够在不会由于一部分时隙的扩展而使后续的时隙的通信延迟的情况下保证各时隙的带宽。
(实施方式2)
下面，参照图6、7对实施方式2详细地进行说明。本实施方式2的时分复用通信系统10也是基于由主节点11发送的带宽扩展指示，主节点11及多个从属节点12执行将所指定的时隙的期间扩展的带宽扩展处理。本实施方式2的时分复用通信系统10的硬件结构与实施方式1相同，但带宽扩展指示和带宽扩展处理的内容与实施方式1不同。
图6是表示本实施方式2涉及的主节点11和从属节点12的动作的时序图。首先，为了将特定的时隙扩展，主节点11决定扩展期间DSH、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH、扩展时刻TEX、扩展次数REX，对带宽扩展指示进行创建(步骤S101)。扩展次数REX是执行带宽扩展处理的周期的个数。扩展期间DSH是在1个周期内通过带宽扩展处理扩展的期间。
接着，主节点11将带宽扩展指示发送至网络内的全部从属节点12(步骤S102)。带宽扩展指示除了与实施方式1相同的扩展期间DSH、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH、扩展时刻TEX之外，还包含扩展次数REX的信息。
主节点11及从属节点12直至通过扩展时刻TEX指定的周期之前为止，以扩展前的时隙继续通信，等待带宽扩展(步骤S103)。
之后，主节点11及从属节点12在通过扩展时刻TEX指定的周期之后执行带宽扩展处理(步骤S104)。与实施方式1相同地，在由扩展时刻TEX指定的第c周期的下一个的第c+1周期中，将时隙m扩展扩展期间DSH的量，将时隙n缩短扩展期间DSH的量。
主节点11及从属节点12在第c+1周期之后，将在第c+1周期中执行的带宽扩展处理重复进行由扩展次数REX指定的次数。由此，逐渐将通过扩展时隙编号NEX指定的时隙m扩展。
使用图7对重复进行带宽扩展处理的效果进行说明。图7是表示改变了进行扩展的次数时的通信帧的差异的图。在以1次进行带宽扩展的情况下，需要在周期1中将由缩短时隙编号NSH识别的时隙缩短扩展期间DEX的量，对缩短时隙编号NSH的时隙的通信容量的影响大。
相对于此，如图7所示，在以多次进行带宽扩展的情况下，在多个周期中将由缩短时隙编号NSH识别的时隙缩短扩展期间DSH的量即可，能够抑制对缩短时隙编号NSH的时隙的带宽缩小的影响。
如上所述，就本实施方式涉及的时分复用通信系统10而言，主节点11将包含扩展期间DSH、扩展时隙编号NEX、缩短时隙编号NSH、扩展时刻TEX及扩展次数REX在内的带宽扩展指示发送至多个从属节点12。之后，主节点11及多个从属节点12重复REX次带宽扩展处理，该带宽扩展处理是如下处理，即，变更为将通过扩展时隙编号NEX识别的时隙扩展扩展期间DSH的量，将通过缩短时隙编号NSH识别的时隙缩短扩展期间DSH后的帧。由此，能够将1个周期内的扩展期间设得短，能够减小对缩短的时隙的带宽缩小的影响。
(变形例)
上述实施方式能够进行各种变更。
在上述实施方式中，主节点11对逐个指定了扩展时隙编号及缩短时隙编号的带宽扩展指示进行发送，但也可以指定多个扩展时隙编号或缩短时隙编号而执行带宽扩展。
另外，上述实施方式所示的硬件结构及控制部110、120的处理内容为一个例子，能够任意地进行变更及修正。通过控制部110、120实现的各功能能够不通过专用的系统而是使用通常的计算机系统来实现。
例如，也可以将用于执行上述实施方式的动作的程序储存于计算机可读取的CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、MO(MagnetoOptical Disc)、存储卡等记录介质而进行分发，通过将程序安装于计算机，从而构成能够实现各功能的计算机。而且，在通过OS(Operating System)与应用的分担、或OS和应用的协同来实现各功能的情况下，也可以仅将OS之外的部分储存于记录介质。
本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下，能够设为各种实施方式及变形。另外，上述实施方式用于对本发明进行说明，并不是对本发明的范围进行限定。即，本发明的范围不是由实施方式表示，而是由权利要求书表示。而且，在权利要求范围内及与其等同的公开意义的范围内实施的各种变形被视为落在本发明的范围内。
标号的说明
10时分复用通信系统，11主节点，12从属节点，110、120控制部，111带宽扩展指示部，112、122带宽扩展处理部，113、123收发执行部，115、125通信部，116、126存储部。

Claims (7)

1.一种时分复用通信系统，其为主节点及多个从属节点使用包含多个时隙的通信帧进行通信的时分复用通信系统，
在该时分复用通信系统中，
所述主节点具有带宽扩展指示部，该带宽扩展指示部将包含扩展期间、扩展时隙编号及扩展时刻在内的带宽扩展指示发送至多个所述从属节点，
所述主节点及多个所述从属节点具有带宽扩展处理部，该带宽扩展处理部在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，将所述通信帧变更为使开始时刻提前所述扩展期间的量，使通过所述扩展时隙编号识别的时隙扩展所述扩展期间的量，使通过缩短时隙编号识别的时隙缩短了所述扩展期间的量后的帧。
2.根据权利要求1所述的时分复用通信系统，其中，
所述带宽扩展指示还包含所述缩短时隙编号，
所述带宽扩展处理部在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，通过将由所述缩短时隙编号识别的时隙缩短所述扩展期间的量，从而提前由所述扩展时刻指定的周期之后的周期的所述开始时刻。
3.根据权利要求1所述的时分复用通信系统，其中，
所述缩短时隙编号是对预先规定为在带宽扩展时被缩短的时隙进行识别的编号，
所述带宽扩展处理部在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，通过将由所述缩短时隙编号识别的时隙缩短所述扩展期间的量，从而提前由所述扩展时刻指定的周期之后的周期的所述开始时刻。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的时分复用通信系统，其中，
所述带宽扩展指示还包含扩展次数，
所述带宽扩展处理部在所述扩展次数所示的次数的周期的期间，将所述通信帧变更为使所述开始时刻提前，使通过所述扩展时隙编号识别的时隙扩展，使通过所述缩短时隙编号识别的时隙缩短后的帧。
5.一种时分复用通信方法，其使用包含多个时隙的通信帧进行通信，
该时分复用通信方法具有：
带宽扩展指示步骤，主节点将包含扩展期间、扩展时隙编号及扩展时刻在内的带宽扩展指示发送至从属节点；以及
带宽扩展处理步骤，所述主节点及所述从属节点在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，将开始时刻提前所述扩展期间的量，将通过所述扩展时隙编号识别的时隙扩展所述扩展期间的量，使通过缩短时隙编号识别的时隙缩短所述扩展期间的量。
6.一种程序，其使使用包含多个时隙的通信帧进行通信的时分复用通信系统的主节点的计算机作为如下功能部起作用：
带宽扩展指示部，其将包含扩展期间、扩展时隙编号及扩展时刻在内的带宽扩展指示发送至从属节点；以及
带宽扩展处理部，其在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，将开始时刻提前所述扩展期间的量，将通过所述扩展时隙编号识别的时隙扩展所述扩展期间的量，将通过缩短时隙编号识别的时隙缩短所述扩展期间的量。
7.一种程序，其使使用包含多个时隙的通信帧进行通信的时分复用通信系统的从属节点的计算机作为带宽扩展处理部起作用，
所述带宽扩展处理部在从主节点接收到包含扩展期间、扩展时隙编号及扩展时刻在内的带宽扩展指示时，在由所述扩展时刻指定的周期之后的周期中，将开始时刻提前所述扩展期间的量，将通过所述扩展时隙编号识别的时隙扩展所述扩展期间的量，将通过缩短时隙编号识别的时隙缩短所述扩展期间的量。
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