JP2011114798A - データ通信装置及びデータ通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中継動作の遅延時間を低減できるデータ通信装置を得る。
【解決手段】Ｍａｓｔｅｒ（親局）１０に、複数のＲＥＰ（中継器）２０，３０，４０が直列に時分割多元接続され、各ＲＥＰにＳｌａｖｅ（子局）１１〜４２が時分割多元接続され、Ｍａｓｔｅｒ１０とＳｌａｖｅ１１〜４２間で送受信されるデータを中継する。ＲＥＰ２０，３０，４０はそれぞれ自己に時分割多元接続されるＳｌａｖｅに対して親局として動作する。また、Ｍａｓｔｅｒ１０またはＲＥＰ２０，３０，４０は、自己に従属する直下のＲＥＰが親局として動作中、当該ＲＥＰの子局として動作するようにし、動作中のＲＥＰから子局としてのＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰへデータを送信可能とした。上流のＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰが親局として動作するまで待たなくても上流のＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰへデータ送信が可能であるので、中継動作の遅延時間を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠距離に配置された装置間あるいは多数の装置間のデータ通信を行うデータ通信装置及びデータ通信方法に関するものである。

メディアアクセス制御（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ Ａｃｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）の一方式としてＴＤＭＡ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：時分割多元接続）がある。ＴＤＭＡはＭａｓｔｅｒ（親局装置）と複数のＳｌａｖｅ（子局装置）間で通信を行う場合のアクセス制御であり、時分割でメディア（同軸ケーブル、ペア線、電力線など）にアクセスする。ＴＤＭＡでは複数のＳｌａｖｅを効率よく収容できるという特徴がある。しかし、前記メディアを使用した場合は、信号の減衰が光ファイバに比べて大きいため、遠距離では通信ができない。従って、遠距離で通信を行うためには、信号を中継する必要がある。

また、一般的にＭａｓｔｅｒが扱えるＳｌａｖｅ台数には限りがあり、その台数を超えてＳｌａｖｅと通信するためには、Ｍａｓｔｅｒ−Ｓｌａｖｅを多段に構成して中継する必要がある。
一方、ＰＬＣ（ Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）のように限られた周波数チャネルしか使えない場合、同一周波数が割り当てられた装置間で干渉が発生する可能性があるため、ＴＤＭＡで中継する方法が提案されている。具体的には、中継器がＭａｓｔｅｒ動作とＳｌａｖｅ動作と休止動作とをＴＤＭＡフレーム時間毎に切替えて行うことで、単一周波数を用いても干渉が起きないようにして中継する方法を提案されている。例えば、Ｍａｓｔｅｒに３台の中継器Ａ，Ｂ，Ｃが直列に接続されている場合、ＴＤＭＡのフレーム時間で４フレーム時間単位にＭａｓｔｅｒ及び中継器Ａ，Ｂ，Ｃが順番にＭａｓｔｅｒ動作を行うことで、同一周波数でも干渉することなく通信が可能なデータ通信装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開番号ＷＯ２００８−００７４１８号公報（段落番号００２３〜０００４１及び図１〜図３）

上記のような従来のデータ通信装置においては、中継器がＳｌａｖｅ動作を行うのは、自分が従属する親局装置または中継器がＭａｓｔｅｒが動作する期間としているため、中継器間の通信において、上流方向のデータ転送を行うためには、Ｓｌａｖｅ動作時にデータ転送するためのＴＤＭＡ時間を親局装置に要求し、ＴＤＭＡ時間を確保してからデータ転送が行われるため、下流方向へのデータ転送時間と比べて、少なくとも要求にかかる時間分の遅延時間差が発生する。

例えば、Ｍａｓｔｅｒに３台の中継器Ａ，Ｂ，Ｃが直列に接続されている場合、Ｍａｓｔｅｒ及び３台の中継器Ａ，Ｂ，Ｃに１つずつ動作周期を与えて、全体の動作周期を４とする。このときＭａｓｔｅｒ及び中継器Ａ，Ｂ，Ｃは４動作周期時間に１回動作する。この状態において、中継器Ａの配下の中継器Ｂと中継器Ｂに従属するＳｌａｖｅのみが通信を行う。中継器Ｂから上流方向（中継器Ａ方向）にデータを転送する場合、この動作周期でＴＤＭＡ時間の割当て要求を中継器Ａに対して行い、次の動作周期である４動作周期時間後に中継器Ａによって割当てられたＴＤＭＡ時間を使って、実際のデータ転送を行う。このため、少なくとも８動作周期時間かかることになり遅延時間が大きくなるという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、中継動作の遅延時間を低減することができるデータ通信装置を得ること及びデータ通信方法を提供することを目的とする。

この発明に係るデータ通信装置においては、親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、複数の中継器の一が親局装置に時分割多元接続され、中継器に子局装置が時分割多元接続されるものであり、
中継器は、親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される子局装置に対して親局として動作するものであり、
親局装置または中継器は、自己に直接従属する中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作するものである。

また、この発明に係るデータ通信装置においては、親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、複数の中継器の一が親局装置に時分割多元接続され、中継器に子局装置が時分割多元接続されるものであり、
親局装置または中継器は、自己に接続される中継器に対して当該中継器が親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信するものであり、
中継器は、親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される子局装置に対して動作順番を決定するための情報に基づいて親局として動作するものである。

この発明に係るデータ通信方法においては、時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
中継器を自己に時分割多元接続される子局装置に対して親局として動作させるとともに、親局装置または中継器を、自己に直接従属する中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作させるものである。

また、この発明に係るデータ通信方法においては、時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
親局装置または中継器から、自己に接続される中継器に対して親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信し、中継器を動作順番に基づいて親局として動作させるものである。

この発明に係るデータ通信装置においては、
親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、複数の中継器の一が親局装置に時分割多元接続され、中継器に子局装置が時分割多元接続されるものであり、
中継器は、親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される子局装置に対して親局として動作するものであり、
親局装置または中継器は、自己に直接従属する中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作するものであるので、
動作中の中継器から子局として動作する親局装置または中継器へデータを送信することができ、中継動作に要する遅延時間を低減できる。

また、この発明に係るデータ通信装置においては、
親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、複数の中継器の一が親局装置に時分割多元接続され、中継器に子局装置が時分割多元接続されるものであり、
親局装置または中継器は、自己に接続される中継器に対して当該中継器が親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信するものであり、
中継器は、親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される子局装置に対して動作順番を決定するための情報に基づいて親局として動作するものであるので、
動作中の中継器から子局として動作する親局装置または中継器へデータを送信することができ、中継動作に要する遅延時間を低減できる。

この発明に係るデータ通信方法においては、
時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
中継器を自己に時分割多元接続される子局装置に対して親局として動作させるとともに、親局装置または中継器を、自己に直接従属する中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作させるものであるので、
動作中の中継器から子局として動作する親局装置または中継器へデータを送信することができ、中継動作に要する遅延時間を低減できる。

また、この発明に係るデータ通信方法においては、
時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
親局装置または中継器から、自己に接続される中継器に対して親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信し、中継器を動作順番に基づいて親局として動作させるものであるので、
動作中の中継器から子局として動作する親局装置または中継器へデータを送信することができ、中継動作に要する遅延時間を低減できる。

この発明の実施の形態１であるデータ通信装置の構成を示す構成図である。 図１のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図１のデータ通信装置を従来技術と対比して説明するための従来のデータ通信装置の構成を示す構成図である。 図３のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態２であるデータ通信装置の構成を示す構成図である。 図５のデータ通信装置を構成するための条件を示す概念図である。 図５のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 図５のデータ通信装置を従来技術と対比して説明するための従来のデータ通信装置の構成を示す構成図である。 図８の従来のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。 この発明の実施の形態３であるデータ通信装置の構成を示す構成図である。 図１０のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

実施の形態１．
図１〜図４は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１はデータ通信装置の構成を示す構成図、図２は図１に示したＭａｓｔｅｒ以下各装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図３は本実施の形態と対比して説明するための従来のデータ通信装置の構成を示す構成図、図４は本実施の形態と対比して説明するための図３に示した従来のＭａｓｔｅｒ以下各装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図１において、ＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒ（マスター：親局装置）１０に、ＲＥＰｅａｔｅｒ（中継器、以後ＲＥＰと略記）２０，ＲＥＰ３０，ＲＥＰ４０が直列に接続されている。なお、直列に接続されたＲＥＰ２０，３０，４０がこの発明における中継装置である。

また、Ｓｌａｖｅ（子局装置）１１，１２がＭａｓｔｅｒ１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２１，２２がＲＥＰ２０に接続され、Ｓｌａｖｅ３１，３２がＲＥＰ３０に接続され、Ｓｌａｖｅ４１，４２がＲＥＰ４０に接続されている。図１ではＳｌａｖｅの台数をＭａｓｔｅｒ及びＲＥＰ当たり各２台となっているが、ＴＤＭＡで収容可能なＳｌａｖｅ台数までＳｌａｖｅ台数が増えても、以下で説明する動作に変わりはない。

次に、本実施の形態にかかるデータ通信装置の動作について説明する。なお、図１の全ての装置は、単一周波数Ｆ１で、かつ干渉を避けるため、ＴＤＭＡにおける４フレーム時間おきに動作するものとする。また、これらの４フレーム時間をそれぞれ、時間１、時間２、時間３及び時間４として説明する。
なお、以下の説明において、「Ｍａｓｔｅｒ動作」とは、Ｍａｓｔｅｒとして機能するときの動作を示すときに使用し、「Ｓｌａｖｅ動作」とは、Ｓｌａｖｅとして機能するときの動作を示すときに使用し、「受動Ｓｌａｖｅ動作」とは、受信のみを行うＳｌａｖｅとして機能するときの動作を示すときに使用する。

さて、図２において、
（１）時間１では、Ｍａｓｔｅｒ１０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｓｌａｖｅ１１，１２は、Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ２０は、受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（２）時間２では、ＲＥＰ２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｓｌａｖｅ２１，２２は、Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ３０及びＭａｓｔｅｒ１０は、受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（３）時間３では、ＲＥＰ３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｓｌａｖｅ３１，３２は、Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ２０，４０は、受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（４）時間４では、ＲＥＰ４０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｓｌａｖｅ４１，４２は、Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ３０は、受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（５）以降は、時間１〜４までの動作が繰り返し実行される。

動作の説明に先立ち、本実施の形態の基本的な考え方について説明する。従来技術では、あるＲＥＰがＭａｓｔｅｒ動作中に、そのＲＥＰが従属するＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰは、休止していた。しかし、両者は、通信できる位置関係にあるので、ＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰは、休止せずに少なくとも受信動作を行うことは可能である。よって、ＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰは、Ｍａｓｔｅｒ動作時に、配下のＲＥＰ、あるいは従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰにデータを送信することができる。このことは、従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰに対しての上り方向のデータ転送に相当する。

ここで、図３は従来のデータ通信装置を示すものであり、図３において、ＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒ８１０に、ＲＥＰ８２０，ＲＥＰ８３０，ＲＥＰ８４０が直列に接続されている。また、Ｓｌａｖｅ１１，１２がＭａｓｔｅｒ８１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２１，２２がＲＥＰ８２０に接続され、Ｓｌａｖｅ３１，３２がＲＥＰ８３０に接続され、Ｓｌａｖｅ４１，４２がＲＥＰ８４０に接続されている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものである。

そして、次のように動作をしていた。すなわち、図４に示すように、ＲＥＰ８２０がＭａｓｔｅｒ８１０に対してデータを送信するためには、時間１でデータを送信するためのＴＤＭＡ時間をＭａｓｔｅｒ８１０に対して要求し、時間５において、実際のデータ送信を行う必要があった。よって、最短でも「４フレーム時間（動作周期）＋１フレーム時間（転送時間）＝５フレーム時間」を要する。一方、この実施の形態では、図２において、ＲＥＰ２０がＭａｓｔｅｒ１０に対してデータを送信するためには、自身がＭａｓｔｅｒ動作を行うフレーム時間例えば時間２においてデータを送信できるため、従来技術に比べて、上り方向のデータ転送にかかる遅延時間を短くすることが可能である。

次に、動作の詳細を説明する。まず、各装置が動作するタイミングの認識処理について説明する。
最初に、Ｍａｓｔｅｒ、Ｓｌａｖｅ、ＲＥＰの全装置に対して、以下のパラメータが設定される。
（１）装置種別（Ｍａｓｔｅｒ、Ｓｌａｖｅ、ＲＥＰのいずれかを設定）
（２）動作周期ＤＳ１
なお、動作周期ＤＳ１とはＭａｓｔｅｒ及びＲＥＰの合計台数である。
また、装置種別に応じて、以下のパラメータが設定される。
（１）Ｍａｓｔｅｒ：自装置のビーコン識別情報
（２）Ｓｌａｖｅ：従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報
（３）ＲＥＰ：従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報、自装置のビーコン識別情報、及び切り替え遅延
これらパラメータは、従来のデータ通信装置におけるパラメータと同一であるが、ここでは、ビーコンの識別のための情報をビーコン識別情報と称す。
動作周期ＤＳ１は、４としている。また、上記切り替え遅延なるパラメータは、ＲＥＰにおいてＳｌａｖｅとして動作してからＭａｓｔｅｒとして動作するまでのフレーム時間数であり、図２の例ではいずれのＲＥＰにおいてもＳｌａｖｅとして動作してから直ちにＭａｓｔｅｒとして動作するので０（０フレーム時間）である。

上記のパラメータが設定されると、以下のように各装置が動作可能となる。Ｓｌａｖｅについては、従来技術と同様であるため、ここでは、動作の説明を省略する。
（Ｍａｓｔｅｒの動作―ＲＥＰ従属以前）
Ｍａｓｔｅｒ１０は、任意のタイミングでＭａｓｔｅｒ動作を開始する。以後、パラメータとして設定された動作周期ＤＳ１（ここでは４である）で、Ｍａｓｔｅｒ動作する。なお、Ｍａｓｔｅｒ動作する時間以外は、配下にＲＥＰが参入するまで休止する。また、ＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒであるため、フレーム先頭を示す信号（以下、ビーコン（Ｂｅａｃｏｎ）と称する）がフレームの先頭に挿入されて送信される。また、ビーコンには、自装置のビーコン識別情報が挿入される。

（ＲＥＰの動作）
ＲＥＰ２０は、ビーコンを探査して所定のビーコンを確認すると、動作周期ＤＳ１間隔でＳｌａｖｅ動作する。Ｓｌａｖｅ動作するとＲＥＰ２０は、保有する自装置のビーコン識別情報、及び切替え遅延のパラメータ値を従属するＭａｓｔｅｒ１０に対して、送信する。Ｍａｓｔｅｒ１０は、これらパラメータ値を受信するとその応答をＲＥＰ２０に返す。なお、上記の「所定のビーコンを確認する」とは、ここでは、ビーコンに含まれるビーコン識別情報が自身の保有する「自装置が従属すべきＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報」と一致することを確認する動作のことである。

ＲＥＰ２０は、Ｍａｓｔｅｒ１０からの応答を受信するとＳｌａｖｅ動作の次のフレーム時間における動作をＭａｓｔｅｒ動作に設定する。なお、Ｍａｓｔｅｒ動作を行う際には、ビーコンに自装置のビーコン識別情報を入れて送信する。以上により、ＲＥＰ２０は、中継器として機能する。

（Ｍａｓｔｅｒの動作―ＲＥＰ従属以後）
Ｍａｓｔｅｒ１０は、例えば時間１においてＲＥＰ２０からパラメータ値を受信すると配下にＲＥＰが存在することを認識し、その切替え遅延のフレーム時間すなわち次のフレーム時間（例えば図２の時間２）においては受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。受動Ｓｌａｖｅ動作に当たっては、そのフレームの先頭にあるビーコンを受信し、先にＲＥＰ２０から取得した自装置のビーコン識別情報と一致した場合に、そのフレームにおいて受信動作を行い、一致しなければ、そのフレームでの受信動作は、行わない。これらの処理は、ＲＥＰ２０の配下にＲＥＰ３０が参入した場合、ＲＥＰ３０の配下にＲＥＰ４０が参入した場合、も同様である。

以上のように、ＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰが、その配下にある直下のＲＥＰすなわち自己に直接従属するＲＥＰが動作するフレーム時間に受動Ｓｌａｖｅ動作を行うことにより、その配下にある直下のＲＥＰが上り方向へデータ転送する際の遅延時間を従来技術よりも改善することができる、すなわち上流のＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰが親局として動作するまで待たなくても上流のＭａｓｔｅｒあるいはＲＥＰへデータの送信が可能であるので、中継動作に要する遅延時間を低減できる。

実施の形態２．
図５〜図９は、実施の形態２を示すものであり、図５はデータ通信装置の構成を示す構成図、図６は図５のデータ通信装置を構成するための条件を示す概念図である。図７は図５に示したＭａｓｔｅｒ以下各装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図８は図６のデータ通信装置を従来技術と対比して説明するための従来のデータ通信装置の構成を示す構成図、図９は図８の従来のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。

図５において、ＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒ１１０に、ＲＥＰ１２０，ＲＥＰ１３０が直列に接続され、ＲＥＰ１３０に分岐してＲＥＰ１４１０，ＲＥＰ１４２０が接続されている。また、Ｓｌａｖｅ１１，１２がＭａｓｔｅｒ１１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２１，２２がＲＥＰ１２０に接続されている。Ｓｌａｖｅ３１，３２がＲＥＰ１３０に接続され、Ｓｌａｖｅ１４１１がＲＥＰ１４１０に接続され、Ｓｌａｖｅ１４２１がＲＥＰ１４２０に接続されている。なお、ＲＥＰ１２０，１３０，１４１０，１４２０がこの発明における中継装置である。

図６は、図５のデータ通信装置を構成するための条件を示す概念図である。図６において、図中の符号は、図５で示したものの符号と対応する。図６において、ＲＥＰ１４１０は、Ｍａｓｔｅｒ１１０から論理距離が３（＝論理距離３−論理距離０）離れた場所に設置されていることを示し、ＲＥＰ１４２０も同様である。このとき、この論理距離は、所定の論理距離この実施の形態においては３以上離れているとＭａｓｔｅｒ動作する機器間で干渉を生じさせない十分な離隔を確保できているものとする。すなわち、Ｍａｓｔｅｒ動作する機器間にＲＥＰが２台以上あれば、その機器間での相互干渉は、生じないものとする。

次に、本実施の形態にかかるデータ通信装置の動作について説明する。なお、図５の全ての装置は、単一周波数Ｆ１で動作するものとする。
図７は、図５に示した各装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図７において、
（１）時間１では、Ｍａｓｔｅｒ１１０とＲＥＰ１４１０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１２０とＳｌａｖｅ１１，１２、Ｓｌａｖｅ１４１１は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（２）時間２では、ＲＥＰ１２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１３０とＳｌａｖｅ２１，２２は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。

（３）時間３では、ＲＥＰ１３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１４１０、４２０は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（４）時間４では、Ｍａｓｔｅｒ１１０とＲＥＰ１４２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１２０とＳｌａｖｅ１１，１２、Ｓｌａｖｅ１４２１は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（５）時間５では、ＲＥＰ１２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１３０とＳｌａｖｅ２１，２２は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（６）時間６では、ＲＥＰ１３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ１４１０，１４２０は、Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（７）以降は、時間１〜６までの動作が繰り返し実行される。

ここで、従来のデータ通信装置においては、Ｍａｓｔｅｒ動作中に、他のＭａｓｔｅｒ動作する機器は、休止あるいはＳｌａｖｅ動作としていた。しかし、Ｍａｓｔｅｒ動作している機器と論理距離が所定距離例えば３以上離れている機器は、干渉を生じさせない十分な離隔が確保されているので、同じ時間で他の機器がＭａｓｔｅｒ動作を行うことは可能である。よって、Ｍａｓｔｅｒ動作する機器の合計数を動作周期とするのではなく、以下に示すように分岐点を有するＭａｓｔｅｒ、または、ＲＥＰの構成に応じた動作周期ＤＳ２にすることができ、かつ、その動作周期ＤＳ２は、従来と同じか、もしくは、小さくすることができる。

（動作周期ＤＳ２の決定方法）
ア．分岐点があるＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのＭａｓｔｅｒからの論理距離＜２の時
動作周期ＤＳ２＝分岐数＋分岐点の論理距離（０または１）＋１
イ．分岐点があるＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのＭａｓｔｅｒからの論理距離≧２の時
動作周期ＤＳ２＝常に３とする。図５の構成では、分岐点はＲＥＰ１３０にあり、そのＭａｓｔｅｒからの論理距離は、２であるので、動作周期は、３となる。

ここで、例えば、図８は本実施の形態の図５のデータ通信装置に対応する従来のデータ通信装置の構成を示すものであるが、図８においてＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒ９１０に、ＲＥＰ９２０，ＲＥＰ９３０が直列に接続され、ＲＥＰ９３０に分岐してＲＥＰ９４１０，ＲＥＰ９４２０が接続されている。また、Ｓｌａｖｅ１１，１２がＭａｓｔｅｒ９１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２１，２２がＲＥＰ９２０に接続されている。Ｓｌａｖｅ３１，３２がＲＥＰ９３０に接続され、Ｓｌａｖｅ９４１１がＲＥＰ９４１０に接続され、Ｓｌａｖｅ９４２１がＲＥＰ９４２０に接続されている。

ＲＥＰ９４１０がＲＥＰ９３０に対してデータを送信するためには、図９に示すように時間３でデータを送信するためのＴＤＭＡ時間をＲＥＰ９３０に対して要求し、時間８において、実際のデータ送信を行う必要がある。よって、最短でも「５フレーム時間（動作周期）＋１フレーム時間（転送時間）＝６フレーム時間」かかる。一方、本実施の形態では、例えば、図７において、ＲＥＰ１４１０がＲＥＰ１３０に対してデータを送信するためには、時間３でデータを送信するためのＴＤＭＡ時間をＲＥＰ１３０に対して要求し、時間６において、実際のデータ送信を行うので、「３フレーム時間（動作周期）＋１フレーム時間（転送時間）＝４フレーム時間」で済むため、従来技術に比べて、データ転送にかかる遅延時間を２フレーム時間短くすることが可能である。

次に、各装置が動作するタイミングの認識処理について説明する。
まず、Ｍａｓｔｅｒ、Ｓｌａｖｅ、ＲＥＰの全装置に対して、以下のパラメータが設定される。
（１）動作周期ＤＳ２
（２）分岐数：本装置で分岐する数を示す。Ｓｌａｖｅの場合は、分岐しないため０。Ｍａｓｔｅｒ／ＲＥＰは、１以上。
また、装置種別に応じて、実施の形態１と同様の以下のパラメータが設定される。
（１）Ｍａｓｔｅｒ：自装置のビーコン識別情報
（２）Ｓｌａｖｅ：従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報
（３）ＲＥＰ：従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報、自装置のビーコン識別情報、及び切り替え遅延。

従来技術では、装置種別を設定していたが、「分岐数」と「従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報」から以下に示すように装置種別を判別できるので、省略する。
Ｍａｓｔｅｒ：分岐数≧１、従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報＝無効
Ｓｌａｖｅ：分岐数＝０
ＲＥＰ：分岐数≧１、従属するＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰのビーコン識別情報＝有効
図５のデータ通信装置の構成から、動作周期ＤＳ２は、３であり、分岐数は、Ｍａｓｔｅｒ１１０、ＲＥＰ１２０、４１０、４２０は、１であり、ＲＥＰ１３０は、２である。また、切替え遅延は、ＲＥＰ１２０、３０は、１であり、ＲＥＰ１４１０は、１、ＲＥＰ１４２０は、２である。

上記のパラメータが設定されると、以下のように各装置が動作可能となる。
（Ｍａｓｔｅｒの動作）
Ｍａｓｔｅｒ１１０は、任意のタイミングでＭａｓｔｅｒ動作を開始する。以後、パラメータとして設定された動作周期ＤＳ２間隔で、Ｍａｓｔｅｒ動作し、Ｍａｓｔｅｒ動作する時間以外は、休止する。Ｍａｓｔｅｒ動作時、ビーコンには、自装置のビーコン識別情報とともに、以下の情報を挿入する。以降、ＲＥＰにおいても同様にＭａｓｔｅｒ動作時に挿入される。
（１）前々段の動作順番
（２）前段の動作順番
（３）前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離
（４）分岐カウント

ここで、前段とは、自身を示し、前々段とは、従属する親局装置を示し、動作順番とは、Ｍａｓｔｅｒが動作する順番を１番とし、動作周期ＤＳ２の範囲においてＭａｓｔｅｒ動作する順番を示す。また、分岐カウントとは、ビーコンを送信する毎に１から順番に分岐数の範囲でインクリメントされ、分岐数まで到達すると１に戻る情報である。
Ｍａｓｔｅｒ１１０は、親局装置がないため、前々段の動作順番＝０となり、Ｍａｓｔｅｒであるので、前段の動作順番＝１、前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離＝０となる。また、分岐カウントは、分岐数が１であるため、常に１を示す。

（ＲＥＰの動作）
ＲＥＰ１２０は、ビーコンを探査して所定のビーコンを確認するため、動作周期ＤＳ２間隔でビーコンを受信するフレーム時間ごとにビーコンを受信する。このとき、一定回数連続して受信できた場合は、ビーコンを受信したフレーム時間に「動作周期ＤＳ２」間隔でＳｌａｖｅ動作するが、一定回数受信できない場合は、「動作周期ＤＳ２」を整数倍して、一定回数連続して受信すべく試行する。一定回数連続しての受信を確認するのは、ビーコンの誤検出を回避するためである。よって、Ｓｌａｖｅ動作は、「動作周期ＤＳ２」×Ｎ（Ｎ＝１，２，３，・・ ・・）間隔で、ビーコンを受信したフレーム時間の間行われる。Ｓｌａｖｅ動作するとＲＥＰ１２０は、ビーコンに挿入された情報と自身が保有する情報から、以下に示す手順に従って、自身のＭａｓｔｅｒ動作するタイミングを決定する。このとき、「分岐カウント」を一定期間取得して、前段での分岐有無と分岐数を認識するものとする。

（動作順番の決定方法）
ア．Ｍａｓｔｅｒの場合は、常に１とする。
イ．ＲＥＰの場合
イ−１．前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離＝０の場合
動作順番＝切替え遅延＋１
イ−２．前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離＝１の場合
イ−２−１．分岐カウントが常に１の場合
動作順番＝切替え遅延＋２
イ−２−２．分岐カウントが１以外の値を示す場合
動作周期ＤＳ２の範囲において、前々段及び前段の動作順番を除いて、余った番号の内、小さい番号を動作順番とする。
イ−３．前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離≧２の場合
動作周期ＤＳ２の範囲において、前々段及び前段の動作順番を除いて、余った番号のうち、小さい番号を動作順番とする。

（Ｍａｓｔｅｒ動作タイミングの決定方法）
ア．前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離＜２の場合
ビーコンを受信したフレーム時間と前段の動作順番から、先に決定した動作順番のタイミングでＭａｓｔｅｒ動作を行う。
イ．前段のＭａｓｔｅｒからの論理距離≧２の場合
イ−１．分岐カウントが常に１の場合
ビーコンを受信したフレーム時間と前段の動作順番から、先に決定した動作順番のタイミングでＭａｓｔｅｒ動作を行う。
イ−２．分岐カウントが１以外の値を示す場合
分岐カウントと切替え遅延の値が一致するビーコンを受信したフレーム時間と前段の動作順番から、先に決定した動作順番で、かつ、「動作周期ＤＳ２」×「前段の分岐数」のフレーム間隔でＭａｓｔｅｒ動作を行う。

以上のことから、ＲＥＰ１２０は、ＲＥＰ１１０から「前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝０」なる情報を受信し、また、切替え遅延＝１であるので、動作順番＝１＋１＝２と決定する。また、Ｍａｓｔｅｒ動作するタイミングは、動作順番＝２であるので、Ｍａｓｔｅｒ１１０の次のフレーム時間となる。また、ＲＥＰ１２０は、決定したＭａｓｔｅｒ動作するタイミングで、前々段の動作順番＝１、前段の動作順番＝２、前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝０＋１＝１、分岐カウント＝１の情報をビーコンに入れてＲＥＰ１３０へ送信する。以上により、ＲＥＰ１２０は、中継器として機能する。

ＲＥＰ１３０は、ＲＥＰ１２０から情報「前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝１、分岐カウント＝１」を受信し、また、切替え遅延＝１であるので、動作順番＝１＋２＝３と決定する。また、Ｍａｓｔｅｒ動作するタイミングは、動作順番＝３であるので、ＲＥＰ１２０の次のフレーム時間となる。ＲＥＰ１３０は、決定したＭａｓｔｅｒ動作するタイミングで、前々段の動作順番＝２、前段の動作順番＝３、前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝１＋１＝２の情報を常にビーコンに挿入する。また、分岐数＝２であるので、Ｍａｓｔｅｒ動作するタイミングで分岐カウントを１〜２の範囲でインクリメントしてビーコンに入れてＲＥＰ１４１０へ送信する。以上により、ＲＥＰ１３０は、中継器として機能する。

ＲＥＰ１４１０は、ＲＥＰ１３０から情報「前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝２、前々段の動作順番＝２、前段の動作順番＝３」を受信するので、動作順番は、１と決定する。また、Ｍａｓｔｅｒ動作するタイミングは、情報「分岐カウント＝１〜２」を受信するので、分岐カウント＝切替え遅延＝１となるビーコンを受信したタイミングで、かつ、３ｘ２＝６フレーム時間間隔と決定する。ＲＥＰ１４１０は、決定したＭａｓｔｅｒ動作するタイミングで、前々段の動作順番＝３、前段の動作順番＝１、前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝２＋１＝３、分岐カウント＝１の情報をビーコンに入れてＲＥＰ１４２０へ送信する。以上により、ＲＥＰ１４１０は、中継器として機能する。

ＲＥＰ１４２０は、ＲＥＰ１４１０から情報「前段のＭａｓｔｅｒからの距離＝３、前々段の動作順番＝３、前段の動作順番＝１」を受信するので、動作順番は、４と決定する。また、Ｍａｓｔｅｒ動作するタイミングは、情報「分岐カウント＝１〜２」を受信するので、分岐カウント＝切替え遅延＝１となるビーコンを受信したタイミングで、かつ、３ｘ２＝６フレーム時間間隔と決定する。以上により、ＲＥＰ１４１０は、中継器として機能する。

以上のように、ＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰが、その配下にあるＲＥＰに対して、当該ＲＥＰがＭａｓｔｅｒ動作すべきタイミングである動作順番を決定するための情報を送信することにより、動作周期ＤＳ２を親局装置とＲＥＰの合計台数よりも小さくすることができるので、中継すなわちデータを転送する際の遅延時間を従来技術よりも改善することができる。

実施の形態３．
図１０及び図１１は、実施の形態３を示すものであり、図１０はデータ通信装置の構成を示す構成図、図１１は図１０のデータ通信装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１０において、ＴＤＭＡにおけるＭａｓｔｅｒ２１０に、ＲＥＰ２２０，ＲＥＰ２３０が直列に接続され、ＲＥＰ２３０に分岐してＲＥＰ２４１０，ＲＥＰ２４２０が接続されている。また、Ｓｌａｖｅ１１，１２がＭａｓｔｅｒ２１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２１，２２がＲＥＰ２２０に接続されている。Ｓｌａｖｅ３１，３２がＲＥＰ２３０に接続され、Ｓｌａｖｅ２４１１がＲＥＰ２４１０に接続され、Ｓｌａｖｅ２４２１がＲＥＰ２４２０に接続されている。なお、ＲＥＰ２２０，２３０，２４１０，２４２０がこの発明における中継装置である。

実施の形態２では、ＲＥＰ１１０，１２０，１３０はＭａｓｔｅｒ動作タイミングを決定した後にＭａｓｔｅｒ動作するものを示した。これに対し、この実施の形態におけるＲＥＰ２１０，２２０，２３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作する前に従属するＭａｓｔｅｒに対して以下の情報をＭａｓｔｅｒに通知し、その応答を受信後、Ｍａｓｔｅｒ動作を開始するものである。
（１）自装置のビーコン識別情報
（２）動作順番
また、Ｍａｓｔｅｒ動作を開始すると、これまでＳｌａｖｅ動作としていたフレーム時間を受動Ｓｌａｖｅ動作とする。

一方、実施の形態２では、各装置は、Ｍａｓｔｅｒ動作において、Ｍａｓｔｅｒ動作する時間以外は、休止するものであったが、この実施の形態では図１０に示したＲＥＰ２１０，２２０，２３０は、従属するＲＥＰから上記パラメータを受信すると通知された「動作順番」におけるフレーム時間に受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。また、受動Ｓｌａｖｅ動作に当たっては、通知された「自装置のビーコン識別情報」と受信したビーコンが一致した場合に、そのフレームにおいて受信動作を行い、一致しなければ、そのフレームでの受信動作は、行わない。これらの処理は、ＲＥＰの配下にＲＥＰが参入した場合も同様である。

図１１は、図１０のデータ通信装置の各装置の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図１１において、
（１）時間１では、Ｍａｓｔｅｒ２１０とＲＥＰ２４１０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ２２０は、Ｍａｓｔｅｒ２１０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ２３０は、ＲＥＰ２４１０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（２）時間２では、ＲＥＰ２２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｍａｓｔｅｒ２１０とＲＥＰ２３０は、ＲＥＰ２２０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（３）時間３では、ＲＥＰ２３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ２２０、ＲＥＰ２４１０とＲＥＰ２４２０は、ＲＥＰ２３０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。

（４）時間４では、Ｍａｓｔｅｒ２１０とＲＥＰ２４２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ２２０は、Ｍａｓｔｅｒ２１０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行い、ＲＥＰ２３０は、ＲＥＰ２４１０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（５）時間５では、ＲＥＰ２２０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、Ｍａｓｔｅｒ２１０とＲＥＰ２３０は、ＲＥＰ２２０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（６）時間６では、ＲＥＰ２３０は、Ｍａｓｔｅｒ動作を行い、ＲＥＰ２２０、ＲＥＰ２４１０とＲＥＰ２４２０は、ＲＥＰ２３０に対して受動Ｓｌａｖｅ動作を行う。
（７）時間７以降は、時間１〜６までの動作が繰り返し実行される。

以上のように、実施の形態２ではＭａｓｔｅｒまたはＲＥＰがその配下にあるＲＥＰが動作するフレーム時間に休止していたが、この実施の形態においては、この時間に受動Ｓｌａｖｅ動作を行うことにより、その配下にあるＲＥＰが上り方向へデータ転送する際の遅延時間を実施の形態２よりもさらに小さくすることができる。

１０，１１０，２１０ Ｍａｓｔｅｒ（親局装置）、
２０，３０，４０，１２０，１３０，２２０，２３０ ＲＥＰ（中継器）、
１４１０，１４２０，２４１０，２４２０ ＲＥＰ（中継器）、
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２ Ｓｌａｖｅ（子局装置）、
１４１１，１４２１，２４２１，２４２１ Ｓｌａｖｅ（子局装置）。

Claims (6)

1. 親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
   上記中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、上記複数の中継器の一が上記親局装置に時分割多元接続され、上記中継器に上記子局装置が時分割多元接続されるものであり、
   上記中継器は、上記親局装置と上記子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される上記子局装置に対して親局として動作するものであり、
   上記親局装置または上記中継器は、自己に直接従属する上記中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作するものである
   データ通信装置。
2. 親局装置と中継装置と子局装置とを備えたデータ通信装置であって、
   上記中継装置は、直列に接続された複数の中継器を有し、上記複数の中継器の一が上記親局装置に時分割多元接続され、上記中継器に上記子局装置が時分割多元接続されるものであり、
   上記親局装置または上記中継器は、自己に接続される上記中継器に対して当該中継器が親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信するものであり、
   上記中継器は、上記親局装置と上記子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するものであって自己に時分割多元接続される上記子局装置に対して上記動作順番を決定するための情報に基づいて親局として動作するものである
   データ通信装置。
3. 上記親局装置または上記中継器は、自己に直接従属する上記中継器が動作中、当該中継器の子局として動作するものである
   ことを特徴とする請求項２に記載のデータ通信装置。
4. 時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し上記親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
   上記中継器を自己に時分割多元接続される上記子局装置に対して親局として動作させるとともに、上記親局装置または上記中継器を、自己に直接従属する上記中継器が親局として動作中、当該中継器の子局として動作させる
   データ通信方法。
5. 時分割多元接続される親局装置と子局装置との間に複数の中継器を直列に介挿し上記親局装置と子局装置との間で送受信されるデータを単一周波数の信号を用いて中継するデータ通信方法であって、
   上記親局装置または上記中継器から、自己に接続される上記中継器に対して親局として動作する動作順番を決定するための情報を送信し、上記中継器を上記動作順番に基づいて親局として動作させる
   データ通信方法。
6. 上記親局装置または上記中継器を、自己に直接従属する上記中継器が動作中、当該中継器の子局として動作させるものである
   ことを特徴とする請求項５に記載のデータ通信方法。

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