JP3825377B2 - Communication device - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号を伝達する通信装置に関し、特に複数の通信素子を用いて信号の伝達を行う通信技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信ネットワークにおいて、複数の通信端末が同軸ケーブルや光ファイバなどを用いて接続されている。これらの通信端末は、ネットワーク中のアドレスを指定することにより、所望の通信端末に信号を伝達する。従来の通信ネットワークの技術分野においては、素子間を接続する配線を形成することを前提とし、これらの配線を介して信号の送受が実現されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、存在する全ての通信素子を個別配線により接続することは、特にその数が膨大な場合に非常に困難となる。例えばＬＡＮにおいては複数の端末をケーブルにより接続するが、ケーブルを差し込むポート数やＩＰアドレスの設定数などの問題により、接続可能な端末の数に制約が生じる。また通信ネットワークに限らず、自動車などにおける電子機器は個別配線により接続されており、周知のとおりその配線数は膨大である。さらに、通信ネットワークや自動車などの電気系統においては、端末や素子などを個別配線により物理的に接続しているため、仮に配線が切断された場合には信号を伝達することができなくなり、通信機能が停止する事態も生じうる。
そこで本発明は、このような従来の通信技術に関する問題を解決するべく、通信装置に関する新規な通信技術を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は自身の位置を示す座標を保持しており、信号の送信元である通信素子は、その送信元座標と、送信先である通信素子の送信先座標とを含んだ信号のパケットを生成し、各通信素子は、自身が位置する座標をもとに信号を中継するか否かを決定し、中継することを決定した場合に信号を送信する通信装置を提供する。「送信元の通信素子」とは、信号の発信元となる通信素子を示し、「送信先の通信素子」とは、信号の最終目的地となる通信素子を示す。また「各通信素子」とは、送信元および送信先以外の通信素子を示す。この態様の通信装置によると、座標をもとに最適な通信経路を適宜設定でき、予め通信経路を定めておく必要がない。複数の通信素子は導電性基板上に配置され、各通信素子の通信距離は周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行える程度に設定されていることが好ましい。
【０００５】
本発明の別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、複数の通信素子のいくつかは、他の通信素子の位置を示す座標を決定するための基準素子として機能し、各通信素子は、基準素子からの距離に基づいて、自身の座標を決定する通信装置を提供する。この態様の通信装置によると、通信素子の座標を外部のコンピュータなどから設定する必要なく、各通信素子がそれぞれ自身の座標を自律的に決定することができる。
【０００６】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、複数の通信素子のいくつかは、他の通信素子の位置を示す座標を決定するための基準素子として機能し、通信素子は、少なくとも３つの基準素子からの距離に基づいて自身の座標を決定する通信装置を提供する。通信素子は、自身の座標の決定後、基準素子として機能してもよい。この態様の通信装置によると、基準素子の座標をもとに通信素子の座標を順次決定していくため、座標値の誤差を低減できる。
【０００７】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、送信元の通信素子は、自身または送信先の通信素子の少なくとも一方を特定する情報を含んだ信号のパケットを送信し、各通信素子は、信号のパケットに含まれる送信元または送信先の通信素子の少なくとも一方を特定する情報に基づいて、その信号を自身が中継するべきか否かを判定する通信装置を提供する。送信元または送信先の通信素子の少なくとも一方を特定する情報は、送信元通信素子のＩＤまたは送信先通信素子のＩＤを含み、また送信元通信素子から送信先通信素子へ至る通信経路を特定する情報も含む。この態様の通信装置によると、通信経路を設定した時点で、経路を構成する通信素子は送信元または送信先のＩＤをメモリに記録しておき、信号パケットに含まれる通信素子のＩＤをもとに自身の中継処理を実行できる。
【０００８】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、送信元の通信素子は、送信先の通信素子のＩＤを含んだ経路探索コマンドを送信し、各通信素子は、経路探索コマンドを受け取ると、経路探索コマンドのパケットに含まれる中継回数を１つ増やして送信し、送信先の通信素子は、複数の経路探索コマンドを受信し、中継回数に基づいて送信元通信素子からの通信経路を決定する通信装置を提供する。この態様の通信装置によると、送信元および送信先の通信素子が予め特定されている場合に、経路探索コマンドの中継回数を考慮して、適切な通信経路を設定することができる。
【０００９】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、送信元の通信素子は、送信先の通信素子のＩＤを含んだ経路探索コマンドを送信し、各通信素子は、経路探索コマンドを受け取ると、それを周辺の他の通信素子に発信し、送信先の通信素子は、時間的に最も早く受信した経路探索コマンドに基づいて送信元通信素子からの通信経路を決定する通信装置を提供する。この態様の通信装置によると、送信元および送信先の通信素子が予め特定されている場合に、経路探索コマンドの到達時間を考慮して、適切な通信経路を設定することができる。
【００１０】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、送信元の通信素子は、送信先の通信素子のＩＤを含んだ経路探索コマンドを送信し、各通信素子は、経路探索コマンドを受け取ると、経路探索コマンドのパケットに含まれる中継回数を１つ増やして送信し、送信先の通信素子は、複数の経路探索コマンドを受信し、中継回数に基づいて送信元通信素子からの第１の通信経路を決定し、また送信先の通信素子は、時間的に最も早く受信した経路探索コマンドに基づいて送信元通信素子からの第２の通信経路を決定する通信装置を提供する。この態様の通信装置によると、送信元および送信先の通信素子が予め特定されている場合に、経路探索コマンドの中継回数および到達時間を考慮して、適切な通信経路を設定することができる。第１の通信経路または第２の通信経路は選択的に利用されてもよい。
【００１１】
本発明のさらに別の態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、周辺に配置された他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有し、送信元の通信素子は、送信先の通信素子のＩＤを含んだ経路探索コマンドを送信し、通信経路の決定時、各通信素子は経路探索コマンドを受け取ると、その経路探索コマンドを発信した通信素子のＩＤを記録して、自身のＩＤを経路探索コマンドに含ませて送信し、通信経路が決定された後、通信経路上に位置する通信素子は送信先の通信素子のＩＤを記録し、信号を受け取ると、記録した送信先の通信素子のＩＤに基づいて、その信号を中継するべきか否かを判定する通信装置を提供する。この態様の通信装置によると、経路決定に利用する経路探索コマンドの信号量を少なくすることができる。
なお、本発明の表現を装置、方法、システムおよびプログラムの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係る通信技術の方式を説明するための図である。この通信方式を連鎖伝達型の通信方式と呼ぶ。小さな円で示す複数の通信素子が空間内に分散して配置されている状態が示される。各通信素子は、その周辺に配置された他の通信素子に対して信号を伝達する局所的な通信機能を有する。この局所的な通信により隣り合う通信素子間で信号を順次連鎖的に中継し、最終目的地である通信素子まで信号を伝達する。
【００１３】
信号の送信元が通信素子２００ａであり、最終目的地が通信素子２００ｂである場合、連鎖伝達型通信方式によると、信号が通信素子２００ａから通信素子２００ｃおよび２００ｄを介して通信素子２００ｂに伝達される。信号の伝達方法としては、例えば通信素子２００ａが、信号が届く範囲にある周辺の全ての通信素子に信号を伝達し、この信号を受けた全ての通信素子が更に周辺の通信素子に信号を伝達することによって、信号を最終目的地まで同心円状に伝達させてもよい。さらに好ましい方法としては、通信素子２００ａおよび２００ｂ間の経路を予めまたはリアルタイムで設定し、この経路により特定の通信素子のみを介して信号を伝達してもよい。特に後者の方法を採用する場合には、信号伝達に必要な通信素子のみが発信するため、電力消費を少なくすることができ、また他の通信素子の通信に対する干渉を低減することも可能となる。連鎖伝達型の通信方式における通信経路の設定方法および信号伝達の方法は後に詳述する。
【００１４】
空間内に複数の通信素子が存在し、この空間内には通信素子間を物理的に接続するための個別配線が形成されていないことが好ましい。例えば、これらの通信素子は、平坦な導電層または導電性基板、交流信号を伝達可能な電磁作用伝達層などに接続されてもよく、また無線により信号の送受が行えるように構成されてもよい。信号の送信は、導電層における電荷の放出により実現されてもよく、また光や電磁波を放出することにより実現されてもよい。ここで通信素子は、チップとして構成されるものに限定されず、本発明の実施の形態において説明する通信機能を備えたものを含む概念であり、その形態および形状は問わない。
【００１５】
各通信素子は、信号の伝達可能な距離（以下、「有効通信距離」とも呼ぶ）を比較的短く設定されていることが好ましい。信号の通信距離を長くすることは、それだけ電力消費量を大きくし且つ通信に寄与しない他の通信素子に対して悪影響を及ぼす可能性がある。連鎖伝達型の通信方式によると、自身の近傍に存在する通信素子に信号を伝達できれば十分であるため、有効通信距離は周辺の通信素子までの平均距離に応じて設定されることが好ましい。
【００１６】
本発明の通信技術は、様々な用途に応用することができる。例えば、ＬＳＩやメモリなどの電子部品（回路素子）に本発明の通信機能をもたせることによって、各電子部品を個別に配線することなく、複数の電子部品を基板実装する技術を提供することが可能である。また、近年、皮膚の感覚を持つロボットの研究が盛んに行われているが、ロボットの触覚センサに本発明の通信機能をもたせ、触覚センサの検知情報をロボットの頭脳コンピュータに送信する技術を提供することも可能である。また建物の床に本発明の通信機能を有するセンサを点在させることにより、一人暮らしの老人の行動を監視したり、留守中の防犯に役立てることも可能である。また、発光素子に本発明の通信機能をもたせることにより、布状の表示装置などを製造することも可能となる。また、タグに本発明の通信機能をもたせることにより、安価で精度のよい情報の読み取りを可能とするタグを作製することも可能となる。さらに無線通信素子に本発明の通信機能をもたせて例えばコンピュータにそれを装備させ、無線通信素子の近傍に相手方のコンピュータの無線通信素子を配置することによって、コンピュータ間の情報の送受信を容易に行うことも可能となる。また自動車の導電性内壁に本発明の通信機能を備えた通信素子を埋め込み、煩わしい個別配線を不要とした通信装置を実現することも可能となる。
【００１７】
この通信技術は、比較的短い距離に配置された通信素子間で信号を伝達するため、距離による信号の減衰および劣化が少なく、高いスループットでノード数によらない高速伝送を可能とする。また空間内に多くの通信素子を分散して配置させることにより、センサなどの所定の機能をもつチップとの情報交換媒体として広範囲の信号伝達領域を実現する。また、通信素子を比較的自由な位置に配置することができるため、簡易な設計により所望の機能を備えた人工皮膚や表示装置などを生成することも可能である。また配線などの基板回路設計を不要とし、少ないプロセスで基板回路を製造することも可能である。通信素子を導電層で挟持する場合には電磁ノイズ放射がなくなるため、特に病院などの公共性の高い場所においてはその有用性が高い。さらに、導電層などに障害が生じた場合であっても、チップ間の経路を再設定することができ、新たな通信経路を確立することができるという自己修復機能もあわせ持つ。
【００１８】
図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる通信装置１００の外観構成を示す図である。この通信装置１００においては、複数の通信素子２００が２枚の導電層１６および１８によって挟持されている。各通信素子２００は、この２枚の導電層１６および１８に電気的に接続される。導電層１６および１８は、単層構造を有していても、また多層構造を有していてもよく、この例では二次元的に一面に広がった構成を有している。図２は、通信素子２００が挟持されていることを説明するために、導電層１６と導電層１８とが開いた状態を示す。
【００１９】
例えば、本発明による通信装置１００をロボットの表面を覆う人工皮膚として応用する場合、導電層１６および１８を導電性のゴム材料により形成する。可撓性のあるゴム材料で人工皮膚を形成することにより、この人工皮膚はロボットの動作に合せて自在に伸縮することが可能となる。また、個別配線が存在せず、伸縮性のある導電層１６および１８を介して信号を伝達するため、断線などにより通信機能に障害が生じる可能性を低減し、安定した通信能力を提供することも可能となる。また、本発明による通信装置１００を回路基板として応用する場合、導電層１６および１８を導電性のゴム材料で形成することによって、フレキシブルな回路基板を実現することも可能となる。
【００２０】
各通信素子２００は通信機能以外に、さらに他の機能を有していてもよい。通信装置１００をロボットの人工皮膚として応用する場合には、通信素子２００のいくつかが触覚センサとしての機能も有し、外部から受けた刺激を検出した後、他の通信素子と協同して検出した信号を目的の通信素子まで伝達する。また通信装置１００を基板の実装技術として応用する場合には、通信素子２００が、例えばＬＳＩやメモリなどの回路素子としての機能を有してもよい。このように、本明細書において「通信装置」は少なくとも通信機能を有する装置の意味で用い、これに付加した他の機能、例えば人工皮膚としてのセンサ機能や電子回路としての演算機能などを有してもよいことは、当業者に理解されるところである。
【００２１】
図３は、通信素子２００の機能ブロック図である。通信素子２００は、通信部５０、処理部６０およびメモリ７０を備える。通信部５０は、導電層１６および１８（図２参照）を介して、他の通信素子との間で信号の送受を行う。処理部６０は、通信素子２００の通信機能を制御する。具体的に処理部６０は、周囲の信号の監視、受信信号の解析や、送信信号の生成および送信タイミングの制御など、他の通信素子２００との間の信号伝達に関する行為を行う。また処理部６０は、センサ機能や演算機能など通信機能以外の他の機能を実現してもよい。メモリ７０は、通信機能や他の機能を実現するために必要な情報を予め記録し、また必要に応じて記録していく。
【００２２】
図４は、通信装置１００の断面を示し、局所的通信を実現する通信デバイスの構造の一例を説明するための図である。本明細書において「通信デバイス」は、局所的な通信機能を実現する構造の意味で用いる。
【００２３】
この例において通信デバイスは、第１信号層２０および第２信号層３０と、これらの層に電気的に接続する通信素子２００を備える。第１信号層２０および第２信号層３０は絶縁されており、第２信号層３０は接地されたグランド層であってもよい。この通信デバイスにおいて、有効通信距離は第１信号層２０および第２信号層３０の抵抗および容量に基づいて定められ、第１信号層２０または第２信号層３０に電荷を放出することにより信号を発信する。各通信素子はコンデンサを有しており、放出された電荷は有効通信距離内に配置されている周辺の通信素子のコンデンサに蓄積される。周辺の通信素子は、その電圧変化により信号を認識する。このように図４に示した通信デバイスはコンデンサを駆動するように振る舞うことから、この通信デバイスを「電荷蓄積型」の通信デバイスと呼んでもよい。なおこの呼び名は、説明の便宜上、後述する「電流拡散型」の通信デバイスと区別するために名付けたものであって、図４に示した通信デバイスの特性および構成が、この呼び名の意味により限定されるものではない。
【００２４】
図５は、電荷蓄積型の通信デバイスが信号を発信する原理を説明するための図である。図５（ａ）は、駆動用コンデンサ３４ｂを充電する通信素子２００の状態を示す。主コンデンサ３４ａは、通信素子２００全体を駆動するために必要な電荷を蓄積し、駆動用コンデンサ３４ｂは、通信層３６を駆動するために必要な電荷を蓄積する。通信層３６は、第１信号層２０および第２信号層３０（図４参照）を模式的に表したものである。駆動用コンデンサ３４ｂの充電時には、スイッチ３２ａを開き、スイッチ３２ｂを閉じる。なお、各スイッチ３２ａおよび３２ｂは、処理部６０（図３参照）により所定のタイミングで開閉される。なお本方式により、後述の電流拡散型の通信デバイスを駆動することも可能である。
【００２５】
図５（ｂ）は、駆動用コンデンサ３４ｂを放電する通信素子２００の状態を示す。駆動用コンデンサ３４ｂの放電時には、スイッチ３２ａを閉じ、スイッチ３２ｂを開く。この通信デバイスは、駆動用コンデンサ３４ｂの電荷を通信層３６に放電することによって信号を発信する。１ビットの送信ごとに、主コンデンサ３４ａから駆動用コンデンサ３４ｂに電荷を移動し、駆動用コンデンサ３４ｂの電荷を通信層３６に放電することによって、連続した通信を実現することが可能となる。
【００２６】
通信層３６のシート抵抗がρ［Ω］、単位面積あたりの容量がＣ［F/m2］である場合、角周波数ω［rad/s］の信号の有効伝達距離（有効通信距離）Ｄ［m］は、
【数１】

Figure 0003825377
のように与えられる。このように、通信デバイスの有効通信距離は、通信層３６の抵抗および容量に基づいて定められる。そのため、通信層３６の抵抗および容量を適宜設定することにより、所望の有効通信距離を実現することが可能となる。
【００２７】
連鎖伝達型の通信方式においては、近傍の通信素子２００との間で信号の送受を行うことができればよいため、有効通信距離を可能な限り短く設定することが好ましい。例えば通信装置１００内において、通信素子２００間の距離が１０cm以内となるような密度で複数の通信素子２００が配置されている場合には、有効通信距離が１０cm程度となるように通信層３６の抵抗および容量を設定することが好ましい。有効通信距離を短く設定することによって、他の通信素子２００への干渉や無用な電力消費を低減することが可能となる。
【００２８】
以上の原理を数式を用いて説明する。説明の簡単のため、１次元問題とし、原点に存在する微小電極に電圧Ｖ
Ｖ＝Ｖ0exp(jωt)
が印加されたとすると、位置ｘにおける電圧Ｖは、
【数２】
Figure 0003825377
として表現される。
【００２９】
図６は、Ｖ／Ｖ0の実部を縦軸、ｘ／Ｄを横軸とするグラフであって、電荷蓄積型の通信デバイスにおける電圧と通信距離の関係を示す図である。原点から離れるにつれ、電圧の振幅は指数関数的に減少するため、有効通信距離Ｄを大きく越える距離への影響は無視できることが分かる。したがって、この有効通信距離Ｄを通信素子２００の密度に応じて好適に設定することにより、効率よい通信を実現することが可能となる。
【００３０】
図７は、通信装置１００の断面を示し、局所的な通信を実現する通信デバイスの構造の別の例について説明するための図である。この通信デバイスは、スイッチング動作によって通信素子２００を導通させ、その電圧降下によって信号を発信することから、この通信デバイスを「電流拡散型」の通信デバイスと呼んでもよい。なおこの呼び名は、説明の便宜上、前述した「電荷蓄積型」の通信デバイスと区別するために名付けたものであって、図７に示す通信デバイスの特性および構成が、この呼び名の意味により限定されるものではない。
【００３１】
図７（ａ）は、電流拡散型の通信デバイスの構造の一例を示す図である。この通信デバイスは、第１信号層２０および第２信号層３０と、これらの層に電気的に接続する通信素子２００を備える。第２信号層３０は接地されたグランド層であってもよい。第１信号層２０および第２信号層３０は、これらの層よりも高い抵抗値を有する高抵抗層４０によって導通される。具体的には、通信素子２００の周囲に高抵抗層４０が設けられ、この通信素子２００および高抵抗層４０とが第１信号層２０および第２信号層３０に挟持される。高抵抗層４０の抵抗値を第１信号層２０および第２信号層３０の抵抗値に対して適切に設定し、または通信素子２００の２つの電極間を素子内部において適切な抵抗値で常時導通させることにより、通信素子２００内で第１信号層２０および第２信号層３０をスイッチング動作により導通させた場合に、発信した信号が遠くまで広がらず、有効通信距離を近傍の通信素子までの短い距離に設定することができる。
【００３２】
図７（ｂ）は、電流拡散型の通信デバイスの構造の別の例を示す図である。この通信デバイスは、第１信号層２０および第２信号層３０と、これらの層に電気的に接続する通信素子２００を備える。第２信号層３０は接地されたグランド層であってもよい。第１信号層２０および第２信号層３０は絶縁されており、第１信号層２０には、第１信号層２０よりも高い抵抗値を有する高抵抗層４２が電気的に接続され、この高抵抗層４２には、通信素子２００に電力を供給する電源層４４が電気的に接続されている。図示のとおり、第１信号層２０上に、高抵抗層４２および電源層４４とがこの順に積層されている。第１信号層２０および第２信号層３０が絶縁されることにより、これらの層間において電流が定常的に流れる状態を回避することができる。第２信号層３０と電源層４４は、その抵抗値が非常に小さくなるように形成される。
【００３３】
第１信号層２０の抵抗は、有効通信距離に基づいて設定される。すなわち第１信号層２０の抵抗を高抵抗層４２との関係において適切に定めることによって、電流の拡散範囲を設定することが可能となる。なお単位面積あたりで、高抵抗層４２の縦方向インピーダンスが、第１信号層２０と第２信号層３０および電源層４４との間の静電容量によるインピーダンスＺよりも大きい場合には、拡散距離は第１信号層２０の抵抗とインピーダンスＺによって決まる。
【００３４】
以上の原理を数式を用いて説明する。説明の簡単のため、第１信号層２０の厚みは無視できるほど薄いものとする。第１信号層２０と電源層４４の間の静電容量と、第１信号層２０と第２信号層３０の間の静電容量の和がＣ［F/m2］、高抵抗層４２の抵抗率および厚さがそれぞれη［Ωm］およびｄ［m］、第１信号層２０のシート抵抗がρ［Ω］、角周波数がω［rad/s］である場合、第１信号層２０の電位Ｖ（ｘ，ｙ）の非定常成分は、
【数３】
Figure 0003825377
を満たす。したがって、
ηｄ＜１／ωＣ （電流拡散条件）
の場合には、１／ηｄの寄与が支配的となり、電流拡散型の信号伝達を実現することができる。これを１次元問題として考えると、原点に存在する微小電極に印加される電圧Ｖ
Ｖ＝Ｖ0exp(jωt)
に対して、位置ｘにおける電圧Ｖは、
【数４】
Figure 0003825377
として表現される。この式により明らかなように、信号が到達する範囲内において信号の位相遅れは発生しない。ここで、有効通信距離Ｄは、
【数５】
Figure 0003825377
である。この数式に含まれる各要素、例えば第１信号層２０の抵抗を適宜設定することにより、所望の有効通信距離を得ることが可能となる。
【００３５】
図７（ｃ）は、電流拡散型の通信デバイスの構造の別の例を示す図である。この通信デバイスは、第１信号層２０および第２信号層３０と、これらの層に電気的に接続する通信素子２００を備える。第１信号層２０および第２信号層３０は絶縁されており、第１信号層２０には、第１信号層２０よりも高い抵抗値を有する高抵抗層４２が電気的に接続され、この高抵抗層４２には、通信素子２００に電力を供給する電源層４４が電気的に接続されている。同様に、第２信号層３０には、第２信号層３０よりも高い抵抗値を有する高抵抗層４６が電気的に接続され、この高抵抗層４６には、通信素子２００に電力を供給する電源層４８が電気的に接続されている。図示のとおり、第１信号層２０の上面に、高抵抗層４２および電源層４４とがこの順に積層されており、第２信号層３０の下面に、高抵抗層４６および電源層４８とがこの順に積層されている。図７（ｂ）に示した通信デバイスは、通信素子２００の片面のみに積層構造を形成していたが、図７（ｃ）のように、通信素子２００の両面に上下対称な積層構造を形成してもよい。各層の構成および特性については、図７（ｂ）に関連して説明したとおりである。
【００３６】
図８は、電流拡散型の通信デバイスが信号を発信する原理を説明するための図である。主コンデンサ３４は、通信素子２００全体を駆動するために必要な電荷を蓄積する。通信層３６は、第１信号層２０および第２信号層３０（図７参照）を模式的に表したものである。この通信素子２００は、スイッチ３２のスイッチング動作により電極間インピーダンスを変化させ、信号を発信する。なおスイッチ３２は処理部６０（図３参照）により所定のタイミングで開閉される。なお本方式で、電荷蓄積型の通信デバイスを駆動することも可能である。
【００３７】
スイッチ３２を閉じると、第１信号層２０および第２信号層３０とが短絡する。その結果、第１信号層２０と第２信号層３０の間に電圧降下が生じ、近傍の通信素子がその影響を受け、この電圧降下を信号として認識する。前述のとおり、連鎖伝達型の通信方式においては、この電圧降下の影響は、近傍の通信素子に伝達されればよく、遠くに位置する通信素子にまで伝達される必要はない。有効通信距離を近傍に位置する他の通信素子の距離程度に設定することにより、電力消費を少なくすることができ、また他の通信素子との干渉を低減することも可能となる。
【００３８】
次に、通信素子２００に電力を供給する方法について説明する。その一つの方法として、図７（ｂ）に示すように、通信デバイスを多層構造に形成することにより、電源層４４から電力を通信素子２００に供給することが可能である。通信素子２００と電源層４４との間に高抵抗層４２を介在させることにより、電荷が低抵抗である電源層４４全面に供給される。そのため通信装置１００全体に分布している通信素子２００のコンデンサを安定して充電することができる。
【００３９】
図９は、通信素子に電力を供給する別の構成を示す図である。この例では、通信装置１００に電力供給線５２と給電点５４とが形成され、電力が電力供給線５２から給電点５４を介して、通信装置１００内の通信素子に供給される。この電力供給方法として、例えば、通信素子の信号送受信期間と充電期間とを時間的に分けてもよい。ある通信素子が信号を送信する際には、周囲の素子の端子間インピーダンスを高く保ち、電力を供給する際には、全ての素子の信号送信を停止して、通信素子のコンデンサに一斉に充電する。特に、通信素子が第１信号層および第２信号層からなる２層構造を有し、電源層を含む多層構造をとらない場合には、このような電力供給線５２を形成してもよい。
【００４０】
以上、図４から図９を通じて、通信デバイスの具体的な構造について説明したが、通信デバイスは上述した構造に限らず、周辺の通信素子との間で信号を送受できるものであればよい。以下に、局所的な通信を行う通信デバイスを用いた連鎖伝達型の通信方式の詳細を示す。
【００４１】
本実施の形態において、連鎖伝達型の通信アルゴリズムには「ブロードキャストモード」と、「アドレス連鎖伝達モード」とが存在する。ブロードキャストモードは、発信元の通信素子から全ての通信素子に信号をブロードキャストする通信アルゴリズムであり、アドレス連鎖伝達モードは、経路を定めて、発信元の通信素子から目的地である通信素子まで経路に沿って信号を伝達する通信アルゴリズムである。ブロードキャストモードは、経路が定まっていない状態において、所定のコマンドをブロードキャストして、最適な経路を決定するために利用される。
【００４２】
図１０は、通信装置においてブロードキャストモードにより信号が伝播する状態を説明するための図である。図中、小さな円は通信素子を示し、中央の黒塗りの円は、信号の発信元である通信素子を示す。通信素子を囲んでいる同心円は、信号を同時期に受信した通信素子の範囲を示す。
【００４３】
ブロードキャストモードにおいては、信号待機中、全ての通信素子が周囲の信号を監視する。信号を受信した通信素子は、乱数により定められる時間だけ待機して、同一の信号系列を送信する。各信号系列は「信号ＩＤ」を有しており、通信素子が同一の信号ＩＤをもつ信号を受信した場合には、その信号の転送を行わないことが好ましい。以上の動作を各通信素子が実行することにより、任意の通信素子から発生した信号が中継されて、図示されるようにほぼ同心円状に広がっていき、発信元の通信素子から離れる方向に順次伝達されることになる。
【００４４】
図１１は、第１の実施の形態に係る通信装置１００における信号伝達方法の説明図を示す。第１の実施の形態においては、各通信素子２００が、空間内の自身の位置を示す座標をアドレスとしてメモリに保持する。座標は、２次元座標であっても３次元座標であってもよい。通信素子２００の座標は外部のコンピュータなどにより設定されてもよく、各々で自律的に設定してもよい。後者の座標設定方法については後述する。この例では、座標（１，１）に位置する通信素子から、座標（７，７）に位置する通信素子まで信号を伝達することを目的とする。以下、座標（Ｍ，Ｎ）に位置する通信素子を「通信素子（Ｍ，Ｎ）」と表現する。なお図示の例では、説明の便宜上、通信素子が規則的に配列されているが、この配列形態はランダムであってよい。
【００４５】
図１２は、送信元の通信素子により生成される信号のパケットを示す。このパケットには、コマンド、送信元アドレス、送信先アドレスおよび送信データの項目が設けられる。この信号はデータを通信素子（７，７）に転送するためのものであり、コマンドには転送パケットであることを指示するコードが記述される。送信元アドレスには、送信元通信素子の座標である（１，１）が記述され、送信先アドレスには、送信先通信素子の座標である（７，７）が記述される。送信データは、伝達すべきデータである。このように、通信素子（１，１）は送信元座標と送信先座標とを含んだ信号のパケットを生成する。パケットの生成は処理部６０（図３参照）により行われる。
【００４６】
図１１に戻って、送信元の通信素子（１，１）が信号を送信すると、その信号は周辺の通信素子、すなわち座標（０，０）、（２，０）、（３，１）、（２，２）、（０，２）、（−１，１）に位置する通信素子に伝達される。これらの通信素子は、信号を受け取ると、自身が位置する座標をもとに信号を中継するか否かを決定する。この決定は、送信元座標（１，１）と送信先座標（７，７）との間に、空間的に自身が位置するか否かを判定することにより行われ、具体的には、送信元の通信素子（１，１）と、送信先の通信素子（７，７）とを結ぶ経路上に自身が位置するか否かを判定することにより行われる。
【００４７】
この例では、通信素子（２，２）が、通信素子（１，１）と通信素子（７，７）を結ぶ経路上に位置することを判定し、信号を中継することを決定する。通信素子（２，２）は、受け取った信号を送信し、それ以外の通信素子は応答しない。以後、信号は、通信素子（３，３）、通信素子（４，４）、通信素子（５，５）、通信素子（６，６）により中継されて通信素子（７，７）に伝達される。
【００４８】
第１の実施の形態においては、各通信素子が、自身の座標と、送信元および送信先の座標との関係により、信号を中継すべきか否かを判断する。通信経路を予め定めておく必要はなく、単純なアルゴリズムで動的に最短経路を設定し、信号を伝達することが可能となる。ここでは予め通信素子の座標が確定していることを前提としたが、以下、通信素子の座標を決定する方法を示す。
【００４９】
図１３は、通信素子の座標決定方法の一例を説明するための図である。この座標決定方法では、通信装置１００内に、３つ以上の基準素子を配置する。基準素子は、他の通信素子の座標を決定するために設けられる。各通信素子は、基準素子からの距離に基づいて自身の座標を決定する。この距離は、基準素子から自身までの経路中に存在する他の通信素子の個数に基づいて決定される。この例では、２次元座標の決定を感覚的に理解しやすくするため、４つの基準素子Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを上下左右に配置する。基準素子Ａと基準素子Ｃを結ぶ直線はＸ軸を構成し、基準素子Ｂと基準素子Ｄを結ぶ直線はＹ軸を構成する。まず、各基準素子が座標決定コマンドを発信する。座標決定コマンドは、ブロードキャストモードにより伝達される。
【００５０】
図１４は、座標決定コマンドを示す。コマンドには、座標決定コマンドであることを特定するコードが記述される。「基準素子の方向」には、基準素子の位置が記述される。例えば基準素子Ａが発信する座標決定コマンドであれば「左」、基準素子Ｂが発信する座標決定コマンドであれば「下」、基準素子Ｃが発信する座標決定コマンドであれば「右」、基準素子Ｄが発信する座標決定コマンドであれば「上」と記述される。中継回数は、この座標決定コマンドを受け取るまでに他の通信素子を経由した回数が記述される。基準素子からの発信時、この中継回数は０に設定されている。各通信素子は、座標決定コマンドを受け取ると、中継回数を１つ増やし、それを送信する。本実施の形態における座標決定方法は、以下のアルゴリズムを利用する。
【００５１】
任意の点Ｑ（ｘ，ｙ）から基準点Ａ（−ａ，０）までの距離をｒ１、基準点Ｃ（ａ，０）までの距離をｒ２とする。このとき、
ｒ１ ２＝（ｘ＋ａ）２＋ｙ２ ・・・（１）
ｒ２ ２＝（ｘ−ａ）２＋ｙ２ ・・・（２）
が成り立つ。したがって、
ｘ＝（ｒ１ ２−ｒ２ ２）／４ａ ・・・（３）
ここで、ａは定数であるため、Ｘ座標を以下の式で決定する。
ｘ＝（ｒ１ ２−ｒ２ ２） ・・・（４）
【００５２】
同様に、任意の点Ｑ（ｘ，ｙ）から基準点Ｂ（−ｂ，０）までの距離をｒ３、基準点Ｄ（ｂ，０）までの距離をｒ４とする。このとき、
ｒ３ ２＝ｘ２＋（ｙ＋ｂ）２ ・・・（５）
ｒ４ ２＝ｘ２＋（ｙ−ｂ）２ ・・・（６）
が成り立つ。したがって、
ｙ＝（ｒ３ ２−ｒ４ ２）／４ｂ ・・・（７）
ここで、ｂは定数であるため、Ｙ座標を以下の式で決定する。
ｙ＝（ｒ３ ２−ｒ４ ２） ・・・（８）
【００５３】
式（４）および（８）を用いて、通信素子の２次元座標を定める。これらの式から分かるように、４つの基準素子からの距離が決定されれば、通信素子の相対的な座標を求めることができる。
【００５４】
図１３に戻って、通信素子２００ｈの２次元座標を求める。各基準素子が図１４に示した座標決定コマンドを発信する。座標決定コマンドを受け取った通信素子は、乱数で決まる待ち時間だけ待機した後、中継回数に１を加算して座標決定コマンドを送信する。通信素子は、１を加算した中継回数を基準素子ごとにメモリに記録する。座標決定コマンドの送信後、同一の基準素子からの座標決定コマンドを再度受け取ったとき、このコマンドに含まれる中継回数に１を加算したものがメモリに記録したものより大きい場合は応答しない。一方、記録したものより小さい場合は、一定時間待機後、中継回数に１を加算して座標決定コマンドを再送信する。このとき、メモリの中継回数を更新する。最終的にメモリには、各基準素子からの中継回数の最小値が記録される。この中継回数の最小値は、基準素子からの距離に相当する。
【００５５】
図１５は、１つの基準素子から発信された座標決定コマンドが異なる経路を通って所定の通信素子に到達する状況を説明するための図を示す。経路１によると中継回数は６であり、経路２によると中継回数は７となる。各通信素子が信号送信に際してランダム時間待機するため、中継回数が少なくても、信号受信のタイミングが遅れる場合も生じる。したがって通信素子は、受信した座標決定コマンドに記述される中継回数を確認して、基準素子からの最短距離を定める。
【００５６】
このアルゴリズムにしたがって、通信素子２００ｈの二次元座標を決定する。基準素子Ａからの中継回数が７、基準素子Ｂからの中継回数が１０、基準素子Ｃからの中継回数が３、基準素子Ｄからの中継回数が４となる。基準素子同士の位置関係は、座標決定コマンドに記述される「基準素子の方向」により特定する。式（４）を用いて、Ｘ座標は、基準素子Ａおよび基準素子Ｃからの距離により、
ｘ＝７２−３２＝４０
式（８）を用いて、Ｙ座標は、基準素子Ｂおよび基準素子Ｄからの距離により、
ｙ＝１０２−４２＝８４
したがって、通信素子２００ｈの座標は、（４０，８４）と決定される。
以上の処理を各通信素子が実行することにより、通信装置１００における座標が決定する。通信素子はこの座標をメモリに記録し、信号中継をするか否かの判断に利用する。
【００５７】
図１６は、座標決定方法の変形例を説明するための図である。図１６（ａ）は、空間内に存在する４つの基準素子を示す。この変形例では、最初の４つの基準素子を「０次基準素子」と呼び、それぞれの座標を（０，０）、（１，０）、（１，１）、（０，１）とする。この座標決定方法において、通信素子は少なくとも３つの基準素子からの距離に基づいて、１以下の２進数の座標値を設定する。例えば通信素子は、３つの基準素子から等距離にある場合に、自身の座標を決定する。座標値を設定した通信素子は、以後、基準素子として機能する。この処理を繰り返すことにより、全ての通信素子の座標値が設定される。（ｎ−１）次の基準素子までが決定しているとき、以下のアルゴリズムによりｎ次の基準素子を決定する。ｎ次基準素子は、座標値の小数点第（ｎ＋１）位以下の桁が全て０となる通信素子を意味する。０次基準素子は、座標値の小数点第１位以下の桁が全て０であり、１次基準素子は、座標値の小数点第２位以下の桁が全て０となる。この座標決定アルゴリズムは２段階の構成をとり、それぞれの段階でｎ次基準素子を順次決定する。
【００５８】
まず、基準素子の一つがブロードキャストにより「ｎ次座標決定要求」を発信する。「ｎ次座標決定要求」は、ｎ次基準素子を決定するためのトリガとなるコマンドである。ｎ次座標決定要求は、通信層に接続された外部コンピュータによって供給されてもよい。
【００５９】
（ｎ−１）次の基準素子は、ｎ次座標決定要求を受けて、「ｎ次座標決定コマンド」を発信する。図１７は、ｎ次座標決定コマンドのパケットを示す。このパケットには、コマンド、次数、基準素子のＸ座標およびＹ座標が記述される。次数の項目にはｎが設定される。通信素子は、各基準素子から発信されたｎ次座標決定コマンドのうち、最短の中継回数で到達した３つのパケットを記録する。
【００６０】
３つの中継回数が等しい場合、通信素子は、記録した３つのパケットの送信元である基準素子の座標をチェックする。それぞれの基準素子の各成分の座標値の差が全て（１／２）（ｎ−１）以内であれば、その通信素子はｎ次基準素子の候補となる。ｎ＝１であれば各成分の座標値の差が１以内であることが条件となる。
【００６１】
ｎ次基準素子の候補となった通信素子は、重複チェックコマンドをブロードキャストする。重複チェックコマンドには、仮にｎ次基準素子となったときに設定される座標が記述されている。自分と同じ座標を記述した重複チェックコマンドを受け取った場合、その通信素子は、候補からの辞退を示す辞退コマンドをブロードキャストする。なお他の通信素子から辞退コマンドを受け取った場合には、自身の辞退は行わなくてよい。他の通信素子から重複チェックコマンドを受け取らないとき、また重複チェックコマンドを受け取ったがその通信素子から辞退コマンドも受け取ったときには、その通信素子は、自身をｎ次基準素子として決定する。以上により、第１段階におけるｎ次基準素子が決定する。
【００６２】
続いて、このｎ次基準素子は、アルゴリズムの第２段階を実行するために（ｎ−１）次基準素子として機能する。第２段階において、このｎ次基準素子および（ｎ−１）次の基準素子は、再度「ｎ次座標決定コマンド」を発信する。通信素子は、各基準素子から発信されたｎ次座標決定コマンドのうち、最短の中継回数で到達した３つのパケットを記録する。
【００６３】
３つの中継回数が等しい場合、通信素子は、記録した３つのパケットの送信元である基準素子の座標をチェックする。それぞれの基準素子の一方の成分の座標値の差が（１／２）（ｎ−１）以内であり、他方の成分の座標値の差が（１／２）ｎ以内であれば、その通信素子はｎ次基準素子の候補となる。ｎ＝１であれば一方の成分の座標値の差が１以内であり、他方の成分の座標値の差が２進数表示で０．１以内であることが条件となる。以後、第１段階と同様に、ｎ次基準素子の候補となった通信素子は、重複チェックコマンドを送信する。以上の処理を繰り返すことにより、全ての通信素子の座標が決定する。
【００６４】
図１６（ｂ）は、ｎ＝１の場合に、上述した座標決定アルゴリズムの第１段階において１次基準素子（０．１，０．１）が決定された状態を示す。１次基準素子（０．１，０．１）の決定後、この１次基準素子が０次基準素子として機能し、他の０次基準素子とともに１次座標決定コマンドを発信する。
【００６５】
図１６（ｃ）は、ｎ＝１の場合に、上述した座標決定アルゴリズムの第２段階において４つの１次基準素子（０，０．１）、（０．１，０）、（１，０．１）、（０．１，１）が決定された状態を示す。このアルゴリズムでは、２段階の処理により１次基準素子の座標を決定する。この処理を繰り返し、全ての通信素子につき座標が定まると、この座標決定アルゴリズムは終了する。
【００６６】
以上は、３つの基準素子から等距離にあることを条件として基準素子を設定したが、別の条件を採用してもよい。例えば、基準素子により生成される四辺形において、その対角線の交点に位置する通信素子を基準素子として設定してもよい。
【００６７】
図１８は、第２の実施の形態に係る通信装置１００における信号伝達方法の説明図を示す。第２の実施の形態は、各通信素子がＩＤを有し、信号を送受する２つの通信素子が特定されている状況を前提とする。信号を送受する２つの通信素子のＩＤは、通信装置１００内で重複しないように定められ、それ以外の通信素子のＩＤは、直接信号が届く範囲内で重複しなければよい。この例では、通信素子Ｅから通信素子Ｆに信号を伝達する。図示されるように、通信素子Ｅと通信素子Ｆとの間に、矢印で示される通信経路が確定しているとする。通信経路上に位置する通信素子は、送信元通信素子ＥのＩＤまたは送信先通信素子ＦのＩＤをメモリに記録する。
【００６８】
信号送信元である通信素子Ｅは、自身のＩＤまたは送信先の通信素子ＦのＩＤを含んだ信号のパケットを生成して送信する。通信素子は、この信号を受け、通信素子Ｅまたは通信素子ＦのＩＤをメモリに記録しているか否かを確認する。メモリに記録している場合には、自身が信号を中継するべきであることを判定し、信号を送信する。経路上の通信素子が信号を順次中継することにより、信号を通信素子Ｆまで伝達する。以上は、通信経路確定後の信号伝達方法であり、その前提となる通信経路の確定は以下のアルゴリズムで行われる。
【００６９】
まず、通信素子Ｅが「経路探索コマンド」を発信する。図１９（ａ）は、経路探索コマンドのパケットを示す。このパケットには、コマンド、送信先ＩＤ、中継回数およびＩＤ履歴の項目が設けられる。送信先ＩＤには、通信素子ＦのＩＤが記述される。通信素子Ｅからの発信時、中継回数として０が設定され、ＩＤ履歴の記述はない。通信素子は経路探索コマンドを受け取ると、中継回数に１を加算し、ＩＤ履歴の末尾に自身のＩＤを追加して、経路探索コマンドを送信する。このとき通信素子は、記述された中継回数に１加算した値をメモリに記録する。同じ送信先ＩＤを含む経路探索コマンドを複数回受け取ったとき、経路探索コマンドに記述されている中継回数に１加算した値が、メモリに記録した中継回数以上である場合には応答せず、少ない場合には中継回数に１を加算し、ＩＤ履歴を追加した後、経路探索コマンドを送信する。通信素子は、メモリに記録した中継回数を更新する。
【００７０】
通信素子Ｆは、経路探索コマンドの到達を一定時間待ち、最小の中継回数で到達した経路探索コマンドに記述されたＩＤ履歴により通信経路を決定する。最小中継回数をもつ経路探索コマンドが複数存在する場合には、時間的に最も早く到達した通信経路を採用してもよい。また、中継回数が最小でない場合であっても、時間的に最も早く到達した通信経路を採用してもよい。中継回数が最小となる通信経路であっても、トラフィックの集中などにより介在する通信素子の応答特性が悪化し、信号到達時間が長くなることも考えられる。そのため、中継回数が最小の通信経路と、時間的に最も早い通信経路とを設定し、状況に応じて適宜使い分けてもよい。また通信の安全を確保したり、並列送信を可能とするために、複数の通信経路を確保してもよい。通信経路を決定すると、通信素子Ｆは「経路通知コマンド」を発信する。
【００７１】
図１９（ｂ）は、経路通知コマンドのパケットを示す。このパケットには、コマンド、送信先ＩＤ、決定中継回数および決定ＩＤ履歴の項目が設けられる。送信先ＩＤには通信素子ＦのＩＤが記述され、決定中継回数および決定ＩＤ履歴は、最短経路として決定された中継回数およびＩＤ履歴が記述される。
【００７２】
経路通知コマンドを受け取った通信素子は、決定ＩＤ履歴の末尾が自身のＩＤと一致する場合にはそのＩＤを削除して、中継回数を１減算し、経路通知コマンドを送信する。この通信素子は、自身が通信素子Ｅから通信素子Ｆへの通信経路に位置することを認識し、通信素子ＦのＩＤをメモリに記録する。これ以後、通信素子Ｆを送信先とする転送コマンドを受けた場合には、メモリに記録されたＩＤを参照して自身が通信経路を担っていることを確認し、信号を中継する。なお経路通知コマンドには送信元である通信素子ＥのＩＤを記述してもよく、このとき通信経路上の通信素子はこのＩＤをメモリに記録する。転送コマンドに送信元ＩＤが含まれる場合には、通信素子が、メモリに記録された送信元ＩＤを参照して信号を中継する。なお、通信経路の確定後、決定ＩＤ履歴は、通信素子Ｅにより必ずしも保持される必要はなく、中継する各通信素子が、通信経路において自身より一つ手前の通信素子のＩＤを保持していればよい。
【００７３】
図１９（ａ）では、経路探索コマンドにＩＤ履歴を含めることとしたが、別の方法として経路探索コマンドにＩＤ履歴を含ませなくてもよい。この変形例では、通信素子ＥがＩＤ履歴を含まない「経路探索コマンド」を発信する。図１９（ｃ）は、変形例における経路探索コマンドのパケットを示す。通信素子Ｅによる発信時、直前ＩＤの項目には、通信素子ＥのＩＤが記述されている。直前ＩＤには、この経路探索コマンドを受け取って発信した通信素子のＩＤが記述される。通信素子は経路探索コマンドを受け取ると、中継回数に１を加算し、直前ＩＤの項目に自身のＩＤを記述して、経路探索コマンドを送信する。このとき通信素子は中継回数および直前ＩＤに記述されていた通信素子のＩＤをメモリに記録する。なお記録する中継回数は、記述されている中継回数に１加算した値である。同じ送信先ＩＤを含む経路探索コマンドを複数回受け取ったとき、経路探索コマンドに記述されている中継回数に１加算した値がメモリに記録した中継回数より少ない場合には、直前ＩＤに自身のＩＤを記述して送信し、直前ＩＤに記述されていた通信素子のＩＤを記録する。
【００７４】
図１９（ｄ）は、変形例における経路通知コマンドのパケットを示す。図１９（ｂ）の経路通知コマンドと比べると、変形例においては決定ＩＤ履歴の代わりに決定直前ＩＤの項目が設けられる。決定直前ＩＤには、通信素子Ｅから通信素子Ｆに向かう通信経路において、自身の直前に位置する通信素子のＩＤが記述される。通信素子Ｆによる発信時、決定直前ＩＤには、決定した通信経路上において通信素子Ｆの直前に位置する通信素子のＩＤが記述される。経路通知コマンドを受け取った通信素子は、自身のＩＤが決定直前ＩＤと一致する場合には決定直前ＩＤを自身の直前に位置するＩＤに更新して、中継回数を１減算し、経路通知コマンドを送信する。この通信素子は、自身が通信素子Ｅから通信素子Ｆへの通信経路に位置することを認識し、通信素子ＦのＩＤをメモリに記録する。これ以後、通信素子Ｆを送信先とする転送コマンドを受けた場合には、メモリに記録された通信素子ＦのＩＤを参照して自身が通信経路を担っていることを確認し、信号を中継する。このとき、メモリに記録された直前の通信素子のＩＤを参照してもよい。この変形例によると、ＩＤ履歴を利用しないため、経路決定の際に送信する信号量が少なくてすむ。また、信号量をさらに少なくするために、中継回数に関するデータを省略することも可能である。
【００７５】
以上、本発明をいくつかの実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００７６】
【発明の効果】
本発明によれば、個別配線を必要としない新規な通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における通信方式の概念図である。
【図２】 第１の実施の形態にかかる通信装置の外観構成を示す図である。
【図３】 通信素子の機能ブロック図である。
【図４】 局所的通信を実現する通信デバイスの構造の一例を説明するための図である。
【図５】 （ａ）は駆動用コンデンサを充電する通信素子の状態を示す図であり、（ｂ）は駆動用コンデンサを放電する通信素子の状態を示す図である。
【図６】 電荷蓄積型の通信デバイスにおける電圧と通信距離の関係を示す図である。
【図７】 （ａ）は電流拡散型の通信デバイスの構造の一例を示す図であり、（ｂ）は電流拡散型の通信デバイスの構造の別の例を示す図であり、（ｃ）は電流拡散型の通信デバイスの構造のさらに別の例を示す図である。
【図８】 電流拡散型の通信デバイスが信号を発信する原理を説明するための図である。
【図９】 通信素子に電力を供給する構成を示す図である。
【図１０】 ブロードキャストモードにより信号が伝播する状態を説明するための図である。
【図１１】 第１の実施の形態に係る通信装置における信号伝達方法の説明図である。
【図１２】 送信元の通信素子により生成される信号のパケットを示す図である。
【図１３】 通信素子の座標の決定方法を示す説明図である。
【図１４】 座標決定コマンドを示す図である。
【図１５】 １つの基準素子から発信された座標決定コマンドが異なる経路を通って所定の通信素子に到達する状況を説明するための図である。
【図１６】 （ａ）は空間内に存在する４つの基準素子を示す図であり、（ｂ）は第１段階において１次基準素子を決定した状態を示す図であり、（ｃ）は第２段階において１次基準素子を決定した状態を示す図である。
【図１７】 ｎ次座標決定コマンドのパケットを示す図である。
【図１８】 第２の実施の形態に係る通信装置における信号伝達方法を示す説明図である。
【図１９】 （ａ）は経路探索コマンドのパケットを示す図であり、（ｂ）は経路通知コマンドのパケットを示す図であり、（ｃ）は変形例における経路探索コマンドのパケットを示す図であり、（ｄ）は変形例における経路通知コマンドのパケットを示す図である。
【符号の説明】
１６・・・導電層、１８・・・導電層、５０・・・通信部、６０・・・処理部、７０・・・メモリ、１００・・・通信装置、２００・・・通信素子。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a communication apparatus that transmits a signal, and more particularly to a communication technique that transmits a signal using a plurality of communication elements.
[0002]
[Prior art]
In a communication network such as a LAN (Local Area Network) or a WAN (Wide Area Network), a plurality of communication terminals are connected using coaxial cables, optical fibers, or the like. These communication terminals transmit signals to desired communication terminals by designating addresses in the network. In the technical field of conventional communication networks, transmission / reception of signals is realized via these wirings on the premise that wirings for connecting elements are formed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is very difficult to connect all the existing communication elements by individual wiring, particularly when the number is large. For example, in a LAN, a plurality of terminals are connected by cables, but the number of terminals that can be connected is limited due to problems such as the number of ports into which cables are inserted and the number of IP addresses set. Further, not only communication networks but also electronic devices in automobiles and the like are connected by individual wirings, and the number of wirings is enormous as is well known. Furthermore, in electrical systems such as communication networks and automobiles, terminals and elements are physically connected by individual wiring, so that if the wiring is disconnected, signals cannot be transmitted, and communication functions May stop.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel communication technology related to a communication device in order to solve the problems related to the conventional communication technology.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, one aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element holds coordinates indicating its own position, The communication element that is the signal transmission source generates a signal packet that includes the transmission source coordinates and the transmission destination coordinates of the communication element that is the transmission destination, and each communication element is based on the coordinates at which it is located. A communication device that determines whether or not to relay a signal and transmits the signal when it is determined to relay is provided. The “transmission source communication element” indicates a communication element that is a signal transmission source, and the “transmission destination communication element” indicates a communication element that is a final destination of the signal. “Each communication element” indicates a communication element other than the transmission source and the transmission destination. According to the communication apparatus of this aspect, an optimal communication path can be set as appropriate based on the coordinates, and there is no need to set a communication path in advance. It is preferable that the plurality of communication elements are arranged on the conductive substrate, and the communication distance of each communication element is set to such a degree that local communication can be performed with other communication elements arranged in the vicinity.
[0005]
Another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. Some of the plurality of communication elements function as reference elements for determining coordinates indicating the positions of other communication elements, and each communication element determines its own coordinates based on the distance from the reference element. A communication device is provided. According to the communication device of this aspect, each communication element can autonomously determine its own coordinate without having to set the coordinates of the communication element from an external computer or the like.
[0006]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. And some of the plurality of communication elements function as reference elements for determining coordinates indicating positions of other communication elements, and the communication elements have their own coordinates based on distances from at least three reference elements. A communication device for determining The communication element may function as a reference element after determining its own coordinates. According to the communication device of this aspect, since the coordinates of the communication elements are sequentially determined based on the coordinates of the reference element, it is possible to reduce the error in the coordinate values.
[0007]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. And the transmission element of the transmission source transmits a packet of a signal including information identifying at least one of itself or a transmission element of the transmission destination, and each communication element includes a transmission source or a transmission destination included in the packet of the signal. A communication device is provided that determines whether or not it should relay the signal based on information specifying at least one of the communication elements. The information specifying at least one of the transmission source or the transmission destination communication element includes the ID of the transmission source communication element or the ID of the transmission destination communication element, and specifies the communication path from the transmission source communication element to the transmission destination communication element. Includes information. According to the communication device of this aspect, at the time when the communication path is set, the communication elements constituting the path record the source or destination ID in the memory, and based on the ID of the communication element included in the signal packet. Can perform its own relay processing.
[0008]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. The communication element of the transmission source transmits a route search command including the ID of the communication element of the transmission destination, and each communication element receives the route search command and determines the number of relays included in the packet of the route search command. A communication device that increases the transmission by one, receives a plurality of route search commands, and provides a communication device that determines a communication route from the transmission source communication device based on the number of relays. According to the communication device of this aspect, when the transmission source and transmission destination communication elements are specified in advance, it is possible to set an appropriate communication path in consideration of the relay count of the path search command.
[0009]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. The communication element of the transmission source transmits a route search command including the ID of the communication element of the transmission destination, and when each communication element receives the route search command, it transmits it to other communication elements in the vicinity. The transmission destination communication element provides a communication device that determines a communication path from the transmission source communication element based on the path search command received earliest in time. According to the communication device of this aspect, when the transmission source and transmission destination communication elements are specified in advance, an appropriate communication path can be set in consideration of the arrival time of the path search command.
[0010]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. The communication element of the transmission source transmits a route search command including the ID of the communication element of the transmission destination, and each communication element receives the route search command and determines the number of relays included in the packet of the route search command. The transmission destination communication element receives a plurality of route search commands, determines the first communication path from the transmission source communication element based on the number of relays, and the transmission destination communication element is Provided is a communication device that determines a second communication path from a transmission source communication element based on a path search command received earliest in time. According to the communication device of this aspect, when the transmission source and transmission destination communication elements are specified in advance, it is possible to set an appropriate communication path in consideration of the relay count and arrival time of the path search command. The first communication path or the second communication path may be selectively used.
[0011]
Still another aspect of the present invention is a communication device including a plurality of communication elements arranged in a distributed manner, and each communication element has a function of performing local communication with other communication elements arranged in the vicinity. The communication element of the transmission source transmits a route search command including the ID of the communication element of the transmission destination, and when each communication element receives the route search command when determining the communication route, the route search command is transmitted. The communication element ID is recorded, and its own ID is included in the route search command for transmission. After the communication path is determined, the communication element located on the communication path records the ID of the destination communication element. When a signal is received, a communication device is provided that determines whether the signal should be relayed based on the recorded ID of the communication element of the transmission destination. According to the communication device of this aspect, the signal amount of the route search command used for route determination can be reduced.
In addition, what converted the expression of this invention between the apparatus, the method, the system, and the program is also effective as an aspect of this invention.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining a communication technique system according to an embodiment of the present invention. This communication method is called a chain transmission type communication method. A state is shown in which a plurality of communication elements indicated by small circles are distributed in the space. Each communication element has a local communication function for transmitting a signal to other communication elements arranged around the communication element. This local communication sequentially relays signals between adjacent communication elements, and transmits the signals to the communication element that is the final destination.
[0013]
When the signal transmission source is the communication element 200a and the final destination is the communication element 200b, according to the chain transmission type communication method, the signal is transmitted from the communication element 200a to the communication element 200b via the communication elements 200c and 200d. The As a signal transmission method, for example, the communication element 200a transmits a signal to all the peripheral communication elements within the signal reachable range, and all the communication elements that have received this signal further transmit the signal to the peripheral communication elements. By doing so, the signal may be transmitted concentrically to the final destination. As a more preferable method, a path between the communication elements 200a and 200b may be set in advance or in real time, and a signal may be transmitted through only the specific communication element through this path. In particular, when the latter method is adopted, only communication elements necessary for signal transmission transmit, so that power consumption can be reduced and interference with communication of other communication elements can be reduced. . A communication path setting method and a signal transmission method in the chain transmission type communication method will be described in detail later.
[0014]
It is preferable that a plurality of communication elements exist in the space, and no individual wiring for physically connecting the communication elements is formed in this space. For example, these communication elements may be connected to a flat conductive layer or conductive substrate, an electromagnetic effect transmission layer capable of transmitting an alternating current signal, or may be configured to transmit and receive signals wirelessly. . Signal transmission may be realized by discharging electric charges in the conductive layer, or may be realized by emitting light or electromagnetic waves. Here, the communication element is not limited to the one configured as a chip, but is a concept including a communication function described in the embodiment of the present invention, and its form and shape are not limited.
[0015]
Each communication element preferably has a relatively short distance (hereinafter also referred to as “effective communication distance”) through which signals can be transmitted. Increasing the signal communication distance may increase the power consumption and adversely affect other communication elements that do not contribute to communication. According to the chain transmission type communication method, it is sufficient if a signal can be transmitted to a communication element existing in the vicinity of the communication system. Therefore, the effective communication distance is preferably set according to an average distance to surrounding communication elements.
[0016]
The communication technology of the present invention can be applied to various uses. For example, by providing an electronic component (circuit element) such as an LSI or memory with the communication function of the present invention, it is possible to provide a technique for mounting a plurality of electronic components on a board without individually wiring each electronic component. It is. In recent years, research on robots with skin sensations has been actively conducted, but the technology for transmitting the detection information of the tactile sensor to the brain computer of the robot is provided by providing the tactile sensor of the robot with the communication function of the present invention. It is also possible to do. In addition, by interspersing the sensors having the communication function of the present invention on the floor of the building, it is possible to monitor the behavior of an elderly person living alone or to use it for crime prevention while absent. Further, by providing the light emitting element with the communication function of the present invention, a cloth display device or the like can be manufactured. Further, by providing the tag with the communication function of the present invention, it is possible to produce a tag that can read information at low cost and with high accuracy. Further, by providing the wireless communication element with the communication function of the present invention, for example, by installing it in a computer and arranging the wireless communication element of the partner computer in the vicinity of the wireless communication element, information can be easily transmitted and received between the computers. It is also possible. It is also possible to realize a communication apparatus that embeds a communication element having the communication function of the present invention in the conductive inner wall of an automobile and eliminates troublesome individual wiring.
[0017]
Since this communication technique transmits a signal between communication elements arranged at a relatively short distance, the attenuation and deterioration of the signal due to the distance are small, and high-speed transmission independent of the number of nodes is possible with high throughput. In addition, by disposing a large number of communication elements in the space, a wide signal transmission area is realized as an information exchange medium with a chip having a predetermined function such as a sensor. In addition, since the communication element can be arranged at a relatively free position, it is possible to generate artificial skin or a display device having a desired function by a simple design. In addition, it is possible to manufacture a substrate circuit with a small number of processes without the need for substrate circuit design such as wiring. When the communication element is sandwiched between the conductive layers, electromagnetic noise emission is eliminated, so that it is highly useful particularly in a highly public place such as a hospital. Furthermore, even when a failure occurs in the conductive layer or the like, it also has a self-repair function that can reset the path between chips and establish a new communication path.
[0018]
FIG. 2 is a diagram illustrating an external configuration of the communication device 100 according to the first embodiment of the present invention. In the communication device 100, a plurality of communication elements 200 are sandwiched between two conductive layers 16 and 18. Each communication element 200 is electrically connected to the two conductive layers 16 and 18. The conductive layers 16 and 18 may have a single layer structure or a multilayer structure. In this example, the conductive layers 16 and 18 have a configuration that extends two-dimensionally. FIG. 2 shows a state in which the conductive layer 16 and the conductive layer 18 are opened in order to explain that the communication element 200 is sandwiched.
[0019]
For example, when the communication device 100 according to the present invention is applied as artificial skin that covers the surface of a robot, the conductive layers 16 and 18 are formed of a conductive rubber material. By forming the artificial skin with a flexible rubber material, the artificial skin can freely expand and contract in accordance with the operation of the robot. In addition, since there is no individual wiring and signals are transmitted through the conductive layers 16 and 18 having elasticity, the possibility of failure of the communication function due to disconnection or the like is reduced, and stable communication capability is provided. Is also possible. When the communication device 100 according to the present invention is applied as a circuit board, a flexible circuit board can be realized by forming the conductive layers 16 and 18 from a conductive rubber material.
[0020]
Each communication element 200 may have other functions in addition to the communication function. When the communication device 100 is applied as an artificial skin of a robot, some of the communication elements 200 also have a function as a tactile sensor, and after detecting a stimulus received from the outside, the detection is performed in cooperation with other communication elements. The transmitted signal is transmitted to the target communication element. When the communication device 100 is applied as a substrate mounting technology, the communication element 200 may have a function as a circuit element such as an LSI or a memory. Thus, in this specification, “communication device” is used to mean a device having at least a communication function, and has other functions added thereto, such as a sensor function as an artificial skin and an arithmetic function as an electronic circuit. It will be understood by those skilled in the art that this is possible.
[0021]
FIG. 3 is a functional block diagram of the communication element 200. The communication element 200 includes a communication unit 50, a processing unit 60, and a memory 70. The communication unit 50 transmits and receives signals to and from other communication elements via the conductive layers 16 and 18 (see FIG. 2). The processing unit 60 controls the communication function of the communication element 200. Specifically, the processing unit 60 performs actions related to signal transmission with other communication elements 200 such as monitoring of surrounding signals, analysis of received signals, generation of transmission signals, and control of transmission timing. The processing unit 60 may realize functions other than the communication function such as a sensor function and a calculation function. The memory 70 records information necessary for realizing a communication function and other functions in advance, and records information as necessary.
[0022]
FIG. 4 is a diagram illustrating a cross section of the communication apparatus 100 and illustrating an example of the structure of a communication device that implements local communication. In this specification, “communication device” is used to mean a structure that realizes a local communication function.
[0023]
In this example, the communication device includes a first signal layer 20 and a second signal layer 30, and a communication element 200 that is electrically connected to these layers. The first signal layer 20 and the second signal layer 30 may be insulated, and the second signal layer 30 may be a grounded ground layer. In this communication device, the effective communication distance is determined based on the resistance and capacitance of the first signal layer 20 and the second signal layer 30, and a signal is released by discharging electric charge to the first signal layer 20 or the second signal layer 30. send. Each communication element has a capacitor, and the discharged electric charge is accumulated in a capacitor of a peripheral communication element arranged within an effective communication distance. Peripheral communication elements recognize signals based on voltage changes. As described above, the communication device shown in FIG. 4 behaves so as to drive a capacitor. Therefore, this communication device may be called a “charge storage type” communication device. For convenience of explanation, this name is used to distinguish it from the “current spreading type” communication device described later, and the characteristics and configuration of the communication device shown in FIG. 4 are limited by the meaning of this name. Is not to be done.
[0024]
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle that a charge storage type communication device transmits a signal. FIG. 5A shows the state of the communication element 200 that charges the driving capacitor 34b. The main capacitor 34 a accumulates electric charges necessary for driving the entire communication element 200, and the driving capacitor 34 b accumulates electric charges necessary for driving the communication layer 36. The communication layer 36 schematically represents the first signal layer 20 and the second signal layer 30 (see FIG. 4). When charging the driving capacitor 34b, the switch 32a is opened and the switch 32b is closed. Each switch 32a and 32b is opened and closed by the processing unit 60 (see FIG. 3) at a predetermined timing. Note that this method can drive a current diffusion type communication device described later.
[0025]
FIG. 5B shows a state of the communication element 200 that discharges the driving capacitor 34b. When the driving capacitor 34b is discharged, the switch 32a is closed and the switch 32b is opened. This communication device emits a signal by discharging the charge of the driving capacitor 34 b to the communication layer 36. It is possible to realize continuous communication by transferring the charge from the main capacitor 34a to the driving capacitor 34b and discharging the charge of the driving capacitor 34b to the communication layer 36 for each 1-bit transmission.
[0026]
The sheet resistance of the communication layer 36 is ρ [Ω], and the capacity per unit area is C [F / m.2], The effective transmission distance (effective communication distance) D [m] of the signal having the angular frequency ω [rad / s] is
[Expression 1]
Figure 0003825377
Is given as follows. Thus, the effective communication distance of the communication device is determined based on the resistance and capacity of the communication layer 36. Therefore, a desired effective communication distance can be realized by appropriately setting the resistance and capacity of the communication layer 36.
[0027]
In the chain transmission type communication method, it is only necessary that signals can be transmitted to and received from nearby communication elements 200, and therefore it is preferable to set the effective communication distance as short as possible. For example, in the communication device 100, when a plurality of communication elements 200 are arranged at a density such that the distance between the communication elements 200 is within 10 cm, the communication layer 36 is configured so that the effective communication distance is about 10 cm. It is preferable to set the resistance and capacitance. By setting the effective communication distance short, interference with other communication elements 200 and unnecessary power consumption can be reduced.
[0028]
The above principle will be described using mathematical expressions. For simplicity of explanation, the voltage V is applied to the microelectrode existing at the origin as a one-dimensional problem.
V = V0exp (jωt)
Is applied, the voltage V at position x is
[Expression 2]
Figure 0003825377
Is expressed as
[0029]
FIG. 6 shows V / V0FIG. 6 is a graph having the real part of FIG. 5 as the vertical axis and x / D as the horizontal axis, showing the relationship between the voltage and the communication distance in the charge storage type communication device. As the distance from the origin increases, the amplitude of the voltage decreases exponentially, so that it can be understood that the influence on the distance greatly exceeding the effective communication distance D is negligible. Therefore, efficient communication can be realized by suitably setting the effective communication distance D according to the density of the communication elements 200.
[0030]
FIG. 7 is a diagram illustrating a cross-section of the communication apparatus 100 and illustrating another example of the structure of the communication device that realizes local communication. Since this communication device conducts the communication element 200 by a switching operation and transmits a signal by its voltage drop, this communication device may be called a “current spreading type” communication device. For convenience of explanation, this name is used to distinguish it from the aforementioned “charge storage type” communication device, and the characteristics and configuration of the communication device shown in FIG. 7 are limited by the meaning of this name. It is not something.
[0031]
FIG. 7A is a diagram illustrating an example of the structure of a current spreading type communication device. The communication device includes a first signal layer 20 and a second signal layer 30, and a communication element 200 that is electrically connected to these layers. The second signal layer 30 may be a grounded ground layer. The first signal layer 20 and the second signal layer 30 are conducted by a high resistance layer 40 having a higher resistance value than these layers. Specifically, the high resistance layer 40 is provided around the communication element 200, and the communication element 200 and the high resistance layer 40 are sandwiched between the first signal layer 20 and the second signal layer 30. The resistance value of the high resistance layer 40 is appropriately set with respect to the resistance values of the first signal layer 20 and the second signal layer 30, or the two electrodes of the communication element 200 are always connected with an appropriate resistance value inside the element. Accordingly, when the first signal layer 20 and the second signal layer 30 are made conductive by the switching operation in the communication element 200, the transmitted signal does not spread far and the effective communication distance is short to the nearby communication element. Can be set to distance.
[0032]
FIG. 7B is a diagram illustrating another example of the structure of the current spreading communication device. The communication device includes a first signal layer 20 and a second signal layer 30, and a communication element 200 that is electrically connected to these layers. The second signal layer 30 may be a grounded ground layer. The first signal layer 20 and the second signal layer 30 are insulated, and a high resistance layer 42 having a higher resistance value than the first signal layer 20 is electrically connected to the first signal layer 20. A power supply layer 44 that supplies power to the communication element 200 is electrically connected to the resistance layer 42. As shown in the drawing, a high resistance layer 42 and a power supply layer 44 are stacked in this order on the first signal layer 20. Since the first signal layer 20 and the second signal layer 30 are insulated, it is possible to avoid a state in which a current constantly flows between these layers. The second signal layer 30 and the power supply layer 44 are formed so that their resistance values are very small.
[0033]
The resistance of the first signal layer 20 is set based on the effective communication distance. That is, the current diffusion range can be set by appropriately determining the resistance of the first signal layer 20 in relation to the high resistance layer 42. When the longitudinal impedance of the high resistance layer 42 is larger than the impedance Z due to the capacitance between the first signal layer 20, the second signal layer 30, and the power supply layer 44 per unit area, the diffusion distance Is determined by the resistance and impedance Z of the first signal layer 20.
[0034]
The above principle will be described using mathematical expressions. For simplicity of explanation, the thickness of the first signal layer 20 is assumed to be negligible. The sum of the capacitance between the first signal layer 20 and the power supply layer 44 and the capacitance between the first signal layer 20 and the second signal layer 30 is C [F / m.2], When the resistivity and thickness of the high resistance layer 42 are η [Ωm] and d [m], respectively, the sheet resistance of the first signal layer 20 is ρ [Ω], and the angular frequency is ω [rad / s]. The unsteady component of the potential V (x, y) of the first signal layer 20 is
[Equation 3]
Figure 0003825377
Meet. Therefore,
ηd <1 / ωC (Current diffusion condition)
In this case, the contribution of 1 / ηd becomes dominant, and current spreading type signal transmission can be realized. Considering this as a one-dimensional problem, the voltage V applied to the microelectrode existing at the origin.
V = V0exp (jωt)
On the other hand, the voltage V at the position x is
[Expression 4]
Figure 0003825377
Is expressed as As is apparent from this equation, there is no phase delay of the signal within the reach of the signal. Here, the effective communication distance D is
[Equation 5]
Figure 0003825377
It is. It is possible to obtain a desired effective communication distance by appropriately setting each element included in this mathematical formula, for example, the resistance of the first signal layer 20.
[0035]
FIG. 7C is a diagram illustrating another example of the structure of the current spreading type communication device. The communication device includes a first signal layer 20 and a second signal layer 30, and a communication element 200 that is electrically connected to these layers. The first signal layer 20 and the second signal layer 30 are insulated, and a high resistance layer 42 having a higher resistance value than the first signal layer 20 is electrically connected to the first signal layer 20. A power supply layer 44 that supplies power to the communication element 200 is electrically connected to the resistance layer 42. Similarly, a high resistance layer 46 having a resistance value higher than that of the second signal layer 30 is electrically connected to the second signal layer 30, and power is supplied to the communication element 200 to the high resistance layer 46. The power supply layer 48 is electrically connected. As shown in the drawing, a high resistance layer 42 and a power supply layer 44 are laminated in this order on the upper surface of the first signal layer 20, and a high resistance layer 46 and a power supply layer 48 are formed on the lower surface of the second signal layer 30. They are stacked in order. Although the communication device shown in FIG. 7B has a laminated structure formed on only one side of the communication element 200, a vertically symmetric laminated structure is formed on both sides of the communication element 200 as shown in FIG. 7C. May be. The configuration and characteristics of each layer are as described in relation to FIG.
[0036]
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle that a current spreading communication device transmits a signal. The main capacitor 34 accumulates charges necessary for driving the entire communication element 200. The communication layer 36 schematically represents the first signal layer 20 and the second signal layer 30 (see FIG. 7). The communication element 200 changes the impedance between the electrodes by the switching operation of the switch 32 and transmits a signal. The switch 32 is opened and closed at a predetermined timing by the processing unit 60 (see FIG. 3). Note that it is possible to drive a charge storage type communication device by this method.
[0037]
When the switch 32 is closed, the first signal layer 20 and the second signal layer 30 are short-circuited. As a result, a voltage drop occurs between the first signal layer 20 and the second signal layer 30, and nearby communication elements are affected by the voltage drop and recognize this voltage drop as a signal. As described above, in the chain transmission type communication method, the influence of this voltage drop only needs to be transmitted to a nearby communication element, and does not need to be transmitted to a communication element located far away. By setting the effective communication distance to about the distance of other communication elements located in the vicinity, power consumption can be reduced and interference with other communication elements can also be reduced.
[0038]
Next, a method for supplying power to the communication element 200 will be described. As one method, as shown in FIG. 7B, power can be supplied from the power supply layer 44 to the communication element 200 by forming the communication device in a multilayer structure. By interposing the high resistance layer 42 between the communication element 200 and the power supply layer 44, electric charges are supplied to the entire surface of the power supply layer 44 having a low resistance. Therefore, the capacitors of the communication elements 200 distributed throughout the communication device 100 can be stably charged.
[0039]
FIG. 9 is a diagram illustrating another configuration for supplying power to the communication element. In this example, a power supply line 52 and a feeding point 54 are formed in the communication device 100, and power is supplied from the power supply line 52 to the communication element in the communication device 100 via the feeding point 54. As this power supply method, for example, the signal transmission / reception period and the charging period of the communication element may be divided in time. When a communication element transmits a signal, keep the impedance between the terminals of the surrounding elements high, and when supplying power, stop signal transmission of all elements and charge the capacitors of the communication element all at once. To do. In particular, such a power supply line 52 may be formed when the communication element has a two-layer structure including a first signal layer and a second signal layer and does not have a multilayer structure including a power supply layer.
[0040]
The specific structure of the communication device has been described above with reference to FIGS. 4 to 9. However, the communication device is not limited to the structure described above, and any communication device may be used as long as it can transmit and receive signals to and from peripheral communication elements. Details of the chain transmission type communication method using a communication device that performs local communication will be described below.
[0041]
In the present embodiment, there are a “broadcast mode” and an “address chain transfer mode” in the chain transfer type communication algorithm. The broadcast mode is a communication algorithm that broadcasts a signal from a source communication element to all communication elements, and the address chain transmission mode determines a route and routes from a source communication element to a destination communication element. It is a communication algorithm that transmits signals along. The broadcast mode is used to determine an optimum route by broadcasting a predetermined command in a state where the route is not determined.
[0042]
FIG. 10 is a diagram for explaining a state in which a signal propagates in the broadcast mode in the communication apparatus. In the figure, a small circle indicates a communication element, and a black circle at the center indicates a communication element that is a signal source. The concentric circles surrounding the communication elements indicate the range of communication elements that received signals at the same time.
[0043]
In the broadcast mode, all communication elements monitor surrounding signals while waiting for a signal. The communication element that has received the signal waits for a time determined by a random number and transmits the same signal sequence. Each signal series has a “signal ID”, and when the communication element receives a signal having the same signal ID, it is preferable not to transfer the signal. When each communication element executes the above operation, the signal generated from any communication element is relayed and spreads almost concentrically as shown in the figure, and sequentially transmitted in a direction away from the originating communication element. Will be.
[0044]
FIG. 11 is an explanatory diagram of a signal transmission method in the communication device 100 according to the first embodiment. In the first embodiment, each communication element 200 holds a coordinate indicating its own position in space as an address in a memory. The coordinates may be two-dimensional coordinates or three-dimensional coordinates. The coordinates of the communication element 200 may be set by an external computer or the like, or may be set autonomously by each. The latter coordinate setting method will be described later. In this example, an object is to transmit a signal from a communication element located at coordinates (1, 1) to a communication element located at coordinates (7, 7). Hereinafter, the communication element located at the coordinates (M, N) is expressed as “communication element (M, N)”. In the illustrated example, the communication elements are regularly arranged for convenience of explanation, but this arrangement form may be random.
[0045]
FIG. 12 shows a packet of signals generated by the communication element of the transmission source. This packet includes items of a command, a transmission source address, a transmission destination address, and transmission data. This signal is for transferring data to the communication elements (7, 7), and a code indicating a transfer packet is described in the command. The transmission source address describes (1, 1) that is the coordinates of the transmission source communication element, and the transmission destination address describes (7, 7) that is the coordinates of the transmission destination communication element. Transmission data is data to be transmitted. In this way, the communication element (1, 1) generates a signal packet including the transmission source coordinates and the transmission destination coordinates. The packet is generated by the processing unit 60 (see FIG. 3).
[0046]
Returning to FIG. 11, when the transmission source communication element (1, 1) transmits a signal, the signal is transmitted to the surrounding communication elements, that is, coordinates (0, 0), (2, 0), (3, 1), It is transmitted to the communication element located at (2, 2), (0, 2), (-1, 1). When these communication elements receive a signal, they determine whether to relay the signal based on the coordinates at which they are located. This determination is made by determining whether or not it is spatially located between the transmission source coordinates (1, 1) and the transmission destination coordinates (7, 7). This is performed by determining whether or not it is located on a path connecting the original communication element (1, 1) and the destination communication element (7, 7).
[0047]
In this example, it is determined that the communication element (2, 2) is located on a path connecting the communication element (1, 1) and the communication element (7, 7), and it is determined to relay the signal. The communication element (2, 2) transmits the received signal, and the other communication elements do not respond. Thereafter, the signal is relayed by the communication element (3, 3), the communication element (4, 4), the communication element (5, 5), and the communication element (6, 6) and transmitted to the communication element (7, 7). The
[0048]
In the first embodiment, each communication element determines whether or not to relay a signal based on the relationship between its own coordinates and the coordinates of the transmission source and the transmission destination. It is not necessary to predetermine the communication path, and it is possible to set the shortest path dynamically with a simple algorithm and transmit a signal. Here, it is assumed that the coordinates of the communication element are determined in advance, but a method for determining the coordinates of the communication element will be described below.
[0049]
FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a coordinate determination method for a communication element. In this coordinate determination method, three or more reference elements are arranged in the communication device 100. The reference element is provided to determine the coordinates of other communication elements. Each communication element determines its coordinates based on the distance from the reference element. This distance is determined based on the number of other communication elements existing in the path from the reference element to itself. In this example, four reference elements A, B, C, and D are arranged vertically and horizontally so that the determination of two-dimensional coordinates can be easily understood. The straight line connecting the reference element A and the reference element C constitutes the X axis, and the straight line connecting the reference element B and the reference element D constitutes the Y axis. First, each reference element transmits a coordinate determination command. The coordinate determination command is transmitted in the broadcast mode.
[0050]
FIG. 14 shows a coordinate determination command. In the command, a code for specifying the coordinate determination command is described. The “reference element direction” describes the position of the reference element. For example, “Left” is the coordinate determination command transmitted from the reference element A, “Down” is the coordinate determination command transmitted from the reference element B, “Right” is the coordinate determination command transmitted from the reference element C, If the coordinate determination command is transmitted from the element D, “upper” is described. The number of relays is described as the number of times of passing through another communication element until the coordinate determination command is received. The number of times of relaying is set to 0 when transmitting from the reference element. Upon receiving the coordinate determination command, each communication element increases the number of relays by one and transmits it. The coordinate determination method in the present embodiment uses the following algorithm.
[0051]
The distance from an arbitrary point Q (x, y) to the reference point A (-a, 0) is expressed as r1, R to the reference point C (a, 0)2And At this time,
r1 2= (X + a)2+ Y2  ... (1)
r2 2= (X−a)2+ Y2  ... (2)
Holds. Therefore,
x = (r1 2-R2 2) / 4a (3)
Here, since a is a constant, the X coordinate is determined by the following equation.
x = (r1 2-R2 2(4)
[0052]
Similarly, the distance from an arbitrary point Q (x, y) to the reference point B (−b, 0) is expressed as r.3, R is the distance to the reference point D (b, 0)4And At this time,
r3 2= X2+ (Y + b)2  ... (5)
r4 2= X2+ (Y−b)2  ... (6)
Holds. Therefore,
y = (r3 2-R4 2) / 4b (7)
Here, since b is a constant, the Y coordinate is determined by the following equation.
y = (r3 2-R4 2(8)
[0053]
Formulas (4) and (8) are used to determine the two-dimensional coordinates of the communication element. As can be seen from these equations, if the distances from the four reference elements are determined, the relative coordinates of the communication elements can be obtained.
[0054]
Returning to FIG. 13, the two-dimensional coordinates of the communication element 200h are obtained. Each reference element transmits a coordinate determination command shown in FIG. The communication element that has received the coordinate determination command waits for a waiting time determined by a random number, and then adds 1 to the number of relays and transmits the coordinate determination command. The communication element records the number of relays obtained by adding 1 in the memory for each reference element. When the coordinate determination command from the same reference element is received again after transmission of the coordinate determination command, no response is made if the sum of the number of relays included in this command is larger than that recorded in the memory. On the other hand, if it is smaller than the recorded one, after waiting for a fixed time, 1 is added to the number of relays and the coordinate determination command is retransmitted. At this time, the memory relay count is updated. Finally, the minimum value of the number of relays from each reference element is recorded in the memory. The minimum value of the number of relays corresponds to the distance from the reference element.
[0055]
FIG. 15 is a diagram for explaining a situation in which a coordinate determination command transmitted from one reference element reaches a predetermined communication element through different paths. According to route 1, the number of relays is 6, and according to route 2, the number of relays is 7. Since each communication element waits for a random time during signal transmission, the signal reception timing may be delayed even if the number of relays is small. Therefore, the communication element confirms the number of relays described in the received coordinate determination command and determines the shortest distance from the reference element.
[0056]
According to this algorithm, the two-dimensional coordinates of the communication element 200h are determined. The number of relays from the reference element A is 7, the number of relays from the reference element B is 10, the number of relays from the reference element C is 3, and the number of relays from the reference element D is 4. The positional relationship between the reference elements is specified by “reference element direction” described in the coordinate determination command. Using equation (4), the X coordinate is expressed by the distance from the reference element A and the reference element C,
x = 72-32= 40
Using equation (8), the Y coordinate is determined by the distance from the reference element B and the reference element D:
y = 102-42= 84
Therefore, the coordinates of the communication element 200h are determined as (40, 84).
The coordinates in the communication device 100 are determined by each communication element executing the above processing. The communication element records this coordinate in the memory and uses it to determine whether or not to relay the signal.
[0057]
FIG. 16 is a diagram for explaining a modification of the coordinate determination method. FIG. 16A shows four reference elements existing in the space. In this modification, the first four reference elements are referred to as “0th-order reference elements”, and their coordinates are (0, 0), (1, 0), (1, 1), and (0, 1). . In this coordinate determination method, the communication element sets a binary coordinate value of 1 or less based on the distance from at least three reference elements. For example, the communication element determines its own coordinate when it is equidistant from three reference elements. The communication element in which the coordinate value is set functions as a reference element thereafter. By repeating this process, the coordinate values of all the communication elements are set. (N-1) When the next reference element is determined, the nth reference element is determined by the following algorithm. The n-th order reference element means a communication element in which all digits after the decimal point (n + 1) of the coordinate value are 0. In the 0th-order reference element, all the digits after the first decimal place of the coordinate value are 0, and in the primary reference element, all the digits after the second decimal place in the coordinate value are 0. This coordinate determination algorithm has a two-stage configuration, and the nth-order reference element is sequentially determined at each stage.
[0058]
First, one of the reference elements transmits an “nth-order coordinate determination request” by broadcasting. The “n-order coordinate determination request” is a command that serves as a trigger for determining the n-order reference element. The nth order coordinate determination request may be supplied by an external computer connected to the communication layer.
[0059]
(N-1) The next reference element receives an n-order coordinate determination request and transmits an “n-order coordinate determination command”. FIG. 17 shows an nth-order coordinate determination command packet. In this packet, the command, the order, and the X and Y coordinates of the reference element are described. N is set in the order item. The communication element records three packets that have arrived at the shortest number of relays among the n-order coordinate determination commands transmitted from the respective reference elements.
[0060]
If the three relay times are equal, the communication element checks the coordinates of the reference element that is the source of the three recorded packets. The difference in the coordinate values of each component of each reference element is all (1/2)(N-1)If it is within the range, the communication element is a candidate for an nth-order reference element. If n = 1, the condition is that the difference between the coordinate values of each component is within one.
[0061]
A communication element that is a candidate for an nth-order reference element broadcasts a duplicate check command. The duplicate check command describes coordinates set when the n-th reference element is assumed. When receiving the duplication check command describing the same coordinates as the self, the communication element broadcasts a decline command indicating decline from the candidate. When a decline command is received from another communication element, it is not necessary to decline itself. When a duplication check command is not received from another communication element, or when a duplication check command is received but a decline command is also received from the communication element, the communication element determines itself as an nth-order reference element. As described above, the n-th order reference element in the first stage is determined.
[0062]
Subsequently, this nth order reference element functions as the (n-1) th order reference element to execute the second stage of the algorithm. In the second stage, the n-th order reference element and the (n−1) -th order reference element again transmit an “n-order coordinate determination command”. The communication element records three packets that have arrived at the shortest number of relays among the n-order coordinate determination commands transmitted from the respective reference elements.
[0063]
If the three relay times are equal, the communication element checks the coordinates of the reference element that is the source of the three recorded packets. The difference in the coordinate values of one component of each reference element is (1/2)(N-1)And the difference between the coordinate values of the other component is (1/2)nIf it is within the range, the communication element is a candidate for an nth-order reference element. If n = 1, the difference between the coordinate values of one component is within 1 and the difference between the coordinate values of the other component is within 0.1 in binary notation. Thereafter, as in the first stage, the communication element that is a candidate for the nth-order reference element transmits a duplication check command. By repeating the above processing, the coordinates of all the communication elements are determined.
[0064]
FIG. 16B shows a state in which the primary reference element (0.1, 0.1) is determined in the first stage of the coordinate determination algorithm described above when n = 1. After the determination of the primary reference element (0.1, 0.1), this primary reference element functions as a 0th-order reference element and issues a primary coordinate determination command together with the other 0th-order reference elements.
[0065]
FIG. 16C shows four primary reference elements (0, 0.1), (0.1, 0), (1, 0) in the second stage of the above-described coordinate determination algorithm when n = 1. .1) and (0.1,1) are determined. In this algorithm, the coordinates of the primary reference element are determined by a two-stage process. This process is repeated, and when the coordinates are determined for all the communication elements, the coordinate determination algorithm ends.
[0066]
In the above, the reference element is set on the condition that it is equidistant from the three reference elements, but another condition may be adopted. For example, in a quadrilateral generated by the reference element, a communication element located at the intersection of the diagonal lines may be set as the reference element.
[0067]
FIG. 18 is an explanatory diagram of a signal transmission method in the communication apparatus 100 according to the second embodiment. The second embodiment is based on the premise that each communication element has an ID and two communication elements that transmit and receive signals are specified. The IDs of the two communication elements that transmit and receive signals are determined so as not to overlap in the communication apparatus 100, and the IDs of the other communication elements do not have to overlap within the range where the signal can reach directly. In this example, a signal is transmitted from the communication element E to the communication element F. As illustrated, it is assumed that a communication path indicated by an arrow is established between the communication element E and the communication element F. The communication element located on the communication path records the ID of the transmission source communication element E or the ID of the transmission destination communication element F in the memory.
[0068]
The communication element E which is a signal transmission source generates and transmits a packet of a signal including its own ID or the ID of the communication element F which is a transmission destination. The communication element receives this signal and checks whether the ID of the communication element E or the communication element F is recorded in the memory. If it is recorded in the memory, it determines that it should relay the signal and transmits the signal. The communication element on the path sequentially relays the signal to transmit the signal to the communication element F. The above is the signal transmission method after the communication path is determined, and the communication path as the premise is determined by the following algorithm.
[0069]
First, the communication element E transmits a “route search command”. FIG. 19A shows a packet for a route search command. This packet includes items of a command, a transmission destination ID, the number of relays, and an ID history. In the transmission destination ID, the ID of the communication element F is described. At the time of transmission from the communication element E, 0 is set as the number of relays, and there is no description of the ID history. When receiving the route search command, the communication element adds 1 to the relay count, adds its own ID to the end of the ID history, and transmits the route search command. At this time, the communication element records a value obtained by adding 1 to the described number of relays in the memory. When a route search command including the same destination ID is received a plurality of times, if the value obtained by adding 1 to the number of relays described in the route search command is equal to or greater than the number of relays recorded in the memory, no response is made and the number is small In this case, 1 is added to the number of relays, an ID history is added, and then a route search command is transmitted. The communication element updates the number of relays recorded in the memory.
[0070]
The communication element F waits for the arrival of the route search command for a certain time, and determines the communication route based on the ID history described in the route search command reached with the minimum number of relays. When there are a plurality of route search commands having the minimum number of relays, the communication route that has arrived earliest in time may be employed. Even if the number of relays is not the minimum, the communication path that reaches the earliest in time may be employed. Even in a communication path in which the number of relays is minimized, the response characteristics of the intervening communication elements may be deteriorated due to traffic concentration or the like, and the signal arrival time may be increased. Therefore, the communication path with the smallest number of relays and the communication path with the earliest time may be set and used appropriately according to the situation. A plurality of communication paths may be secured in order to ensure communication safety and enable parallel transmission. When the communication path is determined, the communication element F transmits a “path notification command”.
[0071]
FIG. 19B shows a packet of a route notification command. This packet includes items of a command, a transmission destination ID, the number of determined relays, and a determined ID history. The ID of the communication element F is described in the transmission destination ID, and the relay count and ID history determined as the shortest path are described in the determined relay count and the determined ID history.
[0072]
When the end of the determination ID history matches its own ID, the communication element that has received the path notification command deletes the ID, subtracts 1 from the relay count, and transmits the path notification command. This communication element recognizes that it is located in the communication path from the communication element E to the communication element F, and records the ID of the communication element F in the memory. Thereafter, when a transfer command having the communication element F as the transmission destination is received, it is confirmed by referring to the ID recorded in the memory that the communication element F is responsible for the communication path, and the signal is relayed. Note that the ID of the communication element E that is the transmission source may be described in the path notification command. At this time, the communication element on the communication path records this ID in the memory. When the transmission command includes the transmission source ID, the communication element refers to the transmission source ID recorded in the memory and relays the signal. Note that after the communication path is determined, the determination ID history does not necessarily need to be held by the communication element E, and each communication element to be relayed holds the ID of the communication element immediately before itself in the communication path. That's fine.
[0073]
In FIG. 19A, the ID history is included in the route search command. Alternatively, the ID history may not be included in the route search command. In this modification, the communication element E transmits a “route search command” that does not include an ID history. FIG. 19C shows a route search command packet in the modification. At the time of transmission by the communication element E, the ID of the communication element E is described in the item of immediately preceding ID. In the immediately preceding ID, the ID of the communication element that has received and transmitted the route search command is described. When receiving the route search command, the communication element adds 1 to the number of relays, describes its own ID in the item of immediately preceding ID, and transmits the route search command. At this time, the communication element records the number of relays and the ID of the communication element described in the immediately preceding ID in the memory. The number of relays to be recorded is a value obtained by adding 1 to the number of relays described. When a route search command including the same destination ID is received multiple times, if the value obtained by adding 1 to the number of relays described in the route search command is less than the number of relays recorded in the memory, its own ID is set as the immediately preceding ID. Is described and transmitted, and the ID of the communication element described in the immediately preceding ID is recorded.
[0074]
FIG. 19D shows a packet of a route notification command in the modified example. Compared with the route notification command of FIG. 19B, in the modified example, an item of ID immediately before decision is provided instead of the decision ID history. The ID immediately before decision describes the ID of the communication element located immediately before itself in the communication path from the communication element E to the communication element F. At the time of transmission by the communication element F, the ID immediately before determination describes the ID of the communication element located immediately before the communication element F on the determined communication path. When the communication element that has received the route notification command matches its own ID with the ID immediately before determination, the communication element updates the ID immediately before determination to the ID located immediately before itself, subtracts 1 from the relay count, Send. This communication element recognizes that it is located in the communication path from the communication element E to the communication element F, and records the ID of the communication element F in the memory. Thereafter, when receiving a transfer command with the communication element F as the transmission destination, the communication element F is confirmed by referring to the ID of the communication element F recorded in the memory, and the signal is relayed. To do. At this time, the ID of the immediately previous communication element recorded in the memory may be referred to. According to this modification, since the ID history is not used, the amount of signal to be transmitted when determining the route can be reduced. Further, in order to further reduce the signal amount, data regarding the number of relays can be omitted.
[0075]
The present invention has been described based on some embodiments. It is understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to combinations of the respective constituent elements and processing processes, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.
[0076]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel communication apparatus which does not require separate wiring can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a communication system in the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an external configuration of a communication apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a functional block diagram of a communication element.
FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the structure of a communication device that implements local communication.
5A is a diagram illustrating a state of a communication element that charges a driving capacitor, and FIG. 5B is a diagram illustrating a state of the communication element that discharges a driving capacitor.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between a voltage and a communication distance in a charge storage type communication device.
7A is a diagram showing an example of the structure of a current spreading communication device, FIG. 7B is a diagram showing another example of the structure of a current spreading communication device, and FIG. It is a figure which shows another example of the structure of a current spreading type communication device.
FIG. 8 is a diagram for explaining the principle that a current spreading type communication device transmits a signal.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration for supplying power to a communication element.
FIG. 10 is a diagram for explaining a state in which a signal propagates in a broadcast mode.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a signal transmission method in the communication apparatus according to the first embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating a packet of a signal generated by a transmission source communication element.
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a method for determining the coordinates of a communication element.
FIG. 14 is a diagram illustrating a coordinate determination command.
FIG. 15 is a diagram for explaining a situation in which a coordinate determination command transmitted from one reference element reaches a predetermined communication element through different paths.
FIG. 16A is a view showing four reference elements existing in the space, FIG. 16B is a view showing a state where primary reference elements are determined in the first stage, and FIG. It is a figure which shows the state which determined the primary reference | standard element in two steps.
FIG. 17 is a diagram illustrating a packet of an nth-order coordinate determination command.
FIG. 18 is an explanatory diagram showing a signal transmission method in the communication apparatus according to the second embodiment.
FIG. 19A is a diagram showing a route search command packet, FIG. 19B is a diagram showing a route notification command packet, and FIG. 19C is a diagram showing a route search command packet in a modified example; (D) is a diagram showing a packet of a route notification command in the modification.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Conductive layer, 18 ... Conductive layer, 50 ... Communication part, 60 ... Processing part, 70 ... Memory, 100 ... Communication apparatus, 200 ... Communication element.

Claims (3)

第１導電層および第２導電層と、信号を伝達するために第１導電層および第２導電層に接続する複数の通信素子を備える通信装置であって、複数の通信素子は、前記第１導電層および前記第２導電層の間の空間内に分散して配置されており、通信素子間には配線が形成されておらず、各通信素子は、自身の位置を示す座標を保持し、他の通信素子に対して前記第１導電層および前記第２導電層を介して信号を伝達する通信機能を有しており、
信号の送信元である通信素子は、その送信元座標と、送信先である通信素子の送信先座標とを含んだ信号のパケットを生成し、
各通信素子は、自身が位置する座標をもとに信号を中継するか否かを決定し、中継することを決定した場合に信号を送信することを特徴とする通信装置。A communication apparatus comprising a first conductive layer and a second conductive layer, and a plurality of communication elements connected to the first conductive layer and the second conductive layer for transmitting signals , wherein the plurality of communication elements are the first communication layer Disposed in the space between the conductive layer and the second conductive layer, no wiring is formed between the communication elements, each communication element holds coordinates indicating its position, Having a communication function of transmitting signals to the other communication elements via the first conductive layer and the second conductive layer;
The communication element that is the signal transmission source generates a signal packet that includes the transmission source coordinates and the transmission destination coordinates of the communication element that is the transmission destination.
Each communication element determines whether or not to relay a signal based on coordinates where the communication element is located, and transmits a signal when it is determined to relay. 通信素子は信号を受け取ると、送信元座標と送信先座標との間に自身が位置するか否かを判定し、その判定結果に基づいて信号を中継するか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。  When the communication element receives the signal, the communication element determines whether or not the communication element is located between the transmission source coordinate and the transmission destination coordinate, and determines whether to relay the signal based on the determination result. The communication device according to claim 1. 通信素子は、送信元の通信素子と送信先の通信素子とを結ぶ経路上に自身が位置するか否かを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。  The communication device according to claim 1 or 2, wherein the communication element determines whether or not the communication element is located on a path connecting the transmission source communication element and the transmission destination communication element.
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