JP4044468B2 - 時分割多重通信端末装置及びタイムスロットの割当判定方法 - Google Patents
時分割多重通信端末装置及びタイムスロットの割当判定方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のタイムスロットで構成された通信チャネルを介し、所定のタイムスロットを用いてデータの送受信を行う時分割多重通信端末装置、及びタイムスロットの割当判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信チャネルを共用して複数の通信端末装置（以下、単に“端末”と称する）が相互に通信を行う形態の通信システムは、システム内の端末数の変化に柔軟に対応が可能であり、かつ通信チャネルソースを有効に利用できる等の理由から広く普及している。このような通信システムでは、複数の端末が１の通信チャネルにアクセスを行うので、通信チャネル上において送受信信号の衝突が発生するおそれがある。そのため、かかる送受信信号の衝突を回避する方法として、例えば、特許文献１に示されるような通信システムが知られている。
【０００３】
特許文献１のシステムでは、通信チャネルを時間軸上において繰り返される複数のフレームに分割し、さらに各フレームを時間軸上で複数のタイムスロットに分割する。一方、この通信チャネルに接続されている各々の端末に対して、所定の手続によって上記フレーム内の特定位置にあるタイムスロットが割り当てられる。そして、各端末は、自端末に割り当てられたタイムスロットを用いて信号の送受信を行うことにより、通信チャネル上における送受信信号の衝突を回避しつつ通信チャネルにアクセスすることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるような通信システムでは、同時に通信を行える端末数が、フレーム内に設けられたタイムスロットの数に制限されてしまう。また、システム内に含まれる端末に割り当てられたタイムスロットの数がフレーム内に設けられたタイムスロット数よりも少ない場合、どの端末にも割り当てられていないタイムスロットがフレーム中に生じてしまう。
【０００５】
一方、このような無駄を回避すべく、通信チャネル上のタイムスロットを全て端末に割り振ったとしても、フレーム内の総タイムスロット数が固定されているので、システム内の全ての端末に均等にタイムスロットを割り振ることができず、各端末間に通信チャネルへのアクセスの不平等を生じさせる恐れもある。
さらに、システム内に含まれる端末の数が変更される度に、各端末に対するタイムスロットの割当を変更する必要があり、システムの拡張・変更が難しいという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−３３０６０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決すべく為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、通信チャネルを効率的に使用でき、かつ通信システムの変更に柔軟に対応できる時分割多重通信端末装置、及びタイムスロットの割当判定方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置であって、前記通信チャネルとのインタフェース処理を実行し、自端末に割り当てられた送信用のタイムスロットに送信データを書込み、自端末に割り当てられた受信用のタイムスロットから受信データを読取る通信インタフェース手段と、前記通信インタフェース手段を介して前記フレームからフレーム情報を取り込み、前記フレーム情報に基づいて前記フレーム内のタイムスロットのスロット番号を算出するスロット番号計算手段と、該算出されたスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットとして前記通信インタフェース手段に通知する割当スロット判定手段と、前記送信データを自端末に接続された周辺装置から入力し、前記受信データを前記周辺装置に出力する通信データ入出力手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置におけるタイムスロットの割当判定方法であって、前記タイムスロットのスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットであると判定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による端末が接続される通信チャネルの構成を図１に示す。同図に示される如く、通信チャネルは時間軸上で繰り返される複数のフレームから構成されている。さらに、各フレームは、時間軸上においてブロードキャスト区間と複数のタイムスロットから構成されている。このうち、ブロードキャスト区間には、各フレームや各タイムスロットの時間軸上における位置関係を特定するための情報や、システム内に含まれる各端末に割り当てられたタイムスロットを特定するために必要とされる情報等のいわゆる“フレーム情報”が含まれている。本システムにおいて、このフレーム情報は、通信チャネルに接続されている全ての端末に通知される。
【００１１】
なお、図１においては、通信チャネル上におけるフレーム長、タイムスロット長ともに固定長の場合が例示されているが、本発明はかかる事例に限定されるものではない。例えば、上記のフレーム情報に各フレーム内に存するタイムスロットの数を示す情報を含めるようにしても良い。これによって、各フレーム毎に含まれるタイムスロット数が調整可能となり、各フレーム毎のフレーム長を可変長とすることができる。また、フレーム情報にタイムスロット長に関する情報を含めることによって、各タイムスロット毎の時間長を調整するようにしてもよい。更に、フレーム内のタイムスロット数と、タイムスロット長の双方を調整し得るようにしても良い。
【００１２】
本発明による通信システムにおいて、フレーム情報を送信する役割を担う端末はシステム内に１台だけ存在すればよい。従って、かかる役割を担う特別な制御装置をシステム内に設ける構成としても良いし、若しくは、システム内の特定の端末にかかる役割を担わせる構成としても良い。或いは、かかる役割をシステム内の複数の端末に交代で担わせる構成としてもよい。
【００１３】
本発明による通信システムでは、各端末が通信チャネルを介してデータの送受信を開始する前に、先ず、各端末に対するタイムスロットの割当処理が実行される。すなわち、通信チャネル上における送受信信号の衝突を防止するためには、通信チャネル上の１つのタイムスロットが複数の端末に重複して割り当てられることを防ぐ必要がある。そこで、システム内の特定の装置、或いは、特定の端末が各端末に対するタイムスロットの割当状況を管理しつつ、各端末が使用するタイムスロットの割当を行うのである。
【００１４】
タイムスロットの割当処理の詳細は、以下の通りである。
先ず、本システムの通信チャネルに接続されている各々の端末は、タイムスロットの割当を管理する装置、若しくは特定の端末（以下“管理装置”と称する）に対して、自端末に関するタイムスロットの割当要求を発信する。管理装置は、かかる要求を受信するとシステム内の各端末についてのタイムスロット割当状況をチェックしつつ、割当要求を発した端末に対して当該端末に割り当てられるタイムスロットを特定する為の情報を送信する。かかる情報は、当該端末からのデータ送信用と、当該端末へのデータ受信用に別々に割り当てられる。また、かかる情報によって１つの端末に複数のタイムスロットを割り当てるようにしても良いし、当該端末の通信する相手の端末毎に個別のタイムスロットを割り当てるようにしても良い。
【００１５】
以上説明した通信システムを前提として、本発明による第１の実施例を以下に説明する。なお、通信システム内に含まれる各端末にタイムスロットを割り当てる処理は上記に説明した通りであるので、以下の記載においては、タイムスロットの割当処理が既に為されているものとしてその説明を省略する。なお、タイムスロットの割当処理は、タイムスロットが設定される通信チャネルとは、別の通信媒体を用いて行われるようにしても良い。
【００１６】
本発明の第１の実施例による端末の概略構成を図２のブロック図に示す。同図に示される如く、本端末は、主に、通信インタフェース手段１０１、スロット番号計算手段１０２、割当スロット判定手段１０３、及び通信データ入出力手段１０４から構成されている。
通信インタフェース手段１０１は、通信チャネルを介して送受信される信号を受信する機能、受信した信号に含まれるフレーム情報を用いてフレームに含まれるブロードキャスト区間、及び各タイムスロット区間を時間軸上で同定する機能を有する。また、同手段は、割当スロット判定手段１０３から指定されたスロット番号のタイムスロットで受信した情報を、通信データ入出力手段１０４へ渡す機能、及び通信データ入出力手段１０４から受け取った送信情報を、割当スロット判定手段１０３から指定されたスロット番号のタイムスロットで送信する機能を有する。なお、上記のフレーム情報に含まれているスロット番号を特定するための情報（以下“スロット番号特定情報”と称する）は、通信インタフェース手段１０１からスロット番号計算手段１０２に供給される。同様に、フレーム情報に含まれているシステム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数（以下“割当スロット合計数”と称する）は、通信インタフェース手段１０１から割当スロット判定手段１０３に供給される。
【００１７】
スロット番号計算手段１０２は、通信インタフェース手段１０１より供給されたスロット番号特定情報から、タイムスロットのスロット番号を計算する機能を有する。スロット番号特定情報として、例えば、フレームに含まれる先頭のタイムスロットのスロット番号が通知された場合、スロット番号計算手段１０２は、先頭タイムスロット以降のタイムスロットのスロット番号を、タイムスロットの出現順に順次インクリメントすることにより計算することができる。スロット番号計算手段１０２で計算されたスロット番号は、割当スロット判定手段１０３に供給される。
【００１８】
割当スロット判定手段１０３は、前述したタイムスロットの割当処理時に本端末に割り当てられたタイムスロットの判定値（以下“割当スロット判定値”と称する）を記憶している。また、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号を、通信インタフェース手段１０１から供給された割当スロット合計数で除して、その余りを求める計算を行う。そして、その余りと、記憶している割当スロット判定値と比較して両者が等しい場合、当該スロット番号のタイムスロットが本装置にとって割り当てられたタイムスロットであると判定する機能を有する。なお、タイムスロットは、データの送信及び受信の各々について割り当てられており、それぞれ個別の割当スロット判定値が設けられている。割当スロット判定手段１０３において、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号が本装置に割り当てられた送信若しくは受信用のタイムスロットと判定された場合、割当スロット判定手段１０３は、その結果を通信インタフェース手段１０１に通知する。
【００１９】
通信データ入出力手段１０４は、通信インタフェース手段１０１を介して得られる送受信通信データを、自端末に接続されて動作する各種の周辺機器に入出力する部分である。
次に、第１の実施例の端末における動作を、図３から図５に示すシステム全体の動作概要図を参照しつつ説明する。
【００２０】
本事例のシステムでは、図３に示される如く、システム内の通信チャネルにＡ、Ｂ、Ｃの３つの端末が接続されているものとする。また、Ａ〜Ｃの各端末には、前述したタイムスロットの割当処理によって、それぞれ（０，１）、（２，３）、（４，５）なる割当スロット判定値が割り当てられているものと仮定する。従って、本システムに含まれる３つの端末には、各々２つずつのタイムスロットが割り当てられており、システムに含まれる各端末に割り当てられた割当スロットの合計数は、
２スロット＋２スロット＋２スロット＝６スロット
となる。なお、各端末において送受信されるデータをそれぞれ、
Ａ端末；Ａ１，Ａ２ Ｂ端末；Ｂ１，Ｂ２ Ｃ端末；Ｃ１，Ｃ２
とし、これらの各データは、各々１つのタイムスロットに重畳されて送受信される物と仮定する。
【００２１】
先ず、各端末に含まれる通信インタフェース手段１０１は、通信チャネルにアクセスを行い、通信チャネル上のフレームに含まれるブロードキャスト区間からフレーム情報を受信する。通信インタフェース手段１０１は、かかるフレーム情報から、スロット番号特定情報と割当スロット合計数を抽出すると、前者をスロット番号計算手段１０２へ、後者を割当スロット判定手段１０３に供給する。
【００２２】
スロット番号計算手段１０２は、通信インタフェース手段１０１から供給されたスロット番号特定情報から、前述の方法によりタイムスロットのスロット番号を計算してこれを割当スロット判定手段１０３に供給する。
一方、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号と、通信インタフェース手段１０１から供給された割当スロット合計数を基に、当該スロット番号のタイムスロットが自端末に割り当てられたタイムスロットであるか否かを判定する。
【００２３】
割当スロット判定手段１０３における判定動作を具体的に説明すれば以下のようになる。
例えば、図３において、通信チャネルの時間軸上のスロット番号Ｔ＝１なるタイムスロットの時点を仮定し、端末Ｂにおける割当スロット判定手段１０３の判定動作を説明する。
【００２４】
先ず、端末Ｂの割当スロット判定手段１０３は、この時のスロット番号Ｔ＝１を、割当スロット合計数Ｎ＝６で除算した余りＸを求める。従って、Ｘは、
Ｔ／Ｎ ＝ １／６ ＝ ０……１
なる計算より、
Ｘ ＝ １
として算出される。
【００２５】
次に、端末Ｂの割当スロット判定手段１０３は、余りＸと、自端末の割当スロット判定値とを比較する。前述の如く、端末Ｂに割り当てられている割当スロット判定値は“２”と“３”であるから、余りＸは、割当スロット判定値の何れにも該当しない。従って、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号Ｔ＝１のタイムスロットは、端末Ｂに割り当てられているタイムスロットでは無い旨を通信インタフェース手段１０１に通知する。
【００２６】
一方、図３において、通信チャネルの時間軸上のスロット番号Ｔ＝２なるタイムスロットの時点を仮定すると、上記除算結果の余りＸは、
Ｘ ＝ ２
として算出される。そして、このときの余りＸは、端末Ｂに割り当てられている割当スロット判定値の一つである“２”に該当する。従って、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号Ｔ＝２のタイムスロットは、端末Ｂに割り当てられているタイムスロットである旨を通信インタフェース手段１０１に通知するのである。
【００２７】
通信インタフェース手段１０１は、割当スロット判定手段１０３から当該タイムスロットが自端末に割り当てられているタイムスロットである旨の判定結果通知を受け、かつそれが受信タイムスロットの場合は、当該タイムスロットからの情報の受信を試み、受信データがあれば、当該受信データを通信データ入出力手段１０４に渡す。一方、それが送信タイムスロットの場合は、通信データ入出力手段１０４から渡された送信データが有れば、そのデータを当該タイムスロットに重畳して通信チャネルに送出する。
【００２８】
他の端末Ｂ、Ｃにおいても同様の処理が為されるため、図４に示される如く、通信チャネル上の各スロット番号の時点において、各端末からの送受信データＡ１〜Ｃ２までの各データが通信チャネル上を伝送されることになる。
以上説明した如く、本発明による第１の実施例の端末では、通信チャネル上のスロット番号Ｔをシステム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数Ｎで除算した余りＸによって、各端末が使用するタイムスロットを特定している。従って、通信チャネル上のタイムスロットのスロット番号を、フレームの境界を超えて通し番号で設定することにより、タイムスロットを割り当てられている端末は、フレーム周期とは関係なく、順番にタイムスロットが割り当てられる。そして、全ての端末にタイムスロットが割り当てられた後、どの端末にも割り当てられないタイムスロットを挟むことなく、最初に割り当てられた端末にタイムスロットの割当が再帰するようなタイムスロットの循環設定を実現することができる。
【００２９】
すなわち、前述の図３における事例の場合、各端末からの送受信データは、図５に示されるような形で通信チャネル上のタイムスロットに重畳されることになる。この結果、通信システムに含まれる各端末に対して、タイムスロットを無駄なく、かつ公平に割り当てることができる。
また、各端末は、通信チャネルのフレーム周期とは関係なく、順番にタイムスロットが割り当てられるので、１つのフレーム内に含まれるタイムスロット数以上の端末にタイムスロットを割り当てることができる。
【００３０】
また、本システムでは、システム内に新たな端末を増設する場合、追加端末に割り当てられるタイムスロットの数を前述のタイムスロット合計数に加えるだけで端末の増設が可能となる。すなわち、既にタイムスロットが割り当てられている既存の端末の動作を、何ら変更することなくシステムの拡張・変更が可能である。
【００３１】
次に、本発明による端末の第２の実施例について、図６のブロック図に基づいて説明を行う。因みに、第２の実施例は、前述の第１の実施例に較べてスロット番号を計算する手段が異なるのみであり、他の構成要素は第１の実施例と同様である。
図６に示される如く、第２の実施例による端末は、主に、通信インタフェース手段２０１、スロット番号計算手段２０２、割当スロット判定手段２０３、通信データ入出力手段２０４、及び基準信号受信手段２０５から構成されている。以上の構成において、通信インタフェース手段２０１、割当スロット判定手段２０３、及び通信データ入出力手段２０４の各々は、それぞれ第１の実施例における通信インタフェース手段１０１、割当スロット判定手段１０３、及び通信データ入出力手段１０４と同じであるのでその説明を省略する。
【００３２】
スロット番号計算手段２０２は、主に、基準信号受信手段２０５から得られた基準時刻情報を基に、通信チャネル上のタイムスロットのスロット番号を計算する機能を有する。即ち、本端末を含む通信システムの設計時において、フレームに含まれるブロードキャスト区間及びタイムスロットの時間軸上の配置や、フレーム内のブロードキャスト区間とスロット番号との相対的な時刻関係等の諸元を予め定めておく。そして、スロット番号計算手段２０２は、基準信号受信手段２０５から得た基準時刻情報と、通信インタフェース手段２０１から得られるフレーム情報の一部を用いてスロット番号を計算するのである。
【００３３】
基準信号受信手段２０５は、一般に公共で利用されている時刻を同期させるための基準信号を受信して、その基準信号から誤差の極めて少ない基準時刻を算出する機能を有している。基準信号受信手段２０５は、算出した基準時刻をスロット番号計算手段２０２に通知する。なお、かかる基準信号としては、例えば、ＧＰＳ信号などの電波信号を利用することができる。
【００３４】
次に、第２の実施例による端末の動作を説明する。前述の如く、第２の実施例による端末は、第１の実施例と較べてスロット番号の計算を行う部分が異なるのみである。従って、以下の記載においては当該部分のみを説明する。
先ず、基準信号受信手段２０５は、ＧＰＳ信号等の公共に利用可能な時刻を同期させるための基準信号を受信する。そして、かかる基準信号から誤差の極めて少ない基準時刻を算出してこれをスロット番号計算手段２０２に通知する。
【００３５】
スロット番号計算手段２０２は、システム設計時に予め定められた、フレーム内におけるスロット番号の時間軸上の配置を記憶しており、基準信号受信手段２０５から通知された基準時刻情報より、各タイムスロットのスロット番号を計算して、かかる計算結果を割当スロット判定手段２０３に供給する。
なお、通信チャネル上における通信処理動作は、基準時刻と非同期に実行されている。それ故、スロット番号計算手段２０２は、通信インタフェース手段２０１より必要最小限のフレーム情報の供給を受け、かかるフレーム情報と上述の基準時刻情報を基にスロット番号の計算を行うものとする。例えば、フレーム情報としてブロードキャスト区間検出の通知を受け、それに対応する基準時刻を記憶して、基準時刻と通信チャネル上における通信処理動作との同期を図るようにしても良い。
【００３６】
以上説明した第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、フレーム情報にスロット番号を特定する為の情報を含める必要がなくなるので、通信チャネルをさらに効率的に利用することができる。また、基準信号受信手段２０５から供給される基準時刻情報を用いて、各フレームやフレーム内のタイムスロットの時間軸上における位置関係を特定するための情報を生成することも可能である。そして、かかる情報を通信インタフェース手段２０１にフィードバックすることによって、必要とするフレーム情報をさらに削減することもできる。
【００３７】
次に、本発明による第３の実施例について説明を行う。
ところで、通信システム内に存在するある端末の機能が停止され、同端末に割り当てられていたタイムスロットの割当が解除されると、割当が解除されたタイムスロットは、どの端末にも割り当てられていないタイムスロット（以後“空きタイムスロット”と称する）となる。以下に説明する第３の実施例は、かかる空きタイムスロットの発生を効率的に回避することを目的としたものである。即ち、本実施例の端末が接続される通信チャネルにおいては、フレーム情報中に割当が解除されたタイムスロットに対応する割当スロット判定値が、割当解除スロット情報として含められる。通信チャネルに接続された各端末は、この割当解除スロット情報を受信すると、端末間で割当スロットの重複、或いは空きタイムスロットが生じないように、自端末の割当スロット判定値を変更するのである。
【００３８】
先ず、図７に示すブロック図に基づいて、第３の実施例による端末の構成を説明する。
同図に示される如く、本実施例による端末は、主に、通信インタフェース手段３０１、スロット番号計算手段３０２、割当スロット判定手段３０３、通信データ入出力手段３０４、及び判定値更新手段３０５から構成されている。以上の構成において、スロット番号計算手段３０２、通信データ入出力手段３０４は、それぞれ、第１の実施例におけるスロット番号計算手段１０２、通信データ入出力手段１０４と同じであるためその説明を省略する。
【００３９】
一方、通信インタフェース手段３０１は、第１の実施例における通信インタフェース手段１０１とほぼ同様の機能を有するものであるが、フレーム情報に含まれる割当解除スロット情報を判定値更新手段３０５に供給する点のみが異なる。
また、割当スロット判定手段３０３も、第１の実施例の割当スロット判定手段１０３と殆ど同じものであるが、自端末に割り当てられている割当スロット判定値を、判定値更新手段３０５から供給される情報に基づいて変更する機能を有する点が異なっている。
【００４０】
判定値更新手段３０５は、通信インタフェース手段３０１から供給された割当解除スロット情報に基づいて、自端末の割当スロット判定値を更新・再設定する機能を有し、再設定された割当スロット判定値を割当スロット判定手段３０３に通知する。
なお、割当解除スロット情報には、タイムスロットの割当が解除された端末にそれまで割り当てられていた割当スロット判定値（以後“解除判定値”と称する）が含まれている。判定値更新手段３０５は、かかる解除判定値に、自端末に割り当てられている割当スロット判定値よりも小さな値が含まれている場合に、自端末に割り当てられている割当スロット判定値から、自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数を引いた値を自端末の新たな割当スロット判定値として、これを割当スロット判定手段３０３に通知する。
【００４１】
次に、第３の実施例による端末の動作について説明する。
因みに、本実施例の端末は、第１の実施例の端末と較べて、自端末の割当スロット判定値の値をフレーム情報に含まれる割当解除スロット情報に基づいて変更し得る点が異なるのみであり、他の部分の動作は第１の実施例と同様である。それ故、以下の説明では割当スロット判定値の変更動作を中心として説明を行う。
【００４２】
先ず、図７に示される端末において、通信インタフェース手段３０１は、通信チャネルから受信したフレーム情報に割当解除スロット情報が含まれているか否かを判定する。そして、割当解除スロット情報が含まれていた場合は、それを判定値更新手段３０５に通知する。
判定値更新手段３０５は、この通知を受けると割当解除スロット情報に従い、必要に応じて自端末に割り当てられていた割当スロット判定値の更新・再設定を行う。割当スロット判定値の更新・再設定の具体的な動作を、図３〜５に示された第１の実施例における通信システムの構成例を用いて説明する。
【００４３】
例えば、図３の端末Ｂの機能が停止され、同端末に割り当てられていた割当スロット判定値（２，３）が解除されたものと仮定する。このとき、割当解除スロット情報として“２”及び“３”なる解除判定値が、通信チャネル上のフレーム情報に含まれて他の端末に伝送される。
通信インタフェース手段３０１を介して、割当解除スロット情報を受け取った端末Ａの判定値更新手段３０５は、自端末の割当スロット判定値（０，１）と、これらの解除判定値“２”及び“３”とを比較する。端末Ａの場合、解除判定値“２”及び“３”共に端末Ａの割当スロット判定値よりも大きいため、判定値更新手段３０５は何の処理も行わない。それ故、端末Ａの割当スロット判定手段３０３における割当スロット判定値は、従来通り（０，１）の値に保たれる。
【００４４】
一方、端末Ｃの判定値更新手段３０５においても、自端末の割当スロット判定値（４，５）と、これらの解除判定値“２”及び“３”との比較が為される。端末Ｃの場合は、解除判定値“２”及び“３”共に端末Ｃの割当スロット判定値よりも小さい。つまり、自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数は２つである。そこで、端末Ｃの判定値更新手段３０５は、
（割当スロット判定値）−（自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数）
なる減算を実行して、新たな割当スロット判定値を求める。
【００４５】
すなわち、端末Ｃにおける新たな割当スロット判定値は、
“４−２”→“２” “５−２”→“３”
なる減算によって（２，３）として求められる。
端末Ｃの判定値更新手段３０５は、かかる割当スロット判定値の更新結果を割当スロット判定手段３０３に通知する。割当スロット判定手段３０３は、かかる通知に従って、その割当スロット判定値を更新して、それ以降の処理においては更新された割当スロット判定値（２，３）を用いて、自端末における割当スロットの判定を行うのである。
【００４６】
以上説明した如く、第３の実施例による端末では、第１の実施例と同様の効果に加え、通信システム内において割当が解除されたタイムスロットが生じた際に、システム内の各端末に割り当てられているタイムスロットを空きスロットが発生しないように再配置することができる。それ故、端末の追加・変更が頻繁に行われ、タイムスロットの割当、解除を度々必要とされる通信システムにおいても、複雑な手順を経ることなく、通信チャネルの効率的な利用を担保することが可能となる。
【００４７】
次に、本発明による第４の実施例について説明を行う。因みに、本実施例では、通信チャネル上のフレーム内に新たに、タイムスロットの割当処理等の各種の制御処理において必要とされる制御情報の通信を行うための制御情報区間を設けるものとする。そして、システム内に含まれる各端末が、かかる制御情報区間を共通に利用して各種の制御情報を交換することによって、各端末間の送受信データが伝送される通信チャネルと、各端末間の制御情報が伝送される制御チャネルとを時分割により多重する構成となっている。さらに、フレーム内のスロット数に応じて、通信チャネルと制御チャネルとの割合を調整可能な構成としている。
【００４８】
図８のブロック図に本実施例による端末の概要構成を示す。同図に示されるように、本端末は、主に、通信インタフェース手段４０１、スロット番号計算手段４０２、割当スロット判定手段４０３、通信データ入出力手段４０４、及び制御情報処理手段４０５から構成されている。以上の構成において、スロット番号計算手段４０２、割当スロット判定手段４０３、及び通信データ入出力手段４０４の各々は、それぞれ、第１の実施例におけるスロット番号計算手段１０２、割当スロット判定手段４０３、及び通信データ入出力手段１０４と同じである。
【００４９】
一方、通信インタフェース手段４０１は、第１の実施例における通信インタフェース手段１０１の機能に加えて、フレーム情報に含まれるタイムスロット数を基に、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用するか、或いは制御チャネルとして利用するかの切替を行う切替機能を有している。因みに、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用する場合、通信インタフェース手段４０１は、第１の実施例で説明した通りの動作を為す。一方、制御チャネルとして利用する場合、通信インタフェース手段４０１は、制御情報処理手段４０５から供給された制御情報を制御チャネルに出力し、制御チャネルから受信した情報の中から自端末宛の情報を選別して制御情報処理手段４０５に供給する。
【００５０】
制御情報処理手段４０５は、タイムスロットの割当処理などの通信制御処理を端末内で行う部分であり、必要に応じてシステム内に含まれる他の端末と制御チャネルを介して各種制御情報の交換を行う。例えば、タイムスロットの割当処理では、タイムスロットの割当を制御している管理装置との間で制御情報を交換する。なお、他の端末、若しくは管理装置に送信される制御情報は、制御情報処理手段４０５から通信インタフェース手段４０１に渡され、他の端末、若しくは管理装置から受信した制御情報は、通信インタフェース手段４０１から制御情報処理手段４０５に渡される。
【００５１】
次に、本実施例による端末の動作を説明する。
本実施例では、第１の実施例の図１において説明した通信チャネル上のフレーム内に、新たにタイムスロットの割当処理などで必要とされる制御情報の通信を行う制御情報区間を設け、通信チャネルと制御チャネルを時分割多重している。従って、本実施例における端末は、第１の実施例における端末の動作に加えて、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用するか、或いは制御チャネルとして利用するかを切り替える動作を行う。
【００５２】
先ず、通信インタフェース手段４０１は、受信したフレーム情報に含まれるタイムスロット数を基にして、フレーム内に含まれる制御情報区間を識別する。このようにして、制御情報区間とタイムスロット区間の識別が為されると、通信インタフェース手段４０１は、タイムスロット区間では第１の実施例と同様の動作を為し、制御情報区間では制御チャネルから受信した情報を制御情報処理手段４０５に渡し、制御情報処理手段４０５から渡された制御情報が有る場合は、その情報を制御チャネルに出力する。
【００５３】
すなわち、制御情報処理手段４０５は、必要に応じて他の端末に送信すべき制御情報を通信インタフェース手段４０１に供給し、或いは通信インタフェース手段４０１から自端末宛の制御情報の供給を受け、かかる送受信制御情報の処理を行う。
以上説明した如く、本発明の第４の実施例による端末においては、例えば、通信システムの稼働状況などの条件に応じて、通信チャネルと制御チャネルの割合を自在に調整でき、システム内のチャネルをより効率的に利用することが可能となる。例えば、システム内にタイムスロットが割り当てられた端末が殆ど存在しない場合、送受信されるデータは自ずから少なくなるので、通信チャネルに較べて制御チャネルの割合を大きくしてシステムを運用する。逆に、システム内に含まれる端末が多数のタイムスロットを用いてデータの送受信を行っている場合は、制御チャネルに較べて通信チャネルの割合を大きくしてシステム運用を行う。
【００５４】
前述の如く、本発明ではフレーム内の固定された位置にあるタイムスロットが各端末に割り当てられるのではなく、フレームの境界を超えて付与されたタイムスロットのスロット番号を、システム内の各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数で除算した余りによって各端末に割り当てられたタイムスロットを特定している。従って、フレーム内のタイムスロット数と各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数との間に依存関係が無く、第４の実施例に示す如く、通信チャネルと制御チャネルの割合を柔軟に制御することが可能となる。
【００５５】
以上本発明による各実施例を説明したが、本発明の実施の形態はかかる実施例に限定されるものではない。
例えば、第１の実施例の端末では割当スロットを特定するのに、スロット番号をシステム内の各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数で割った余りを利用している。かかる除算において、除算値をタイムスロットの合計数の代わりに、システム内に割り当てられるタイムスロットの最大数等の所定の固定値を用いるようにしても良い。これによって、除算値が所定の定数となるのでフレーム情報にタイムスロット合計数を含ませる必要が無くなり、通信チャネルの利用効率を更に高めることができる。
【００５６】
また、第３及び第４の実施例は、第１の実施例に新たな機能を付加したものであるが、第２の実施例に第３及び第４の実施例組み合わせる構成としても良い。
さらに、第４の実施例において、システム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数に対して、予め通信チャネルのタイムスロット数を一義的に定めておくようにしても良い。これによって、フレーム情報に含めていた通信チャネルのタイムスロット数を省略して、チャネルの利用効率を更に向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による通信チャネルの構成を示すフレーム構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の端末が接続される通信システムの概要示すシステム構成図である。
【図４】図４は、図３の通信システムにおける各端末の動作を説明する動作説明図である。
【図５】図５は、図３の通信システムにおいて各端末からの送受信データが通信チャネル上のタイムスロットに重畳される様子を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１ … 通信インタフェース手段
１０２、２０２、３０２、４０２ … スロット番号計算手段
１０３、２０３、３０３、４０３ … 割当スロット判定手段
１０４、２０４、３０４、４０４ … 通信データ入出力手段
２０５ … 基準信号受信手段
３０５ … 判定値更新手段
４０５ … 制御情報処理手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のタイムスロットで構成された通信チャネルを介し、所定のタイムスロットを用いてデータの送受信を行う時分割多重通信端末装置、及びタイムスロットの割当判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通信チャネルを共用して複数の通信端末装置（以下、単に“端末”と称する）が相互に通信を行う形態の通信システムは、システム内の端末数の変化に柔軟に対応が可能であり、かつ通信チャネルソースを有効に利用できる等の理由から広く普及している。このような通信システムでは、複数の端末が１の通信チャネルにアクセスを行うので、通信チャネル上において送受信信号の衝突が発生するおそれがある。そのため、かかる送受信信号の衝突を回避する方法として、例えば、特許文献１に示されるような通信システムが知られている。
【０００３】
特許文献１のシステムでは、通信チャネルを時間軸上において繰り返される複数のフレームに分割し、さらに各フレームを時間軸上で複数のタイムスロットに分割する。一方、この通信チャネルに接続されている各々の端末に対して、所定の手続によって上記フレーム内の特定位置にあるタイムスロットが割り当てられる。そして、各端末は、自端末に割り当てられたタイムスロットを用いて信号の送受信を行うことにより、通信チャネル上における送受信信号の衝突を回避しつつ通信チャネルにアクセスすることができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示されるような通信システムでは、同時に通信を行える端末数が、フレーム内に設けられたタイムスロットの数に制限されてしまう。また、システム内に含まれる端末に割り当てられたタイムスロットの数がフレーム内に設けられたタイムスロット数よりも少ない場合、どの端末にも割り当てられていないタイムスロットがフレーム中に生じてしまう。
【０００５】
一方、このような無駄を回避すべく、通信チャネル上のタイムスロットを全て端末に割り振ったとしても、フレーム内の総タイムスロット数が固定されているので、システム内の全ての端末に均等にタイムスロットを割り振ることができず、各端末間に通信チャネルへのアクセスの不平等を生じさせる恐れもある。
さらに、システム内に含まれる端末の数が変更される度に、各端末に対するタイムスロットの割当を変更する必要があり、システムの拡張・変更が難しいという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−３３０６０号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題を解決すべく為されたものであり、本発明が解決しようとする課題は、通信チャネルを効率的に使用でき、かつ通信システムの変更に柔軟に対応できる時分割多重通信端末装置、及びタイムスロットの割当判定方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置であって、前記通信チャネルとのインタフェース処理を実行し、自端末に割り当てられた送信用のタイムスロットに送信データを書込み、自端末に割り当てられた受信用のタイムスロットから受信データを読取る通信インタフェース手段と、前記通信インタフェース手段を介して前記フレームからフレーム情報を取り込み、前記フレーム情報に基づいて前記フレーム内のタイムスロットのスロット番号を算出するスロット番号計算手段と、該算出されたスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットとして前記通信インタフェース手段に通知する割当スロット判定手段と、前記送信データを自端末に接続された周辺装置から入力し、前記受信データを前記周辺装置に出力する通信データ入出力手段とを含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置におけるタイムスロットの割当判定方法であって、前記タイムスロットのスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットであると判定することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による端末が接続される通信チャネルの構成を図１に示す。同図に示される如く、通信チャネルは時間軸上で繰り返される複数のフレームから構成されている。さらに、各フレームは、時間軸上においてブロードキャスト区間と複数のタイムスロットから構成されている。このうち、ブロードキャスト区間には、各フレームや各タイムスロットの時間軸上における位置関係を特定するための情報や、システム内に含まれる各端末に割り当てられたタイムスロットを特定するために必要とされる情報等のいわゆる“フレーム情報”が含まれている。本システムにおいて、このフレーム情報は、通信チャネルに接続されている全ての端末に通知される。
【００１１】
なお、図１においては、通信チャネル上におけるフレーム長、タイムスロット長ともに固定長の場合が例示されているが、本発明はかかる事例に限定されるものではない。例えば、上記のフレーム情報に各フレーム内に存するタイムスロットの数を示す情報を含めるようにしても良い。これによって、各フレーム毎に含まれるタイムスロット数が調整可能となり、各フレーム毎のフレーム長を可変長とすることができる。また、フレーム情報にタイムスロット長に関する情報を含めることによって、各タイムスロット毎の時間長を調整するようにしてもよい。更に、フレーム内のタイムスロット数と、タイムスロット長の双方を調整し得るようにしても良い。
【００１２】
本発明による通信システムにおいて、フレーム情報を送信する役割を担う端末はシステム内に１台だけ存在すればよい。従って、かかる役割を担う特別な制御装置をシステム内に設ける構成としても良いし、若しくは、システム内の特定の端末にかかる役割を担わせる構成としても良い。或いは、かかる役割をシステム内の複数の端末に交代で担わせる構成としてもよい。
【００１３】
本発明による通信システムでは、各端末が通信チャネルを介してデータの送受信を開始する前に、先ず、各端末に対するタイムスロットの割当処理が実行される。すなわち、通信チャネル上における送受信信号の衝突を防止するためには、通信チャネル上の１つのタイムスロットが複数の端末に重複して割り当てられることを防ぐ必要がある。そこで、システム内の特定の装置、或いは、特定の端末が各端末に対するタイムスロットの割当状況を管理しつつ、各端末が使用するタイムスロットの割当を行うのである。
【００１４】
タイムスロットの割当処理の詳細は、以下の通りである。
先ず、本システムの通信チャネルに接続されている各々の端末は、タイムスロットの割当を管理する装置、若しくは特定の端末（以下“管理装置”と称する）に対して、自端末に関するタイムスロットの割当要求を発信する。管理装置は、かかる要求を受信するとシステム内の各端末についてのタイムスロット割当状況をチェックしつつ、割当要求を発した端末に対して当該端末に割り当てられるタイムスロットを特定する為の情報を送信する。かかる情報は、当該端末からのデータ送信用と、当該端末へのデータ受信用に別々に割り当てられる。また、かかる情報によって１つの端末に複数のタイムスロットを割り当てるようにしても良いし、当該端末の通信する相手の端末毎に個別のタイムスロットを割り当てるようにしても良い。
【００１５】
以上説明した通信システムを前提として、本発明による第１の実施例を以下に説明する。なお、通信システム内に含まれる各端末にタイムスロットを割り当てる処理は上記に説明した通りであるので、以下の記載においては、タイムスロットの割当処理が既に為されているものとしてその説明を省略する。なお、タイムスロットの割当処理は、タイムスロットが設定される通信チャネルとは、別の通信媒体を用いて行われるようにしても良い。
【００１６】
本発明の第１の実施例による端末の概略構成を図２のブロック図に示す。同図に示される如く、本端末は、主に、通信インタフェース手段１０１、スロット番号計算手段１０２、割当スロット判定手段１０３、及び通信データ入出力手段１０４から構成されている。
通信インタフェース手段１０１は、通信チャネルを介して送受信される信号を受信する機能、受信した信号に含まれるフレーム情報を用いてフレームに含まれるブロードキャスト区間、及び各タイムスロット区間を時間軸上で同定する機能を有する。また、同手段は、割当スロット判定手段１０３から指定されたスロット番号のタイムスロットで受信した情報を、通信データ入出力手段１０４へ渡す機能、及び通信データ入出力手段１０４から受け取った送信情報を、割当スロット判定手段１０３から指定されたスロット番号のタイムスロットで送信する機能を有する。なお、上記のフレーム情報に含まれているスロット番号を特定するための情報（以下“スロット番号特定情報”と称する）は、通信インタフェース手段１０１からスロット番号計算手段１０２に供給される。同様に、フレーム情報に含まれているシステム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数（以下“割当スロット合計数”と称する）は、通信インタフェース手段１０１から割当スロット判定手段１０３に供給される。
【００１７】
スロット番号計算手段１０２は、通信インタフェース手段１０１より供給されたスロット番号特定情報から、タイムスロットのスロット番号を計算する機能を有する。スロット番号特定情報として、例えば、フレームに含まれる先頭のタイムスロットのスロット番号が通知された場合、スロット番号計算手段１０２は、先頭タイムスロット以降のタイムスロットのスロット番号を、タイムスロットの出現順に順次インクリメントすることにより計算することができる。スロット番号計算手段１０２で計算されたスロット番号は、割当スロット判定手段１０３に供給される。
【００１８】
割当スロット判定手段１０３は、前述したタイムスロットの割当処理時に本端末に割り当てられたタイムスロットの判定値（以下“割当スロット判定値”と称する）を記憶している。また、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号を、通信インタフェース手段１０１から供給された割当スロット合計数で除して、その余りを求める計算を行う。そして、その余りと、記憶している割当スロット判定値と比較して両者が等しい場合、当該スロット番号のタイムスロットが本装置にとって割り当てられたタイムスロットであると判定する機能を有する。なお、タイムスロットは、データの送信及び受信の各々について割り当てられており、それぞれ個別の割当スロット判定値が設けられている。割当スロット判定手段１０３において、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号が本装置に割り当てられた送信若しくは受信用のタイムスロットと判定された場合、割当スロット判定手段１０３は、その結果を通信インタフェース手段１０１に通知する。
【００１９】
通信データ入出力手段１０４は、通信インタフェース手段１０１を介して得られる送受信通信データを、自端末に接続されて動作する各種の周辺機器に入出力する部分である。
次に、第１の実施例の端末における動作を、図３から図５に示すシステム全体の動作概要図を参照しつつ説明する。
【００２０】
本事例のシステムでは、図３に示される如く、システム内の通信チャネルにＡ、Ｂ、Ｃの３つの端末が接続されているものとする。また、Ａ〜Ｃの各端末には、前述したタイムスロットの割当処理によって、それぞれ（０，１）、（２，３）、（４，５）なる割当スロット判定値が割り当てられているものと仮定する。従って、本システムに含まれる３つの端末には、各々２つずつのタイムスロットが割り当てられており、システムに含まれる各端末に割り当てられた割当スロットの合計数は、
２スロット＋２スロット＋２スロット＝６スロット
となる。なお、各端末において送受信されるデータをそれぞれ、
Ａ端末；Ａ１，Ａ２ Ｂ端末；Ｂ１，Ｂ２ Ｃ端末；Ｃ１，Ｃ２
とし、これらの各データは、各々１つのタイムスロットに重畳されて送受信される物と仮定する。
【００２１】
先ず、各端末に含まれる通信インタフェース手段１０１は、通信チャネルにアクセスを行い、通信チャネル上のフレームに含まれるブロードキャスト区間からフレーム情報を受信する。通信インタフェース手段１０１は、かかるフレーム情報から、スロット番号特定情報と割当スロット合計数を抽出すると、前者をスロット番号計算手段１０２へ、後者を割当スロット判定手段１０３に供給する。
【００２２】
スロット番号計算手段１０２は、通信インタフェース手段１０１から供給されたスロット番号特定情報から、前述の方法によりタイムスロットのスロット番号を計算してこれを割当スロット判定手段１０３に供給する。
一方、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号計算手段１０２から供給されたスロット番号と、通信インタフェース手段１０１から供給された割当スロット合計数を基に、当該スロット番号のタイムスロットが自端末に割り当てられたタイムスロットであるか否かを判定する。
【００２３】
割当スロット判定手段１０３における判定動作を具体的に説明すれば以下のようになる。
例えば、図３において、通信チャネルの時間軸上のスロット番号Ｔ＝１なるタイムスロットの時点を仮定し、端末Ｂにおける割当スロット判定手段１０３の判定動作を説明する。
【００２４】
先ず、端末Ｂの割当スロット判定手段１０３は、この時のスロット番号Ｔ＝１を、割当スロット合計数Ｎ＝６で除算した余りＸを求める。従って、Ｘは、
Ｔ／Ｎ ＝ １／６ ＝ ０……１
なる計算より、
Ｘ ＝ １
として算出される。
【００２５】
次に、端末Ｂの割当スロット判定手段１０３は、余りＸと、自端末の割当スロット判定値とを比較する。前述の如く、端末Ｂに割り当てられている割当スロット判定値は“２”と“３”であるから、余りＸは、割当スロット判定値の何れにも該当しない。従って、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号Ｔ＝１のタイムスロットは、端末Ｂに割り当てられているタイムスロットでは無い旨を通信インタフェース手段１０１に通知する。
【００２６】
一方、図３において、通信チャネルの時間軸上のスロット番号Ｔ＝２なるタイムスロットの時点を仮定すると、上記除算結果の余りＸは、
Ｘ ＝ ２
として算出される。そして、このときの余りＸは、端末Ｂに割り当てられている割当スロット判定値の一つである“２”に該当する。従って、割当スロット判定手段１０３は、スロット番号Ｔ＝２のタイムスロットは、端末Ｂに割り当てられているタイムスロットである旨を通信インタフェース手段１０１に通知するのである。
【００２７】
通信インタフェース手段１０１は、割当スロット判定手段１０３から当該タイムスロットが自端末に割り当てられているタイムスロットである旨の判定結果通知を受け、かつそれが受信タイムスロットの場合は、当該タイムスロットからの情報の受信を試み、受信データがあれば、当該受信データを通信データ入出力手段１０４に渡す。一方、それが送信タイムスロットの場合は、通信データ入出力手段１０４から渡された送信データが有れば、そのデータを当該タイムスロットに重畳して通信チャネルに送出する。
【００２８】
他の端末Ｂ、Ｃにおいても同様の処理が為されるため、図４に示される如く、通信チャネル上の各スロット番号の時点において、各端末からの送受信データＡ１〜Ｃ２までの各データが通信チャネル上を伝送されることになる。
以上説明した如く、本発明による第１の実施例の端末では、通信チャネル上のスロット番号Ｔをシステム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数Ｎで除算した余りＸによって、各端末が使用するタイムスロットを特定している。従って、通信チャネル上のタイムスロットのスロット番号を、フレームの境界を超えて通し番号で設定することにより、タイムスロットを割り当てられている端末は、フレーム周期とは関係なく、順番にタイムスロットが割り当てられる。そして、全ての端末にタイムスロットが割り当てられた後、どの端末にも割り当てられないタイムスロットを挟むことなく、最初に割り当てられた端末にタイムスロットの割当が再帰するようなタイムスロットの循環設定を実現することができる。
【００２９】
すなわち、前述の図３における事例の場合、各端末からの送受信データは、図５に示されるような形で通信チャネル上のタイムスロットに重畳されることになる。この結果、通信システムに含まれる各端末に対して、タイムスロットを無駄なく、かつ公平に割り当てることができる。
また、各端末は、通信チャネルのフレーム周期とは関係なく、順番にタイムスロットが割り当てられるので、１つのフレーム内に含まれるタイムスロット数以上の端末にタイムスロットを割り当てることができる。
【００３０】
また、本システムでは、システム内に新たな端末を増設する場合、追加端末に割り当てられるタイムスロットの数を前述のタイムスロット合計数に加えるだけで端末の増設が可能となる。すなわち、既にタイムスロットが割り当てられている既存の端末の動作を、何ら変更することなくシステムの拡張・変更が可能である。
【００３１】
次に、本発明による端末の第２の実施例について、図６のブロック図に基づいて説明を行う。因みに、第２の実施例は、前述の第１の実施例に較べてスロット番号を計算する手段が異なるのみであり、他の構成要素は第１の実施例と同様である。
図６に示される如く、第２の実施例による端末は、主に、通信インタフェース手段２０１、スロット番号計算手段２０２、割当スロット判定手段２０３、通信データ入出力手段２０４、及び基準信号受信手段２０５から構成されている。以上の構成において、通信インタフェース手段２０１、割当スロット判定手段２０３、及び通信データ入出力手段２０４の各々は、それぞれ第１の実施例における通信インタフェース手段１０１、割当スロット判定手段１０３、及び通信データ入出力手段１０４と同じであるのでその説明を省略する。
【００３２】
スロット番号計算手段２０２は、主に、基準信号受信手段２０５から得られた基準時刻情報を基に、通信チャネル上のタイムスロットのスロット番号を計算する機能を有する。即ち、本端末を含む通信システムの設計時において、フレームに含まれるブロードキャスト区間及びタイムスロットの時間軸上の配置や、フレーム内のブロードキャスト区間とスロット番号との相対的な時刻関係等の諸元を予め定めておく。そして、スロット番号計算手段２０２は、基準信号受信手段２０５から得た基準時刻情報と、通信インタフェース手段２０１から得られるフレーム情報の一部を用いてスロット番号を計算するのである。
【００３３】
基準信号受信手段２０５は、一般に公共で利用されている時刻を同期させるための基準信号を受信して、その基準信号から誤差の極めて少ない基準時刻を算出する機能を有している。基準信号受信手段２０５は、算出した基準時刻をスロット番号計算手段２０２に通知する。なお、かかる基準信号としては、例えば、ＧＰＳ信号などの電波信号を利用することができる。
【００３４】
次に、第２の実施例による端末の動作を説明する。前述の如く、第２の実施例による端末は、第１の実施例と較べてスロット番号の計算を行う部分が異なるのみである。従って、以下の記載においては当該部分のみを説明する。
先ず、基準信号受信手段２０５は、ＧＰＳ信号等の公共に利用可能な時刻を同期させるための基準信号を受信する。そして、かかる基準信号から誤差の極めて少ない基準時刻を算出してこれをスロット番号計算手段２０２に通知する。
【００３５】
スロット番号計算手段２０２は、システム設計時に予め定められた、フレーム内におけるスロット番号の時間軸上の配置を記憶しており、基準信号受信手段２０５から通知された基準時刻情報より、各タイムスロットのスロット番号を計算して、かかる計算結果を割当スロット判定手段２０３に供給する。
なお、通信チャネル上における通信処理動作は、基準時刻と非同期に実行されている。それ故、スロット番号計算手段２０２は、通信インタフェース手段２０１より必要最小限のフレーム情報の供給を受け、かかるフレーム情報と上述の基準時刻情報を基にスロット番号の計算を行うものとする。例えば、フレーム情報としてブロードキャスト区間検出の通知を受け、それに対応する基準時刻を記憶して、基準時刻と通信チャネル上における通信処理動作との同期を図るようにしても良い。
【００３６】
以上説明した第２の実施例によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて、フレーム情報にスロット番号を特定する為の情報を含める必要がなくなるので、通信チャネルをさらに効率的に利用することができる。また、基準信号受信手段２０５から供給される基準時刻情報を用いて、各フレームやフレーム内のタイムスロットの時間軸上における位置関係を特定するための情報を生成することも可能である。そして、かかる情報を通信インタフェース手段２０１にフィードバックすることによって、必要とするフレーム情報をさらに削減することもできる。
【００３７】
次に、本発明による第３の実施例について説明を行う。
ところで、通信システム内に存在するある端末の機能が停止され、同端末に割り当てられていたタイムスロットの割当が解除されると、割当が解除されたタイムスロットは、どの端末にも割り当てられていないタイムスロット（以後“空きタイムスロット”と称する）となる。以下に説明する第３の実施例は、かかる空きタイムスロットの発生を効率的に回避することを目的としたものである。即ち、本実施例の端末が接続される通信チャネルにおいては、フレーム情報中に割当が解除されたタイムスロットに対応する割当スロット判定値が、割当解除スロット情報として含められる。通信チャネルに接続された各端末は、この割当解除スロット情報を受信すると、端末間で割当スロットの重複、或いは空きタイムスロットが生じないように、自端末の割当スロット判定値を変更するのである。
【００３８】
先ず、図７に示すブロック図に基づいて、第３の実施例による端末の構成を説明する。
同図に示される如く、本実施例による端末は、主に、通信インタフェース手段３０１、スロット番号計算手段３０２、割当スロット判定手段３０３、通信データ入出力手段３０４、及び判定値更新手段３０５から構成されている。以上の構成において、スロット番号計算手段３０２、通信データ入出力手段３０４は、それぞれ、第１の実施例におけるスロット番号計算手段１０２、通信データ入出力手段１０４と同じであるためその説明を省略する。
【００３９】
一方、通信インタフェース手段３０１は、第１の実施例における通信インタフェース手段１０１とほぼ同様の機能を有するものであるが、フレーム情報に含まれる割当解除スロット情報を判定値更新手段３０５に供給する点のみが異なる。
また、割当スロット判定手段３０３も、第１の実施例の割当スロット判定手段１０３と殆ど同じものであるが、自端末に割り当てられている割当スロット判定値を、判定値更新手段３０５から供給される情報に基づいて変更する機能を有する点が異なっている。
【００４０】
判定値更新手段３０５は、通信インタフェース手段３０１から供給された割当解除スロット情報に基づいて、自端末の割当スロット判定値を更新・再設定する機能を有し、再設定された割当スロット判定値を割当スロット判定手段３０３に通知する。
なお、割当解除スロット情報には、タイムスロットの割当が解除された端末にそれまで割り当てられていた割当スロット判定値（以後“解除判定値”と称する）が含まれている。判定値更新手段３０５は、かかる解除判定値に、自端末に割り当てられている割当スロット判定値よりも小さな値が含まれている場合に、自端末に割り当てられている割当スロット判定値から、自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数を引いた値を自端末の新たな割当スロット判定値として、これを割当スロット判定手段３０３に通知する。
【００４１】
次に、第３の実施例による端末の動作について説明する。
因みに、本実施例の端末は、第１の実施例の端末と較べて、自端末の割当スロット判定値の値をフレーム情報に含まれる割当解除スロット情報に基づいて変更し得る点が異なるのみであり、他の部分の動作は第１の実施例と同様である。それ故、以下の説明では割当スロット判定値の変更動作を中心として説明を行う。
【００４２】
先ず、図７に示される端末において、通信インタフェース手段３０１は、通信チャネルから受信したフレーム情報に割当解除スロット情報が含まれているか否かを判定する。そして、割当解除スロット情報が含まれていた場合は、それを判定値更新手段３０５に通知する。
判定値更新手段３０５は、この通知を受けると割当解除スロット情報に従い、必要に応じて自端末に割り当てられていた割当スロット判定値の更新・再設定を行う。割当スロット判定値の更新・再設定の具体的な動作を、図３〜５に示された第１の実施例における通信システムの構成例を用いて説明する。
【００４３】
例えば、図３の端末Ｂの機能が停止され、同端末に割り当てられていた割当スロット判定値（２，３）が解除されたものと仮定する。このとき、割当解除スロット情報として“２”及び“３”なる解除判定値が、通信チャネル上のフレーム情報に含まれて他の端末に伝送される。
通信インタフェース手段３０１を介して、割当解除スロット情報を受け取った端末Ａの判定値更新手段３０５は、自端末の割当スロット判定値（０，１）と、これらの解除判定値“２”及び“３”とを比較する。端末Ａの場合、解除判定値“２”及び“３”共に端末Ａの割当スロット判定値よりも大きいため、判定値更新手段３０５は何の処理も行わない。それ故、端末Ａの割当スロット判定手段３０３における割当スロット判定値は、従来通り（０，１）の値に保たれる。
【００４４】
一方、端末Ｃの判定値更新手段３０５においても、自端末の割当スロット判定値（４，５）と、これらの解除判定値“２”及び“３”との比較が為される。端末Ｃの場合は、解除判定値“２”及び“３”共に端末Ｃの割当スロット判定値よりも小さい。つまり、自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数は２つである。そこで、端末Ｃの判定値更新手段３０５は、
（割当スロット判定値）−（自端末の割当スロット判定値以下の値を持つ解除判定値の数）
なる減算を実行して、新たな割当スロット判定値を求める。
【００４５】
すなわち、端末Ｃにおける新たな割当スロット判定値は、
“４−２”→“２” “５−２”→“３”
なる減算によって（２，３）として求められる。
端末Ｃの判定値更新手段３０５は、かかる割当スロット判定値の更新結果を割当スロット判定手段３０３に通知する。割当スロット判定手段３０３は、かかる通知に従って、その割当スロット判定値を更新して、それ以降の処理においては更新された割当スロット判定値（２，３）を用いて、自端末における割当スロットの判定を行うのである。
【００４６】
以上説明した如く、第３の実施例による端末では、第１の実施例と同様の効果に加え、通信システム内において割当が解除されたタイムスロットが生じた際に、システム内の各端末に割り当てられているタイムスロットを空きスロットが発生しないように再配置することができる。それ故、端末の追加・変更が頻繁に行われ、タイムスロットの割当、解除を度々必要とされる通信システムにおいても、複雑な手順を経ることなく、通信チャネルの効率的な利用を担保することが可能となる。
【００４７】
次に、本発明による第４の実施例について説明を行う。因みに、本実施例では、通信チャネル上のフレーム内に新たに、タイムスロットの割当処理等の各種の制御処理において必要とされる制御情報の通信を行うための制御情報区間を設けるものとする。そして、システム内に含まれる各端末が、かかる制御情報区間を共通に利用して各種の制御情報を交換することによって、各端末間の送受信データが伝送される通信チャネルと、各端末間の制御情報が伝送される制御チャネルとを時分割により多重する構成となっている。さらに、フレーム内のスロット数に応じて、通信チャネルと制御チャネルとの割合を調整可能な構成としている。
【００４８】
図８のブロック図に本実施例による端末の概要構成を示す。同図に示されるように、本端末は、主に、通信インタフェース手段４０１、スロット番号計算手段４０２、割当スロット判定手段４０３、通信データ入出力手段４０４、及び制御情報処理手段４０５から構成されている。以上の構成において、スロット番号計算手段４０２、割当スロット判定手段４０３、及び通信データ入出力手段４０４の各々は、それぞれ、第１の実施例におけるスロット番号計算手段１０２、割当スロット判定手段４０３、及び通信データ入出力手段１０４と同じである。
【００４９】
一方、通信インタフェース手段４０１は、第１の実施例における通信インタフェース手段１０１の機能に加えて、フレーム情報に含まれるタイムスロット数を基に、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用するか、或いは制御チャネルとして利用するかの切替を行う切替機能を有している。因みに、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用する場合、通信インタフェース手段４０１は、第１の実施例で説明した通りの動作を為す。一方、制御チャネルとして利用する場合、通信インタフェース手段４０１は、制御情報処理手段４０５から供給された制御情報を制御チャネルに出力し、制御チャネルから受信した情報の中から自端末宛の情報を選別して制御情報処理手段４０５に供給する。
【００５０】
制御情報処理手段４０５は、タイムスロットの割当処理などの通信制御処理を端末内で行う部分であり、必要に応じてシステム内に含まれる他の端末と制御チャネルを介して各種制御情報の交換を行う。例えば、タイムスロットの割当処理では、タイムスロットの割当を制御している管理装置との間で制御情報を交換する。なお、他の端末、若しくは管理装置に送信される制御情報は、制御情報処理手段４０５から通信インタフェース手段４０１に渡され、他の端末、若しくは管理装置から受信した制御情報は、通信インタフェース手段４０１から制御情報処理手段４０５に渡される。
【００５１】
次に、本実施例による端末の動作を説明する。
本実施例では、第１の実施例の図１において説明した通信チャネル上のフレーム内に、新たにタイムスロットの割当処理などで必要とされる制御情報の通信を行う制御情報区間を設け、通信チャネルと制御チャネルを時分割多重している。従って、本実施例における端末は、第１の実施例における端末の動作に加えて、システム内のチャネルを通信チャネルとして利用するか、或いは制御チャネルとして利用するかを切り替える動作を行う。
【００５２】
先ず、通信インタフェース手段４０１は、受信したフレーム情報に含まれるタイムスロット数を基にして、フレーム内に含まれる制御情報区間を識別する。このようにして、制御情報区間とタイムスロット区間の識別が為されると、通信インタフェース手段４０１は、タイムスロット区間では第１の実施例と同様の動作を為し、制御情報区間では制御チャネルから受信した情報を制御情報処理手段４０５に渡し、制御情報処理手段４０５から渡された制御情報が有る場合は、その情報を制御チャネルに出力する。
【００５３】
すなわち、制御情報処理手段４０５は、必要に応じて他の端末に送信すべき制御情報を通信インタフェース手段４０１に供給し、或いは通信インタフェース手段４０１から自端末宛の制御情報の供給を受け、かかる送受信制御情報の処理を行う。
以上説明した如く、本発明の第４の実施例による端末においては、例えば、通信システムの稼働状況などの条件に応じて、通信チャネルと制御チャネルの割合を自在に調整でき、システム内のチャネルをより効率的に利用することが可能となる。例えば、システム内にタイムスロットが割り当てられた端末が殆ど存在しない場合、送受信されるデータは自ずから少なくなるので、通信チャネルに較べて制御チャネルの割合を大きくしてシステムを運用する。逆に、システム内に含まれる端末が多数のタイムスロットを用いてデータの送受信を行っている場合は、制御チャネルに較べて通信チャネルの割合を大きくしてシステム運用を行う。
【００５４】
前述の如く、本発明ではフレーム内の固定された位置にあるタイムスロットが各端末に割り当てられるのではなく、フレームの境界を超えて付与されたタイムスロットのスロット番号を、システム内の各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数で除算した余りによって各端末に割り当てられたタイムスロットを特定している。従って、フレーム内のタイムスロット数と各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数との間に依存関係が無く、第４の実施例に示す如く、通信チャネルと制御チャネルの割合を柔軟に制御することが可能となる。
【００５５】
以上本発明による各実施例を説明したが、本発明の実施の形態はかかる実施例に限定されるものではない。
例えば、第１の実施例の端末では割当スロットを特定するのに、スロット番号をシステム内の各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数で割った余りを利用している。かかる除算において、除算値をタイムスロットの合計数の代わりに、システム内に割り当てられるタイムスロットの最大数等の所定の固定値を用いるようにしても良い。これによって、除算値が所定の定数となるのでフレーム情報にタイムスロット合計数を含ませる必要が無くなり、通信チャネルの利用効率を更に高めることができる。
【００５６】
また、第３及び第４の実施例は、第１の実施例に新たな機能を付加したものであるが、第２の実施例に第３及び第４の実施例組み合わせる構成としても良い。
さらに、第４の実施例において、システム内に含まれる各端末に割り当てられているタイムスロットの合計数に対して、予め通信チャネルのタイムスロット数を一義的に定めておくようにしても良い。これによって、フレーム情報に含めていた通信チャネルのタイムスロット数を省略して、チャネルの利用効率を更に向上させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による通信チャネルの構成を示すフレーム構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図２の端末が接続される通信システムの概要示すシステム構成図である。
【図４】図４は、図３の通信システムにおける各端末の動作を説明する動作説明図である。
【図５】図５は、図３の通信システムにおいて各端末からの送受信データが通信チャネル上のタイムスロットに重畳される様子を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、本発明の第３の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、本発明の第４の実施例による端末の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１、４０１ … 通信インタフェース手段
１０２、２０２、３０２、４０２ … スロット番号計算手段
１０３、２０３、３０３、４０３ … 割当スロット判定手段
１０４、２０４、３０４、４０４ … 通信データ入出力手段
２０５ … 基準信号受信手段
３０５ … 判定値更新手段
４０５ … 制御情報処理手段
Claims (6)
- 各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置であって、
前記通信チャネルとのインタフェース処理を実行し、自端末に割り当てられた送信用のタイムスロットに送信データを書込み、自端末に割り当てられた受信用のタイムスロットから受信データを読取る通信インタフェース手段と、
前記通信インタフェース手段を介して前記フレームからフレーム情報を取り込み、前記フレーム情報に基づいて前記フレーム内のタイムスロットのスロット番号を算出するスロット番号計算手段と、
該算出されたスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットとして前記通信インタフェース手段に通知する割当スロット判定手段と、
前記送信データを自端末に接続された周辺装置から入力し、前記受信データを前記周辺装置に出力する通信データ入出力手段と、を含むことを特徴とする時分割多重通信端末装置。 - 基準時刻情報を含む基準信号を受信する基準信号受信手段を更に含み、
前記スロット番号計算手段は、前記フレーム情報と前記基準時刻情報に基づいて前記スロット番号を計算すること、を特徴とする請求項１に記載の時分割多重通信端末装置。 - 前記通信インタフェース手段を介して前記フレームからフレーム情報を取り込み、該フレーム情報に含まれる割当スロット判定値更新情報に基づいて自端末に割り当てられた割当スロット判定値を更新する判定値更新手段を更に含むこと、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の時分割多重通信端末装置。
- 前記通信インタフェース手段は、前記フレーム情報に基づいて前記通信チャネルを制御チャネルに切り替える動作を更に含み、
前記制御チャネルに自端末からの制御情報を出力し、前記制御チャネルから自端末宛の制御情報を入力し、該入出力制御情報を用いて通信制御処理を担う制御情報処理手段を更に含むこと、を特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の時分割多重通信端末装置。 - 前記通信インタフェース手段は、前記フレーム情報に基づいて前記通信チャネルと前記制御チャネルの時間長さの割合を変更すること、を特徴とする請求項４に記載の時分割多重通信端末装置。
- 各々が複数のタイムスロットを含む連続したフレームの繰り返しからなる通信チャネルを介してデータ通信を行う時分割多重通信端末装置におけるタイムスロットの割当判定方法であって、
前記タイムスロットのスロット番号を前記通信チャネルに接続されている全ての端末に割当てられたタイムスロットの合計数で除算してその残余値を求め、予め自端末に割り当てられた割当スロット判定値と前記残余値との一致を判定して、前記残余値が前記割当スロット判定値に一致すると判定されたスロット番号のタイムスロットを自端末に割り当てられたタイムスロットであると判定することを特徴とするタイムスロットの割当判定方法。
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