JP4820315B2

JP4820315B2 - 電力線通信方式

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Publication number: JP4820315B2
Application number: JP2007062000A
Authority: JP
Inventors: 誠治近藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: JP2008227835A

Description

この発明は、マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割方式により電力線を利用して通信する電力線通信方式に関するものである。

メディアアクセス制御（ＭＡＣ：ＭｅｄｉａＡｃｃｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌ）の一方式として時分割多元接続（ＴＤＭＡ：ＴｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ）がある。このＴＤＭＡは、マスター装置と複数のスレーブ装置との間で通信を行う場合のアクセス制御方式であり、メディア（電力線）に対するアクセスが時分割で行われること、複数のスレーブ装置を効率よく収容できるという特徴がある。

しかし、ＴＤＭＡはマスター装置とスレーブ装置との間の通信方式であり、電力線のように信号の減衰が大きいメディアを使用した場合、遠距離間で通信を実現するためには信号の中継伝送が必須となる。

従来，データ中継方式としては、異なる周波数を用いて中継する方式が存在するが、電力線を用いた通信（ＰＬＣ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）の場合、周波数チャンネルを十分に多く持つことが難しく、同一周波数が割り当てられたノード間の距離を十分にとることができないため、データ中継に伴う干渉の発生を抑止することが困難である。

一方、単一周波数を用いた場合、ノード間の通信を間欠的に行うことで、干渉の発生を防止したデータ中継方式が開示されている。（例えば，特許文献１参照）

特開 2005 − 143046 号公報（第４〜６頁、第１図）

特許文献１等に見られる従来の技術では中継伝送の方式のみが考慮されているだけであり、運用中の中継装置の増設や撤去の際に既設装置間の通信をできる限り保持しておくようにすることが望ましいが、そのような方式については考慮されていない。
なお、例えば、マスター（マスター装置）動作（送信動作）するマスター装置とスレーブ（Ｓｌａｖｅ）動作（受信動作）するスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式により通信する電力線通信方式において、通信の衝突を抑制或いは防止するため、マスター動作する親局と、親局のマスター動作中はスレーブ動作して親局から情報を受信し親局の休止中にマスター動作して送信動作する中継装置と、中継装置がそのスレーブ動作時に親局から受信した情報を中継装置のマスター動作により中継装置から受信する（スレーブ動作する）子局とを備え、前期マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信する通信方式が考えられるが、その場合はマスター動作する親局と中継装置との合計個数に相応する動作周期パラメータに基づいて前述の親局と中継装置のマスタ動作のタイムスロットの割当をする必要があり、従って、中継装置の増設や撤去によりマスタ動作する親局と中継装置との合計個数が変われば各装置の動作周期パラメータ等の通信パラメータの変更、当該通信パラメータ変更に基づく動作周期の変更が必要であり，更に既設の装置を含む各装置は変更された新たな動作周期で動作するように各装置のリンク確立処理が必要であり、リンク確立までの間、通信は切断することとなる。特に通信ネットワークが多段の中継装置で構成されている場合は，既存装置間の通信は最上位の装置から隣接する上位装置間まで順次リンクが確立していく為、通信切断（通信の一時的停止）の影響は無視できない。例えば、ＰＬＣでは最も靴変われる応用例であるインターネットアクセスサービスの様に不特定多数のユーザを収容してサービスを行う場合、電力線通信ネットワークの構成変更に伴うサービス停止は出来る限り避ける必要があるため，問題である。

この発明は、前述のような実情に鑑みてなされたもので、中継装置の増設・撤去時の通信の一時的停止を回避することを目的とするものである。

この発明に係る電力線通信方式は、マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式により電力線を利用して通信する電力線通信方式において、所定の動作周期で前記マスター装置及び前記各中継装置がそれぞれ割り当てられた異なるタイムスロットにマスター動作し、前記各中継装置は、上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にはスレーブ動作して、上流に接続される前記マスター装置または中継装置と電力線通信をすると共に、自己に割り当てられたタイムスロットにはマスター動作して、下流に接続される前記スレーブ装置または中継装置と電力線通信し、前記スレーブ装置は上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にスレーブ動作し、前記所定の動作周期中にどの前記マスター装置および前記各中継装置に対しても割り当てられていないタイムスロットである未使用タイムスロットがある場合に、前記未使用タイムスロットが、増設された中継装置に割り当てられるものである。

この発明は、マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式により電力線を利用して通信する電力線通信方式において、所定の動作周期で前記マスター装置及び前記各中継装置がそれぞれ割り当てられた異なるタイムスロットにマスター動作し、前記各中継装置は、上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にはスレーブ動作して、上流に接続される前記マスター装置または中継装置と電力線通信をすると共に、自己に割り当てられたタイムスロットにはマスター動作して、下流に接続される前記スレーブ装置または中継装置と電力線通信し、前記スレーブ装置は上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にスレーブ動作し、前記所定の動作周期中にどの前記マスター装置および前記各中継装置に対しても割り当てられていないタイムスロットである未使用タイムスロットがある場合に、前記未使用タイムスロットが、増設された中継装置に割り当てられるので、中継装置の増設・撤去時の通信の一時的停止を回避することが可能となる効果がある。

実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１〜図６により説明する。図１は電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成を示す図、図２は図１に示したデータ中継システムにおけるデータ中継方法の概念を示す図、図３は図２に示した各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図、図４は装置種別管理テーブルの事例を示す図、図５はデータ中継システムの各装置が保持するタイムスロット管理テーブルの事例を示す図であり、（ａ）は中継装置増設前のタイムスロット管理テーブルの事例を、（ｂ）は中継装置増設後のタイムスロット管理テーブルの事例を、それぞれ示す。図６はデータ中継システムにおける中継装置の増設時の動作を示す概念図、図７はデータ中継システムにおいて、図５に示す中継装置の増設時の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。

先ず、システムの構成について説明する。

図１及び図２において、本実施の形態にかかる電力線通信方式は、送信動作するマスター装置、受信動作および送信動作をする中継装置、受信動作するスレーブ装置を備えた構成である。ここで、マスター装置１０はＴＤＭＡ方式における親局装置であり、スレーブ装置１１，１２はマスター装置１０に接続された子局装置である。また、中継装置２０，３０は、ＴＤＭＡにおける中継装置であり、スレーブ装置２１，２２，３１〜３３は、各中継装置に各々接続された子局装置である。

つぎに、本実施の形態にかかる電力線通信方式の動作について説明する。
なお、図２の全ての装置は，単一周波数であるＦ１で動作するものとする。また、干渉の発生を回避するため、全ての装置がＴＤＭＡにおけるタイムスロット幅のＮ倍おきに動作するものとする。Ｎは図２に示す各装置が管理するタイムスロット管理テーブル内の動作周期とする。これらのＮタイムスロットの内、マスター装置および中継装置がマスター装置として動作するタイムスロットをそれぞれスロット１，スロット２，スロット３として表記する。

図２に示すように、マスター装置１０、スレーブ装置１１，１２及び中継装置２０はスロット１の時に動作し、中継装置２０、スレーブ装置２１，２２及び中継装置３０はスロット２の時に動作し、中継装置３０、スレーブ装置３１〜３３はスロット３の時に動作する。又、以降、スロット１〜３の動作が動作周期毎に繰り返し実行される。

図３は、図２に示した各装置の動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、以下の説明において、「マスター動作」とはマスター装置として機能をするときの動作を示すときに使用し、「スレーブ動作」とはスレーブ装置として機能するときの動作を示すときに使用する。

図３において、
（１）スロット１では，マスター装置１０はマスター動作を行い，スレーブ装置１１，
１２及び中継装置２０はスレーブ動作を行う。
（２）スロット２では，中継装置２０はマスター動作を行い、スレーブ装置２１，２２
及び中継装置３０はスレーブ動作を行う。
（３）スロット３では中継装置３０はマスター動作を行い、スレーブ装置３１〜３３は
スレーブ動作を行う。
（４）タイムスロット４〜Ｎでは、どの装置も動作しない。このような動作が動作周期Ｎ毎に繰り返し実行される。

次に各装置におけるタイミング処理について説明する。

各装置は図４に示す装置種別管理テーブルおよび図５に示すタイムスロット管理テーブルを持つ。
装置種別管理テーブルは各装置の装置種別（マスター装置、スレーブ装置、中継装置のいずれかを設定）および装置種別毎に以下の情報を保持している。
（１）マスター装置：自装置のＩＤ
（２）スレーブ装置：上流のマスター装置または中継装置のＩＤ
（３）中継装置：上流のマスター装置または中継装置のＩＤおよび自装置のＩＤ
なお、装置ＩＤは例えば、ＭＡＣアドレスでよい。
タイムスロット管理テーブルは，各装置がマスター動作およびスレーブ動作をするタイミングを保持している。図５によれば、「装置ＩＤ」欄に自分のＩＤが格納されているタイムスロットがマスター動作をするタイミングであり、「装置ＩＤ」欄に上流のマスター装置または中継装置のＩＤが格納されているタイムスロットがスレーブ動作をするタイミングである。

本システムに中継装置を増設する場合、増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０）はまずスレーブ装置として動作し、自分の親となるべきマスター装置またはマスター動作をする中継装置を探査し、親のマスター装置またはマスター動作する中継装置がマスター動作をするタイムスロットで「動作周期（図３の事例ではＮ）」間隔にてスレーブ動作を開始する。このとき、増設された中継装置はまだマスター動作は開始しない。

増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０）の親のマスター装置またはマスター装置動作をする中継装置（図６の事例では中継装置３０）は中継装置（増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０））の参入を検出すると、自分の管理するタイムスロット管理テーブルの中で未使用のタイムスロット（例えば図５（ａ）におけるスロット４の装置ＩＤ参照）を子の中継装置（増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０））に割り当て（例えば図５（ｂ）におけるスロット４の装置ＩＤ参照）、タイムスロット管理テーブルを更新し、子中継装置（増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０））を含むネットワーク内の全マスター装置及び中継装置に配布する（図６の矢印参照）。

増設された中継装置（図６の事例では中継装置４０）は配布されたタイムスロット管理テーブルから自分がマスター動作をするタイムスロットを取得し、マスター動作を開始する（図７のスロット４を参照）。

なお，タイムスロット管理テーブル内に未使用のタイムスロットが存在しない場合は、収容不可として、中継装置の参入は許可しない。

以上のように、各装置が装置種別，装置ＩＤ（例えばＭＡＣアドレス）、動作周期のパラメータによって、マスター動作、スレーブ動作、休止動作の各動作スロットを自律的に決定する干渉の影響のないＴＤＭＡによる単一周波数を使用した中継伝送を行う電力線通信方式において、既存の中継装置のパラメータ設定を変更することなく、通信の一時停止も無く、中継装置の増設を実現することができるため，既存のユーザに影響を与えることがない。

また、本実施の形態１は前述のように、マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式により電力線通信する電力線通信方式において、所定の動作周期で前記マスター装置および前記中継装置がそれぞれ割り当てられた異なるタイムスロットにマスター動作し、前記各中継装置は，上流に接続される前記マスター装置または前記中継装置のマスター動作中にはスレーブ動作して、上流に接続されるマスター動作している前記マスター装置または前記中継装置と電力線通信すると共に、自己に割り当てられたタイムスロットにはマスター動作して，下流に接続される前記スレーブ装置または前記中継装置と電力線通信し、前記スレーブ装置は上流に接続される前記マスター装置または前記中継装置のマスター動作中にスレーブ動作し、前記所定の動作周期中に前記マスター装置および前記中継装置に割り当てられていないタイムスロットである未使用スロットがある場合に、前記未使用タイムスロットが、増設された中継装置に割り当てられるものであり、中継装置の増設時の通信の一時的停止を回避することが可能となるものである。

また、換言すれば、マスター装置と、前記マスター装置に時分割多元接続され、該マスター装置側から送信されたデータ及び該マスター装置側に向かうデータを単一周波数の信号を用いて中継する１〜複数の中継装置と、前記中継装置または前記マスター装置に時分割多元接続されるスレーブ装置と，前記マスター装置及び前記中継装置に各装置が間欠動作を行う為の動作周期およびマスター動作するタイムスロットを管理するテーブルと、を備え、前期中継装置は、自身に時分割多元接続されるスレーブ装置のマスターとして動作するとともに、新たな中継装置の参入時に該中継装置が時分割多元接続を行う為のマスター装置が、該中継装置の親局として動作する時刻を割り当てる手段を有する電力線通信装置あるいは電力線通信システムあるいは電力線通信方式或いは電力線通信方法であり、新たな中継装置の参入時にシステムの動作周期を変更することなく、前記中継装置がマスター動作するタイムスロットを割り当てるため，既存装置の通信を切断することなく、中継装置の増設が可能となるものである。
また、同一周波数を用いた中継を行う中継装置からなる電力線を使ったネットワークにおいて、既存装置間の通信パラメータ（動作周期，マスター動作に割り当てられたタイムスロット）の変更をすることなく、中継装置の増設を可能とし、既存ユーザへの影響を排除するものである。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図８によって説明する。図８は電力線通信方式において、各装置が管理するタイムスロット管理テーブルで、（ａ）は中継装置の撤去前の事例を示し、（ｂ）は中継装置撤去後の事例を示す図である。
この発明の実施の形態１において、中継装置を撤去する場合も同じように撤去された中継装置の親のマスター装置または中継装置が中継装置の離脱を検出するとタイムスロット管理テーブル内の離脱した中継装置に割り当てられたタイムスロットを未使用に変更し、ネットワーク内の全マスター装置及び中継装置に配布する。
これにより、該タイムスロットをその後増設された中継装置に割り当てることが可能となる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図９によって説明する。図９は電力線通信方式において、中継装置の増設時に動作周期を増加する動作を示すシーケンスの事例を示す図で、横軸は各装置、縦軸は時間であり、各装置の接続関係は図５と同じとする。

前述の実施の形態１では、タイムスロット管理テーブル内に未使用のタイムスロットが存在しない場合、収容不可として中継装置の参入を許可しないとしたが、本実施の形態３は、動作周期を所定数だけタイムスロットを増加させた動作周期に変更し、新規に未使用のタイムスロットを生成することにより、中継装置の参入を可能とするものである。この場合、各装置の動作周期が変わるので、各装置の動作周期を一斉に変更する必要がある。

中継装置の増設時に動作周期を増加する動作を図９により説明する。

中継装置４０が増設され新規参入する（ＳＴ１）と、中継装置４０はマスター装置探索およびスレーブ動作をする（ＳＴ２）。
中継装置４０の親となる中継装置３０は、中継装置４０のマスター装置探索およびスレーブ動作により、子となる増設（新規参入）の中継装置４０の参入を検出し、タイムスロット管理テーブル内の未使用タイムスロットを検索する。未使用タイムスロットが存在しないことが判明するとタイムスロット管理テーブルに新規に未使用のタイムスロットを追加してタイムスロット管理テーブルを更新（ＳＴ３）し、この更新した新タイムスロット管理テーブルを，マスター動作する全装置（図９の事例では、マスター装置１０、中継装置２０，４０）に更新前の動作周期Ｎ下で配布あるいは通知する（ＳＴ４，ＳＴ４１，ＳＴ４２，ＳＴ４３）。
システム内の全てのマスター装置及び中継装置への新タイムスロット管理テーブルの配布（通知）が完了する（ＳＴ５）と、その後、最上段（最上流）のマスター装置（例えば図１〜図７におけるマスター装置１０）がその下流側の全装置、即ち、全中継装置（中継装置２０，３０，４０）、および全スレーブ装置（スレーブ装置１ｘ（図１のスレーブ装置１１，１２）、スレーブ装置２ｘ（図１のスレーブ装置２１，２２）、スレーブ装置３ｘ（図１のスレーブ装置３１，３２，３３）、スレーブ装置４ｘ（図１には図示されていない））に新タイムスロット管理テーブルの新動作周期Ｎ‘への切替指示（切替タイミングの通知）（ＳＴ６，ＳＴ６１，ＳＴ６２，ＳＴ６３）を更新前の動作周期Ｎ下で行う。

前記各装置は前記最上段のマスター装置から動作周期切替指示を受け取ると、，次の動作タイムスロットから新タイムスロット管理テーブルの新しい動作周期Ｎ‘に基づいて動作を開始する（ＳＴ７）。

このように、本発明の実施の形態３によれば、未使用のタイムスロットが存在しない場合に動的に動作周期を所定数だけタイムスロットを増加させた動作周期に変更することにより、制限なく中継装置を増設することができるという効果がえられる。
また、本実施の形態３は前述の実施の形態１の電力線通信方式において、前記未使用タイムスロットがなくなってしまっている状態で中継装置が増設された場合は、，前記所定の動作周期に所定数のタイムスロットを増加させた動作周期に変更して前記マスター動作およびスレーブ動作をするようにしたものである。
また、観点を変えれば前記中継装置の増設時に前記タイムスロット管理テーブルに未使用のタイムスロットが存在しない場合にも対応できるように、マスター装置及び中継装置のマスター動作の動作周期を動的に増加する手段と、新しい動作周期でシステム全体が動作を開始する手段とを備えた電力線通信方式である。

実施の形態４

以下、この発明の実施の形態４を図１０によって説明する。図１０は電力線通信方式において、中継装置の増設時に動作周期を増加する動作を示すシーケンスの事例を示す図で，図９と同様に横軸は各装置，縦軸は時間であり、各装置の接続関係は図６と同じとする。

前述の実施の形態１，３では動作周期を超えて（タイムスロット管理テーブル内に未使用のタイムスロットが存在しない場合）中継装置が増設された場合の動作を述べたが、図１０に示すように、中継装置を撤去する場合（例えば、図１０の事例では中継装置４０を撤去。中継装置４０が撤去されると、中継装置４０を親とする子のスレーブ装置４ｘも併せて撤去される）（ＳＴ８）、撤去される中継装置４０の親である中継装置３０は、その子である中継装置４０の離脱を検出するとともにタイムスロット管理テーブルの離脱中継装置４０の対応タイムスロットを含めた未使用タイムスロットの個数を算出（ＳＴ９）し、算出した未使用タイムスロットの個数が一定の閾値を超えた場合には、１以上であり未使用タイムスロットの個数以下である所定数ｘに対して、タイムスロットＮ〜Ｎ−ｘ＋１が未使用でない場合は、タイムスロットＮ〜Ｎ−ｘ＋１を使用する装置が未使用タイムスロットのどれかを使用するように変更してタイムスロットＮ〜Ｎ−ｘ＋１を未使用にし、Ｎ‘＝Ｎ−ｘを動作周期とする新しいタイムスロット管理テーブルを作成し（ＳＴ１０）、以後、当該新タイムスロット管理テーブルに基づいて前述の図９と同様な各シーケンス（ＳＴ４〜ＳＴ７）を実行することにより、伝送効率の低下を防止することができる。

なお、動作周期の変更は即座に実施する必要は無いため、最上段のマスター装置はユーザの利用が最も少ないタイミングで実施するようにすれば、ユーザへの影響を小さくすることができる。

また、本実施の形態４は前述のように、前述の実施の形態１または３に記載の電力線通信方式において、前記未使用タイムスロットの個数が所定の閾値を超えた場合には、１以上であり未使用スロットの個数以下である所定数ｘに対して、タイムスロットＮ〜Ｎ−ｘ＋１を使用する装置が未使用タイムスロットのどれかを使用するように変更してタイムスロットＮ〜Ｎ−ｘ＋１を未使用にし、Ｎ‘＝Ｎ−ｘを動作周期として前記マスター動作およびスレーブ動作をするようにしたものである。
また、観点を変えれば前記中継装置の撤去時に前記タイムスロット管理テーブル内の未使用のタイムスロットがある一定の閾値を超えた場合に動作周期を動的に減少する手段と、新しい動作周期でデータ中継システム全体が動作を開始する手段とを備えた電力線通信システムである。

実施の形態５

以下、この発明の実施の形態５を図１１〜図１３によって説明する。図１１は電力線通信方式において各装置が保持する優先度管理テーブルの事例を示す図、図１２は各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図、図１３は図１２において中継装置が増設された場合の各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。
前述の実施の形態１，３，４では各マスター装置及び中継装置はマスター動作を各動作周期内に一度だけ実施するとしていたが、各マスター装置及び中継装置に優先度をつけ、優先度順に未使用タイムスロットを使用することで、未使用タイムスロットを無くし、伝送の効率化を図ることができる。

図１１は本発明の実施の形態５で用いる優先度管理テーブルの事例を示している。未使用のタイムスロットが存在する場合、優先度の高い装置から順に割り当てることにより、伝送効率を上げることができる。

図１１において、例えば、優先度管理テーブルＰＴ１では、システム内にマスター装置１０、中継装置２０，３０がある場合、マスター装置１０はスロット１及びスロット４で、中継装置２０はスロット２およびスロット５で、中継装置３０はスロット３およびスロット６で、それぞれマスター動作する。つまり、スロット１〜スロット６の間において、優先度の高いマスター装置１０および中継装置２０はマスター動作を２回するようにし、優先度の低い中継装置３０はマスター動作を１回だけするようにしてある。

つぎに本発明の実施の形態５における中継装置の増設時の動作を説明する。

実施の形態１で述べたように中継装置（例えば中継装置４０）が増設されると、当該増設された中継装置（中継装置４０）はまずスレーブ装置として動作し、親となるべきマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置）を探査し、スレーブ装置として動作を開始する。

該増設された中継装置（中継装置４０）の親となるマスター装置（またはマスター装置動作する中継装置）は、中継装置（中継装置４０）の参入を検知すると、優先度管理テーブルから、複数のタイムスロットが割り当てられている装置の内、もっとも優先度の低い装置（例えば本例では中継装置３０）に対して、割り当てられているタイムスロットの一つを開放するように指示（要求）を行う。

要求を受けた装置（中継装置３０）は、指定されたタイムスロットを自分のマスター装置動作するタイムスロットから外し、自分の子スレーブ装置（またはＳｌａｖｅ動作をする中継装置）に指定されたタイムスロットにＳｌａｖｅ動作を行わないように通知を行った後、要求元の装置（親となるマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置））（例えば本例では中継装置２０）に対して、開放処理完了の応答を返す。

該中継装置（中継装置３０）の親のマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置（中継装置２０））は応答を受け取った後、前記開放された時刻を、参入した増設中継装置（中継装置４０）のマスター装置動作スロットに割り当て、タイムスロット管理テーブルを更新し、ネットワーク内の各装置に配布する。

参入した増設中継装置（中継装置４０）はタイムスロット管理テーブルを受け取ると、図１２の事例のようにテーブル内の自分に割り当てられたタイムスロットにマスター装置動作を開始する。

つまり、中継装置増設前はマスター装置１０、マスター装置１０直轄のスレーブ装置１１、スレーブ装置１２、中継装置２０、中継装置２０直轄のスレーブ装置２１、スレーブ装置２２、中継装置３０、中継装置３０直轄のスレーブ装置３１、スレーブ装置３２が、それぞれ図１０の事例のように動作し、中継装置増設後は、マスター装置１０、マスター装置１０直轄のスレーブ装置１１、スレーブ装置１２、中継装置２０、中継装置２０直轄のスレーブ装置２１、スレーブ装置２２、中継装置３０、中継装置３０直轄のスレーブ装置３１、スレーブ装置３２、中継装置４０、中継装置４０直轄のスレーブ装置４１、スレーブ装置４２が、それぞれ図１１の事例のように動作する。

つぎに中継装置装置の撤去時の動作を説明する。実施の形態２で述べたように中継装置が撤去されると撤去された中継装置の親のマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置）が中継装置の離脱を検知する。中継装置の離脱を検知したマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置）は離脱した中継装置に割り当てられたタイムスロットを、優先度管理テーブルを参照し、割り当てタイムスロットが最も少ない装置の中で一番優先度が高い装置に対して、再割当を行い、再割り当て対象となった装置に対して、新規に割り当てた時刻を通知する。再割当対象となった装置は新規に割り当てられたタイムスロットの通知を受け取ると、自分の子のスレーブ装置（またはスレーブ装置動作をする中継装置）に対して、割り当てられたタイムスロットでのマスター装置動作を開始する。

また、中継装置の離脱を検知したマスター装置（またはマスター装置動作をする中継装置）は優先度管理テーブル及びタイムスロット管理テーブルを更新し、全装置に配布する。

このように本実施の形態５によれば、各装置が優先度に従ってマスター装置動作を複数回行うことにより、未使用時間を無くし伝送効率をあげることができる。

また、本実施の形態５は前述の実施の形態１〜４のいずれか一の電力線通信方式において、前記マスター装置および複数の中継装置の少なくとも一の装置に優先度を付け、優先度の高い装置が、前記動作周期ないで複数回マスター動作をするようにしたものである。
また、観点を変えれば前記マスター装置および前記中継装置に優先度を持たせ、優先度の高い装置が、前記動作周期内で親局として複数回動作するようにしたものである。

実施の形態６
以下、この発明の実施の形態６を図１４〜図１９によって説明する。図１４は、電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成の事例を示す図、図１５は電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成をサブドメインとして示した図、図１６はサブドメインの動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図、図１７はサブドメインサブの各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図、図１８は各サブドメインの管理装置が保持するタイムスロット群管理テーブルの事例を示す図、図１９はサブドメイン内の各装置が保持するタイムスロット管理テーブルの事例を示す図である。

図１４は電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成及び当該システムにおけるデータ中継方式の概念を例示する図であり、図のようにマスター装置に、２つ以上の中継装置が並列をなして接続されている。

具体的にはマスター装置１０には、中継装置２０，４０及び７０とが並列を成して接続され、またスレーブ装置１１，１２が直轄的に接続されて、また中継装置７０にはスレーブ装置７１，７２が直轄的に接続されている。

中継装置２０には中継装置３０およびスレーブ装置２１，２２が、中継装置３０にはスレーブ装置３１，３２が、それぞれ接続されている。

中継装置４０には、中継装置５０と６０とが並列を成して接続され、またスレーブ装置４１が直轄的に接続されている。中継装置５０にはスレーブ装置５１，５２が、中継装置６０にはスレーブ装置６１，６２が，それぞれ接続されている。

また、電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成（ネットワーク）を複数のグループ（サブドメイン）として示してある図１５において、Ｓｕｂ１，Ｓｕｂ２，Ｓｕｂ３はそれぞれサブドメインであり、図示のように，サブドメインＳｕｂ１はマスター装置１０、中継装置２０，４０，７０、スレーブ装置１１，１２を、サブドメインＳｕｂ２は中継装置２０，３０およびスレーブ装置２１，２２，３１，３２を、サブドメインＳｕｂ３は中継装置４０，５０およびスレーブ装置４１，５１，５２を、それぞれ持っている。前記所定の動作周期中のタイムスロットは複数のグループ（タイムスロット群）に割り振られる。

次にデータ中継システムの動作について説明する。

図１５において、各サブドメインＳｕｂ１，Ｓｕｂ２，Ｓｕｂ３の最上位に位置するマスター装置または中継装置をサブドメインの管理装置（本例ではマスター装置１０、中継装置２０、中継装置４０）とする。
この実施の形態６では各サブドメインＳｕｂ１，Ｓｕｂ２，Ｓｕｂ３の管理装置に対して、前記タイムスロット群を割り当てる。タイムスロット群は各管理装置が自装置と自装置の子供の中継装置がマスター動作するタイムスロットを保持するものである。また、各管理装置は図１８に示すタイムスロット群管理テーブル及び図１９に示すタイムスロット管理テーブルを保持している。

中継装置を増設する場合，中継装置の接続装置毎に動作が異なる。

（１）管理装置（例えば中継装置４０）に中継装置（例えば中継装置６０）を増設する場合
管理装置（例えば中継装置４０）は中継装置（例えば中継装置６０）の参入を検知すると自分で管理しているタイムスロットから未使用タイムスロットを探して、増設された中継装置（例えば中継装置６０）に割り当て，タイムスロット管理テーブルを更新する。

（２）管理装置以外の中継装置（例えば、中継装置３０）に中継装置（例えば、中継装置８０）を増設する場合
管理装置でない中継装置（例えば中継装置３０）が中継装置（例えば中継装置８０）の参入を検知すると、自装置の親の管理装置（例えば中継装置２０）にタイムスロット群の割当を要求する。
要求された管理装置（例えば中継装置２０）はタイムスロット群管理テーブル（図１８）を参照して、未使用のタイムスロット群を割り当てて、タイムスロット群管理テーブル（図１８）と共に要求元の中継装置（例えば中継装置３０）に通知する。
また、管理装置（例えば中継装置２０）はタイムテーブル管理テーブル（図１９）のうち、要求元の中継装置に割り当てていたタイムスロット（例えばスロット２２）を未使用に変更する。
要求元の中継装置（例えば中継装置３０）は割り当てられたタイムスロット群（例えばタイムスロット群４）から自装置及び増設された中継装置（例えば中継装置８０）のタイムスロット（例えば、自装置はスロット４１，増設された中継装置（例えば中継装置８０）はスロット４２）を割り当て、新規に参入した中継装置（例えば中継装置８０）に通知後、マスター装置動作のタイムスロットを変更する。
新規に参入した中継装置（例えば中継装置８０）は親の中継装置（例えば中継装置３０）から親の中継装置（例えば中継装置３０）のマスター装置動作スロット及び自装置のマスター装置動作スロットを通知されるとスレーブ装置動作およびマスター装置動作をそれぞれ通知されたタイムスロット（例えばＳｌａｖｅ動作はスロット４１、マスター装置動作はスロット４２）に従って開始する。

管理装置以外の中継装置がタイムスロット群の割当を要求した際に割り当て可能な（未使用の）タイムスロット群が無かった場合は，管理装置は要求元の中継装置に対して、増設された中継装置のマスター装置動作のタイムスロットを自分の管理しているタイムスロット群から割り当てると共に要求元の中継装置に対して、これ以上の中継装置の参入を許可しないように指示を行う。

このように本実施の形態６によれば、大規模なシステムにおいて、サブドメインに分割することにより、各ドメインにおいて独立に中継装置の増設や撤去が可能になる。
また、本実施の形態６は前述のように、マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式によりネットワーク通信する電力線通信方式において、所定の動作周期で前記マスター装置および前記各中継装置がそれぞれ割り当てられた異なるタイムスロットにマスター動作し、前記各中継装置は、上流に接続される前記マスター装置または前記中継装置がマスター動作中にはスレーブ動作して、マスター動作している自分の親局となる前記マスター装置または前記中継装置と電力線通信すると共に、自己に割り当てられたタイムスロットにはマスター動作して、自分の子局となる前記スレーブ装置または中継装置と電力線通信し、前記スレーブ装置は自分の親局となる前記マスター装置または中継装置がマスター動作中にスレーブ動作し、前記所定の動作周期は、前記ネットワーク内の複数のネットワーク単位毎に割り当てられた複数のタイムスロット群を有し、前記各タイムスロット群内では前記マスター動作に対する割り当てたタイムスロット以外に未使用タイムスロットを有し、前記未使用タイムスロットが、前記ネットワーク単位毎に増設された中継装置に割り当てられるものである。
また、観点を変えれば前記動作周期を複数のタイムスロット群に分割し、前記中継装置の内、自身に時分割多元接続された中継装置を持つものおよび前記親局装置に対して、各タイムスロットを割り当てることにより、各タイムスロット群で割り当てられた中継装置に対して、中継装置の増設を行う場合、前記タイムスロット群に保持している未使用タイムスロットを割り当てる電力線通信システム或いは電力線通信のデータ中継システムである。

なお、図１〜図１９において、各図中，同一符号は同一または相当部分を示し、図１〜図１９の事例は、電力線配電線に適用や、構内放送網など比較的小さな電力で通信が行われる通信ネットワークに適用できるものである。

この発明の実施の形態１を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図１に示したデータ中継システムにおけるデータ中継方法の概念を示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、図２に示した各装置の動作タイミングを示すタイムチャートである。この発明の実施の形態１を示す図で、装置種別管理テーブルを示す図である。この発明の実施の形態１を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムの各装置が保持するタイムスロット管理テーブルの事例を示す図であり、（ａ）は中継装置増設前のタイムスロット管理テーブルの事例を、（ｂ）は中継装置増設後のタイムスロット管理テーブルの事例を、それぞれ示す。この発明の実施の形態１を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムにおいて、中継装置の増設時の動作を示す概念図である。この発明の実施の形態１を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムにおいて、図６に示す中継装置の増設時の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。この発明の実施の形態２を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムの各装置が保持するタイムスロット管理テーブルの事例を示す図であり、（ａ）は中継装置撤去前のタイムスロット管理テーブルの事例を、（ｂ）は中継装置撤去後のタイムスロット管理テーブルの事例を、それぞれ示す。この発明の実施の形態３を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムにおいて、中継装置の増設時に動作周期を増加する動作を示すシーケンスの事例を示す図である。この発明の実施の形態４を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムにおいて、中継装置の撤去に伴い、未使用タイムスロットの個数が閾値を超えた場合に動作周期を短縮する動作を示すシーケンスの事例を示す図である。この発明の実施の形態５を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムにおいて、各装置が保持する優先度管理テーブルの事例である。この発明の実施の形態５を示す図で、各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。この発明の実施の形態５を示す図で、図１１において、中継装置が増設された場合の各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。この発明の実施の形態６を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成の事例を示す図である。この発明の実施の形態６を示す図で、電力線通信方式におけるデータ中継システムの接続構成をサブドメインとして示した図である。この発明の実施の形態６を示す図で、サブドメインの動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。この発明の実施の形態６を示す図で、サブドメインの各装置の動作タイミングを示すタイムチャートの事例を示す図である。この発明の実施の形態６を示す図で、各サブドメイン内の各装置が保持するタイムスロット群管理テーブルの事例を示す図である。この発明の実施の形態６を示す図で、サブドメイン内の各装置が保持するタイムスロット管理テーブルの事例を示す図である。

符号の説明

１０親局となるマスター装置、
２０，３０，４０，５０，６０，７０中継装置、
１１，１２，２１，２２，３１，３２，４１，４２，５１，６１，６２，７１，７２スレーブ装置、
Ｓｕｂ１，Ｓｕｂ２，Ｓｕｂ３サブドメイン（ネットワーク単位）。

Claims

マスター動作する親局となるマスター装置とスレーブ動作する子局となるスレーブ装置とを中継する複数の中継装置を介して前記マスター装置と前記スレーブ装置との間で時分割通信方式により電力線を利用して通信する電力線通信方式において、
所定の動作周期で前記マスター装置及び前記各中継装置がそれぞれ割り当てられた異なるタイムスロットにマスター動作し、
前記各中継装置は、上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にはスレーブ動作して、上流に接続される前記マスター装置または中継装置と電力線通信をすると共に、自己に割り当てられたタイムスロットにはマスター動作して、下流に接続される前記スレーブ装置または中継装置と電力線通信し、前記スレーブ装置は上流に接続される前記マスター装置または中継装置のマスター動作中にスレーブ動作し、
前記所定の動作周期中にどの前記マスター装置および前記各中継装置に対しても割り当てられていないタイムスロットである未使用タイムスロットがある場合に、
前記未使用タイムスロットが、増設された中継装置に割り当てられることを特徴とする電力線通信方式。
請求項１に記載の電力線通信方式において、前記中継装置が撤去された場合は当該撤去された中継装置に割り当てていたタイムスロットを未使用タイムスロットとし、当該未使用タイムスロットを、その後増設される中継装置に割り当てることを特徴とする電力線通信方式。
請求項１に記載の電力線通信方式において、前記未使用タイムスロットがなくなってしまっている状態で中継装置が増設された場合は、前記所定の動作周期を所定数だけタイムスロットを増加させた動作周期に変更して前記マスター動作及びスレーブ動作をすることを特徴とする電力線通信方式。
請求項１または請求項２に記載の電力線通信方式において、前記未使用タイムスロットが所定の個数を超えた場合は前記所定の動作周期のタイムスロット数を少なくとも一つ減少させた動作周期に変更して前記マスター動作およびスレーブ動作をすることを特徴とする電力線通信方式。
請求項１〜請求項４のいずれか一に記載の電力線通信方式において、前記マスター装置および複数の前記中継装置の少なくとも一の装置に優先度を付け、前記動作周期中のタイムスロット数が装置数より多い場合は、優先度の高い装置に複数個のタイムスロットを割り当てることを特徴とする電力線通信方式。
請求項１に記載の電力線通信方式において、
前記マスター装置、前記中継装置および前記スレーブ装置が複数のグループに分けられ、各グループに所属する前記マスター装置、前記中継装置および前記スレーブ装置は木構造で接続し、各グループの最上流にある前記中継装置が複数のグループに所属し、
前記所定の動作周期中のタイムスロットは各グループに割り振られ、
増設された中継装置が追加されるグループに前記未使用タイムスロットがある場合には、前記未使用スロットが増設された中継装置に割り当てられることを特徴とする電力線通信方式。