JP5453214B2

JP5453214B2 - 通信システム

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Publication number: JP5453214B2
Application number: JP2010239005A
Authority: JP
Inventors: 誠西川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-10-25
Filing date: 2010-10-25
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-10-25
Also published as: KR20130062994A; KR101448703B1; JP2012095009A; WO2012057146A1; CN103210610B; CN103210610A

Description

本発明は、通信装置の間で仕様の異なる複数の伝送路を介在させた通信を行う場合に伝送路の間で通信内容を中継する通信管理装置を用いた通信システムに関するものである。

一般に、通信装置の間で通信を行う際に、通信装置が接続されている伝送路とは物理仕様やプロトコル（以下、単に「仕様」という）が異なる伝送路を介して通信内容を伝送することがある。いま、建物内にあらかじめ伝送路が敷設されており、この伝送路とは仕様が異なる伝送路を用いて通信を行う通信装置を用いて通信を行う場合を想定する。この場合、通信装置を伝送路に直接接続することはできないから、敷設されている伝送路とは異なる伝送路に通信装置を接続し、両伝送路の間で通信内容を中継する通信管理装置が必要になる。

この種の通信管理装置を用いた通信システムには、親機となる伝送ユニットが子機となる複数の端末器（第１通信端末）に対してポーリングを行う伝送路を用いて、通信装置（監視装置、被監視機器）が情報を伝送する構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された通信システムでは、通信装置が接続された伝送路と、伝送ユニットおよび端末器が接続された伝送路との間に通信管理装置（第２通信端末）を接続している。

一方の伝送路に接続された端末器にはスイッチあるいは負荷が接続され、伝送ユニットでは端末器の識別情報などを用いてスイッチと負荷とを対応付けている。伝送ユニットでは、各端末器に対してポーリングを行い、スイッチのオンオフの状態の変化が端末器から通知されると、スイッチに対応付けた負荷を接続している端末器に対して負荷の制御を指示する。このような一連の動作により、スイッチのオンオフに応じて負荷の制御を行うのである。

伝送ユニットおよび端末器が接続されている伝送路では、伝送ユニットが、通信信号（伝送信号）を間欠的に送出して端末器に対するポーリングを行うとともに、伝送信号により端末器に対する電源の供給も行っている。つまり、端末器は伝送信号の電力を用いて内部回路に電源の供給を行っている。したがって、伝送ユニットは端末器に対する電源装置としても機能している。

一方、通信管理装置は、伝送信号よりも高周波である通信信号（重畳信号）を、伝送信号に重畳することにより通信を行っている。すなわち、伝送信号の一部の期間に重畳信号を重畳させる重畳可能期間を設けることにより、重畳信号の伝送を可能にしている。

ここで、通信管理装置に接続されている通信装置がそれぞれ識別情報を備えている場合には、通信装置の識別情報を用いて通信を行うことができるから、通信管理装置には識別情報は不要である。すなわち、通信管理装置は、通信装置が接続された伝送路と伝送ユニットが接続された伝送路との間で信号形式を変換する機能を有していればよい。また、通信管理装置に識別情報が不要であるから、伝送ユニットが接続されている既設の伝送路に通信管理装置を接続するだけで、識別情報を設定することなく通信装置による通信が可能になるので利便性が高くなる。

特開２００９−２２５３２８号公報

上述のように、伝送ユニットが接続されている伝送路では、伝送ユニットを電源装置として用いることができるから、同じ伝送路に接続されている通信管理装置についても伝送ユニットから電源を供給できるようにすることが望ましい。

一方、通信管理装置は常時動作しているから、伝送ユニットが接続されている伝送路上の通信管理装置は台数分の電力を消費することになる。これに対して、伝送ユニットから伝送路に供給できる電流容量には制限があるから、伝送ユニットが接続された既設の伝送路に接続できる通信管理装置の台数も制限される。

本発明は、動作を制御することにより消費電力を低減し、結果的に電源の供給を受ける伝送路に接続可能な台数を従来構成よりも増やすことができる通信管理装置を利用した通信システムを提供することを目的とする。

本発明に係る通信システムは、上記目的を達成するために、第１の伝送路に接続された複数台の通信管理装置と、前記各通信管理装置にそれぞれ第２の伝送路を介して接続された通信装置と、前記第１の伝送路を通して前記通信管理装置に電源を供給する電源装置とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路から受信した第１の通信信号の送信先が前記通信装置であるときに前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信する機能と、前記通信装置との非通信時には消費電力を低減させる受信待機モードで動作する機能とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路を通して第１の通信信号を伝送する第１の通信部と、前記第２の伝送路を通して第２の通信信号を伝送する第２の通信部と、前記第１の伝送路を通して前記電源装置から電力が供給される電源部と、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を記憶する記憶部と、前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を停止した前記受信待機モードで動作する間に前記第１の通信部が第１の通信信号を受信すると、受信した第１の通信信号に含まれる前記通信装置の識別情報を前記記憶部に照合し、受信した第１の通信信号に前記通信装置の識別情報が含まれる場合に前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を開始させて前記通信装置との通信を行わせる処理部と、起動時と起動後の所定時間毎とのうち少なくとも起動時に、前記各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を収集するとともに収集した識別情報を前記記憶部に記憶させる接続管理部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る別の通信システムは、上記目的を達成するために、第１の伝送路に接続された複数台の通信管理装置と、前記各通信管理装置にそれぞれ第２の伝送路を介して接続された通信装置と、前記第１の伝送路を通して前記通信管理装置に電源を供給する電源装置とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路から受信した第１の通信信号の送信先が前記通信装置であるときに前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信する機能と、前記通信装置との非通信時には消費電力を低減させる受信待機モードで動作する機能とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路を通して第１の通信信号を伝送する第１の通信部と、前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信を行う第２の通信部と、前記第１の伝送路を通して前記電源装置から電力が供給される電源部と、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を記憶する記憶部と、前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を停止した前記受信待機モードで動作する間に前記第１の通信部が第１の通信信号を受信すると、受信した第１の通信信号に含まれる前記通信装置の識別情報を前記記憶部に照合し、受信した第１の通信信号に前記通信装置の識別情報が含まれる場合に前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を開始させて前記通信装置との通信を行わせる処理部と、他の前記通信管理装置から送出された第１の通信信号を前記第１の通信路において検出したときに、前記各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を収集するとともに収集した識別情報を前記記憶部に記憶させる接続管理部とを備えることを特徴とする。

第１の通信信号は送信先の識別情報の後に通信内容と終端とを有するパケットを伝送しており、処理部は、第１の通信部が受信したパケットに含まれる通信装置の識別情報と記憶部に記憶された識別情報との一致を確認すると、受信したパケットを終端まで第２の通信部に通過させることが好ましい。

第１の通信信号は送信先の識別情報の後に通信内容と終端とを有するパケットを伝送しており、処理部は、第１の通信部が受信したパケットが通信装置に対するブロードキャストのパケットであるときに、各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで通常通信モードで動作し、受信したパケットを第２の通信部から通信装置に第２の通信信号として送信することが好ましい。

複数の通信管理装置の一部は第２の伝送路を介して通信装置としてのサーバ装置が接続され、複数の通信管理装置の残りは第２の伝送路を介して通信装置としての端末装置が接続され、サーバ装置と端末装置とが通信管理装置を介して通信する通信システムであって、サーバ装置が接続された通信管理装置は、端末装置が接続された通信管理装置の記憶部に記憶されている端末装置の識別情報を収集するとともに、サーバ装置が端末装置への要求を送信する際に、収集した識別情報に重複があるときには当該要求の送信を行わないことが好ましい。

本発明の構成によれば、通信管理装置の動作を制御することにより消費電力を低減し、結果的に電源の供給を受ける伝送路に接続可能な通信管理装置の台数を従来構成よりも増やすことができるという効果が得られる。

実施形態を示すブロック図である。同上に用いる通信管理装置を示すブロック図である。同上の動作説明図である。同上の動作説明図である。同上に用いるパケットの例を示す図である。同上に用いるパケットの他例を示す図である。同上の動作説明図である。同上の全体構成を示すブロック図である。図８に示す構成で用いる伝送信号の例を示す図である。

以下に実施形態として説明する通信システムは、図８に示すように、伝送ユニット１と端末器２との間の通信と、サーバ装置３と端末装置４との間の通信とにおいて、１つの伝送路（第１の伝送路）７を共用する多重化を行っている。伝送路７は２線式を想定しているが、伝送路７を３線以上で構成することもできる。

伝送ユニット１およびサーバ装置３は通常は伝送路７に対して１台ずつ設けられ、端末器２および端末装置４は伝送路７に対して複数台ずつ設けられる。また、２種類の通信の多重化を行うために、伝送路７には通信管理装置５，６が接続され、サーバ装置３および端末装置４は、通信管理装置５，６に伝送路８，９を介して接続される。多くの場合、各伝送路９には複数台の端末装置４が接続される。伝送路８，９は、ＲＳ４８５規格を想定しているが、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）やＲＳ２３２Ｃ規格などの伝送路８，９を用いてもよい。

伝送ユニット１と端末器２との間の通信において伝送路７を伝送される通信信号と、サーバ装置３と端末装置４との間の通信において伝送路７を伝送される通信信号とは物理仕様およびプロトコルが異なっている。前者の通信信号はパルス幅変調された複極の矩形波信号であり、後者の通信信号は前者の通信信号よりも高い周波数の搬送波を変調した信号を用いる。以下では、前者の通信信号を「伝送信号」と呼び、後者の通信信号を「重畳信号」と呼ぶ。

なお、伝送ユニット１と端末器２とは、それぞれ伝送路７との間にインピーダンス整合装置を設けることが望ましい。インピーダンス整合装置は、伝送信号を通過させ、かつ重畳信号に対しては高インピーダンスとなる回路装置であって、インピーダンス整合装置を設けることにより、伝送路７が長い場合でも重畳信号の減衰を抑制することができる。

伝送ユニット１と端末器２との間の通信において用いる伝送信号は、所定のフォーマットを有しており、伝送ユニット１が伝送路７に間欠的に送出する。端末器２は個々に識別情報（アドレス）を有しており、伝送ユニット１が送出する伝送信号に各端末器２の識別情報を含めることにより、各端末器２を指定して伝送ユニット１から端末器２への指示が与えられる。すなわち、時分割多重化によって伝送ユニット１から各端末器２に個別に指示を与えることができる。また、伝送信号には端末器２から伝送ユニット１に情報を通知する期間が設けられている。

端末器２には、スイッチやセンサ（図示せず）からの監視入力を受けて伝送ユニット１に負荷の制御を要求する監視端末器と、負荷（図示せず）が接続され伝送ユニット１からの指示に従って負荷を制御する制御端末器との２種類を設けている。

伝送ユニット１は、スイッチあるいはセンサ（以下、とくに断りがなければ、「スイッチ」と記載する）と負荷とを対応付ける関係テーブルを備える。スイッチと負荷との関係をあらかじめ関係テーブルに登録しておくことにより、伝送ユニット１は、スイッチの操作（あるいは、センサの出力の変化）に応じて、関係テーブルでスイッチに対応付けた負荷を制御する。関係テーブルには、スイッチの操作に対する負荷の制御の内容を含む場合もある。

端末器２に複数のスイッチや負荷を接続することを可能にしている場合、関係テーブルにおけるスイッチと負荷との対応付けには、端末器２の識別情報に加えて、端末器２においてスイッチや負荷を接続するポートごとに与えた回路番号を用いる。つまり、端末器２の識別情報と回路番号とを用いることにより、スイッチおよび負荷を個別に識別する。

さらに詳しく説明すると、伝送信号３０には、図９に示すように、同期パルス３１と送信期間３２と返送期間３３と割込期間３４と短絡検出期間３５とを有する複極（±２４Ｖ）の信号を用いる。伝送ユニット１は、上述したように、この伝送信号３０を間欠的に送出している。したがって、伝送信号３０のフレーム間には休止期間３６を有している。

同期パルス３１は伝送信号のフレームの開始を示し、電圧極性が異なる２つの期間を有している。電圧極性は、同期パルス３１の期間内において正から負に変化する。送信期間３２は、伝送ユニット１から端末器２への指示を送信する期間であり、伝送信号３０の種類を示すモード情報と、端末器２を個別に指定する識別情報と、回路番号ごとに指示の内容を示す制御情報とを含む。返送期間３３は、端末器２から伝送ユニット１に情報を通知する期間であって、伝送ユニット１が信号を伝送せずに待機する期間になっている。

割込期間３４は端末器２から出力される割込信号を検出するための期間であり、短絡検出期間３５は伝送路７の短絡を検出するための期間である。割込期間３４および短絡検出期間３５は、同期パルス３１と対になっており、同期パルス３１には割込期間３４と短絡検出期間３５とに対応する期間が設けられている。

一方、各端末器２は、伝送路７を介して受信した伝送信号３０の送信期間３２に含まれる識別情報に自己の識別情報が含まれていると、送信期間３２に含まれている制御情報を用いて回路番号ごとに指示を行う。すなわち、制御端末器が受け取る伝送信号３０では、各回路番号の負荷に対する制御内容が制御情報に含まれているから、制御内容に従って各回路番号の負荷を制御する。監視端末器におけるスイッチの操作や制御端末器における負荷の制御結果は、返送期間３３に同期させて電流モード信号で伝送ユニット１に返送される。電流モード信号は、伝送路７の線間に適当な低インピーダンスを接続する状態と、伝送路７の線間を開放する状態とでの電流変化による２値を用いて伝送される。

伝送ユニット１は、常時は伝送信号３０に含まれる端末器２の識別情報をサイクリックに変化させて端末器２に順次アクセスする常時ポーリングを行う。常時ポーリングの際には、伝送信号３０に含まれる識別情報が自己の識別情報に一致した端末器２では、伝送信号３０に制御情報が含まれていれば制御情報を取り込んで動作し、自己の動作状態を返送期間３３において伝送ユニット１に返送する。

ところで、監視端末器はスイッチからの監視入力を受けると、伝送信号３０の割込期間３４に同期させて伝送路７に割込信号を発生させる。伝送ユニット１は、この割込信号を検出すると、割込信号を発生した端末器２を検索し、その端末器２にアクセスして端末器２の識別情報を取得する。

割込信号を発生した端末器２の識別情報が伝送ユニット１に取得されると、伝送ユニット１は識別情報を指定して端末器２に監視入力を返送させる。伝送ユニット１は、端末器２から返送された監視入力に基づいて、あらかじめ関係テーブルによってスイッチ（監視入力）に対応付けられている負荷を設けた端末器２に対する制御情報を含む伝送信号を生成して伝送路７に送出する。したがって、割込信号を発生させた端末器２からの要求（スイッチの操作など）に従って負荷が制御される。

上述のように、伝送ユニット１は、常時は常時ポーリングを行ってすべての端末器２に順にアクセスし、いずれかの端末器２（監視端末器）からの割込信号を受信すると、割込信号を発生した端末器２にアクセスして端末器２からの要求を受け取る。このように、常時はポーリングを行い、割込信号が発生すると割込信号を発生した端末器２からの要求を優先的に処理する動作を割込ポーリングと呼ぶ。

端末装置４は、たとえば、負荷が消費する電力量を計測する計測装置、負荷の動作時の温度を計測する計測装置などであって、端末装置４が取得した情報は、サーバ装置３において収集される。多くの場合、端末装置４で取得した情報は、サーバ装置３からの要求によりサーバ装置３に収集される。

サーバ装置３と端末装置４との間の通信は、図５（ａ）に示すように、送信先アドレス２１の後に、送信元アドレス２２、通信内容２３、終端２４を含むパケット２０を用いる。また、図５（ｂ）のように、送信元アドレス２２は省略してもよい。あるいはまた、サーバ装置３から端末装置４に向かうパケット２０には、図６（ａ）のように、送信先アドレス２１を用い、端末装置４からサーバ装置３に向かうパケット２０には、図６（ｂ）のように、送信元アドレス２２を用いるようにしてもよい。

伝送路７を用いて上述したパケット２０を伝送するには、伝送信号３０に重畳して伝送路７を伝送される重畳信号が用いられる。すなわち、サーバ装置３から端末装置４への要求を含むパケット２０は、サーバ装置３に接続された通信管理装置５で重畳信号に変換された後、伝送路７を通して通信管理装置６に送信される。さらに、通信管理装置６において重畳信号から端末装置４への要求を含む通信信号に変換される。一方、通信管理装置６は端末装置４から情報を収集すると、収集した情報を含むパケットを重畳信号に変換し、伝送路７を通して通信管理装置５に送信する。また、通信管理装置５では、受信した重畳信号をサーバ装置３に受け渡す通信信号に変換し、サーバ装置３において可視化する。

伝送路７を伝送される重畳信号は、上述した伝送信号３０に重畳される。具体的には、伝送信号３０の同期パルス３１、返送期間３３、割込期間３４、短絡検出期間３５、休止期間３６から適宜に選択した重畳可能期間において重畳信号が伝送される。伝送ユニット１および端末器２と伝送路７との間に、重畳信号を伝送信号から分離するインピーダンス整合装置を設けている場合は、伝送ユニット１および端末器２は重畳信号の影響を受けることなく、伝送ユニット１と端末器２との間で伝送信号３０を伝送することができる。

一方、通信管理装置５，６はサーバ装置３および端末装置４に対して、伝送路７と接続するためのインターフェイスないしモデムとして機能する。このような通信管理装置５，６を設けることにより、２種類の通信信号の伝送において伝送路７が共用可能になる。つまり、サーバ装置３と端末装置４とが通信を行う経路として伝送路７を用いるために、伝送路７に接続した通信管理装置５，６を用いて通信信号の変換を行っている。言い換えると、通信装置であるサーバ装置３と端末装置４との間の通信に際して、通信管理装置５，６および伝送路７を通る経路を採用している。

この場合、サーバ装置３と端末装置４とには、通信のための識別情報が必要であるが、通信管理装置５，６は通信のための識別情報は必要としない。したがって、通信管理装置６は、つねに伝送路７を通る通信信号の受信を待ち受けるように動作している。なお、端末装置４が計測装置である場合は、サーバ装置３と端末装置４との間で通信を行って計測装置が計測した情報をサーバ装置３で収集する用途が考えられるが、端末装置４の種類によっては、通信管理装置６が互いに通信する用途も考えられる。

伝送ユニット１と端末器２との間で通信を行うための伝送信号３０は複極であって、常時ポーリングを行っているから、伝送路７には伝送信号３０により電力が常時供給されている。したがって、伝送信号３０を用いることにより、端末器２のみならず通信管理装置５，６にも電力を供給することができる。ただし、伝送ユニット１が供給する電力には上限があるから、伝送路７に接続された端末器２および通信管理装置５，６に対して伝送ユニット１から同時に供給可能な電力は制限される。

いま、サーバ装置３と端末装置４との間で行う通信のみを考慮し、伝送ユニット１を通信管理装置５，６に対して電力を供給する電源装置とみなして、図８の構成を図１に示すように簡略化する。図１における電源装置１０は図８における伝送ユニット１に相当している。

ここで、電源装置１０が伝送路７に供給可能な電流の上限値をＱ［ｍＡ］とし、通信管理装置５がサーバ装置３と通信する際に通信管理装置５が消費する電流をｒ１［ｍＡ］、通信管理装置６が端末装置４と通信する際に通信管理装置６が消費する電流をｒ２［ｍＡ］であるとする。この条件では、伝送路７に接続可能な通信管理装置５，６の台数Ｎは、Ｎ＝１＋ｉｎｔ［（Ｑ−ｒ１）／ｒ２］になる。ｉｎｔ［Ｘ］は、Ｘの整数部分を意味する。

たとえば、電源装置１０が伝送路７に供給する電流の最大値を２００［ｍＡ］、通信管理装置５が消費する電流を１０［ｍＡ］、通信管理装置６が消費する電流を１５［ｍＡ］とする。この場合、Ｎ＝１＋ｉｎｔ［（２００−１０）／１５］＝１３になる。つまり、端末装置４を接続する通信管理装置６は、伝送路７に接続可能な台数が、最大で１２台になる。すなわち、従来の構成を採用すると、上述の条件においては伝送路７に接続可能な通信管理装置６の最大数は１２台ということになる。

以下では、図１を用いて伝送路７に接続可能な通信管理装置６の最大数を増加させる技術について説明する。

端末装置４が接続される通信管理装置６は、図２に示すように、伝送路７を通して通信信号を伝送する第１の通信部６１と、伝送路９を通して端末装置４と通信する第２の通信部６２とを備えている。第１の通信部６１は、伝送路７を伝送される伝送信号に重畳信号を重畳させることにより、サーバ装置３と端末装置４との間で伝送されるパケットを送信し、伝送信号に重畳された重畳信号を分離することによりパケットを受信する。また、第１の通信部６１と第２の通信部６２との間には、第１の通信部６１と第２の通信部６２との間でパケットの伝送を行うか否かを判断する処理部６０が設けられる。さらに、通信管理装置６は、伝送路７を通して電源装置１０から電力が供給される電源部６３と、通信管理装置６に伝送路９を介して接続されている端末装置４の識別情報（以下、「アドレス」という）を記憶する記憶部６４とを備える。

処理部６０は、電源部６３から第２の通信部６２に電源を供給する通常通信モードと、電源部６３から第２の通信部６２への電源の供給を停止する受信待機モードとの動作モードを備える。処理部６０および第１の通信部６１には処理部６０の動作モードにかかわらず電源部６３から電源の供給がなされる。

処理部６０は、常時は受信待機モードを選択しており、受信待機モードにおいて、第１の通信部６１が重畳信号を受信すると、重畳信号から抽出した受信パケットに含まれる端末装置４のアドレスを記憶部６４に記憶されているアドレスと照合する。処理部６０は、照合したアドレスが記憶部６４に記憶されている場合に、電源部６３から第２の通信部６２への電源の供給を開始させ端末装置４との通信を行わせる。すなわち、処理部６０は受信待機モードにおいて端末装置４への通信内容を含むパケットを受信すると、通常通信モードに移行し、第２の通信部６２に電源を供給させる。また、処理部６０は、第１の通信部６１と第２の通信部６２との間のプロトコルの変換を行う機能も備える。

サーバ装置３が接続される通信管理装置５は、基本的な構成は通信管理装置６と同様である。すなわち、処理部、第１の通信部、第２の通信部、電源部、記憶部を備えている。これらの構成は、通信管理装置６における処理部６０、第１の通信部６１、第２の通信部６２、電源部６３、記憶部６４にそれぞれ対応する。ただし、サーバ装置３は、通常の動作では端末装置４に対する要求を発行し、端末装置４からの応答により情報を収集するから、通信管理装置５の処理部は受信待機モードの動作を行わない。また、通信管理装置５における記憶部は、サーバ装置３のアドレスを記憶するために用いられる。

上述の動作から明らかなように、通信管理装置６は常時は受信待機モードで動作しており、第２の通信部６２への電源の供給を停止している。通常の動作では、サーバ装置３は端末装置４ごとに要求を送信するから、伝送路７に接続されている複数台の通信管理装置６のうち、通常通信モードに移行する通信管理装置６は１台ずつになる。

いま、電源装置１０（図１参照）が伝送路７に供給可能な電流の上限値をＱ［ｍＡ］、通信管理装置５がサーバ装置３と通信する際に通信管理装置５が消費する電流をｒ１［ｍＡ］とする。さらに、１台の通信管理装置６が通常通信モードで動作する際に消費する電流をｒ２［ｍＡ］、受信待機モードで動作する際に消費する電流をｒ３［ｍＡ］とする。この条件では、伝送路７に接続可能な通信管理装置５，６の台数Ｎは、Ｎ＝２＋ｉｎｔ［（Ｑ−ｒ１−ｒ２）／ｒ３］になる。ｉｎｔ［Ｘ］は、Ｘの整数部分を意味する。

たとえば、電源装置１０が伝送路７に供給する電流の最大値を２００［ｍＡ］、通信管理装置５が消費する電流を１０［ｍＡ］とする。また、通信管理装置６が通常通信モードで消費する電流を１５［ｍＡ］、通信管理装置６が受信待機モードで消費する電流を１０［ｍＡ］とする。この場合、Ｎ＝２＋ｉｎｔ［（２００−１０−１５）／１０］＝１９になる。つまり、端末装置４を接続する通信管理装置６は、伝送路７に接続可能な台数が、最大で１８台になる。すなわち、同条件において、通信管理装置６が受信待機モードを備えていない場合に比較すると、伝送路７に接続可能な通信管理装置６を６台増加させることができる。

ところで、通信管理装置６に設けた記憶部６４に端末装置４のアドレスを記憶させるには、通信管理装置６ごとに接続されている端末装置４を人手で確認し、手作業で端末装置４のアドレスを記憶させることが考えられる。しかしながら、多数台の端末装置４が設けられ、かつ複数台の通信管理装置６にそれぞれ複数台の端末装置４が接続されている場合には、端末装置４のアドレスを手作業で記憶部６４ごとに記憶させることは多大な労力を要することになって不都合である。とくに、端末装置４の削除や追加のような変更に際して、記憶部６４に手作業でアドレスを記憶させると、誤入力の可能性が高くなり、通信システムの保守が困難になる。

したがって、通信管理装置６ごとに伝送路９を介して接続されている端末装置４との通信を行うことによって、端末装置４のアドレスを自動的に収集し、収集したアドレスを記憶部６４に自動的に記憶させることが望ましい。そのため、処理部６０は、伝送路９を介して接続されている端末装置４のアドレスを収集する接続管理部６０１を備えている。接続管理部６０１が端末装置４のアドレスを収集するタイミングは、基本的には通信管理装置６の起動時であるが、端末装置４の削除や追加も自動的に検出するために、接続管理部６０１は、起動後にも所定時間毎に端末装置４のアドレスを収集する。

ここで、端末装置４のアドレスを処理部６０が収集するには、電源部６３から第２の通信部６２への電源の供給を行う必要がある。したがって、端末装置４のアドレスを収集する通信管理装置６は消費電力が増加することになる。そこで、各通信管理装置６では、端末装置４のアドレスを収集するタイミングを適宜に異ならせてある。

たとえば、通信管理装置６に個別に設定されているアドレスから適宜の計算ルールで時間を算出するとともに、通信管理装置６の起動から算出した時間が経過した後に、端末装置４のアドレスを収集するタイミングを開始すればよい。また、各通信管理装置６において乱数を発生させ、この乱数から適宜の計算ルールでアドレスの収集を開始する時間帯の開始時刻を算出してもよい。ここで、電源装置１０の電流容量が伝送路７に供給する電流の最大値を超えないかぎりは、複数台の通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集する時間帯が重複することが許容される。

上述の動作は起動時について記載しているが、起動後にも所定時間毎に同様の動作を繰り返す。すなわち、各通信管理装置６において時間を計時し、所定の時間間隔ごとに、起動時と同様の動作で端末装置４のアドレスを収集する時間帯の開始時刻を決定する。起動時だけではなく、起動後にも所定時間毎に端末装置４のアドレスを取得するから、端末装置４の削除や追加の際に、通信システムを再起動する必要がなく利便性を高めることができる。

端末装置４のアドレスを取得する時間帯を算出する時間間隔は、各通信管理装置６ではなく、サーバ装置３などの他の装置が管理し、各通信管理装置６に端末装置４のアドレスを収集する時間間隔を通知してもよい。あるいはまた、各通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集するタイミングを異ならせるように、サーバ装置３などの他の装置において各通信管理装置６ごとの収集開始のタイミングを決定し、通信管理装置６に個別に時刻を通知してもよい。

通信管理装置６の起動時において端末装置４のアドレスを収集して記憶部６４に記憶させる処理を図３にまとめて記載する。接続管理部６０１は、起動時に、記憶部６４に端末装置４のアドレスが記憶されているか否かを判定する（Ｓ１）。記憶部６４にアドレスが記憶されている場合は（Ｓ１：ｙｅｓ）、この処理を終了し、記憶部６４にアドレスが記憶されていない場合は（Ｓ１：ｎｏ）、アドレスを収集する時間帯の開始時刻を決定して開始時刻まで待機する（Ｓ２）。

その後、第２の通信部６２に電源部６３から電源を供給し、アドレスを指定して各端末装置４に応答を要求する（Ｓ３）。端末装置４から応答があれば（Ｓ４：ｙｅｓ）、このアドレスを記憶部６４に記憶させる（Ｓ５）。端末装置４からの応答を確認する処理を、すべてのアドレスについて行うことにより（Ｓ６）、伝送路９を介して通信管理装置６に接続されている端末装置４を記憶部６４に記憶させることができる。なお、端末装置４に応答を要求したときに（Ｓ３）、端末装置４からの応答がなければ（Ｓ４：ｎｏ）、次のアドレスを指定して端末装置４からの応答を確認する（Ｓ６）。

上述した動作では、各通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集する時間帯の開始時刻をずらしているが、１つのアドレスについて端末装置４の接続の有無を確認するたびに、次のアドレスの有無を確認する待ち時間をランダムに変更してもよい。この場合、各通信管理装置６において、端末装置４のアドレスを収集する時間帯の開始時刻を異ならせるのではなく、各通信管理装置６において１つのアドレスの有無を検証する時間間隔を不規則に変化させることになる。

この動作では、図７に示すように、通信管理装置６は端末装置４のアドレス（アドレス１、アドレス２、…）を順に送信して端末装置４からの応答を要求する。当該アドレスを持つ端末装置４が伝送路９に接続されている場合は、端末装置４からの応答が得られる。ここで、アドレスを１回送信するたびに端末装置４からの応答の有無にかかわらず、次のアドレスを送信するまでの待ち時間をランダムに変更するのである。この動作によりアドレスを送出する時間間隔が不等間隔になり、各通信管理装置６が第２の通信部６２を動作させる時刻をずらすことができる。

すなわち、各通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集するタイミングにずれが生じ、通信管理装置６の合計の消費電力を抑制することができる。言い換えると、伝送路７に接続された通信管理装置５，６が消費する電流が、電源装置１０に許容された電流容量を超えるのを防止することができる。この動作においても、電源装置１０の電流容量の許容範囲において、複数台の通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集する期間が重複していてもよい。

ところで、通信管理装置６では、サーバ装置３に接続されている通信管理装置５に応答する通信信号を伝送する動作と、端末装置４のアドレスを取得する動作とが同時に行われることはないことが明らかである。したがって、他の通信管理装置６が通信管理装置５に応答する通信信号を送信している期間には他の通信管理装置６では、第２の通信部６２には電源の供給がなされておらず、消費電力が比較的小さい状態で動作していることがわかる。

このことから、他の通信管理装置６が通信管理装置５に応答する通信信号を送信している期間は、端末装置４のアドレスを取得する動作を行うのに適したタイミングと言える。そこで、各通信管理装置６の接続管理部６０１は、第１の通信部６１により伝送路７を伝送される通信信号を監視し、通信管理装置５に向かう通信信号を検出した時点において、アドレスを収集する時間帯の開始時刻を決定してもよい。

この動作では、端末装置４からサーバ装置３への応答の時点を契機として、通信管理装置６において端末装置４のアドレスを収集するから、アドレスを収集する時刻を計時する必要がない。また、端末装置４の削除や追加に伴って端末装置４のアドレスを収集するために通信システムを再起動する必要もない。

上述の動作では、通信管理装置６の記憶部６４において、端末装置４のアドレスを記憶させているが、通信管理装置５の記憶部では、サーバ装置３のアドレスを記憶部に記憶させる必要がある。通信管理装置５の記憶部には、通信システムの起動時のほか、サーバ装置３から端末装置４に対する要求を含む通信信号を第２の通信部が受信した時点で、サーバ装置３のアドレスを記憶部に記憶させてもよい。

ところで、上述した動作では、異なる通信管理装置６に接続された端末装置４に対してサーバ装置３が同時に要求を送信することがない場合を想定している。ただし、実際には、サーバ装置３に接続された通信管理装置５から端末装置４が接続された通信管理装置６に対してブロードキャストで通信信号を送信する場合がある。このような場合に備えて、処理部６０には、通信管理装置５からの通信信号がブロードキャストかユニキャストかを判断し、ブロードキャストの際に、端末装置４への要求を送信するタイミングを適宜に異ならせる送信管理部６０２を設けている。

送信管理部６０２は、接続管理部６０１の動作と同様の動作によって、端末装置４に要求を送信するタイミングを決定する。すなわち、端末装置４にサーバ装置３からの要求を送信する時間帯の開始時刻を適宜の計算ルールによって決定するか、端末装置４にサーバ装置３からの要求を送信する時間間隔を不等間隔にする。

送信管理部６０２において、ブロードキャストの通信信号に対して上述の動作を行うことにより、ブロードキャストの通信信号に対して各通信管理装置６が一斉に端末装置４に要求を送信するのを防止することができる。つまり、電源装置１０の電流容量の範囲内で通信管理装置６を動作させることが可能になる。

通信管理装置６が受信した通信信号は、処理部６０において監視し、ユニキャストかブロードキャストかにかかわらず、通常は受信したパケットを単位として第２の通信部６２に引き渡している。したがって、処理部６０には受信したパケットを単位として記憶するバッファが必要になっている。

これに対して、処理部６０にはバッファを設けずに、受信したパケットがユニキャストであり、かつ受信したパケットにおける送信先アドレス２１が記憶部６４に存在するときには、当該パケットを第２の通信部６２に出力する構成を採用してもよい。この場合、処理部６０にはバッファが不要であるから、端末装置４にサーバ装置３からの要求を引き渡すまでの時間を短縮することができる。なお、ブロードキャストのパケットに対しては、上述したように、端末装置４にサーバ装置３からの要求を引き渡す時間を分散させる必要があるから、時間待ちのためのバッファが必要である。

上述した構成では、端末装置４が接続されている通信管理装置６において受信した通信信号が端末装置４を送信先とする通信信号か否かを判断している。この動作だけでなく、サーバ装置３を接続した通信管理装置５においても不要な通信信号（重畳信号）を送出しないようにすれば、通信管理装置６の無駄な動作を省くことができると考えられる。

そのため、通信管理装置５の処理部では、通信管理装置６を介してサーバ装置３から端末装置４への要求を送信するのに先立って、各通信管理装置６に接続されている端末装置４のアドレスを収集する動作を行う。この動作は、所定時間ごとに行うのが望ましいが、通信管理装置５から通信管理装置６に通信信号を送信する前に行ってもよい。あるいはまた、第１の通信部から伝送路７に通信信号を送出した直後と、第２の通信部から伝送路８に通信信号を送出した直後とにおいて、端末装置４のアドレスを通信管理装置６から収集してもよい。

ここで、通信管理装置５の処理部は、複数の通信管理装置６において端末装置４のアドレスが重複していることを検出すると、該当する端末装置４を送信先とするパケットを重畳信号に変換して送出するのを禁止する。この動作により、複数台の通信管理装置６が同時に端末装置４と通信するのを防止することができる。また、このとき通信管理装置５からサーバ装置３に対して端末装置４のアドレスが重複して設定されていることを通知するのが望ましい。なお、端末装置４のアドレスの重複を許容する通信システムについては、端末装置４のアドレスが重複している場合に、アドレスが重複する各端末装置４が接続された通信管理装置６に対して、異なる時刻に通信信号を伝送すればよい。

上述の説明では、サーバ装置３が接続される通信管理装置５と端末装置４が接続される通信管理装置６との機能の相違を説明するために、通信管理装置５，６を区別して記載している。ただし、実際には通信管理装置５と通信管理装置６とは同構成であって、第２の通信部における通信の状態に応じて、サーバ装置３が接続されているか、端末装置４が接続されているかを認識することにより、それぞれの動作を行う。すなわち、通信管理装置５と通信管理装置６とのどちらの動作を行うかは、伝送路８，９を介して接続されている装置との通信によって決定される。

通信管理装置の動作を図４にまとめて記載する。図４では、通信管理装置５と通信管理装置６とのどちらとして機能するかを選択する動作を含めて記載している。以下の説明では、図２に付した符号を採用しているが、通信管理装置６の説明を意図しているわけではなく、通信管理装置の構成を示すために便宜的に図２の符号を用いている。

通信管理装置では、まず起動時の処理（図３に示した端末装置４のアドレスを収集する処理など）を行った後（Ｓ１）、第１の通信部６１と第２の通信部６２とで通信信号の有無を確認する（Ｓ２，Ｓ３）。第１の通信部６１において通信信号があり（Ｓ３：ｙｅｓ）、端末装置４のアドレスを収集する要求であれば（Ｓ４：ｙｅｓ）、記憶部６４から端末装置４のアドレスを読み出して通信管理装置５に返送する（Ｓ５）。

第１の通信部６１で受信した通信信号がアドレスの収集を要求していなければ（Ｓ４：ｎｏ）、受信したパケットに含まれる送信先のアドレスを確認する（Ｓ６）。ここで、送信先アドレスがブロードキャストであれば、各通信管理装置６において端末装置４との通信の時刻を異ならせる処理を行う（Ｓ７）。また、送信先アドレスが記憶部６４に登録されている場合は、受信したパケットを第２の通信部６２に転送する（Ｓ８）。

ここで、通信管理装置が、サーバ装置３に接続された通信管理装置５として動作しているか否かが判断され（Ｓ９）、通信管理装置５である場合は、第１の通信部６１を通してサーバ装置３にアドレスの返送を要求し（Ｓ１０）、この要求に対する応答を確認した後（Ｓ１１）、記憶部６４の内容を更新する（Ｓ１２）。通信管理装置が、サーバ装置３に接続された通信管理装置５ではない場合は（Ｓ９：ｎｏ）、ステップＳ２に戻り、第１の通信部６１と第２の通信部６２とで通信信号の受信待ちになる。

一方、ステップＳ６において、ブロードキャストではなく送信先アドレスが記憶部６４に登録されていなければ、受信したパケットを破棄する（Ｓ１３）。通信管理装置がサーバ装置３に接続された通信管理装置５として動作していない場合であって（Ｓ１４：ｎｏ）、端末装置４のアドレスを収集するタイミングであれば（Ｓ１５：ｙｅｓ）、第２の通信部６２を通して端末装置４のアドレスを収集する（Ｓ１６）。また、サーバ装置３に接続された通信管理装置５として動作しているか（Ｓ１４：ｙｅｓ）、端末装置４のアドレスを収集するタイミングではない場合には（Ｓ１５：ｎｏ）、ステップＳ２，Ｓ３に戻り、第１の通信部６１と第２の通信部６２とで通信信号の受信待ちになる。

ところで、ステップＳ２において、第２の通信部６２で通信信号を検出した場合（Ｓ２：ｙｅｓ）、受信したパケットの送信元アドレスを確認する（Ｓ１７）。ここで、サーバ装置３から受信したパケットであれば（Ｓ１７：ｙｅｓ）、サーバ装置３に接続されている通信管理装置５として動作するようになり、サーバ装置３のアドレスを記憶部６４に記憶させる（Ｓ１８）。

次に、記憶部６４に照合して端末装置４のアドレスの重複を確認し（Ｓ１９）、受信したパケットの送信先アドレスに重複があれば（Ｓ１９：ｙｅｓ）、当該パケットを破棄する（Ｓ２０）。一方、アドレスの重複が検出されなければ（Ｓ１９：ｎｏ）、第１の通信部６１にパケットを転送し（Ｓ２１）、第１の通信部６１を通して端末装置４のアドレスを要求する（Ｓ２２）。すなわち、通信管理装置５が通信管理装置６に対して端末装置４のアドレスを要求する。この要求に対する応答を受信することにより（Ｓ２３）、サーバ装置３に接続されている通信管理装置５において記憶部６４の内容が更新される（Ｓ２４）。

一方、ステップＳ１７において、端末装置４から受信したパケットを検出した場合は（Ｓ１７：ｎｏ）、通信管理装置に接続されている端末装置４のアドレスを記憶部６４に記憶し（Ｓ２５）、受信したパケットを第１の通信部６１に転送する（Ｓ２６）。

なお、サーバ装置３に接続された通信管理装置５と、端末装置４に接続された通信管理装置６との判別を行う場合に、図６に示したパケット２０を用いてもよい。すなわち、図６（ａ）のパケット２０を送信した後に、応答として図６（ｂ）のパケット２０を受信した場合は、サーバ装置３に接続されている通信管理装置５と判断することができる。したがって、送信先アドレス２１のみを含むパケット２０の送信と、送信元アドレス２２のみを含むパケット２０の受信との対が、通信管理装置で検出された場合に、サーバ装置３に接続されていると判断すればよい。この場合、デフォルトでは端末装置４に接続されている通信管理装置６として機能する。

３サーバ装置（通信装置）
４端末装置（通信装置）
５通信管理装置
６通信管理装置
７（第１の）伝送路
８（第２の）伝送路
９（第２の）伝送路
１０電源装置
６０処理部
６１第１の通信部
６２第２の通信部
６３電源部
６４記憶部
６０１接続管理部

Claims

第１の伝送路に接続された複数台の通信管理装置と、前記各通信管理装置にそれぞれ第２の伝送路を介して接続された通信装置と、前記第１の伝送路を通して前記通信管理装置に電源を供給する電源装置とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路から受信した第１の通信信号の送信先が前記通信装置であるときに前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信する機能と、前記通信装置との非通信時には消費電力を低減させる受信待機モードで動作する機能とを備え、
前記通信管理装置は、
前記第１の伝送路を通して第１の通信信号を伝送する第１の通信部と、
前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信を行う第２の通信部と、
前記第１の伝送路を通して前記電源装置から電力が供給される電源部と、
前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を記憶する記憶部と、
前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を停止した前記受信待機モードで動作する間に前記第１の通信部が第１の通信信号を受信すると、受信した第１の通信信号に含まれる前記通信装置の識別情報を前記記憶部に照合し、受信した第１の通信信号に前記通信装置の識別情報が含まれる場合に前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を開始させて前記通信装置との通信を行わせる処理部と、
起動時と起動後の所定時間毎とのうち少なくとも起動時に、前記各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を収集するとともに収集した識別情報を前記記憶部に記憶させる接続管理部とを備える
ことを特徴とする通信システム。
第１の伝送路に接続された複数台の通信管理装置と、前記各通信管理装置にそれぞれ第２の伝送路を介して接続された通信装置と、前記第１の伝送路を通して前記通信管理装置に電源を供給する電源装置とを備え、前記通信管理装置は、前記第１の伝送路から受信した第１の通信信号の送信先が前記通信装置であるときに前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信する機能と、前記通信装置との非通信時には消費電力を低減させる受信待機モードで動作する機能とを備え、
前記通信管理装置は、
前記第１の伝送路を通して第１の通信信号を伝送する第１の通信部と、
前記第２の伝送路を通して前記通信装置と通信を行う第２の通信部と、
前記第１の伝送路を通して前記電源装置から電力が供給される電源部と、
前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を記憶する記憶部と、
前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を停止した前記受信待機モードで動作する間に前記第１の通信部が第１の通信信号を受信すると、受信した第１の通信信号に含まれる前記通信装置の識別情報を前記記憶部に照合し、受信した第１の通信信号に前記通信装置の識別情報が含まれる場合に前記電源部から前記第２の通信部への電源の供給を開始させて前記通信装置との通信を行わせる処理部と、
他の前記通信管理装置から送出された第１の通信信号を前記第１の通信路において検出したときに、前記各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで、前記第２の伝送路に接続されている前記通信装置の識別情報を収集するとともに収集した識別情報を前記記憶部に記憶させる接続管理部とを備える
ことを特徴とする通信システム。
第１の通信信号は送信先の識別情報の後に通信内容と終端とを有するパケットを伝送しており、前記処理部は、前記第１の通信部が受信したパケットに含まれる前記通信装置の識別情報と前記記憶部に記憶された識別情報との一致を確認すると、受信したパケットを終端まで前記第２の通信部に通過させることを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
第１の通信信号は送信先の識別情報の後に通信内容と終端とを有するパケットを伝送しており、前記処理部は、前記第１の通信部が受信したパケットが前記通信装置に対するブロードキャストのパケットであるときに、前記各通信管理装置において適宜に異なるように設定されるタイミングで前記通常通信モードで動作し、受信したパケットを前記第２の通信部から前記通信装置に第２の通信信号として送信することを特徴とする請求項１又は２記載の通信システム。
前記複数の通信管理装置の一部は前記第２の伝送路を介して前記通信装置としてのサーバ装置が接続され、前記複数の通信管理装置の残りは前記第２の伝送路を介して前記通信装置としての端末装置が接続され、前記サーバ装置と前記端末装置とが前記通信管理装置を介して通信する通信システムであって、前記サーバ装置が接続された前記通信管理装置は、前記端末装置が接続された前記通信管理装置の前記記憶部に記憶されている前記端末装置の識別情報を収集するとともに、前記サーバ装置が前記端末装置への要求を送信する際に、収集した識別情報に重複があるときには当該要求の送信を行わないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信システム。