JPWO2006035491A1 - 通信装置 - Google Patents

Abstract

複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供するため、通信装置（１０１）のシート状導電体は略平面上に配置され、複数の導電体サイト（１０３）は、シート状導電体と略平行に配置され、複数の通信素子部（１０９）は、導電体サイト（１０３）のいずれか２つとシート状導電体に接続され、導電体サイト（１０３）のシート状導電体に対する電位を変化させて、他の通信素子部（１０９）と通信し、導電体サイト（１０３）とシート状導電体の間の静電容量C、通信に用いる通信周波数ω/(2π)、インダクタンス素子（１０６）の結合インダクタンスLについて、Lω≫1/(Cω)を満たす。

Description

本発明は、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって、情報を伝達する通信装置に関する。

従来から、複数の通信素子が埋め込まれたシート状（布状、紙状、箔状、板状など、面としての広がりを持ち、厚さが薄いもの。）の通信装置に関する技術が、本願の発明者らによって提案されている。たとえば、以下の文献では、個別の配線を形成することなく、シート状の部材（以下「シート状体」という。）に埋め込まれた複数の通信素子が信号を中継することにより信号を伝達する通信装置が提案されている。
特開２００４−００７４４８号公報

ここで、[特許文献１]に開示される技術においては、各通信素子は、シート状体の面に格子状、三角形状、もしくは蜂の巣状の図形の頂点に配置される。各通信素子は、当該通信素子により発生された電位の変化が近傍には強く、遠方には減衰して伝播することを利用して、周辺に配置されている他の通信素子とのみ通信する。

この局所的な通信により通信素子間で信号を順次伝達することによって、目的とする通信素子まで信号が伝達される。また、複数の通信素子は管理機能により階層に分けられ、各階層において経路データが設定されており、効率よく最終目的の通信素子まで信号を伝達することが可能となる。

このようなシート状体の面に略規則的に通信素子が埋め込まれ、通信素子同士がネットワークを形成して情報を伝達する通信装置においては、シート状体の構成をどのようにするか、通信素子をどのように配置するか、について、さまざまな要望や用途に応じるため、種々の新しい技術的提案が強く求められている。

本発明は、このような要望に応えるもので、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明の原理にしたがって、下記の発明を開示する。

本発明の第１の観点に係る通信装置は、接地層部、複数のサイト部、複数の通信素子部を備え、以下のように構成する。

ここで、接地層部は、略平面上に配置され、良導体である。

一方、複数のサイト部は、接地層部と略平行に配置され、良導体である。

さらに、複数の通信素子部は、複数のサイト部のいずれか２つと、接地層部と、に接続される複数の通信素子部であって、そのそれぞれは、当該２つのサイト部の当該接地層に対する電位を変化させて、当該２つのサイト部に接続される他の通信素子と通信する。

そして、複数の通信素子部それぞれに接続されるいずれか２つのサイト部の間はインダクタンス素子で結合され、当該サイト部と当該接地層部との間の静電容量をC、通信に用いる通信周波数をω/(2π)、当該インダクタンス素子の結合インダクタンスをLとしたとき、
Lω≫1/(Cω)
を満たす。

また、本発明の通信装置において、複数のサイト部のそれぞれと、接地層部と、は、板状、箔状、線状もしくは網状またはこれらの組合せの良導体であるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、複数のサイト部のそれぞれと、接地層部と、の間には、シート状絶縁体が配置され、複数の通信素子部は、当該シート状絶縁体に設けられた孔を貫通して、複数のサイト部のいずれか２つと、接地層部と、に接続されるように構成することができる。

また、本発明の通信装置において、インダクタンス素子の抵抗をRとしたとき、
R≫1/(Cω)
を満たすように構成することができる。

また、本発明の通信装置は、センサ素子部をさらに備え、以下のように構成することができる。

すなわち、センサ素子部は、複数のサイト部のいずれか１つと、接地層部と、に接続され、所定の対象を観測する。

一方、複数のサイト部のうち、センサ素子部が接続されるものに接続される通信素子部は、当該サイト部の当該接地層部に対する電位の変化を検知して、これを当該所定の対象の観測値として他の通信素子部に通信する。

また、本発明の通信装置は、コネクタ部をさらに備え、以下のように構成する。

すなわち、コネクタ部は、複数のサイト部のいずれか１つと、接地層部と、に外部機器を接続する。

そして、コネクタ部に接続される外部機器と、コネクタ部に接続されるサイト部に接続される通信素子部と、は、当該サイト部の電位の変化により通信する。

本発明によれば、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る通信装置の概要構成を示す模式図である。 本実施例に係るインダクタ素子の概要構成を示す説明図である。 コネクタ部の概要構成を示す説明図である。 本実施形態における通信素子の概要構成を示す説明図である。 本実施形態における通信素子の送信回路の概要構成を示す回路図である。 本実施形態における通信素子の受信回路の概要構成を示す回路図である。 本実施形態における通信ネットワークの様子を示す説明図である。

符号の説明

１０１ 通信装置
１０２ 絶縁体
１０３ 導電体サイト
１０４ シート状導電体
１０５ 通信素子
１０６ インダクタンス素子
１０７ センサ素子
１０９ 通信素子部
２０１ インダクタ
２０２ 抵抗
４００ 外部機器
４０１ 電極
４０２ 電極
５０１ 端子
５０２ 端子
５０３ 抵抗
５０４ ダイオード
５０５ コンデンサ
５０６ 送信回路
５０７ 受信回路
５０８ 制御回路
５０９ 端子
６０１ ｐＭＯＳトランジスタ
６０２ ダイオード
６０３ ｎＭＯＳトランジスタ
７０１ 抵抗
７０２ 抵抗
７０３ コンパレータ
８００ 通信ネットワークの単位
８０１ バス
８０２ 通信機器

以下に本発明の実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であるが、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。

図１、図２は、本発明の実施形態の１つに係る通信装置の概要構成を示す模式図であり、図１は平面図、図２は拡大断面図である。以下、本図を参照して説明する。

通信装置１０１は、シート状の絶縁体１０２がベースとなっており、その片面には導電体サイト１０３が複数貼り付けられ、反対面には絶縁体１０２と略同一形状のシート状導電体１０４が貼り付けられている。これによって、シート状導電体１０４は、絶縁体１０２を挟んで導電体サイト１０３に対向する領域を覆うこととなっている。

したがって、各導電体サイト１０３とシート状導電体１０４とは一種のコンデンサをなし、シート状導電体１０４はグランド（アース、基準電位）として機能することとなる。

なお、シート状導電体１０４のかわりに、線状や網目状の導線を利用したり、たとえば自動車のボディを利用することもできる。導電体サイト１０３についても、箔状や板状の導体のほか、線状や網目状の導線を利用しても良い。

本実施形態では、各導電体サイト１０３は略正方形の形状をなし、等間隔に桝目状に配置されている。そして、導電体サイト１０３同士の間は、通信素子１０５と、インダクタンス素子１０６と、で並列に接続されている。また、各通信素子１０５は、シート状導電体１０４とも接続されている。

ここで、通信素子１０５とインダクタンス素子１０６とを、全体として、通信素子部１０９と呼ぶ。通信素子１０５とインダクタンス素子１０６とは、同一の集積回路内で一体成形されていても良い。

ある通信素子１０５から任意の通信素子１０５へは、これ以外の通信素子１０５と導電体サイト１０３とを経由すれば到達することができる。

そして、各通信素子１０５が接続される２つの導電体サイト１０３は、通信を行っていない状態である程度の電位を保つこととなっている。各通信素子１０５は、導電体サイト１０３とシート状導電体１０４との電位差を、動作電源とするのである。なお、直流においてインダクタンス素子１０６の抵抗は十分小さいため、定常的に通信素子に電力供給することができる。

各通信素子１０５は、これに接続される２つの導電体サイト１０３のそれぞれのシート状導電体１０４に対する電位を変化させて、信号を発する。

そして、自身に接続された２つの導電体サイト１０３のいずれかのシート状導電体１０４に対する電位の変化を検知して、信号を受信するのである。

各導電体サイト１０３とシート状導電体１０４とは、絶縁体１０２を挟んで対向する良導体であるから、いわゆるコンデンサをなす。このコンデンサの静電容量をCとする。

なお、両者の間に意図的に他のコンデンサを追加しても良い。この場合には、全体として構成されるコンデンサの静電容量、すなわち、導電体サイト１０３とシート状導電体１０４との間の静電容量をCとする。

また、導電体サイト１０３を、間に絶縁体１０２を介しつつ上下から２枚のシート状導電体１０４で挟み込んでそれらをともにグランド電位とし、電磁的なシールドをより完全に行うこととしても良い。その場合には、その２層のシート状導電体と導電体サイト１０３との間の静電容量がCとなる。

図示するように、各通信素子に接続される２つの導電体サイト１０３の間はインダクタンス素子１０６によって接続されている。インダクタンス素子１０６の結合インダクタンスをLとする。

そして、通信に用いる通信周波数帯をω/(2π)とする。ここで、
Lω≫1/(Cω)
が成立するように設計すると、ある導電体サイト１０３に接続された通信素子１０５が周波数帯ω/(2π)の交流信号（通信に用いる信号）を発したとしたときに、当該導電体サイト１０３に接続される他の通信素子１０５は、この交流信号を感知できるが、当該導電体サイト１０３に隣接する他の導電体サイト１０３には、この交流信号はほとんど伝搬しない。

なお、ある導電体サイト１０３の信号電圧振幅をVとすると、これに隣接する導電体サイト１０３に伝播する電圧振幅は
V/(LCω²)
の程度である。

したがって、ある導電体サイト１０３に接続された通信素子１０５は、同じ導電体サイト１０３に接続された他の通信素子１０５にのみ信号を伝達することができ、これによって通信ネットワークを構成するのである。

なお、本通信装置１０１は、上記のようにシート状に構成されているため、導電体サイト１０３やシート状導電体１０４の外側といった全体を絶縁体で覆えば（図示せず）、布や紙などのように取り扱うことができる。したがって、ある程度の曲げ加工なども可能である。したがって、各種の電気製品等の機器に組み込むことができるほか、家屋の床や壁、天井に貼付したり、衣服に組み込んだりなどが可能である。

もっとも、導電体サイト１０３として、たとえば良導体による線状（電線など）を採用することもできる。上記のようなコンデンサをなす点ではかわりがないからである。

さらに、導電体サイト１０３の一部は、センサ素子１０７と接続されている。センサ素子１０７は、通信装置１０１のその地点における温度や圧力などを観測して、観測された値により、自身に接続された導電体サイト１０３のシート状導電体１０４に対する電位を変化させて、観測値を送信する。

センサ素子１０７が接続されている導電体サイト１０３に接続されている通信素子１０５は、この観測値を受信して、他の通信素子１０５に中継することにより、各種の観測値を伝播させることができる。

図３は、インダクタンス素子１０６の概要構成を示す説明図である。

インダクタンス素子１０６は、本図（ａ）に示すように、単体のインダクタ（コイル）２０１により構成されるか、あるいは、本図（ｂ）に示すように、インダクタ２０１と抵抗２０２を並列に接続することによって構成される。

後者の構成を採用する場合は、抵抗２０３に導線を巻き付けてインダクタ２０１とすることにより、省スペース化を図ることができる。

ここで、抵抗２０２をRとしたとき、
R≫1/(Cω)
を満たすようにすることが望ましい。これによって、インダクタ２０１とコンデンサとの連成共振を防止することができる。また、通信装置１０１においてインダクタ２０１が機械的に破断された場合であっても、両導電体サイト１０３の間に高電圧が生じることを防止することができる。

このほか、この通信装置１０１を外部の各種の機器と接続するためのコネクタ部１１０も配置されている。

図４は、コネクタ部１１０の概形を示す説明図である。図４（ａ）は、コネクタ部１１０の一部の外観図であり、図４（ｂ）は、コネクタ部１１０の一部の断面図である。

コネクタ部１１０は、シート状導体１０４の下面から導電体サイト１０３の上方へ向けて、湾曲するように孔が設けられており、これが突起になっている。たとえていえば、これは、ちょうど金属板に錐で力をかけて穴を開けたような形状となっている。

外部機器４００の電極４０１は、この湾曲を覆うようなキャップ状の形状をしており、導電体サイト１０３と直接接続される。外部機器側の電極４０２は、シート状導体１０４の突起の内側に直接接続される。

電極４０１と電極４０２の接点は、バネで湾曲の内側と外側から導電体サイト１０３とシート状導体１０４とを挟むようになっており、これによって接続が確実になる。

コネクタ部１１０の導電体サイト１０３には、通信素子部１０９が接続されていて、隣接する導電体サイト１０３を介して他の通信素子部１０９との間で通信を行うことができる。

なお、コネクタ部１１０の大きさは必ずしも導電体サイト１０３と同程度とする必要はなく、このような突起を多数設けたものを利用しても良い。

このほか、外部の機器とを接続するには、以下のような手法が考えられる。
（１）いずれかの通信素子１０５のかわりに、これと同等のインターフェースを持つ外部機器を接続する。
（２）通信素子１０５の両端子に並列に外部機器の通信端子を接続して、信号を傍受することによって、信号の受信を行う。送信については、外部機器が並列接続された場合に、通信素子１０５にその旨を各種のコマンドを採用して伝え、通信素子１０５からの信号出力を停止して、上記（１）と同様の状況とする。

このほか、通信素子１０５や通信装置１０１と外部機器との接続は、各種のコネクタを用いて物理的に接触させることによっても良いし、外部機器に絶縁体で覆われた電極を設け、これと導電体サイト１０３を対向させることによって、導電体サイト１０３と電極とを容量結合させることによって行ってもよい。

通信素子１０５には、光センサや発光体を用意すれば、光結合ができるほか、各種の光処理を行うことができる。また、通信素子１０５にアクチュエータ等を用意しておけば、通信装置１０１を各種の動力源として用いることも可能である。

（通信素子の概要構成）
図５は、本実施形態における通信素子の概要構成を示す説明図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、通信素子１０５は、一方の導電体サイト１０３に接続される端子５０１、他方の導電体サイト１０３に接続される端子５０２、抵抗５０３、ダイオード５０４、コンデンサ５０５、送信回路５０６、受信回路５０７、制御回路５０８、接地層に接続される端子５０９を備える。

コンデンサ５０５には、抵抗５０３、ダイオード５０４を介して充電が行われる。ダイオード５０４は、通信素子１０５内の電源電位VDDが端子間電圧OUTを下回ったときに電流が流れる状態となり、速やかに充電が行われる。OUT < VDDである限り、ダイオード５０４は高インピーダンス状態となるので、送信回路５０６による信号の発信等を妨げることはない。このコンデンサ５０５から、送信回路５０６、受信回路５０７、制御回路５０８に動作電力が供給されることとなる。

制御回路５０８には、より一般的な論理回路や、さらに進んで小型コンピュータなど、各種の情報処理装置を採用することができる。制御回路５０８は、受信回路５０７と送信回路５０６とを制御して、隣り合う通信素子１０５と通信を行い、ネットワークを形成する。このような通信の制御手法については、上記[特許文献１]に開示されている技術を適用することができるほか、後述する技術を採用することができる。

送信回路５０６は２出力（OUT1,OUT2）であり、受信回路５０７は２入力（IN1,IN2）であるが、これらは同じ回路を２つ設けたものであるため、以下では、OUTn (n=1，2)およびINn (n=1，2)として、送信回路５０６と受信回路５０７の一部（半分）について説明することとする。

図６は、本実施形態における通信素子の送信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、送信回路５０６は、ｐＭＯＳトランジスタ６０１、ダイオード６０２、ｎＭＯＳトランジスタ６０３を備える。

制御回路５０８による制御は、ｐＭＯＳトランジスタ６０１、ｎＭＯＳトランジスタ６０３のゲート電圧を変化させることによって行う。
（１）制御回路５０８は、信号を発しない状態の場合、ｎＭＯＳトランジスタ６０３のゲートをチップ内でのグラウンド（VSS）電位、ｐＭＯＳトランジスタ６０１のゲートをVDD電位とする。この場合、両者において、ソース−ドレイン間のインピーダンスは十分高い値になっており、OUTnはVDD電位にほぼ等しくなる。
（２）制御回路５０８によって、ｎＭＯＳトランジスタ６０３およびｐＭＯＳトランジスタ６０１の両方のゲートにＨ（High）電位が印加されると、OUTnはＬ（Low）電位となる。
（３）制御回路５０８によって、ｎＭＯＳトランジスタ６０３およびｐＭＯＳトランジスタ６０１の両方のゲートにＬ電位が印加されると、OUTnはＨ電位となる。

このように電位を変化させることによって、信号を伝達するのである。

なお、ｎＭＯＳトランジスタ６０３とｐＭＯＳトランジスタ６０１にはさまれたダイオード６０２は、出力電圧の振幅を調整するために挿入されている。ダイオード６０２を設けずに、ここで両者を短絡すると、OUTnのＨレベルは電源電位、Ｌレベルはチップ内の接地電位となってしまうが、ダイオード６０２を挿入しておくと、その順方向電圧降下分、Ｌレベルの電位が高くなり、消費電力を節約できる。

図７は、本実施形態における通信素子の受信回路の概要構成を示す回路図である。以下、本図を参照して説明する。

本図に示す通り、受信回路５０７は、抵抗（r1）７０１、抵抗（r2）７０２、コンパレータ７０３を備える。受信回路５０７では、抵抗７０１と抵抗７０２の分圧比によって、INnから受信された電位の変化がＨかＬかの閾値を設定する。

コンパレータ７０３の入力インピーダンスは、導電体サイト１０３とシート状導電体１０４との間の容量によるインピーダンス1/(Cω)よりも十分大きいものにする。これによって、受信回路５０７が存在しても、信号電圧は変化しないように設定することができる。

さて、上記のような通信装置１０１においては、以下の説明のほか、任意の通信プロトコルを採用することができる。たとえば、ある導電体サイト１０３とこれに接続される通信素子部１０９は一種のローカルエリアネットワークを構成し、かつ、各通信素子部１０９は、ローカルエリアネットワーク同士を接続するブリッジやファイアウォールとして機能する、と考えることによって、既存の通信技術を適用することができる。

また、コネクタ部１１０を介して接続される外部機器との通信についても、たとえば動的アドレス割当の種々の技術等を適用することができる。

（通信の手法）
以下では、導電体サイト１０３と通信素子部１０９とによって構成される通信ネットワークにおける通信の一手法について説明する。なお、本通信手法は、上記の実施形態の通信装置に限られるものではなく、通信機器（通信素子部１０９に相当）が２つのバス（それぞれが導電体サイト１０３に相当）に接続されることによって全体として通信ネットワークを構成するような場合にも適用することができ、そのような態様も本発明の範囲に含まれる。

図８は、本実施形態の通信ネットワークの概要構成を示す模式図である。図８（ａ）は、通信ネットワークの１単位を示す。図８（ｂ）は、通信ネットワークの全体の様子を示す。以下、本図を参照して説明する。

通信ネットワークの一単位８００は、２次元状に配置されて通信ネットワークを構成する。

この一単位８００は、バス８０１と、１つ以上の通信機器８０２を備える。ここで、バス８０１が、上記形態の導電体サイト１０３に相当し、通信機器８０２が、上記形態の通信素子部１０９やセンサ素子１０７に相当する。

一つのバス８０１に接続される各通信機器８０２は、バス内ＩＤ（IDentifier）として重複しない番号が与えられる。本図（ａ）には、番号として１〜４が与えられている。

以下、このような通信ネットワークにおいて、通信機器８０２が高々２つのバスに結合されるだけで、他の任意の通信機器８０２に、２次元面内で好適な経路を選択しながら信号を伝達する手法について、具体的に説明する。

以下では、まず、同一バス８０１内で通信機器８０２が構成設定済みである場合について説明し、つぎに、動的に通信機器８０２がバスに追加される場合の振舞いについて説明する。

同一バス８０１内でのパケットの衝突を防ぐために、本実施形態では、トークン制御を行うこととする。すなわち、各通信機器８０２は、自発的には信号を送信することができない。同一バス８０１内に１つだけあるトークンを自身が持っている場合にのみ、信号の出力が可能となる。

信号はパケット単位で出力され、あるバス８０１に出力されるパケットやトークンは、そのバス８０１に接続されている通信機器８０２のすべてが検出することができる。したがって、通信機器８０２は、検出したパケット等の宛先を見て、これを受信するか否かを決定するのである。

なお、パケットやトークンは、所定の時間Tを単位として出力されるものとする。これにより、あるバス８０１内の通信機器８０２は、一種の同期をとって通信を行うことになる。

トークンを表すデータは、伝送したいデータ（通常のデータ）とは区別される符合を用いることとする。トークン制御の手法としては、
（１）トークンパッシブ方式
（２）ポーリング方式
の２通りが考えられる。以下、順に説明する。

（１．トークンパッシブ方式）
トークンパッシブ方式とは、１つのトークンを同一バス８０１内で通信機器８０２間を一定方向に規則的に巡回させる方式である。トークンには、トークンを受け取るべき通信機器のバス内ＩＤが宛先として含まれている。

通信機器８０２が、自分宛のトークンを受信すると、以下の処理を行う。
（ａ）自身に、同一バス８０１内のいずれかを宛先とするパケットの送信準備ができている場合は、まず、同一バス８０１内に、当該パケットを出力し、次に、トークンの宛先を「次の通信機器８０２」に変更して、当該トークンを出力する。
（ｂ）一方、そうでない場合は、トークンの宛先を「次の通信機器８０２」に変更して、同一バス８０１に当該トークンを出力する。

トークンの移動方向は、あらかじめ定めた規則にしたがって巡回的になるようにする。たとえば、上記のバス内ＩＤでいえば、…→１→２→３→４→１→…のようにすれば良い。

各通信機器８０２は、１つ以上のバス８０１に接続されるが、複数のバス８０１に接続されている場合は、それぞれのバスについて、上記の動作を独立に行う。

これによって、データを転送する場合の通常のパケットには、宛先として
（ｘ）本当の宛先
（ｙ）当該宛先に到達するための中継点
の両方を含むようにしておく。このための経路選択は、あらかじめ各通信機器８０２に経路表を用意しておいても良いし、その他各種の経路選択アルゴリズムを採用しても良い。

上記（ａ）の「宛先」としては、この（ｘ）（ｙ）の両方を考慮すれば、あるバスから別のバスへパケットがたらいまわしされていくことになる。これによって、通信ネットワークのいずれの場所にある通信機器８０２であっても、その間で通信を行うことができるようになる。

なお、通信機器８０２に故障や動作不良が生じた場合には、トークンの巡回が途切れてしまうことになる。これを防止するため、優先度を導入する。

各通信機器８０２の間で適当な優先度を決めれば良いが、優先度の数字が小さければ小さいほど優先される、と考える。

たとえば、バス内に通信機器８０２がN個あって、トークンが…→１→２→…→Ｎ→１→…のように巡回する場合、「宛先がnであるトークン」を各通信機器８０２が検出したときの「バス内ＩＤがmである通信機器８０２の優先度p(n,m)」は、
p(n,m) = (m-n+N) mod N
のように決めることができる。ただし、modは割り算の余りを意味する。

通信機器８０２は、自分宛ではないトークンを検出すると、以下の動作を行う。

まず、自身の次の通信機器８０２宛のトークンを、バス８０１に出力する。この宛先をnとする。

このトークンは、同一バス８０１内に接続されているすべての通信機器８０２によって検出される。

すると、各通信機器８０２は、次の動作を行う。
（ｐ）当該通信機器８０２のバス内ＩＤがmであるとき、現在から時間(p(n,m)+1)×Tだけ経過するまでに、新たなトークン（自分宛でなくとも良い。）が検出されるかどうかを調べる。
（ｑ）新たなトークン（自分宛でなくとも良い。）が検出されなかった場合は、自身がパケットを送出して良い、ということになる。そこで必要があればパケットをバス８０１に出力し、さらに自身の次の通信機器８０２宛のトークンをバス８０１に出力する。
（ｒ）新たなトークンが検出された場合は、これが自分宛であれば、パケットを送出して良い、ということになるから、そこで必要があればパケットをバス８０１に出力し、さらに自身の次の通信機器８０２宛のトークンをバス８０１に出力する。自分宛でなければ、通常の受信待機状態に戻る。

こうすることで、局所バス内のいずれかの通信機器に不具合が生じても、トークンは消滅せず、通信を継続することができる。

（２．ポーリング方式）
ポーリング方式では、トークンの管理を一括して行う。すなわち、同一バス８０１に接続される通信機器８０２から、いずれか一つ通信機器８０２を選択し、これに、トークンを一括管理する権限を与える。以下では、「管理通信機器」と呼ぶこととする。

管理通信機器は、バス８０１内の他の通信機器８０２宛のトークンを、順にバス８０１に出力していく。

自身宛のトークンを検出した通信機器８０２は、送信すべきパケットがあれば送信を開始し、送信完了後に、その旨を管理通信機器に伝える「送信完了通知」をバス８０１に出力する。

送信すべきパケットがない場合は、特に動作をせず沈黙すればよい。

管理通信機器は、ある通信機器８０２宛のトークンを出力してから、一定時間内に「送信完了通知」を検出できない場合は、次の通信機器８０２宛のトークンをバス８０１に出力する。

（ブロードキャスト）
本実施形態においては、ブロードキャストは、以下のように実現される。

ブロードキャストの送信元は、通常のデータのパケット内に、
（ａ）これがブロードキャスト用であることを意味する符号
（ｂ）当該パケットのカウンタ
を付加する。最初に付与されるカウンタ値は、経由できる通信機器の数の上限値（当該パケットが及ぶ範囲）を表す。

そして、当該ブロードキャスト用パケットを、自身が接続しているすべてのバス８０１に出力する。

ブロードキャスト用パケットを一方のバス８０１で検出した他の通信機器８０２は、カウンタを１減らして、これが正の値であれば、当該カウンタのブロードキャスト用パケットを生成してから、他方のバス８０１に、これを出力する。０であれば、出力しない。

このようにすれば、ブロードキャストデータは適宜消去され、溢れを防止することができる。

（外部機器を接続する場合）
上記の説明では、通信機器８０２にすでにバス内ＩＤが割り当てられるものとしていたが、本実施形態ではバス内ＩＤが割り当てられていない外部機器が、コネクタ部１１０等を介して同じバス８０１に接続される場合を考える。

まず、外部機器には、他の通信機器８０２や他の外部機器と重複しない固有ＩＤを割り当てる。これは、ＴＣＰ／ＩＰ通信におけるＭＡＣアドレス、電話通信網における電話番号に相当するものである。

以下では、２つの外部機器が、それぞれ異なるバス８０１に接続されたときに、その外部機器同士の間で通信を行う手法について説明する。

また、あるバス８０１に接続される外部機器バス内ＩＤは、適宜定めれば良い。

２つの外部機器がバス８０１に接続されると、以下の初期設定を行う。

まず、一方の外部機器は、バス８０１に対して「経路確定ブロードキャスト」を出力する。経路確定ブロードキャストには、以下の情報が含まれる。
（ａ）他方の外部機器の固有ＩＤ。以下、「宛先固有ＩＤ」という。
（ｂ）転送回数。
（ｃ）送付元バス内ＩＤ。初期値は、当該一方の外部機器のバス内ＩＤである。
（ｄ）一方の外部機器の固有ＩＤ。以下、「送付元固有ＩＤ」という。

経路確定ブロードキャストを検出した通信機器８０２は、以下の処理を行う。
（１）「宛先固有ＩＤ、送付元固有ＩＤ、送付元バス内ＩＤ」の三つ組を、自身が持つ経路テーブルに追加する。
（２）転送回数を１増加させ、送付元バス内ＩＤを通信機器８０２自身の検出側でないバス８０１のバス内ＩＤに更新して、当該経路確定ブロードキャストを検出側でないバス８０１に出力する。

これを繰り返すと、経路確定ブロードキャストが他方の外部機器に到達する。

そして、他方の外部機器は、経路確定ブロードキャストが複数受信された場合は、転送回数が最も少ない経路確定ブロードキャストに指定される送付元バス内ＩＤを、当該一方の外部機器との通信の中継点として定めるのである。

そして、応答パケットを、接続されるバス８０１に対して出力する。応答パケットは、以下のような情報を含む。
（ａ）発情報。当該他方の外部機器の固有ＩＤ、すなわち、「経路確定ブロードキャストに指定される宛先固有ＩＤ」を指定する。
（ｂ）宛情報。当該一方の外部機器の固有ＩＤ、すなわち、「経路確定ブロードキャストに指定される送付元固有ＩＤ」を指定する。
（ｃ）送付元バス内ＩＤ。初期値は、当該他方の外部機器のバス内ＩＤである。

応答パケットを検出した通信機器８０２は、以下の処理を行う。
（１）経路テーブルから、「宛先固有ＩＤ＝発情報」かつ「送付元固有ＩＤ＝宛情報」であるような三つ組の「送付元バス内ＩＤ」を取得する。
（２）応答パケット内の送付元バス内ＩＤを自身の検出側でないバス８０１のバス内ＩＤに更新して、検出側でないバス８０１に出力する。
（３）「宛情報、発情報、送付元バス内ＩＤ」の３つ組を、自身が持つ経路テーブルに追加する。

このようにして、応答パケットが一方の外部機器に到達すると、経路が確定することとなる。

上記のように、外部機器には、バス内ＩＤを割り当てることとしているが、優先的に外部機器にトークンを割り当てたいことも多い。そのような場合には、以下のような手法を用いる。

すなわち、外部機器は、接続しているバス８０１に対して「バス内送信要求」を発行する。

すると、当該バス８０１においてトークンを持っている通信機器８０２が、「バス内送信許可」をバス８０１に対して出力する。

外部機器は、「バス内送信許可」を検出すると、当該バス８０１にパケットを送信することができる。

すなわち、外部機器とトークンを持っている通信機器８０２との間でパケットの送受が行われることになる。

外部機器は、一定時間内に「バス内送信許可」を検出できなかった場合は、再度「バス内送信要求」を発行して、上記の処理を繰り返す。

なお、あるバス８０１に接続される通信機器８０２の間で、ＣＳＭＡ／ＣＤ方式のような衝突判定・再送制御を行っても良いが、局所的なループやバスが多数結合している本実施形態のネットワークトポロジーでは、上記のような態様の方が有用であることが多いと考えられる。

上記のように、本発明によれば、複数の通信素子が埋め込まれたシート状の通信装置であって、当該複数の通信素子は自身の近傍の通信素子と通信してネットワークを形成することによって情報を伝達する通信装置を提供することができ、各種の通信技術分野に適用することができる。

Claims (6)

1. 略平面上に配置され、良導体である接地層部、
   前記接地層部と略平行に配置され、良導体である複数のサイト部、
   前記複数のサイト部のいずれか２つと、前記接地層部と、に接続される複数の通信素子部であって、そのそれぞれは、当該２つのサイト部の当該接地層に対する電位を変化させて、当該２つのサイト部に接続される他の通信素子と通信する複数の通信素子部
   を備え、
   前記複数の通信素子部それぞれに接続されるいずれか２つのサイト部の間はインダクタンス素子で結合され、当該サイト部と当該接地層部との間の静電容量をC、通信に用いる通信周波数をω/(2π)、当該インダクタンス素子の結合インダクタンスをLとしたとき、
   Lω≫1/(Cω)
   を満たす
   ことを特徴とする通信装置。
2. 請求項１に記載の通信装置であって、
   前記複数のサイト部のそれぞれと、前記接地層部と、は、板状、箔状、線状もしくは網状またはこれらの組合せの良導体である
   ことを特徴とする物。
3. 請求項１または２に記載の通信装置であって、
   前記複数のサイト部のそれぞれと、前記接地層部と、の間には、シート状絶縁体が配置され、
   前記複数の通信素子部は、当該シート状絶縁体に設けられた孔を貫通して、前記複数のサイト部のいずれか２つと、前記接地層部と、に接続される
   ことを特徴とする物。
4. 請求項１または２に記載の通信装置であって、
   前記インダクタンス素子の抵抗をRとしたとき、
   R≫1/(Cω)
   を満たす
   ことを特徴とする物。
5. 請求項１または２に記載の通信装置であって、
   前記複数のサイト部のいずれか１つと、前記接地層部と、に接続され、所定の対象を観測するセンサ素子部
   をさらに備え、
   前記複数のサイト部のうち、前記センサ素子部が接続されるものに接続される通信素子部は、当該サイト部の当該接地層部に対する電位の変化を検知して、これを当該所定の対象の観測値として他の通信素子部に通信する
   ことを特徴とする物。
6. 請求項１または２に記載の通信装置であって、
   前記複数のサイト部のいずれか１つと、前記接地層部と、に外部機器を接続するコネクタ部
   をさらに備え、
   前記コネクタ部に接続される外部機器と、前記コネクタ部に接続されるサイト部に接続される通信素子部と、は、当該サイト部の電位の変化により通信する
   ことを特徴とする物。

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