WO2021176697A1 - 時分割多重通信システム、時分割多重通信方法及びプログラム - Google Patents

時分割多重通信システム、時分割多重通信方法及びプログラム Download PDF

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    • H04L12/403—Bus networks with centralised control, e.g. polling
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    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames

Definitions

  • the present disclosure relates to a time-division multiplex communication system, a time-division multiplex communication method and a program.
  • a time-division multiplex network when guaranteeing the bandwidth, communication is performed periodically at predetermined intervals, and each communication that guarantees the bandwidth is divided into time slots of a predetermined period within one cycle. Assign to each time slot.
  • a method of extending the communication band for guaranteeing the band during communication has been proposed (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 describes a method of changing the bandwidth of a line switching channel in a time division multiplexing network.
  • the bitstream is divided into repeating frames for a predetermined period, and each frame is divided into a plurality of time slots. It is explained that one or more time slots can be assigned to one channel, and the bandwidth of the channel can be expanded by increasing the number of time slots assigned to the channel.
  • Patent Document 2 a method of expanding the time slot itself in a time-division multiplex network has also been proposed (for example, Patent Document 2).
  • the communication system described in Patent Document 2 repeats a communication cycle for a predetermined period to perform time division multiplexing communication.
  • the communication cycle is divided into a periodic transmission segment, an event transmission segment, and a network idle time, and each segment is divided into a plurality of time slots.
  • the event transmission segment contains a variable length time slot, and the time slot length can be extended to an integral multiple of the minimum unit.
  • the time slots may not be continuously allocated to one channel.
  • the maximum value of the period from the start to the end of communication of the channel within one iteration frame is the same as the period of the iteration frame, and cannot be further shortened. That is, there may be a wasted period of time that is not used for communication.
  • This has a problem that when the same type of data is periodically communicated, for example, communication between PLCs (Programmable Logic Controllers), wasteful periods are accumulated and the communication speed is lowered.
  • the bandwidth of the time slot can be expanded during communication, but there is a problem that the communication start and end times of the subsequent time slots are delayed due to the expansion. there were. Another problem is that the bandwidth cannot be guaranteed for each time slot due to the delay.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and time division is possible in which the bandwidth of each time slot can be guaranteed without delaying the communication of the subsequent time slots due to the expansion of some time slots. It is an object of the present invention to provide a multiplex communication system, a time division multiplex communication method and a program.
  • the time division multiplexing communication system of the present disclosure is a time division multiplexing communication system in which a master node and a plurality of slave nodes communicate using a communication frame including a plurality of time slots, and is a master node.
  • the master node and the plurality of slave nodes advance the start time by the expansion period and expand and shorten the time slot identified by the expansion time slot number by the expansion period in the cycle after the cycle specified by the expansion time. It is characterized in that a band expansion processing unit that changes the communication frame is provided in a frame in which the time slot identified by the time slot number is shortened by the expansion period.
  • the communication of the subsequent time slot is performed by expanding a part of the time slots. It is possible to guarantee the bandwidth of each time slot without delay.
  • the figure which shows the outline of one cycle of a communication frame Functional block diagram showing a functional configuration example of a master node and a slave node
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of the time division multiplexing communication system 10 according to the first embodiment.
  • the time division multiplexing communication system 10 includes a master node 11 and a plurality of slave nodes 12.
  • the master node 11 and the slave node 12 are connected to each other so as to be able to communicate with each other.
  • the communication method is any method of wire or wireless time division multiplexing.
  • FIG. 2 is a diagram showing an outline of one cycle of a communication frame used for communication between nodes.
  • One cycle of the communication frame is divided into a plurality of time slots.
  • FIG. 2 shows an example of being divided into n time slots (n is a natural number). The length of each time slot may be different from each other.
  • the slave node 12 transmits / receives data using a time slot assigned in advance by the master node 11.
  • the communication frame has a configuration in which the cycles shown in FIG. 2 are repeatedly arranged.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing a functional configuration example of the master node 11 and the slave node 12.
  • the master node 11 includes a control unit 110, a communication unit 115, and a storage unit 116.
  • the control unit 110 is an arithmetic processing unit that executes a program stored in the storage unit 116, and is, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 110 communicates with the bandwidth expansion instruction unit 111 that transmits the bandwidth expansion instruction to the slave node 12 by executing the program, and the bandwidth expansion processing unit 112 that changes the communication frame to the frame according to the bandwidth expansion instruction. It functions as a transmission / reception execution unit 113 that executes data transmission / reception during the period of the allocated time slot in the frame.
  • the slave node 12 includes a control unit 120, a communication unit 125, and a storage unit 126.
  • the control unit 120 is an arithmetic processing unit that executes a program stored in the storage unit 126, and is, for example, a CPU (Central Processing Unit).
  • the control unit 120 executes a program to change the communication frame to a frame according to the band expansion instruction received from the master node 11, and the band expansion processing unit 122 and the communication frame during the allocated time slot period. It functions as a transmission / reception execution unit 123 that executes data transmission / reception.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing the operations of the master node 11 and the slave node 12 according to the first embodiment.
  • the master node 11 determines an expansion period D EX , an expansion time slot number N EX , a shortened time slot number N SH, and an expansion time T EX in order to expand a specific time slot, and expands the bandwidth.
  • Create an instruction (step S101).
  • the expansion of the time slot is performed, for example, in response to a request for increasing the communication capacity from the slave node 12, or by a command from a host device.
  • the expansion period DEX is the expansion amount of the time slot period corresponding to the increase in communication capacity, and is the difference between the period after expansion and the period before expansion of the expansion time slot.
  • the extended time slot number NEX is a number that identifies a time slot pre-allocated to the slave node 12 that requires an increase in communication capacity.
  • the extended time slot number NEX may use a predetermined time slot identifier, or may use a number representing a position from the beginning of the cycle.
  • the shortened time slot number NSH is a number that identifies the time slot to be shortened when the bandwidth is expanded.
  • Time slot identified by shortened time slot number N SH is, for example, a time slot shorter time have found that pre traffic is low is permitted.
  • the expansion time TEX is a value that specifies the period for band expansion.
  • the extended time TEX may be real time or may be a cycle number.
  • the master node 11 transmits a bandwidth expansion instruction to all the slave nodes 12 in the network (step S102).
  • the master node 11 transmits a bandwidth expansion instruction using the time slot assigned to itself. Alternatively, if it is before the start of communication between the master node 11 and the slave node 12, the band expansion instruction may be transmitted using any of the time slots shown in FIG.
  • the band expansion instruction to be transmitted includes information on the expansion period D EX , the expansion time slot number N EX , the shortened time slot number N SH , and the expansion time T EX . If the time slot to be shortened at the time of band expansion is predetermined and has been set in all the nodes, the shortened time slot number NSH need not be included in the band expansion instruction.
  • the master node 11 and slave node 12 executes a bandwidth extension processing in subsequent cycles is specified in the extension time T EX (step S104).
  • FIG. 5 is a diagram showing an outline of a communication frame when the band expansion process is not performed and when the band expansion process is performed.
  • c th period is the period of extended time T EX resides, a period that is specified by the extension time T EX.
  • the c + 1th cycle is the cycle following the cth cycle.
  • the time slot m is a time slot identified by the extended time slot number NEX.
  • the time slot n is a time slot identified by the shortened time slot number NSH. The order of the time slot m and the time slot n may be changed.
  • the master node 11 and the slave node 12 shorten the time slot n by the period of the expansion period DEX in the cth cycle.
  • the time slot n is the last slot of the c-th cycle, but if there are time slots after the time slot n, the start time and end of the time slot after the time slot n hasten the time only extended period D EX.
  • the transmission / reception execution units 113 and 123 of the master node 11 and the slave node 12 execute data transmission / reception.
  • the time slot m specified by the expansion time slot number NEX can be expanded without delaying the subsequent time slots.
  • the master node 11 has an extended period D EX , an extended time slot number N EX , and a shortened time slot number N SH for a plurality of slave nodes 12. And the band expansion instruction including the expansion time TEX is transmitted. Then, the master node 11 and a plurality of slave nodes 12, in the period after the period specified by the extended time T EX, advancing the start time by extended duration D EX, extended time-slot number N EX at the identified time slot and was extended by extended periods D EX, the time slots identified by shortened time slot number N SH, it was decided to perform a band spreading process of changing the communication frame shortened by extended periods D EX. As a result, the expansion of some slots makes it possible to guarantee the bandwidth of each slot without delaying the communication of subsequent slots.
  • the second embodiment will be described in detail below with reference to FIGS. 6 and 7. Also in the time division multiplexing communication system 10 of the second embodiment, the bandwidth expansion in which the master node 11 and the plurality of slave nodes 12 extend the period of the designated time slot based on the bandwidth expansion instruction transmitted by the master node 11. Execute the process.
  • the time division multiplexing communication system 10 of the second embodiment has the same hardware configuration as that of the first embodiment, but the contents of the band expansion instruction and the band expansion process are different from those of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing the operations of the master node 11 and the slave node 12 according to the second embodiment.
  • the master node 11 has an expansion period D SH , an expansion time slot number N EX , a shortened time slot number N SH , an expansion time T EX, and an expansion count R EX in order to expand a specific time slot.
  • the number of expansions REX is the number of cycles in which the bandwidth expansion processing is executed.
  • the expansion period DSH is a period during which the band is expanded by the band expansion process within one cycle.
  • the master node 11 transmits a bandwidth expansion instruction to all the slave nodes 12 in the network (step S102).
  • the band expansion instruction includes information on the expansion count R EX in addition to the expansion period D SH , the expansion time slot number N EX , the shortened time slot number N SH , and the expansion time T EX as in the first embodiment.
  • the master node 11 and slave node 12 executes a bandwidth extension processing in subsequent cycles is specified in the extension time T EX (step S104).
  • the extension time T EX in the next c + 1 th cycle of c-th period is specified by the extended time T EX, extends the time slot m only extended period D SH, to shorten the time slot n by extended periods D SH ..
  • FIG. 7 is a diagram showing a difference in communication frames when the number of expansions is changed. If the band spreading by one, it is necessary to shorten the time slot number N SH at reducing extended period D EX minute time slot identified in the period 1, the communication capacity of the time slot shorter time slot number N SH The influence of was great.
  • the master node 11 has an extended period D SH , an extended time slot number N EX , and a shortened time slot number N SH for a plurality of slave nodes 12.
  • the band expansion instruction including the expansion time TEX and the expansion count REX is transmitted.
  • the master node 11 and the plurality of slave nodes 12 expand the time slot identified by the extended time slot number N EX by the expansion period D SH, and expand the time slot identified by the shortened time slot number N SH by the expansion period D SH. It was decided to repeat the band expansion process of changing to a frame shortened by SH REX times. As a result, the expansion period within one cycle can be shortened, and the influence of band reduction on the shortened time slot can be reduced.
  • the master node 11 transmits a band expansion instruction in which the extended time slot number and the shortened time slot number are specified one by one, but the band expansion is performed by designating a plurality of extended time slot numbers or shortened time slot numbers. May be executed.
  • control units 110 and 120 shown in the above embodiment are examples, and can be arbitrarily changed and modified. Each function realized by the control units 110 and 120 can be realized by using a normal computer system without relying on a dedicated system.
  • a computer-readable CD-ROM Compact Disc Read-Only Memory
  • DVD Digital Versatile Disc
  • MO Magnetic Optical Disc
  • a computer capable of realizing each function may be configured by storing and distributing the program on a recording medium of the above and installing a program on the computer.
  • OS Operating System
  • the application or cooperating with the OS and the application only the part other than the OS may be stored in the recording medium.

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Abstract

マスタノード（１１）は、拡張期間ＤＥＸ、拡張タイムスロット番号ＮＥＸ及び拡張時刻ＴＥＸを含む帯域拡張指示を、複数のスレーブノード（１２）に送信する。マスタノード（１１）及び複数のスレーブノード（１２）は、拡張時刻ＴＥＸで指定された周期の後の周期において、開始時刻を拡張期間ＤＥＸだけ早め、拡張タイムスロット番号ＮＥＸで識別されるタイムスロットを拡張期間ＤＥＸだけ拡張し、短縮タイムスロット番号ＮＳＨで特定されるタイムスロットを拡張期間ＤＥＸだけ短縮した通信フレームに変更する帯域拡張処理を実行する。マスタノード（１１）及びスレーブノード（１２）は、割り当てられたタイムスロットを用いて通信する。

Description

時分割多重通信システム、時分割多重通信方法及びプログラム
　本開示は、時分割多重通信システム、時分割多重通信方法及びプログラムに関する。
　時分割多重ネットワークにおいて、帯域の保証を行う場合は、予め定められた間隔で周期的に通信を行い、１周期内を予め定められた期間のタイムスロットに分割し、帯域保証を行う各通信を各タイムスロットに割り当てる。このような時分割多重ネットワークにおいて、帯域保証を行う通信の帯域を、通信中に拡張する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
　特許文献１には、時分割多重ネットワークにおける回線切替チャネルの帯域幅を変更する方法が記載されている。特許文献１に記載の帯域幅変更方法において、ビットストリームが予め定められた期間の反復フレームに分割され、各フレームは複数のタイムスロットに分割される。１つのチャンネルに１以上のタイムスロットを割り当てることができ、チャンネルに割り当てるタイムスロット数を増加させることで、チャンネルの帯域を拡張できると説明されている。
　一方、時分割多重ネットワークにおいてタイムスロット自体を拡張する方法も提案されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に記載の通信システムは、予め定められた期間の通信サイクルを繰り返して時分割多重通信を行うものである。通信サイクルは、定期送信セグメントとイベント送信セグメントとネットワークアイドル時間とに分割され、各セグメントは複数のタイムスロットに分割される。イベント送信セグメントは可変長のタイムスロットを含み、タイムスロット長を最小単位の整数倍に拡張することができると説明されている。
特表２００２－５２５９１５号公報 特開２００９－３８４７７号公報
　特許文献１に記載されているような、１つのチャンネルに１以上のタイムスロットを割り当てて帯域幅を拡張する方法において、１つのチャンネルに対してタイムスロットが連続して割り当てられない場合がある。この場合は１反復フレーム内であるチャネルの通信が開始してから終了するまでの期間の最大値は反復フレームの期間と同一となり、それ以上短縮することができない。つまり、通信に使用されない無駄な期間が生じる可能性がある。これは、例えば、ＰＬＣ (Programmable Logic Controller) 間の通信のような同じ種別のデータを定期的に通信する場合には無駄な期間が積み重なり通信速度の低下に繋がるという問題があった。
　また、特許文献２に記載の時分割多重ネットワークによれば、イベント送信セグメントにおいて、通信中にタイムスロットの帯域を拡張できるが、拡張によって後続のタイムスロットの通信開始及び終了時刻が遅延する問題があった。また、遅延によりタイムスロットごとの帯域保証ができないという課題もあった。
　本開示は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、一部のタイムスロットの拡張によって、後続のタイムスロットの通信が遅延することなく、各タイムスロットの帯域保証が可能な時分割多重通信システム、時分割多重通信方法及びプログラムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本開示の時分割多重通信システムは、マスタノード及び複数のスレーブノードが、複数のタイムスロットを含む通信フレームを用いて通信する時分割多重通信システムであって、マスタノードは、拡張期間、拡張タイムスロット番号及び拡張時刻を含む帯域拡張指示を、複数のスレーブノードに送信する帯域拡張指示部を備える。また、マスタノード及び複数のスレーブノードは、拡張時刻で指定された周期の後の周期において、開始時刻を拡張期間だけ早め、拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを拡張期間だけ拡張し、短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを拡張期間だけ短縮したフレームに前記通信フレームを変更する帯域拡張処理部を備えることを特徴とする。
　本開示によれば、マスタノードからの帯域拡張指示により指定された短縮タイムスロットを短縮し、指定された拡張タイムスロットを拡大するため、一部のタイムスロットの拡張によって、後続のタイムスロットの通信が遅延することなく、各タイムスロットの帯域を保証することが可能となる。
実施の形態１に係る時分割多重通信システムの構成例を示すブロック図 通信フレームの１周期の概略を示す図 マスタノードとスレーブノードの機能構成例を示す機能ブロック図 実施の形態１に係るマスタノードとスレーブノードの動作を示すシーケンス図 帯域拡張処理をしない場合と帯域拡張処理をする場合の通信フレームの概略を示す図 実施の形態２に係るマスタノードとスレーブノードの動作を示すシーケンス図 拡張回数を変えたときの通信フレームの違いを示す図
（実施の形態１）
　以下に、実施の形態１について図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、実施の形態１に係る時分割多重通信システム１０の構成例を示すブロック図である。時分割多重通信システム１０は、図１に示すように、マスタノード１１と複数のスレーブノード１２を含む。マスタノード１１とスレーブノード１２は互いに通信可能に接続されている。通信方法は、有線又は無線の時分割多重方式の任意の方法である。
　図２は、ノード間の通信で用いられる通信フレームの１周期の概略を示す図である。通信フレームの１周期は、複数のタイムスロットに分割されている。図２ではｎ個（ｎは自然数）のタイムスロットに分割された例を示している。各タイムスロットの長さは、互いに異なってもよい。スレーブノード１２はマスタノード１１により予め割り当てられたタイムスロットを用いてデータの送受信を行う。通信フレームは、図２に示した周期を繰り返し配列した構成を有する。
　図３は、マスタノード１１とスレーブノード１２の機能構成例を示す機能ブロック図である。マスタノード１１は、図３に示すように、制御部１１０、通信部１１５、記憶部１１６を備える。制御部１１０は、記憶部１１６に格納されているプログラムを実行する演算処理装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１１０は、プログラムを実行することにより、帯域拡張指示をスレーブノード１２に送信する帯域拡張指示部１１１と、通信フレームを帯域拡張指示に従ったフレームに変更する帯域拡張処理部１１２と、通信フレームのうち割り当てられたタイムスロットの期間中にデータの送受信を実行する送受信実行部１１３として機能する。
　スレーブノード１２は、図３に示すように、制御部１２０、通信部１２５、記憶部１２６を備える。制御部１２０は、記憶部１２６に格納されているプログラムを実行する演算処理装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）である。制御部１２０は、プログラムを実行することにより、通信フレームをマスタノード１１から受信した帯域拡張指示に従ったフレームに変更する帯域拡張処理部１２２と、通信フレームのうち割り当てられたタイムスロットの期間中にデータの送受信を実行する送受信実行部１２３として機能する。
　以上のように構成された時分割多重通信システム１０の動作について、図４に示すシーケンス図を用いて説明する。図４は、本実施の形態１に係るマスタノード１１とスレーブノード１２の動作を示すシーケンス図である。
まず、マスタノード１１は、特定のタイムスロットを拡張するために、拡張期間ＤＥＸと、拡張タイムスロット番号ＮＥＸと、短縮タイムスロット番号ＮＳＨと、拡張時刻ＴＥＸと、を決定し帯域拡張指示を作成する（ステップＳ１０１）。タイムスロットの拡張は、例えばスレーブノード１２からの通信容量の増加要求に対応し、又は上位装置からの指令により行われる。
　拡張期間ＤＥＸは、通信容量の増加に対応したタイムスロットの期間の拡張量であり、拡張するタイムスロットの拡張後の期間と拡張前の期間の差である。拡張タイムスロット番号ＮＥＸは、通信容量の増加を必要とするスレーブノード１２に予め割り当てられたタイムスロットを識別する番号である。拡張タイムスロット番号ＮＥＸは予め定めたタイムスロットの識別子を用いてもよく、又は、周期の先頭からの位置を表す番号を用いてもよい。
　短縮タイムスロット番号ＮＳＨは、帯域拡張時に短縮するタイムスロットを識別する番号である。短縮タイムスロット番号ＮＳＨで識別されるタイムスロットは、例えば、予め通信量が少ないことがわかっていて期間の短縮が許容されるタイムスロットである。拡張時刻ＴＥＸは、帯域拡張を行う周期を指定する値である。拡張時刻ＴＥＸは実時間であってもよく、又は、周期の番号であってもよい。
　次に、マスタノード１１は、ネットワーク内のすべてのスレーブノード１２に対し、帯域拡張指示を送信する（ステップＳ１０２）。マスタノード１１は、自己に割り当てられたタイムスロットを用いて帯域拡張指示を送信する。あるいは、マスタノード１１とスレーブノード１２の通信開始前である場合には、図２のタイムスロットの内、いずれのタイムスロットを用いて帯域拡張指示を送信してもよい。
　送信する帯域拡張指示は拡張期間ＤＥＸ、拡張タイムスロット番号ＮＥＸ、短縮タイムスロット番号ＮＳＨ、拡張時刻ＴＥＸの情報を含む。なお、帯域拡張時に短縮するタイムスロットが予め決められていて、全てのノードにおいて設定済みである場合は、短縮タイムスロット番号ＮＳＨは帯域拡張指示に含めなくてもよい。
　マスタノード１１は、帯域拡張指示を送信した後、拡張時刻ＴＥＸで指定された周期の前まで、拡張前のタイムスロットで通信を継続して、帯域拡張を待機する（ステップＳ１０３）。同様に、スレーブノード１２は、マスタノード１１からの帯域拡張指示を受信した後、拡張時刻ＴＥＸで指定された周期の前まで、拡張前のタイムスロットで通信を継続して、帯域拡張を待機する（ステップＳ１０３）。
　その後、マスタノード１１及びスレーブノード１２は拡張時刻ＴＥＸで指定した周期以降において帯域拡張処理を実行する（ステップＳ１０４）。
　ステップＳ１０４で実行する帯域拡張処理について、図５を用いて具体的に説明する。図５は、帯域拡張処理をしない場合と帯域拡張処理をした場合の通信フレームの概略を示す図である。図５において、ｃ回目周期は拡張時刻ＴＥＸが存する周期であり、拡張時刻ＴＥＸによって指定された周期である。ｃ＋１回目周期はｃ回目周期の次の周期である。
　タイムスロットｍは拡張タイムスロット番号ＮＥＸによって識別されるタイムスロットである。タイムスロットｎは短縮タイムスロット番号ＮＳＨによって識別されるタイムスロットである。タイムスロットｍおよびタイムスロットｎは順番が前後してもよい。
　帯域拡張をする場合について、図５の下の通信フレームを参照して説明する。まず、マスタノード１１およびスレーブノード１２はｃ回目周期においてタイムスロットｎを拡張期間ＤＥＸの期間だけ短縮する。図５に示した例において、タイムスロットｎはｃ回目周期の最後のスロットであるが、タイムスロットｎ以降にもタイムスロットが存する場合には、タイムスロットｎの後のタイムスロットの開始時刻および終了時刻を拡張期間ＤＥＸだけ早める。
　次に、ｃ＋１回目周期以降の周期において周期の開始時刻および終了時刻を拡張期間ＤＥＸだけ早める。また、ｃ＋１回目周期においてタイムスロットｍを拡張期間ＤＥＸだけ拡張する。また、ｃ＋１回目周期においてタイムスロットｎを拡張期間ＤＥＸだけ短縮する。
　以上のように変更した通信フレームを用いて、マスタノード１１及びスレーブノード１２の送受信実行部１１３及び１２３はデータの送受信を実行する。このようにして拡張タイムスロット番号ＮＥＸで指定したタイムスロットｍを後続のタイムスロットを遅延させることなく拡張することができる。
　以上説明したように本実施の形態に係る時分割多重通信システム１０は、マスタノード１１が複数のスレーブノード１２に対して、拡張期間ＤＥＸ、拡張タイムスロット番号ＮＥＸ、短縮タイムスロット番号ＮＳＨ及び拡張時刻ＴＥＸを含む帯域拡張指示を送信する。その後、マスタノード１１及び複数のスレーブノード１２は、拡張時刻ＴＥＸで指定された周期の後の周期において、開始時刻を拡張期間ＤＥＸだけ早め、拡張タイムスロット番号ＮＥＸで識別されたタイムスロットを、拡張期間ＤＥＸだけ拡張し、短縮タイムスロット番号ＮＳＨで識別されたタイムスロットを、拡張期間ＤＥＸだけ短縮した通信フレームに変更する帯域拡張処理を実行することとした。これにより一部のスロットの拡張によって、後続のスロットの通信が遅延することなく、各スロットの帯域を保証することが可能となる。
（実施の形態２）
　以下に、実施の形態２について図６，７を参照して詳細に説明する。本実施の形態２の時分割多重通信システム１０もまた、マスタノード１１が送信する帯域拡張指示に基づいて、マスタノード１１及び複数のスレーブノード１２が、指定したタイムスロットの期間を拡張する帯域拡張処理を実行する。本実施の形態２の時分割多重通信システム１０は、実施の形態１とハードウェア構成は同じであるが、帯域拡張指示と帯域拡張処理の内容が実施の形態１と異なる。
　図６は、本実施の形態２に係るマスタノード１１とスレーブノード１２の動作を示すシーケンス図である。まず、マスタノード１１は、特定のタイムスロットを拡張するために、拡張期間ＤＳＨと、拡張タイムスロット番号ＮＥＸと、短縮タイムスロット番号ＮＳＨと、拡張時刻ＴＥＸと、拡張回数ＲＥＸと、を決定し帯域拡張指示を作成する（ステップＳ１０１）。拡張回数ＲＥＸは、帯域拡張処理を実行する周期の回数である。拡張期間ＤＳＨは、１周期内において帯域拡張処理で拡張する期間である。
　次に、マスタノード１１は、ネットワーク内のすべてのスレーブノード１２に対し、帯域拡張指示を送信する（ステップＳ１０２）。帯域拡張指示は実施の形態１と同様の拡張期間ＤＳＨ、拡張タイムスロット番号ＮＥＸ、短縮タイムスロット番号ＮＳＨ、拡張時刻ＴＥＸに加えて、拡張回数ＲＥＸの情報を含む。
　マスタノード１１及びスレーブノード１２は、拡張時刻ＴＥＸで指定された周期の前まで、拡張前のタイムスロットで通信を継続して、帯域拡張を待機する（ステップＳ１０３）。
　その後、マスタノード１１及びスレーブノード１２は拡張時刻ＴＥＸで指定した周期以降において帯域拡張処理を実行する（ステップＳ１０４）。実施の形態１と同様に、拡張時刻ＴＥＸにより指定したｃ回目周期の次のｃ＋１回目の周期において、タイムスロットｍを拡張期間ＤＳＨだけ拡張し、タイムスロットｎを拡張期間ＤＳＨだけ短縮する。
　マスタノード１１及びスレーブノード１２はｃ＋１回目の周期で実行した帯域拡張処理を、ｃ＋１回目の周期以降、拡張回数ＲＥＸで指定した回数だけ繰り返し行う。これにより、拡張タイムスロット番号ＮＥＸで指定したタイムスロットｍを徐々に拡張する。
　帯域拡張処理を繰り返し行う効果について図７を用いて説明する。図７は、拡張する回数を変えたときの通信フレームの違いを示した図である。１回で帯域拡張をする場合は、周期１において短縮タイムスロット番号ＮＳＨで識別されるタイムスロットを拡張期間ＤＥＸ分短縮する必要があり、短縮タイムスロット番号ＮＳＨのタイムスロットの通信容量への影響が大きかった。
　これに対し、図７に示すように複数回で帯域拡張する場合は、複数の周期において短縮タイムスロット番号ＮＳＨで識別されるタイムスロットを拡張期間ＤＳＨ分短縮すればよく、短縮タイムスロット番号ＮＳＨのタイムスロットの帯域縮小の影響を抑えることができる。
　以上説明したように本実施の形態に係る時分割多重通信システム１０は、マスタノード１１が複数のスレーブノード１２に対して、拡張期間ＤＳＨ、拡張タイムスロット番号ＮＥＸ、短縮タイムスロット番号ＮＳＨ、拡張時刻ＴＥＸ及び拡張回数ＲＥＸを含む帯域拡張指示を送信する。その後、マスタノード１１及び複数のスレーブノード１２は、拡張タイムスロット番号ＮＥＸで識別されるタイムスロットを拡張期間ＤＳＨだけ拡張し、短縮タイムスロット番号ＮＳＨで識別されるタイムスロットを拡張期間ＤＳＨだけ短縮したフレームに変更する帯域拡張処理をＲＥＸ回繰り返すこととした。これにより１周期内での拡張期間を短くすることができ、短縮するタイムスロットへの帯域縮小の影響を小さくすることが可能となる。
（変形例）
　上記実施の形態は、種々の変更が可能である。
　上記実施の形態において、マスタノード１１は、拡張タイムスロット番号及び短縮タイムスロット番号を１つずつ指定した帯域拡張指示を送信するが、拡張タイムスロット番号又は短縮タイムスロット番号を複数指定して帯域拡張を実行してもよい。
　また、上記実施の形態に示したハードウェア構成及び制御部１１０，１２０の処理内容は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。制御部１１０，１２０で実現する各機能は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。
　例えば、上記実施の形態の動作を実行するためのプログラムを、コンピュータが読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto Optical Disc）、メモリカード等の記録媒体に格納して配布し、プログラムをコンピュータにインストールすることにより、各機能を実現することができるコンピュータを構成してもよい。そして、各機能をＯＳ（Operating System）とアプリケーションとの分担、又はＯＳとアプリケーションとの協同により実現する場合には、ＯＳ以外の部分のみを記録媒体に格納してもよい。
　本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。
　１０　時分割多重通信システム、１１　マスタノード、１２　スレーブノード、１１０，１２０　制御部、１１１　帯域拡張指示部、１１２，１２２　帯域拡張処理部、１１３，１２３　送受信実行部、１１５，１２５　通信部、１１６，１２６　記憶部。

Claims (7)

  1. 　マスタノード及び複数のスレーブノードが、複数のタイムスロットを含む通信フレームを用いて通信する時分割多重通信システムであって、
    　前記マスタノードは、拡張期間、拡張タイムスロット番号及び拡張時刻を含む帯域拡張指示を、複数の前記スレーブノードに送信する帯域拡張指示部を備え、
    　前記マスタノード及び複数の前記スレーブノードは、前記拡張時刻で指定された周期の後の周期において、開始時刻を前記拡張期間だけ早め、前記拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ拡張し、短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ短縮したフレームに前記通信フレームを変更する帯域拡張処理部を備える、
    　時分割多重通信システム。
  2. 　前記帯域拡張指示は、前記短縮タイムスロット番号を更に含み、
    　前記帯域拡張処理部は、前記拡張時刻で指定された周期以降の周期において、前記短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを、前記拡張期間だけ短縮することにより、前記拡張時刻で指定された周期以降の周期の前記開始時刻を早める、
    　請求項１に記載の時分割多重通信システム。
  3. 　前記短縮タイムスロット番号は、帯域拡張時に短縮することを予め定めたタイムスロットを識別する番号であって、
    　前記帯域拡張処理部は、前記拡張時刻で指定された周期以降の周期において、前記短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを、前記拡張期間だけ短縮することにより、前記拡張時刻で指定された周期以降の周期の前記開始時刻を早める、
    　請求項１に記載の時分割多重通信システム。
  4. 　前記帯域拡張指示は、拡張回数を更に含み、
    　前記帯域拡張処理部は、前記拡張回数に示された回数の周期の間、前記開始時刻を早め、前記拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを拡張し、前記短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを短縮したフレームに前記通信フレームを変更する、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の時分割多重通信システム。
  5. 　複数のタイムスロットを含む通信フレームを用いて通信する時分割多重通信方法であって、
    　マスタノードがスレーブノードに対して、拡張期間、拡張タイムスロット番号及び拡張時刻を含む帯域拡張指示を送信する帯域拡張指示ステップと、
    　前記マスタノード及び前記スレーブノードが、前記拡張時刻で指定された周期の後の周期において、開始時刻を前記拡張期間だけ早め、前記拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ拡張し、短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ短縮させる帯域拡張処理ステップと、有する、
    　時分割多重通信方法。
  6. 　複数のタイムスロットを含む通信フレームを用いて通信する時分割多重通信システムのマスタノードのコンピュータを、
    　スレーブノードに対して、拡張期間、拡張タイムスロット番号及び拡張時刻を含む帯域拡張指示を送信する帯域拡張指示部、
    　前記拡張時刻で指定された周期の後の周期において、開始時刻を前記拡張期間だけ早め、前記拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ拡張し、短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ短縮させる帯域拡張処理部、
    　として機能させるプログラム。
  7. 　複数のタイムスロットを含む通信フレームを用いて通信する時分割多重通信システムのスレーブノードのコンピュータを、
    　マスタノードから、拡張期間、拡張タイムスロット番号及び拡張時刻を含む帯域拡張指示を受信したときに、前記拡張時刻で指定された周期の後の周期において、開始時刻を前記拡張期間だけ早め、前記拡張タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ拡張し、短縮タイムスロット番号で識別されるタイムスロットを前記拡張期間だけ短縮させる帯域拡張処理部、
    　として機能させるプログラム。
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