JP5676911B2 - 通信システム、制御ノード装置及びその制御方法、被制御ノード装置及びその制御方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は通信システム、制御ノード装置、ノード装置、通信方法、及びプログラムに関し、特に、制御ノードが周辺ノードを検出し、無線通信ネットワークに追加するためのデータ伝送技術に関する。

制御ノードと直接通信ができないノードをネットワークに追加する場合、従来の構成では、制御ノードと直接通信が可能な中継ノードを介して、当該ノードを探索させていた（特許文献１，２）。この構成では、制御ノードが、制御ノードと直接通信可能な中継ノードに対して、周辺ノードの検索指示信号を送信し、検索指示信号を受信した中継ノードは機器検索信号を送信することにより、周辺ノードを検索する。そして、ノード検索結果を中継ノードが制御ノードに送信することにより、制御ノードは各ノードに割り当てる通信タイミングを決定し、全てのノードに対して通信領域割当情報を通知している。

特開２００８−１３１５１７号公報 特開２００９−０４９９３２号公報

従来の構成では、制御ノード、若しくは、制御ノードと直接通信が可能な中継ノード、のいずれかと直接通信が可能なノードを検出している。従って、ユーザーは予め制御ノードや中継ノードと直接通信が可能な位置にノードを配置する必要がある。特に６０ＧＨｚ帯のミリ波のような高い周波数を利用する無線通信システムでは、通信路の伝播減衰が大きく通信距離の確保が困難なため、制御ノードや中継ノードと直接通信が可能な位置を予想することが難しい。

そこで本発明では、制御ノード、制御ノードと直接通信が可能な中継ノード、のいずれとも直接通信ができないノードをネットワークに追加可能にするための技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明による通信システムは以下の構成を備える。即ち、
複数のノード装置が形成する通信ネットワークにおいて、所定の通信フレームに同期して通信を行う通信システムであって、
前記通信ネットワークにおける通信を制御する制御ノード装置と、１以上の被制御ノード装置と、
を備え、
前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
前記制御ノード装置は、
前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、前記第１の時間領域内の各区間の割当情報を、前記制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の区間において送信する送信手段と、
前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置の前記通信ネットワークへのアクセス要求を受信した場合に、前記通信フレームにおいて当該新規ノード装置に対する前記第１の時間領域内の１区間を割り当てる割り当て手段と、
前記割り当て手段による割り当てに基づいて、前記割当情報を更新する更新手段と、
を備え、
前記被制御ノード装置は、
当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において前記割当情報を受信した場合に、当該割当情報を当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において中継し、前記アクセス要求を受信した場合に当該アクセス要求を当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において中継する中継手段、
を備え
前記新規ノード装置は、
前記第１の時間領域の各区間の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記通信フレームにおける前記第１の時間領域の配置と、第２の時間領域の配置とを検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記第２の時間領域の配置より特定される前記第２の時間領域において、前記通信ネットワークへのアクセス要求を送信する送信手段と、
を備える。

本発明によれば、制御ノード、制御ノードと直接通信が可能な中継ノード、のいずれとも直接通信ができないノードをネットワークに追加可能にするための技術を提供することができる。

ネットワーク構成例を表す図である。 制御ノードの構成例を模式的に示すブロック図である。 ノードの構成例を模式的に示すブロック図である。 スーパーフレームの構成例を模式的に示す図である スーパーフレーム構成の遷移を示す図である。 、 システム全体の流れを示すシーケンス図である。 新規ノードの制御動作を示すフローチャートである。 既存ノードの制御動作を示すフローチャートである。 制御ノードの制御動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態に係るネットワーク及び各ノードの構成、通信フレームやパケットの構成、制御動作について、図１〜図１０を参照して説明する。

（ネットワーク構成）
図１は本実施形態における無線通信システムのネットワークの構成例を表す図である。図１に示すように、通信ネットワークは、複数のノードによって形成される。本構成は５．１ＣＨサラウンドシステムの構成をとっており、データソースからの音響データを各ノードに無線伝送している。

図１ではネットワークを制御する制御ノード１００は、音響コンテンツを含むデータソース１２０と接続されている。ただし制御ノード１００は必ずしもデータソース１２０と直接接続されている必要はない。

全てのノードにはスピーカ１１０〜１１５が接続されており、それぞれ使用する音響チャネル（センター、フロント右、フロント左、リア右、リア左、低音出力用サブウーファ）が予め決まっている。ノード１〜５（１０１〜１０５）は無線リンクを介して受信した音響データの中から自身の音響チャネル用のデータを抽出し、スピーカ１１１〜１１５に出力する。更に各ノード１００〜１０５は受信したデータを中継伝送する中継機能を備えている。

１０はネットワークにおける無線通信範囲で、１３０は無線通信リンクのうちの１つを示している。例えば、制御ノード１００が送信（送出）するデータは、ノード１〜３（１０１〜１０３）で受信可能であるが、ノード４〜５（１０４〜１０５）では受信できない。同様に、例えば、ノード１が送信するデータは制御ノード及びノード２で受信可能だが、ノード３〜５は受信できず、ノード４が送信するデータはノード３、５で受信可能だが、制御ノード及びノード１、２は受信できない。なお、無線データには、全ノードで必要となる通信領域割当情報、制御コマンドやアクセス要求を含む制御データ、ノード１〜５（１０１〜１０５）を宛先とする音響データ等を含んでいる。後述するように、これらのノードは、通信ネットワークにおいて、所定の通信フレームに同期して通信を行う。

本実施形態における無線通信システムでは、これらの無線データをネットワーク内の全てのノードが中継伝送することにより、ネットワーク内のノードのいずれかと接続できれば、新規ノードがネットワークに参加できるようになっている。なお、本実施形態では、ノード間で送受信するデータの種類が音響データである場合を一例として説明するが、本実施形態の手法はデータの種類を問わないことは言うまでもない。

（制御ノード）
次に各ノードの構成について図２、図３を用いて説明する。図２は、制御ノード１００の内部構成を示したブロック図である。

２００は制御ノード１００内の全体の動作を制御する制御部である。制御部２００はＣＰＵ（中央演算処理装置）等により実現される。２０５は送受信処理のタイミングを生成するためのタイマ部である。送受信タイミングのような通信タイミングは通信領域割当情報２１８によって決定される。２１０は制御ノード１００のプログラムや不揮発性のパラメータを格納するためのＲＯＭ（読み出し専用メモリ）である。

２１５は揮発性のパラメータやデータを格納するためのＲＡＭ（書き込み可能メモリ）である。２１６はネットワーク参加手続きを完了し、既にネットワークに参加している既存ノードの一覧を示すノードリストである。２１７はデータソース１２０から受信した音響データを含むアプリケーションデータである。本例では、アプリケーションデータを音響データとしているが、これに限定されるものではなく、例えば映像データや単なるファイルデータなどであってもよい。２１８は通信フレーム（通信フレーム）内のデータ送受信タイミングを示す通信領域割当情報、２１９は各ノードの制御コマンドや新規ノードがネットワークに参加する際に送信（送出）するデータであるアクセス要求等を含む制御データである。２１６〜２１９は全てＲＡＭ２１５に保存される。

２２０は予約タイムスロット領域（第１の時間領域）と競合アクセス領域（第２の時間領域）の割り当てを決定し、通信領域割当情報２１８を構築するブロックである通信領域割当情報生成部である。２３０は無線データを放射するためのアンテナ部、２３５は無線データ送受信の信号処理を行う無線通信部である。２４０は競合アクセス領域をモニタし、新規ノードがアクセス要求を送信しているかどうかをチェックする競合アクセス領域データ処理部である。２４５は、アプリケーションデータ２１７のうち自身の使用するデータを抽出し、外部インターフェース部２（２６５）に出力するアプリケーションデータ処理部である。

２５０は、各ノードからの制御コマンドや新規ノードのアクセス要求を処理する制御データ処理部ある。２５５は通信領域割当情報２１８に定められたタイミングで、タイムスロットデータの送信と、他ノードからタイムスロットデータの受信を行うタイムスロットデータ処理部である。タイムスロットデータには、通信領域割当情報、音響データ、各ノードが生成する制御データが格納される。２６０はデータソース１１５から音響データを受信するための外部インターフェース部１で、２６５はスピーカ１１０に音響データを出力するための外部インターフェース部２である。

（一般ノード）
図３は、ノード１〜５（１０１〜１０５）の内部構成を示したブロック図である。３００はノード１〜５（１０１〜１０５）内の全体の動作を制御する制御部である。制御部３００はＣＰＵ等により実現される。３０５は送受信処理のタイミングを生成するためのタイマ部である。送受信タイミングは無線通信により受信した通信領域割当情報３１７によって決定される。３１０はノード１〜５（１０１〜１０５）のプログラムや不揮発性のパラメータを格納するためのＲＯＭ（読み出し専用メモリ）である。

３１５は揮発性のパラメータやデータを格納するためのＲＡＭ（書き込み可能メモリ）である。３１６は無線通信により受信した音響データを含むアプリケーションデータである。３１７は通信フレーム内のデータ送受信タイミングを示す通信領域割当情報、３１８は各ノードの制御コマンドや新規ノードのアクセス要求等を含む制御データである。３１６〜３１８は全てＲＡＭ３１５に保存される。

３２０は受信したタイムスロットをサーチし、通信領域割当情報を抽出する通信領域割当情報処理部である。３２５は無線データを放射するためのアンテナ部、３３０は無線データ送受信の信号処理を行う無線通信部である。３４０は、自身が新規ノードの場合に競合アクセス領域を使用してアクセス要求を送信（送出）し、既存ノードの場合に競合アクセス領域をモニタし、アクセス要求の送信有無をチェックする競合アクセス領域データ処理部である。３４５は、アプリケーションデータ３１６のうち自身の使用するデータを抽出し、外部インターフェース部３６０に出力するアプリケーションデータ処理部である。

３５０は、競合アクセス領域データ処理部３４０で検出されたアクセス要求や、受信した他のノードの制御データを処理する制御データ処理部である。３５５は通信領域割当情報３１７に定められたタイミングで、タイムスロットデータの送信と、他ノードからタイムスロットデータの受信を行うタイムスロットデータ処理部である。タイムスロットには、通信領域割当情報、音響データ、各ノードが生成する制御データが格納される。３６０はスピーカ１１１〜１１５への音響データの出力を行うための外部インターフェース部である。

（通信フレーム）
次に通信フレームの構成について図４を用いて説明する。図４(ａ)は本実施形態の無線通信システムにおける通信フレームであるスーパーフレーム４００の構成を示す図である。スーパーフレーム４００は固定長であり、繰り返し周期で送信される。スーパーフレーム４００は、予約タイムスロット領域４１０と競合アクセス領域４２０、の２つの時分割領域を含んでいる。

予約タイムスロット領域４１０では、ネットワークに参加している制御ノードと（１以上の）既存ノードにタイムスロットが割り当てられ、通信領域割当情報、各ノードが生成する制御データ、音響データ等のアプリケーションデータの送信に使用される。また競合アクセス領域４２０では、新規ノードがネットワークに参加する際に、アクセス要求を送信する全ノード共通の領域として使用される。アクセス要求の送信方法としては、所定時間キャリアセンスを行い、他ノードが送信していないことを確認したのち、ランダム時間経過後に送信することにより衝突を回避するＣＳＭＡ／ＣＡのような既知の技術を用いることが可能である。これら２つの領域の通信フレーム内における配置及びタイムスロット構成は、全て制御ノードが生成する通信領域割当情報に格納される。

図４(ｂ)は予約タイムスロット領域４１０の詳細構成を示す図である。この例では制御ノード１００及び既存ノードであるノード１〜４（１０１〜１０４）のそれぞれにタイムスロット４１１〜４１５が割り当てられている。更に各タイムスロットは通信領域割当情報（４４０，４６０）と、データフレーム（４５０，４７０）を含む。

４１１は制御ノード１００が送信するタイムスロットを示しており、通信領域割当情報４４０は制御ノード１１０が生成したものである。通信領域割当情報４４０は、現在のスーパーフレームの通信領域割当情報４４１と、次のスーパーフレームで使用する通信領域割当情報４４２を含んでいる。更に４５０のデータフレームは、各既存ノードから受信したパケット４５２〜４５５の中継データ及び制御ノードの生成したパケット４５１を含んでいる。

更に各パケットは、図４（ｂ）ではノード３のパケット４５４について説明しているように、パケットヘッダ４５６を含んでいる。パケットヘッダ４５６は、パケット内のデータの構成を示すと共に、既存ノードがスーパーフレームへの同期を維持しているかどうかを制御ノードがモニタするためにも使用される。ノード３のパケット４５４は音響データ等を含むアプリケーションデータ４５７、制御データ４５８を含む。

一方、同様に４１４はノード３（１０３）が送信するタイムスロットを示しており、通信領域割当情報４６０は制御ノード１１０が生成したものを受信し、中継伝送している。

更に４７０のデータフレームは、制御ノード１００と各既存ノード１０１、１０２、１０４から受信したパケット４７１〜４７３、４７５及びノード３の生成したパケット４７４を含んでいる。なお、パケット４７２〜４７５の構造はパケット４５４の構造と同様である。

このようにタイムスロット領域において、通信領域割当情報やアクセス要求等の制御データを含むパケットをネットワーク内の全てのノードで中継伝送している。これにより、制御ノードや制御ノードと直接通信が可能な中継ノード、のいずれとも直接通信ができないノードであっても、ネットワーク内のノードのいずれかと接続できれば、ネットワークに参加できるようになっている。

（全体動作の概要）
次に図５を用いて本実施形態における全体動作の概要をスーパーフレーム構成の遷移と共に説明する。全体動作の詳細は図６Ａ、図６Ｂを参照して後述する。この例ではノード１〜４（１０１〜１０４）が既存ノードであり、ノード１〜３（１０１〜１０３）は制御ノード１００と直接通信ができるが、ノード４（１０４）は制御ノード１００と直接通信ができない。以下、ノード５（１０５）が新規ノードとしてネットワークに参加する際の動作について説明する。なお、ノード５（１０５）は、制御ノード１００及びノード１、２（１０１、１０２）とは直接通信できないが、ノード３、４（１０３、１０４）とは直接通信できる場所に存在する。

まず、Ｓ５００において、制御ノード１００は自身に割り当てられたタイムスロットで、生成した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを送信する。更に既存ノード１〜４（１０１〜１０４）は割り当てられたタイムスロットで、受信した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを中継伝送する。その間ノード５（１０５）はタイムスロットのサーチを行い、通信領域割当情報の取得を行う。ノード５（１０５）は全てのタイムスロット（４１１〜４１５）のうち、どれか１つの受信に成功すれば通信領域割当情報を取得し、残りの予約タイムスロット領域と競合アクセス領域の配置を特定することができる。

次にＳ５０５において、競合アクセス領域の配置を特定することができたノード５（１０５）は、競合アクセス領域４２０を使用して、アクセス要求を送信する。競合アクセス領域は、Ｓ５１０において既存ノード１０１〜１０４によりモニタされ、各ノードのタイムスロット４１２〜４１５を用いて、制御ノード１００へ中継伝送される。

次にノード５（１０５）からのアクセス要求を受信した制御ノード１００は、予約タイムスロット領域にノード５を新たに割り当て、更に予約タイムスロット領域の拡大に伴い、競合アクセス領域を縮小する（図５参照）。制御ノード１００は更新された通信領域割当情報を全ノードに送信することにより、各ノードはネットワークに新たにノード５（１０５）が加わったことを認識することができる。

（全体動作シーケンス）
次に、本実施形態における全体動作の流れを図６Ａ、図６Ｂのシーケンス図を用いて説明する。ここでも図５と同様に、ノード１〜４（１０１〜１０４）が既存ノードであり、ノード５（１０５）が新規ノードとしてネットワークに参加する際の全体動作について例示的に説明する。

図６ＡのＳ６００〜Ｓ６４２はｎ番目のスーパーフレームにおける各ノードの処理を示している。まずＳ６００において、制御ノード１００は通信領域の割当を決定する。ここでは、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目のスーパーフレーム双方に対して、既存ノードであるノード１〜４（１０１〜１０４）にタイムスロットを割り当て、更に競合アクセス領域を割り当てる。次にＳ６０１において、制御ノード１００は自身に割り当てられたタイムスロットで、生成した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを送信する。更にＳ６０５、Ｓ６１０、Ｓ６１５、Ｓ６２０で既存ノード１〜４（１０１〜１０４）は割り当てられたタイムスロットで、受信した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを中継伝送する。なお、図の矢印は送信したデータの到達範囲を示している。例えば、図６Ａの例では、Ｓ６０１で制御ノード１００から送信されたデータは、ノード１〜３（１０１〜１０３）に到達している。同様に、Ｓ６０５でノード１から送信されたデータは、制御ノード、及びノード２に到達しており、Ｓ６１０でノード２から送信されたデータは、制御ノード、ノード１、及びノード３に到達している。

一方、Ｓ６２５で電源を投入されたノード５（１０５）はネットワークに新規に参加するために、Ｓ６３０でタイムスロットのサーチを行う。この例では、Ｓ６３５においてノード４（１０４）の送信したタイムスロットの受信に成功し、通信領域割当情報を取得している。それに伴いノード５（１０５）は、競合アクセス領域の配置を特定することができる。ノード５（１０５）は、次にＳ６４０において、特定した競合アクセス領域を使用してアクセス要求を送信する。競合アクセス領域は、制御ノード、既存ノード１０１〜１０４によりモニタされる。この例では、Ｓ６４１においてノード４（１０４）が、さらに、Ｓ６４２においてノード３（１０３）が、ともにノード５（１０５）からのアクセス要求の受信に成功している。

次にＳ６４５〜Ｓ６５７は（ｎ＋１）番目のスーパーフレームにおける各ノードの処理を示している。このスーパーフレームでは、制御ノードは新規ノードをまだ認識していないため、Ｓ６４５において、ｎ番目及び（ｎ＋１）番目のスーパーフレーム双方に対して、既存ノードであるノード１〜４（１０１〜１０４）にタイムスロットを割り当てる。次にＳ６４６において、通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを送信する。更にＳ６５０〜Ｓ６５２、Ｓ６５５で既存ノード１〜４（１０１〜１０４）は割り当てられたタイムスロットで、受信した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを中継伝送する。このとき、ノード３（１０３）とノード４（１０４）は、前回のスーパーフレームで受信したノード５（１０５）からのアクセス要求をタイムスロットデータに含めて中継する。その結果、ノード３（１０３）が中継したアクセス要求を、Ｓ６５３においてノード２（１０２）が、Ｓ６５４において制御ノード１００が受信する。同様にノード４（１０４）が中継したアクセス要求を、Ｓ６５６においてノード３（１０３）が受信する。アクセス要求を受信した制御ノード１００はＳ６５７にて、新規ノードをノードリストに追加する。

次に、図６ＢのＳ６６０〜Ｓ６６５は（ｎ＋２）番目のスーパーフレームにおける各ノードの処理を示している。このスーパーフレームでは、制御ノード１００はノードリストに新規ノードが追加されたことを認識している。そこでＳ６６０において、（ｎ＋２）番目のスーパーフレームに対しては、ノード１〜４（１０１〜１０４）に、（ｎ＋３）番目のスーパーフレームに対しては、ノード１〜５（１０１〜１０５）にタイムスロットを割り当てる。更新された通信領域割当情報は、Ｓ６６２〜Ｓ６６５でノード１〜４（１０１〜１０４）により中継伝送される。それにより全てのノードは次回のスーパーフレームからノード５（１０５）が追加されることを知ることができる。ノード２（１０２）及びノード３（１０３）は１つ前のスーパーフレームでノード５（１０５）のアクセス要求を受信しているため、ノード５（１０５）がネットワークに参加していることを既に知っている。そのため更なるアクセス要求の中継は行わない。

次に、Ｓ６７０〜Ｓ６７６は（ｎ＋３）番目のスーパーフレームにおける各ノードの処理を示している。まずＳ６７０において、制御ノード１００は、（ｎ＋３）番目及び（ｎ＋４）番目のスーパーフレーム双方に対して、ノード１〜５（１０１〜１０５）にタイムスロットを割り当て、更に競合アクセス領域を割り当てる。次にＳ６７１において、制御ノード１００は自身に割り当てられたタイムスロットで、生成した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを送信する。更にＳ６７２〜Ｓ６７６でノード１〜５（１０１〜１０５）は割り当てられたタイムスロットで、受信した通信領域割当情報を含むタイムスロットデータを中継伝送する。
以上が、ノード５が新規にネットワークに参加する際のシーケンスである。

（新規ノードの動作）
次に各ノードの個別の制御動作について図７〜９を用いて説明する。
図７は新規ノードの制御動作を示している。まず新規ノードはＳ７００において、スーパーフレーム内のタイムスロットのサーチを行う。そしてＳ７０５でタイムスロット内の通信領域割当情報の取得に成功したかどうかを判断する。成功した場合（Ｓ７０５でＹＥＳ）には、Ｓ７１０に分岐し、失敗した場合（Ｓ７０５でＮＯ）にはＳ７００に戻り再度サーチを行う。Ｓ７１０では、受信に成功した通信領域割当情報を解析し、スーパーフレーム内のタイムスロットの配置及び競合アクセス領域の配置を特定する。すなわち、Ｓ７１０では、通信領域割当情報に基づいて通信フレームにおいて定められている通信タイミングを判定する。

次にＳ７１５では、通信タイミングの判定結果に基づいて、特定できた競合アクセス領域において、アクセス要求を送信する。送信方法としては、例えば、先に説明したＣＳＭＡ／ＣＡのような既知の技術を用いることが可能である。その後、Ｓ７２０で各ノードが送信するタイムスロットに含まれる通信領域割当情報を取得し、所定時間の間に自身の割当を含む通信領域割当情報を受信したかどうかを判定する。自身の割当を含む場合（Ｓ７２０でＹＥＳ）には、制御ノードが自身をネットワークに追加したと判断し、新規ノードの処理を終了し、以降の処理は既存ノードの処理となる。自身の割当を含む通信領域割当情報を所定の時間内に取得できなかった場合（Ｓ７２０でＮＯ）には、Ｓ７１５に戻り再度アクセス要求の送信を行う。

（既存ノードの動作）
○スーパーフレーム処理
図８は既存ノードの制御動作を示している。図８の(ａ)はｎ番目のスーパーフレームの制御動作を示しており、既存ノードはこの制御動作をスーパーフレーム単位で繰り返し行う。まずＳ８００にて、予約タイムスロット領域のタイムスロット送受信処理を行う。この動作の詳細については図８の(ｂ)を用いて後述する。次にＳ８２０にて、Ｓ８００のタイムスロット送受信処理で、通信領域割当情報の取得に成功したかどうかを判断する。

取得に成功していた場合（Ｓ８２０でＹＥＳ）には、Ｓ８４０に分岐し、競合アクセス領域の送受信処理を行う。失敗していた場合（Ｓ８２０でＮＯ）には、スーパーフレームの処理を終了する。競合アクセス領域の送受信処理についても図８の(ｃ)を用いて後述する。

○タイムスロット送受信処理
次に図８の(ｂ)を用いてタイムスロット送受信処理について説明する。まずＳ８０１にて（ｎ−１）番目のスーパーフレームで取得したｎ番目の通信領域割当情報の読み込みを行う。次にＳ８０２にてタイムスロット単位の送受信処理を行うためのタイマを起動する。このタイマは予測タイムスロットを構成する各タイムスロットの時間区間を計時すると満了する。Ｓ８０３ではタイマが満了したかどうかを判定し、満了していない場合（Ｓ８０３でＮＯ）には、Ｓ８０３に戻り、満了した場合（Ｓ８０３でＹＥＳ）にはＳ８０４に分岐し、タイマをリセットする。

次にＳ８０５ではＳ８０１にて読み込んだ通信領域割当情報に従い、現在処理するタイムスロットが自身の割当であるかを判定する。自身の割当でないと判定された場合（Ｓ８０５でＮＯ）には、Ｓ８０７に分岐し、タイムスロットに含まれる通信領域割当情報とデータフレームに含まれる各ノードの生成したパケットデータを受信し、保持する。自身への割当と判定された場合（Ｓ８０５でＹＥＳ）には、Ｓ８０６に分岐し、保持していた通信領域割当情報と自身生成したパケットデータと各ノードの生成したパケットデータをタイムスロットで送信する。

次にＳ８０８において、現在処理しているタイムスロットが予約タイムスロット領域内の最終タイムスロットであるかどうかを判定する。最終のものでないと判定した場合（Ｓ８０８でＮＯ）には、Ｓ８０３に戻りタイムスロットの送受信処理を継続する。最終のものであると判定した場合（Ｓ８０８でＹＥＳ）には、Ｓ８０９に分岐し、タイムスロットのタイマを停止する。

次にＳ８１０において、タイムスロット受信処理で、２つ以上のタイムスロットを受信したかどうかを判定する。２つ以上受信できている場合（Ｓ８１０でＹＥＳ）は、Ｓ８１１に分岐し、パケットごとにエラーの少ないパケットデータを選択する。この選択においては、例えば、誤り訂正符号技術等を利用することができる。そうでない場合（Ｓ８１０でＮＯ）には、受信できているパケットデータをそのまま使用する。次にＳ８１２に分岐し、受信パケット内に音響データのアプリケーションデータを含む場合には、スピーカに出力し再生する。

○競合アクセス領域送受信処理
次に、図８の(ｃ)を用いて競合アクセス領域送受信処理について説明する。まずＳ８４１にてタイムスロット送受信処理によって受信した通信領域割当情報に基づいて特定される競合アクセス領域をモニタする。そしてＳ８４２にて新規ノードから送信されるアクセス要求が含まれているかどうかを判定する。アクセス要求が含まれない場合（Ｓ８４２でＮＯ）には、競合アクセス領域の送受信処理を終了する。アクセス要求が含まれている場合（Ｓ８４２でＹＥＳ）には、Ｓ８４３にて受信した通信領域割当情報に、アクセス要求を送信しているノードのタイムスロットの割当があるかどうかを判定する。割当がある場合（Ｓ８４３でＹＥＳ）には、既に制御ノードが新規ノードのアクセス要求を受信し、ネットワークに追加する処理を完了したと判断できるので、アクセス要求の中継を行わず競合アクセス領域の送受信処理を終了する。割当がない場合（Ｓ８４３でＮＯ）には、次の（ｎ＋１）番目のスーパーフレームでアクセス要求の中継を行うために、Ｓ８４４にて自身のパケット内の制御データにアクセス要求を格納し、保持する。

（制御ノードの動作）
図９はｎ番目のスーパーフレームにおける制御ノードの制御動作を示しており、この制御動作をスーパーフレーム単位で繰り返し行う。まず、Ｓ９００にて、前回の（ｎ−１）番目のスーパーフレーム処理時に決定したｎ番目スーパーフレームの通信領域割当情報を、現スーパーフレームの通信領域割当情報として設定する。次に、Ｓ９０５にて、ノードリストに基づき次スーパーフレームの通信領域割当情報を生成し、保持する。次に、Ｓ９１０にて、決定された予約タイムスロット領域に基づいて、競合アクセス領域の割当を決定する。

次にＳ９１５にてタイムスロットの送受信処理を行う。この処理の詳細については図８の(ｂ)の既存ノードのタイムスロット送受信処理と同様なので説明を省略する。

Ｓ９３０では制御ノード１００は、競合アクセス領域のモニタを行い、新規ノードからのアクセス要求が含まれている場合に受信を行う。次にＳ９３５にて、タイムスロット送受信処理もしくは競合アクセス領域送受信処理にて、アクセス要求を受信したかどうかを判定する。受信している場合（Ｓ９３５でＹＥＳ）にはＳ９４０へ分岐し、そうでない場合（Ｓ９３５でＮＯ）にはスーパーフレームの処理を終了する。Ｓ９４０では、アクセス要求を送信したノードをネットワークに追加してよいかどうかを判断する。ネットワークへの追加の可否は、例えば、アクセス要求を送信したノードが、制御ノード１００が構築しているネットワークの通信規格に適合しているか否か等に基づいて行うことができる。また、本システムは、固定長のスーパーフレームを繰り返し周期で送信して通信する。従って、スーパーフレームに収容できるノード数に限りがある。よって、制御ノード１００は、この限度数を超えるか否かを判断し、超える場合はノードを追加できないと判断し、限度数を超えない場合はノードを追加できると判断する。追加してよいと判断した場合（Ｓ９４０でＹＥＳ）には、Ｓ９４５にてノードリストに新規ノードを追加する。そうでない場合（Ｓ９４０でＮＯ）には、スーパーフレームの処理を終了する。

上記のように、本実施形態の構成によれば、制御ノードの生成する通信領域割当情報と新規ノードの生成するアクセス要求をネットワーク内の全てのノードが互いに中継伝送する。それにより、ネットワーク内のノードのいずれかと接続できるノードであれば、既存ノードを経由して制御ノードが検出し、検出されたノードを追加した通信領域割当情報を生成することができる。その結果、従来と比較してノードの設置の自由度を高めることができるため、ユーザーの利便性を向上させることができる。

＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (11)

1. 複数のノード装置が形成する通信ネットワークにおいて、所定の通信フレームに同期して通信を行う通信システムであって、
   前記通信ネットワークにおける通信を制御する制御ノード装置と、１以上の被制御ノード装置と、
   を備え、
   前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
   前記制御ノード装置は、
   前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、前記第１の時間領域内の各区間の割当情報を、前記制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の区間において送信する送信手段と、
   前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置の前記通信ネットワークへのアクセス要求を受信した場合に、前記通信フレームにおいて当該新規ノード装置に対する前記第１の時間領域内の１区間を割り当てる割り当て手段と、
   前記割り当て手段による割り当てに基づいて、前記割当情報を更新する更新手段と、
   を備え、
   前記被制御ノード装置は、
   当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において前記割当情報を受信した場合に、当該割当情報を当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において中継し、前記アクセス要求を受信した場合に当該アクセス要求を当該被制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の各区間において中継する中継手段、
   を備え
   前記新規ノード装置は、
   前記第１の時間領域の各区間の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記通信フレームにおける前記第１の時間領域の配置と、第２の時間領域の配置とを検出する検出手段と、
   前記検出手段により検出された前記第２の時間領域の配置より特定される前記第２の時間領域において、前記通信ネットワークへのアクセス要求を送信する送信手段と、
   を備えることを特徴とする通信システム。
2. 前記制御ノード装置の更新手段は、前記新規ノード装置を前記通信ネットワークに参加させると判定した場合に、前記新規ノード装置の前記送信手段がデータを送信するための前記第１の時間領域内の区間を前記第１の時間領域に追加して当該第１の時間領域を拡大するように、前記割当情報を更新することを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
3. 前記制御ノード装置の送信手段は、前記被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において、複数の被制御ノード装置宛てのデータを送信し、前記被制御ノード装置の中継手段は、前記被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において、複数の被制御ノード装置宛てのデータを中継することを特徴とする請求項１または２に記載の通信システム。
4. 複数のノード装置が形成する通信ネットワークにおいて、所定の通信フレームに同期した通信を制御する制御ノード装置であって、
   前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
   前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、前記第１の時間領域内の区間の割当情報を、前記制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域の区間において送信する送信手段と、
   前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置の前記通信ネットワークへのアクセス要求を受信した場合に、前記通信フレームにおいて当該新規ノード装置に対する前記第１の時間領域内の区間を割り当てる割り当て手段と、
   前記割り当て手段による割り当てに基づいて、前記割当情報を更新する更新手段と、
   を備え、
   前記アクセス要求は、前記新規ノード装置が前記第１の時間領域の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記通信フレームにおける前記第１の時間領域の配置と前記第２の時間領域の配置を検出し、当該第２の時間領域の配置により特定される前記第２の時間領域において送信し、前記被制御ノード装置が自身に割り当てられた前記第１の時間領域内の区間において中継したものであることを特徴とする制御ノード装置。
5. 前記更新手段は、前記新規ノード装置を前記通信ネットワークに参加させると判定した場合に、前記新規ノード装置がデータを送信するための前記第１の時間領域内の区間を前記第１の時間領域に追加して当該第１の時間領域を拡大するように、前記割当情報を更新することを特徴とする請求項４に記載の制御ノード装置。
6. 前記送信手段は、前記被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において、複数の被制御ノード装置宛てのデータを送信することを特徴とする請求項４または５に記載の制御ノード装置。
7. 複数のノードが形成する通信ネットワークにおいて、制御ノード装置の制御に従って所定の通信フレームに同期して通信を行う被制御ノード装置であって、
   前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
   前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と前記被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、第１の時間領域内の各区間の割当情報を受信した場合に当該割当情報を当該被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において中継し、前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置のアクセス要求を受信した場合に当該アクセス要求を当該被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において中継する中継手段、
   を備え、
   前記アクセス要求は、前記新規ノード装置が前記第１の時間領域の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記第１の時間領域の配置と前記第２の時間領域の配置を検出し、当該第２の時間領域の配置により特定される前記第２の時間領域において送信したものであることを特徴とする被制御ノード装置。
8. 前記中継手段は、前記被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において、複数の被制御ノード装置宛てのデータを中継することを特徴とする請求項７に記載の被制御ノード装置。
9. 複数のノード装置が形成する通信ネットワークにおいて、所定の通信フレームに同期した通信を制御する制御ノード装置の制御方法であって、
   前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
   前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、前記第１の時間領域内の区間の割当情報を、前記制御ノード装置に割り当てられた前記第１の時間領域内の区間において送信する送信工程と、
   前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置の前記通信ネットワークへのアクセス要求を受信した場合に、前記通信フレームにおいて当該新規ノード装置に対する前記第１の時間領域内の区間を割り当てる割り当て工程と、
   前記割り当て工程における割り当てに基づいて、前記割当情報を更新する更新工程と、
   を有し、
   前記アクセス要求は、前記新規ノード装置が前記第１の時間領域の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記通信フレームにおける前記第１の時間領域の配置と前記第２の時間領域の配置を検出し、当該第２の時間領域の配置により特定される前記第２の時間領域において送信し、前記被制御ノード装置が自身に割り当てられた前記第１の時間領域内の区間において中継したものであることを特徴とする制御ノード装置の制御方法。
10. 複数のノードが形成する通信ネットワークにおいて、制御ノード装置の制御に従って所定の通信フレームに同期して通信を行う被制御ノード装置の制御方法であって、
    前記通信フレームは、前記通信ネットワークを形成するノード装置ごとに区間が割り当てられて使用される第１の時間領域と、各ノード装置で競合して使用される第２の時間領域とを含み、
    前記通信フレームにおいて、前記制御ノード装置と前記被制御ノード装置の各ノード装置に割り当てられた通信タイミングを示す、第１の時間領域内の区間の割当情報を受信した場合に当該割当情報を当該被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において中継し、前記通信ネットワークに新たに参加する新規ノード装置のアクセス要求を受信した場合に当該アクセス要求を当該被制御ノード装置に割り当てられた第１の時間領域内の区間において中継する中継工程、
    を有し、
    前記アクセス要求は、前記新規ノード装置が前記第１の時間領域の各区間をサーチすることにより受信した前記割当情報に基づいて、前記第１の時間領域の配置と前記第２の時間領域の配置を検出し、当該第２の時間領域の配置により特定される前記第２の時間領域において送信したものであることを特徴とする被制御ノード装置の制御方法。
11. コンピュータを、請求項４に記載の制御ノード装置、又は、請求項７に記載の被制御ノード装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。

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