(57)【要約】【課題】  ネットワークに接続された端末装置群がｍ対ｎ（複数対複数）で自身の端末状態を、信号の衝突なしで通知することを可能にする。【解決手段】  ネットワーク３に反復的に同期信号が送出される。各同期信号に後続する期間内には、端末装置群１に属する端末装置のアドレス毎に時間区間（タイムスロット）が割り当てられている。同期信号の送出があると、端末装置群１に属する各端末装置は、同期信号の後に自身のアドレスに対して割り当てられた時間区間内に、自身の端末状態を端末装置群２へ通知する。端末装置群１に属する各端末装置は、端末装置群２に属する全ての端末装置が受信可能なブロードキャスト通信又はマルチキャスト通信の形態で、端末状態の通知を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ネットワークに接続され、アドレスが割り振られた端末装置からなる第１端末装置群と、前記端末装置からなり第１端末装置群と重複を許した第２端末装置群とを備え、第１端末装置群に属する各端末装置が第２端末装置群へ自身の端末状態を通知する端末制御システムにおいて、第１端末装置群へ反復的に同期信号を同報送信する同期信号出力手段を備え、第１端末装置群に属する各端末装置は、前記同期信号から次の同期信号までの期間内に前記アドレス毎に時間をずらして割り当てられた時間区間に、前記端末状態を通知する情報を第２端末装置群へ同報送信することを特徴とする端末制御システム。
【請求項２】
前記同期信号出力手段は、前記同期信号に後続する時間区間に割り当てるアドレスを示す情報を前記同期信号とともに同報送信する請求項１記載の端末制御システム。
【請求項３】
前記同期信号出力手段は、第１端末装置群及び／又は第２端末装置群に含まれる１以上の端末装置に組み込まれているものである請求項１又は２記載の端末制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネットワークに接続された端末装置群が互いに自身の端末状態を通知する端末制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルディングなどの構内エリアに配設される照明器具、冷暖房設備、各種のセンサ、スイッチ、各設備の監視制御装置などが端末装置として通信ネットワーク（以下、ネットワーク）を通じて互いに接続され、例えば照度センサの計測値に基づいて照明器具を制御したり、温度センサの計測値に基づいて冷暖房設備を制御したり、各所に配置されたスイッチの操作に基づいて照明器具を選択的にオン・オフ制御すること等を可能にする端末制御システムが知られている。このような端末制御システムでは、ある種別の多数の端末装置の各々が、別の種別の多数の端末装置へ自身の端末状態を通知する場合がある。例えば、監視制御装置が各所に配置されている場合には、監視制御の対象とされる多数の照明器具、スイッチ、センサ等の各々は、自身の端末状態、すなわち照明器具の出力状態、スイッチのオン・オフ状態、煙を感知したかどうかというセンサの状態等を、多数の監視制御装置へ通知する必要がある。
【０００３】
このような端末制御システムにおいて、端末状態を通知する通信形態の一つとして、ポーリングを用いた通信形態が従来から知られている。図８は、ポーリングによる情報伝達の流れを示すシーケンス図である。図８（ａ）に示すように、端末状態を送信する側（図において右側の端末装置）、受信する側（図において左側の端末装置）が何れも単一の端末装置である１対１通信の場合には、受信側が送信側へ端末状態を問合せる通信であるポーリングと、送信側がこれに応答して端末状態を通知する通信との１往復の通信がネットワークを通じて行われるに過ぎない。これに対して、図８（ｂ）に示すように、受信側がｍ個（ｍ≧２）の端末装置であり、送信側がｎ個（ｎ≧２）の端末装置であるｍ対ｎ通信の場合には、総計ｍ×ｎ往復の通信がネットワークを通じて行われる。端末制御システムの規模が拡大されるのに伴い、個数ｍ、ｎがネットワークに接続される端末装置の個数に比例して増大すると、ネットワークへの負荷がおおよそ端末装置の個数の２乗に比例して急増することとなる。このため、規模の大きい端末制御システムでは、ネットワーク上のトラフィックの輻輳により、通信同士の衝突による通信不調が発生し易くなるという問題点があった。
【０００４】
これに対し図９に示すように、送信側がポーリングを待つことなく自発的に自身の端末状態を受信側に通知するという通信形態も従来から知られている。この通信形態では、図９（ａ）に示すように１対１通信の場合には、送信側が自身の端末状態を受信側に通知する１通信のみがネットワークを通じて行われる。また、図９（ｂ）に示すようにｍ対ｎ通信の場合には、総計ｍ×ｎ回の通信がネットワークを通じて行われる。すなわち、自発的に端末状態を通知する形態では、ポーリングを用いる形態に比べて、通信回数は半分に削減される。
【０００５】
しなしながら、ネットワークへの負荷がおおよそ端末装置の個数の２乗に比例して急増する点において、図９の形態は図８の形態と変わりがなく、輻輳の問題を解消するものではなかった。特に、トラフィックが輻輳する状況では、図８及び図９の何れの通信形態においても、通信の衝突による通信不調が一旦発生すると、通信のリトライ（再送）が行われるために、輻輳が増幅され、ますます通信不調が発生し易くなるという問題点があった。
【０００６】
このような輻輳の問題を解決することを意図した技術として、特許文献１及び２が開示する技術が知られている。特許文献１が開示する従来技術は、基地局と複数の二次局との間で１対多通信を行う通信システムにおいて、基地局からの同報通知を契機として、各二次局が乱数に基づく時間間隔をおいて基地局への応答を行うことにより、応答の衝突の回避を図ろうとするものである。また、特許文献２が開示する従来技術は、親局と複数の子局との間で１対多通信を行う通信システムにおいて、ポーリングを利用するものであって、親局は子局からの通信がない場合にはポーリングを一旦停止し、同報形式でポーリングの要否を問い合わせるように構成されている。この従来技術は、それによって子局から送信すべきデータがない場合の無駄なポーリングを減らし、ネットワークの混雑防止を図ろうとするものである。
【特許文献１】特開平７−３０３１１１号公報
【特許文献２】特開平８−３０７４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１が開示する従来技術は、各二次局が個別に乱数を発生させ、発生させた乱数に基づいて同報通知から応答までの時間間隔を決定するものであるため、発生した乱数が全ての二次局の間で異なる限り、応答同士の衝突を防止することができる（同文献の段落［００１３］）が、逆に乱数が一致する場合もあり得る。そして、乱数が一致する場合には、応答同士の衝突が発生する。また、特許文献２が開示する従来技術は、子局からのデータがない場合の無用な通信を節減するものではあるが、子局からのデータが存在する通常の場合には、ネットワークの混雑防止に何ら寄与しない。このように、特許文献１及び２が開示する従来技術は、１対多通信における輻輳の問題を十分に解消するものではなく、増して、ｍ対ｎ（多対多）通信における輻輳問題の解決手段としては不十分であるという問題点があった。
【０００８】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、ネットワークに接続された端末装置群がｍ対ｎ（複数対複数）で自身の端末状態を通知する端末制御システムに関して、通知同士の衝突を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し上記目的を達成するために、本発明に係る第１の手段は、ネットワークに接続され、アドレスが割り振られた端末装置からなる第１端末装置群と、前記端末装置からなり第１端末装置群と重複を許した第２端末装置群とを備え、第１端末装置群に属する各端末装置が第２端末装置群へ自身の端末状態を通知する端末制御システムにおいて、第１端末装置群へ反復的に同期信号を同報送信する同期信号出力手段を備え、第１端末装置群に属する各端末装置は、前記同期信号から次の同期信号までの期間内に前記アドレス毎に時間をずらして割り当てられた時間区間に、前記端末状態を通知する情報を第２端末装置群へ同報送信することを特徴とするものである。
【００１０】
好ましくは、前記同期信号出力手段は、前記同期信号に後続する時間区間に割り当てるアドレスを示す情報を前記同期信号とともに同報送信するものである。
【００１１】
又、好ましくは、前記同期信号出力手段は、第１端末装置群及び／又は第２端末装置群に含まれる１以上の端末装置に組み込まれているものである。
【発明の効果】
【００１２】
このように構成される本発明の端末制御システムは、第１端末装置群から第２端末装置群への端末状態の通知を同報通信の形態で行うので、同報送信される同期信号を加えても、第１端末装置群に属する端末装置の個数＋１回の通信で、全ての端末状態の通知が完了する。このため、システムの規模が拡大されても、ネットワークへの通信の集中が軽減される。しかも、アドレス毎に割り当てられた時間区間内に、対応する唯一つの端末装置が通知を行うので、通知同士の衝突を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態による端末制御システムにおける信号の流れを示すシーケンス図である。この端末制御システム１０１は、ネットワーク３に接続された端末装置群を有しており、これらの端末装置群のうち、ｎ個（ｎ≧２）の端末装置を含む端末装置群１（第１端末装置群に相当する）が、ｍ個（ｍ≧２）の端末装置を含む端末装置群２（第２端末装置群に相当する）へ、自身の端末状態を反復的に通知するように構成されている。端末装置群１と端末装置群２とは、監視制御装置、照明器具、スイッチ、センサ等の端末種別が異なるのが通例であるが、一般には、互いに重複があっても良い。端末装置群１及び２に属する各端末装置には、アドレスが割り振られている。
【００１４】
図２は、図１のネットワークに接続される端末装置群１に属する各端末装置２１及び端末装置群２に属する各端末装置２２の構成を示すブロック図である。端末状態を通知する側の端末装置２１及び端末状態を受信する側の端末装置２２の何れも、ＣＰＵ部（中央演算処理部）１１、通信部１２、及びメモリ１４を備えている。また、各端末装置２１は、時間計測部１３を更に備えている。メモリ１４は、例えば書き換え可能な不揮発性の半導体メモリであって、端末状態１５、端末アドレス１６等を記憶するためのものである。端末装置２１は、端末状態１５として通知すべき自身の端末状態を記憶し、端末アドレス１６として自身に付与されたアドレスを記憶する。端末装置２２は、端末状態１５として、受信した端末状態を記憶し、端末アドレス１６として、自身のアドレスに加えて、端末状態を受信すべき送信元の端末装置２１のアドレスを記憶する。通信部１２は、ネットワーク３に接続され、ネットワーク３へ情報を送出し、或いはネットワーク３から情報を受信する。時間計測部１３は、時間を計測する。ＣＰＵ部１１は、例えば不揮発性の半導体メモリを備えるプログラムメモリ（不図示）に格納されるプログラムに従って、通信部１２、時間計測部１３及びメモリ１４を制御することにより、端末装置２１、２２の様々な機能を実現する。すなわち、端末装置２１、２２は、ＣＰＵ部１１が実行するプログラムがプログラムメモリに搭載されることにより、後述するフローチャートの各工程の機能を実現する。
【００１５】
図２に示すように、好ましくは同期信号出力部３０（同期信号出力手段に相当する）が、１乃至複数の端末装置２１及び／又は２２に組み込まれている。同期信号出力部３０は、例えば一定周期で反復的に同期信号をネットワーク３へ送出する。同期信号出力部３０は、ＣＰＵ部１１、通信部１２、及び時間計測部１３によって構成される。同期信号出力部３０が組み込まれた端末装置２１又は２２では、時間計測部１３は同期信号を出力すべき時間を計測し、ＣＰＵ部１１は時間計測部１３が通知する時刻に通信部１２を通じて同期信号を送信する。同期信号出力部３０が、端末装置２２に組み込まれる場合には、その端末装置２２は時間計測部１３を備える。ネットワーク３に接続され、同期信号出力部３０を有する端末装置は、端末装置群１、２以外の端末装置、例えば同期信号を送出するための専用の端末装置であっても良い。但し、端末制御システム１０１をより簡素に構築する上で、同期信号出力部３０を有する端末装置は、１以上の端末装置２１及び／又は２２であることが望ましい。
【００１６】
同期信号出力部３０は、同期信号を必要とする端末装置群１のアドレスを指定して個別に送信するユニキャストの形態ではなく、ネットワーク３に接続される端末装置群１及び２を含む端末装置の全てが受信可能な専用のアドレスを用いたブロードキャスト通信の形態で送信を行う。或いは、同期信号出力部３０は、ブロードキャスト通信の代わりに、同期信号を送信すべき相手である端末装置群１の全てが受信可能なアドレスを用いたマルチキャスト通信の形態で、送信を行ってもよい。本明細書では、ブロードキャスト通信（送信）及びマルチキャスト通信（送信）の双方を含めて、「同報通信（送信）」と称する。このような同報通信を用いて同期信号出力部３０から端末装置群１へ同期信号の送信が行われるので、端末装置群１に属する端末装置２１の個数ｎに無関係に、１回の通信で同期信号の送信が完了する。これにより、ネットワーク３に対する負荷が軽減される。
【００１７】
図３に示すように、反復的にネットワーク３に送出される同期信号２０から次の同期信号２０までの期間内には、端末装置群１に属する端末装置２１のアドレス毎に時間をずらして時間区間（タイムスロット）が割り当てられている。図３の例では、１個の同期信号２０から次の同期信号２０までの期間内に、端末状態を送信する端末装置群１に属する全ての端末装置２１のアドレスについて時間区間が設定されている。この時間区間を利用して端末装置群１による端末状態の通知が行われる。アドレス毎に割り当てられた時間区間は互いに連続している必要はなく、図３に例示するように、時間間隔をおいて設定してもよい。例えば、５０ｍｓｅｃの一定周期で同期信号２０が送出され、２．５ｍｓｅｃの時間間隔をおいて２．５ｍｓｅｃの長さの時間区間に各アドレスが割り当てられる場合には、５０ｍｓｅｃの周期で１０個の端末装置１の監視を行うことが可能である。時間間隔を設けることにより、端末状態の通知以外の通信、例えば端末装置群１、２の制御のための通信を、これらの時間間隔を利用して行うことが可能となる。
【００１８】
再び図１に戻って、同期信号の送出があると、端末装置群１に属する各端末装置２１は、同期信号の後に自身のアドレスに対して割り当てられた時間区間内に、自身の端末状態を端末装置群２へ送信する。端末装置群１の各端末装置２１は、送信先のアドレスを指定して個別に送信するユニキャストの形態ではなく、ネットワーク３に接続される端末装置群１，２の全てが受信可能な専用のアドレスを用いたブロードキャスト通信の形態で送信を行う。或いは、各端末装置２１は、ブロードキャスト通信の代わりに、送信すべき相手である端末装置群２の全てが受信可能なアドレスを用いたマルチキャスト通信の形態で、送信を行ってもよい。このような同報通信を用いて端末装置群１から端末装置群２へ端末状態の通知が行われるので、同期信号を加えても１＋ｎ回の通信で、全ての端末状態の通知が完了する。これによりネットワーク３に対する負荷が軽減されるとともに、アドレス毎に割り当てられた時間区間内に対応する端末装置２１のみが通信を行うので、通知同士の衝突を回避することができる。
【００１９】
また、図１に示すように、何らかの原因で端末状態の通知に通信エラーが生じて、通知が端末装置群２へ正常に届かなかった場合には、送信元の端末装置群１に属する端末装置２１はリトライ（再送）を行うことなく、次の同期信号２０の後に自身に割り当てられる時間区間の到来を待って、端末状態の通知を行う。これにより、通信エラーの発生が更なる通信エラーの発生を産むという悪循環を防止することができる。
【００２０】
図４は端末装置２１の動作手順を示すフローチャートであり、図５は端末装置２２の動作手順を示すフローチャートである。端末装置２１は、同期信号２０を受信すると（ステップＳ１）、自身に付与されているアドレスに基づいて、自身に割り当てられている時間区間を計算し、時間区間の到来を待つ（ステップＳ２，Ｓ３）。時間区間は、例えばアドレスの若い順に同じ長さの時間が割り当てられており、端末装置２１のＣＰＵ部１１は、自身のアドレスにより同期信号２０の受信から時間区間の到来までの時間を計算することができ、計算した時間を時間計測部１３にタイマーセットすることにより、時間区間の到来を知ることができる。自身に割り当てられた時間区間が到来すると（ステップＳ３）、端末装置２１は、自身の端末状態を同報通信の形態でネットワーク３に送出する。端末装置２１は、その後、処理をステップＳ１へ戻す。
【００２１】
一方、図５に示すように、端末装置２２は、端末状態を受信すると（ステップＳ１１）、直接にステップＳ１４へ処理を進めて、メモリ１４に記憶する端末状態を、受信した端末状態で更新してもよいが、端末装置２２が端末状態を監視すべき端末装置２１が端末装置群１の一部の端末装置のみである場合には、ステップＳ１２及びＳ１３の処理を経るとよい。端末装置２２は、ステップＳ１２において、送信元のアドレスを必要なアドレスと比較し、送信元のアドレスが必要なアドレスであれば（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１４へ進め、必要なアドレスでなければ（ステップＳ１３）、処理をステップＳ１１へ戻す。ここで、必要なアドレスとは、既に述べた端末装置２２が端末状態を受信すべき送信元のアドレスを意味し、端末装置２２のメモリ１４に端末アドレス１６として予め記録されている。
【００２２】
既に述べたように、同期信号出力部３０は、端末装置群１及び／又は２に属する１乃至複数の端末装置２１及び／又は２２に組み込まれていることが望ましい。この場合には、各同期信号出力部３０は、図６の手順に従って動作するとよい。この手順によれば、同期信号出力部３０は、処理を開始すると、ネットワーク３に同期信号２０の送出があった後、与えられた待ち時間が経過するまで、次の同期信号２０の送出があったか否かを判定する（ステップＳ２１、Ｓ２２）。与えられた待ち時間は、例えばメモリ１４（図２）に予め記憶させておくとよい。次の同期信号２０の送出がないまま待ち時間が経過すると（ステップＳ２２）、同期信号出力部３０は自ら同期信号２０をネットワーク３へ送出する（ステップＳ２３）。同期信号出力部３０は、以上の処理を反復して実行する。従って、ネットワーク３に接続される同期信号出力部３０が単一である場合には、与えられた待ち時間を一定周期として同期信号２０がネットワーク３へ送出される。
【００２３】
同期信号出力部３０が、端末装置群１及び／又は２に属する複数の端末装置２１及び／又は２２に組み込まれている場合には、これら複数の同期信号出力部３０には互いに異なる待ち時間を付与しておくと良い。それにより、通常であれば最短の待ち時間を一定周期として同期信号２０がネットワーク３へ送出され、何らかの原因で同期信号２０の送出がなかった場合には、２番目に短い待ち時間が経過した後に同期信号２０が送出される。このように複数段階の待ち時間を設定しておくことにより、同期信号２０の送出不良があっても、端末制御システム１０１全体が動作不良に陥ることを防止することができる。
【００２４】
図７に示すように、同期信号２０には、後続する時間区間に割り当てられたアドレスを示す情報を付加してもよい。先に例示したように、５０ｍｓｅｃの一定周期で同期信号２０が送出され、２．５ｍｓｅｃの時間間隔をおいて２．５ｍｓｅｃの長さの時間区間に各アドレスが割り当てられる場合を例に取ると、各同期信号２０毎に、これに後続して端末装置群１に属する１０個の端末装置２１が端末状態を通知することができる。仮に端末装置群１に属する端末装置２１の個数ｎが１０を超えており、端末装置群１のアドレスを仮に＃１〜＃ｎとすると、図７（ａ）に例示するように、時刻ｔ１に送出される同期信号２０にアドレス＃１を付すことにより、端末装置群１に属する各端末装置２１は、後続する１０個の時間区間にアドレス＃１〜＃１０が割り当てられていることを認識することができ、対応するアドレスを有する端末装置２１は、自身に割り当てられた時間区間に端末状態の通知を行うことができる。また、同期信号２０の１周期を経た時刻ｔ２に送出される同期信号２０には、アドレス＃１１を付すことにより、続くアドレス＃１１〜＃２０を有する端末装置２１が端末状態の通知を行うことができる。以下同様にして、同期信号２０の周期よりも長いある周期ごとに、端末装置群１に属するｎ個全ての端末装置２１の端末状態の通知を、反復して行うことが可能となる。
【００２５】
アドレスを指示するには、図７（ａ）の形態に代えて、図７（ｂ）の形態を実施してもよい。図７（ｂ）の例では、同期信号２０には、後続する時間区間に割り当てられるアドレスの全てが付加される。従って、時刻ｔ１に送出される同期信号２０にはアドレス＃１〜＃１０が付され、時刻ｔ２に送出される同期信号２０にはアドレス＃１１〜＃２０が付される。何れの形態であっても、端末装置群１に属する各端末装置２１は、自身が端末状態を通知すべき時期を判断することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態による端末制御システムの信号の流れを示すシーケンス図である。
【図２】図１の各端末装置群に属する端末装置の構成を示すブロック図である。
【図３】端末状態の通知のための時間区間を例示するタイミングチャートである。
【図４】端末状態を通知する側の端末装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】端末状態を受信する側の端末装置の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】同期信号出力部の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】同期信号を例示するタイミングチャートである。
【図８】従来の多対多通信の一例を示すシーケンス図である。
【図９】従来の多対多通信の別の一例を示すシーケンス図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、２  端末装置群      ３  ネットワーク      １４  メモリ      ２０  同期信号
２１、２２  端末装置        ３０  同期信号出力部      １０１  端末制御システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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