(57)【要約】【課題】  ２次元通信を実現する新たな通信装置を提案する。【解決手段】  本発明の通信装置１００は、複数の通信素子２００をまとめた通信ユニット５００を複数備える。この通信装置１００において、通信ユニット５００の間で信号が伝達される。各通信ユニット５００は、所定の位置関係にて配置された３つ以上の通信素子２００を有して構成される。通信ユニット５００に含まれる通信素子２００は、配置位置に応じた通信機能を実現する。通信ユニット５００は、中央に配置される中央素子と、中央素子に隣接する周辺素子とから構成され、中央素子が、周辺素子の通信機能を統括的に制御する。【選択図】        図２３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有して構成されており、
少なくとも２つの通信素子をまとめた通信ユニットを複数備え、通信ユニット間で信号を伝達することを特徴とする通信装置。
【請求項２】
各通信ユニットは、所定の位置関係にて配置された３つ以上の通信素子を有することを特徴とする請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
通信ユニットに含まれる各通信素子は、配置位置に応じた通信機能を実現することを特徴とする請求項１または２に記載の通信装置。
【請求項４】
通信ユニット同士は、所定の規則性をもって並べられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の通信装置。
【請求項５】
通信ユニットは、中央に配置される中央素子と、中央素子に隣接する２つ以上の周辺素子とから構成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の通信装置。
【請求項６】
第１の通信ユニットにおける中央素子と、第１の通信ユニットに隣接する第２の通信ユニットにおける中央素子との間には、第１の通信ユニットにおける１つの周辺素子と、第２の通信ユニットにおける１つの周辺素子とが配置されることを特徴とする請求項５に記載の通信装置。
【請求項７】
通信ユニットにおいて、中央素子は、周辺素子の信号の送受信を制御することを特徴とする請求項５または６に記載の通信装置。
【請求項８】
中央素子は、２つ以上の周辺素子に対して、信号の送信または受信の必要の有無を順次問い合わせることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の通信装置。
【請求項９】
通信ユニット間において隣り合う周辺素子同士には、信号の送信または受信に関する優先順位が設定されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は通信を行う通信技術に関し、特に通信を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）などの通信ネットワークにおいて、複数の通信端末が同軸ケーブルや光ファイバなどにより接続されている。これらの通信端末は、ネットワーク中のアドレスを指定することにより、所望の通信端末に信号を伝達する。従来のネットワークは、通信端末同士を有線にて接続することが一般であり、近年では、これを無線で接続するシステムも提案されている。例えば、移動デバイスであるノードの全てが所定の伝送半径をもち、ノード間で無線通信を行うアドホックネットワークが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１とは全く異なるアプローチとして、個別の配線を形成することなく、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も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−２６８１２７号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の通信ネットワークや実装基板においては端末や素子などを１本の個別配線により一対一の関係で物理的に接続しているため、仮に１本しかない配線が切断された場合には信号を伝達することができなくなり、通信機能が停止する事態も生じうる。また、個々の物理的配線をひくことが面倒であったり、スペースの関係で困難を極める場合もある。特許文献２は、そのような事態を解消する通信装置につき提案しており、優れた効果的な技術であるといえる。特許文献２では、複数の通信素子を基板中に埋設した通信装置について開示しているが、効率的な通信を行うためには、まだ改善の余地がある。
【０００４】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、新規な通信装置に関する技術を提供することにあり、特に信号の衝突を回避する技術を提供することにある。さらに、本発明の目的は、従来の通信技術とは異なる新規な通信技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明のある態様は、分散して配置された複数の通信素子を備える通信装置であって、各通信素子は、他の通信素子と局所的な通信を行う機能を有して構成されており、通信装置は、少なくとも２つの通信素子をまとめた通信ユニットを複数備え、通信ユニット間で信号を伝達する通信装置を提供する。複数の通信素子から構成される通信ユニットを通信装置における通信単位とすることによって、信号伝送時の信号衝突の可能性を低減することが可能となる。
【０００６】
各通信ユニットは、所定の位置関係にて配置された３つ以上の通信素子を有してもよい。通信ユニットに含まれる各通信素子は、配置位置に応じた通信機能を実現してもよい。通信ユニット同士は、所定の規則性をもって並べられる。通信ユニットは、中央に配置される中央素子と、中央素子に隣接する２つ以上の周辺素子とから構成されてもよい。
【０００７】
また、第１の通信ユニットにおける中央素子と、第１の通信ユニットに隣接する第２の通信ユニットにおける中央素子との間には、第１の通信ユニットにおける１つの周辺素子と、第２の通信ユニットにおける１つの周辺素子とが配置されてもよい。通信ユニットにおいて、中央素子は、周辺素子の信号の送受信を制御する機能を有する。中央素子は、２つ以上の周辺素子に対して、信号の送信または受信の必要の有無を順次問い合わせてもよい。通信ユニット間において隣り合う周辺素子同士には、信号の送信または受信に関する優先順位が設定されていることが好ましい。
なお、本発明の表現を装置、方法で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、効率よく通信を実現する通信装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の実施例に係る通信技術の方式を説明するための図である。この通信方式を連鎖伝達型の通信方式と呼ぶ。小さな円で示す複数の通信素子が空間内に分散して配置されている状態が示される。各通信素子は、その周辺に配置された他の通信素子に対して信号を伝達する局所的な通信機能を有する。この局所的な通信により隣り合う通信素子間で信号を順次連鎖的に中継し、最終目的地である通信素子まで信号を伝達する。
【００１０】
信号の送信元が通信素子２００ａであり、最終目的地が通信素子２００ｂである場合、連鎖伝達型通信方式によると、信号が通信素子２００ａから通信素子２００ｃおよび２００ｄを介して通信素子２００ｂに伝達される。信号の伝達方法としては、例えば通信素子２００ａが、信号が届く範囲にある周辺の全ての通信素子に信号を伝達し、この信号を受けた全ての通信素子が更に周辺の通信素子に信号を伝達することによって、信号を最終目的地まで同心円状に伝達させてもよい。さらに好ましい方法としては、通信素子２００ａおよび２００ｂ間の経路を予めまたはリアルタイムで設定し、この経路により特定の通信素子のみを介して信号を伝達してもよい。特に後者の方法を採用する場合には、信号伝達に必要な通信素子のみが発信するため、電力消費を少なくすることができ、また他の通信素子の通信に対する干渉を低減することも可能となる。
【００１１】
空間内に複数の通信素子が存在し、この空間内には通信素子間を物理的に接続するための個別配線が形成されていなくてよい。例えば、これらの通信素子は、平坦な導電層または導電性基板、交流信号を伝達可能な電磁作用伝達層などに接続されてもよく、また無線により信号の送受が行えるように構成されてもよい。信号の送信は、導電層における電荷の放出により実現されてもよく、また光や電磁波を放出することにより実現されてもよい。ここで通信素子は、チップとして構成されるものに限定されず、本発明の実施例において説明する通信機能を備えたものを含む概念であり、その形態および形状は問わない。
【００１２】
各通信素子は、信号の伝達可能な距離（以下、「有効通信距離」とも呼ぶ）を比較的短く設定されていることが好ましい。信号の通信距離を長くすることは、それだけ電力消費量を大きくし且つ通信に寄与しない他の通信素子に対して悪影響を及ぼす可能性がある。連鎖伝達型の通信方式によると、自身の近傍に存在する通信素子に信号を伝達できれば十分であるため、有効通信距離は周辺の通信素子までの平均距離に応じて設定されることが好ましい。
【００１３】
本発明の通信技術は、様々な用途に応用することができる。例えば、ＬＳＩやメモリなどの電子部品（回路素子）に本発明の通信機能をもたせることによって、各電子部品を個別に配線することなく、複数の電子部品を基板実装する技術を提供することが可能である。これとは別に、網の目上に張り巡らされた配線上に通信素子を配設する、従来とは異なる設計思想をベースとする新規な通信実装技術を提供することもできる。また、近年、皮膚の感覚を持つロボットの研究が盛んに行われているが、ロボットの触覚センサに本発明の通信機能をもたせ、触覚センサの検知情報をロボットの頭脳コンピュータに送信する技術を提供することも可能である。また建物の床に本発明の通信機能を有するセンサを点在させることにより、一人暮らしの老人の行動を監視したり、留守中の防犯に役立てることも可能である。また、発光素子に本発明の通信機能をもたせることにより、布状の表示装置などを製造することも可能となる。また、タグに本発明の通信機能をもたせるか、本発明の通信装置との交信機能をもたせることにより、安価で精度のよい情報の読み取りを可能とするタグを作製することも可能となる。さらに無線通信素子に本発明の通信機能をもたせて例えばコンピュータにそれを装備させ、無線通信素子の近傍に相手方のコンピュータの無線通信素子を配置することによって、コンピュータ間の情報の送受信を容易に行うことも可能となる。また自動車の導電性内壁に本発明の通信機能を備えた通信素子を埋め込み、煩わしい個別配線を不要とした通信装置を実現することも可能となる。なお、後述するように、通信素子をコネクタと通信用ＬＳＩなどから構成することで、任意の機能をもたせた通信装置をフレキシブルに実現することも可能となる。
【００１４】
この通信技術は、比較的短い距離に配置された通信素子間で信号を伝達するため、距離による信号の減衰および劣化が少なく、高いスループットでノード数によらない高速伝送を可能とする。また空間内に多くの通信素子を分散して配置させることにより、センサなどの所定の機能をもつチップとの情報交換媒体として広範囲の信号伝達領域を実現する。また、通信素子を比較的自由な位置に配置することができるため、簡易な設計により所望の機能を備えた人工皮膚や表示装置などを生成することも可能である。また従来型の素子同士を個別に接続する配線に関する基板回路設計を不要とし、少ないプロセスで基板回路を製造することも可能である。通信素子を導電層で挟持する場合には電磁ノイズ放射がなくなるため、特に病院などの公共性の高い場所においてはその有用性が高い。さらに、導電層などに障害が生じた場合であっても、チップ間の経路を再設定することができ、新たな通信経路を確立することができるという自己修復機能もあわせ持つ。
【００１５】
図２は、本発明の実施例にかかる通信装置１００の外観構成の概要を示す図である。この通信装置１００においては、複数の通信素子２００が信号伝送用の基板装置１４に接続される。基板装置１４は、開口部８０を複数備えて構成され、この開口部８０に通信素子２００が挿入されることで、通信装置１００の通信機能を実現する。基板装置１４は、信号を伝達するための信号伝達層（「信号層」とも呼ぶ）、電源層および接地層などを含んだ積層構造を備えて構成される。なお接地層は、信号伝達層としての役割を担ってもよい。開口部８０において、これらの層は外部に露出しており、通信素子２００を押し込んで固定することにより、通信素子２００と各層との電気的接続が行われる。なお基板装置１４は、接地層ないしは電源層を備えず、接地層ないしは電源層として機能する導電体に接続してもよい。例えば、金属で構成される板状部材に基板装置１４を貼り付け、この板状部材を接地し、又は板状部材に電荷を供給することで、導電性の板状部材を接地層ないしは電源層としても機能させることも可能である。
【００１６】
通信素子２００は、開口部８０に嵌合されて基板装置１４の積層構造において接続するべき層に電気的に接続するコネクタと、コネクタに電気的に接続する電極を備えた通信用ＬＳＩを含んで構成されてもよい。コネクタと通信用ＬＳＩは別体として構成されてもよいが、一体として形成されてもよい。この例では、基板装置１４が二次元的に一面に広がった構成を有しているが、帯状に一次元的に広がった構成を有してもよい。なお、コネクタは、基板装置１４の開口部において、接続するべき層の露出部分に電気的に接続するように予め設けられていてもよく、その場合には、基板装置１４は、コネクタ付き基板装置として構成されることになる。コネクタ付き基板装置に通信素子２００を接続し、これにより通信装置１００が実現されてもよい。なお、この場合、通信素子２００は通信用ＬＳＩにより構成されてもよく、また、基板装置１４に設けられたコネクタと接続するコネクタと通信用ＬＳＩを備えて構成されてもよい。
【００１７】
例えば、本発明による通信装置１００をロボットの表面を覆う人工皮膚として応用する場合、基板装置１４を導電性のゴム材料により形成することが好ましい。可撓性のあるゴム材料で人工皮膚を形成することにより、この人工皮膚はロボットの動作に合せて自在に伸縮することが可能となる。また、個別配線が存在せず、伸縮性のある基板装置１４を介して信号を伝達するため、断線などにより通信機能に障害が生じる可能性を低減し、安定した通信能力を提供することも可能となる。また、本発明による通信装置１００を回路基板として応用する場合、基板装置１４を導電性のゴム材料あるいは導電性繊維で形成することによって、フレキシブルな回路基板を実現することも可能となる。なお、前記したように、基板装置１４が積層構造を有する場合には、各層が導電性のゴム材料あるいは導電性繊維で構成されて、全体として可撓性を有することが好ましい。なお、網の目状に形成された配線に通信素子２００を接続し、これらの通信素子間で信号伝達することで、安定した通信能力を提供することも可能である。なお網の目状の配線は、通信素子２００間を個別に接続する配線ではない。網の目状の配線を形成することで、通信経路の再設定が可能であり、したがって断線などによる障害が生じる可能性を低減することができる。
【００１８】
各通信素子２００は通信機能以外に、さらに他の機能を有していてもよい。通信装置１００をロボットの人工皮膚として応用する場合には、通信素子２００のいくつかが触覚センサとしての機能も有し、外部から受けた刺激を検出した後、他の通信素子と協同して検出した信号を目的の通信素子まで伝達する。また通信装置１００を基板の実装技術として応用する場合には、通信素子２００が、例えば演算機能をもつＬＳＩやメモリなどの回路素子としての機能を有してもよい。このように、本明細書において「通信装置」は少なくとも通信機能を有する装置の意味で用い、これに付加した他の機能、例えば人工皮膚としてのセンサ機能や電子回路としての演算機能などを有してもよく、またＣＰＵやメモリを含むマイクロコンピュータを含んでもよい。
【００１９】
図３は、通信素子２００の機能ブロック図である。通信素子２００は、通信部５０、処理部６０およびメモリ７０を備える通信回路２５０を有する。メモリ７０は、レジスタとして構成されてもよい。通信部５０は、基板装置１４（図２参照）を介して、他の通信素子との間で信号の送受を行う。処理部６０は、通信素子２００の通信機能を制御する。具体的に処理部６０は、周囲の信号の監視、受信信号の解析や、送信信号の生成および送信タイミングの制御など、他の通信素子２００との間の信号伝達に関する行為を行う。また処理部６０は、センサ機能や演算機能など通信機能以外の他の機能を実現してもよい。メモリ７０は、通信機能や他の機能を実現するために必要な情報を予め記録し、また必要に応じて記録していく。通信素子２００がコネクタと通信用ＬＳＩとから構成される場合は、通信用ＬＳＩが上記の機能を実現する。
【００２０】
通信装置１００は、以下に示すように、形態および構造の観点から、様々な態様にて実現することが可能である。通信装置１００の代表的な形態として、（１）サイト分割型、（２）連続型、（３）境界配置型の３種類について説明する。
【００２１】
（１）サイト分割型
図４（ａ）は、サイト分割型の通信装置１００の上面図を示す。通信装置１００の通信シート２０２において、通信を実現するための通信層が、複数のサイト２１０に分割されている。通信シート２０２は、図２に示す基板装置１４に対応する。サイト２１０には、通信素子２００が配置される。なお、図示の例では、１つの通信素子２００がサイト２１０の中央部分に配置されているが、中央部分以外の領域に配置されてもよく、また複数の通信素子２００がサイト２１０内に配置されてもよい。サイト２１０内は良導体からなる層で構成され、隣接するサイト２１０間は隣接結合用抵抗体で電気的に接続されている。したがって、通信素子２００が発信した場合、そのサイト２１０内で生じる電圧降下は微小であり、そのサイト２１０から隣接サイトに信号が伝達される際に、隣接結合用抵抗体により信号が減衰されて伝達される。隣接サイトに隣接するサイト、すなわち発信元のサイト２１０から２つ隣のサイト２１０には、さらに信号が減衰されて伝達されることになる。隣接結合用抵抗体を適宜設定することで、信号が伝達される範囲を制限することができ、隣接サイトにのみ信号を伝達することが可能となる。各サイト２１０の良導体層はプルアップ抵抗層によって電源層（または接地層）に接続されている。サイト２１０は四角形に限らず、任意の形状であってよい。
【００２２】
図４（ｂ）は、通信シート２０２における通信層の断面図である。なお、通信層は、信号層２２２、接地層２２４および電源層２２０などから構成される。信号層２２２および接地層２２４を、信号を伝達するための信号伝達層と呼んでもよい。信号層２２２は、導電体領域２３０および隣接結合用抵抗体２３２とを有する。導電体領域２３０はサイト２１０を構成し、導電体領域２３０よりも高い抵抗値を示す隣接結合用抵抗体２３２により区画される。導電体領域２３０（サイト２１０）は、プルアップ抵抗層２３４により電源層２２０に接続されている。このうち一つのサイト（例えば右から２番目）に電位変化を与えた場合、その変化は隣接結合用抵抗体２３２を介して周囲のサイト２１０に伝達される。
【００２３】
図５は、通信層の構造、通信層の等価回路および各サイトに生じる電位変化を示す。この等価回路に示されるように、導電体領域２３０の間には、隣接結合用抵抗体２３２（Ｒ１）が設けられ、また導電体領域２３０と電源層２２０は抵抗Ｒ２および容量Ｃにより接続され、導電体領域２３０と接地層２２４は容量により接続されている。
【００２４】
各サイト２１０を良導体で構成し、各サイト間を隣接結合用抵抗体２３２で接続することにより、発信した通信素子２００の近傍の導電体領域２３０にのみ強い信号が伝達し、離れたサイト２１０に伝達する信号は、その距離に応じてほぼ指数関数的に減衰していく。各サイト２１０内を良導体で構成することで、各サイト２１０における減衰量は小さく、隣接結合用抵抗体２３２を通過する時に生じる減衰量が大きくなる。そのため、例えば、送信サイトから１つ隣のサイトには信号が伝達するが、さらに１つ隣のサイトには信号が伝達しないように、隣接結合用抵抗体２３２およびプルアップ抵抗層２３４の抵抗値を設定することが可能となる。これにより、隣接するサイト２１０（通信素子２００）にのみ、信号を伝達することができる。
【００２５】
なお、等価回路において抵抗Ｒ２と並列接続されている導電体領域２３０と電源層２２０との間の容量Ｃと導電体領域２３０と接地層２２４の間の容量は、電源層２２０、接地層２２４と信号層２２２とが平行平板コンデンサをなしていることによるものである。抵抗Ｒ２のインピーダンスを、使用する信号周波数での容量Ｃのインピーダンスよりも小さくなるように設定しておくと、送信サイトの隣のサイトに生じる電圧波形は送信波形を抵抗によって分圧したものとなり、例えば矩形波を送信すると受信波も矩形波として観察される。
【００２６】
本実施例のようにプルアップ抵抗層２３４を信号層２２２と電源層２２０（接地層２２４ではなく）の間に挿入した場合には、無信号時（通信素子２００が接続されていない状態）での信号層２２２の電位は電源電位となる。通信素子２００は信号層２２２から接地層２２４に電流を流すことによってＬレベルを発生する。それを受信する通信素子２００は、信号層２２２の電位が電源層２２０の電位より一定電圧だけ降下したことをコンパレータで観測し、Ｌレベルの発生を検出する。
【００２７】
図６は、通信素子２００の構造の一例を示す。通信素子２００は、電気的接点２５２、２５４、２５６を有し、電気的接点２５２、２５４、２５６は通信シート２０２の３つの層すなわち電源層２２０、信号層２２２、接地層２２４にそれぞれ電気的に接続する。通信回路２５０は、各電気的接点２５２、２５４、２５６と配線２５１、２５３、２５５により電気的に接続される。これにより、通信回路２５０は、各電気的接点２５２、２５４、２５６を通じて、通信シート２０２を介して信号を送受信することが可能となる。
【００２８】
図７は、通信回路２５０の回路構造の一例を示す。通信回路２５０は、受信回路２６０、送信回路２６２、制御回路２６４を有して構成される。受信回路２６０および送信回路２６２は、図３に示す通信部５０の構成に対応し、制御回路２６４は、処理部６０およびメモリ７０の構成に対応する。
【００２９】
通信回路２５０において、受信回路２６０はコンパレータを有し、このコンパレータによって信号のＨ（ハイ）およびＬ（ロー）を検出する。制御回路（論理回路）２６４は、受信回路２６０において検出された信号符号を解釈する。制御回路２６４は、信号符号を解釈した後、送信信号を決定し、送信回路２６２を通して信号層２２２に電圧出力を行なう。
【００３０】
図８は、受信回路２６０の回路構造の一例を示す。受信回路２６０において、抵抗ｒ１および抵抗ｒ２の分圧比によって、コンパレータ２６６で比較する信号の閾値が設定される。閾値は、隣接するサイト２１０における通信素子２００が信号を発信したときにはそれを検出することができ、それよりも遠いサイト２１０における通信素子２００が信号を発信した場合には、それを検出しないように設定される。すなわち、隣接素子の発信は閾値を超えるように、隣接素子以外の素子の発信は閾値を超えないように、抵抗ｒ１および抵抗ｒ２の分圧比が定められる。また抵抗ｒ１と抵抗ｒ２の合成抵抗およびコンパレータ２６６の入力インピーダンスは、プルアップ抵抗層２３４のインピーダンスＲ２よりも十分大きく、受信回路２６０の存在によって信号電圧が変化しないように設定する。
【００３１】
図９は、送信回路２６２の回路構造の一例を示す。送信回路２６２はＨレベル、Ｌレベルおよび高インピーダンスの３状態をとることができる。図中、Ｓ１、Ｓ２は制御回路２６４からの制御信号であり、Ｓ１およびＳ２を同時にＨとすることでＯＵＴにはＬが出力され、Ｓ１およびＳ２を同時にＬとすることでＯＵＴにはＨが出力される。また、Ｓ１をＨとし、Ｓ２をＬとすることで、高インピーダンスとなる。
【００３２】
送信回路２６２は、自分自身が信号を送信する場合は、ＬかＨを出力し、それ以外の時には高インピーダンス状態にして信号を受信する。なお送信回路２６２において、nMOSとpMOSにはさまれたダイオードは、出力電圧の振幅を調整するために挿入されている。ダイオードを全て短絡除去すると、ＯＵＴのＨレベルは電源電位、Ｌレベルは接地層電位となる。ダイオードを挿入すると、その順方向電圧降下分、Ｌレベルの電位が高くなる。
【００３３】
以上、サイト分割型の通信装置１００の構造および動作を示した。この形態の通信装置１００によると、サイト２１０間で信号を順次中継することができ、効率よい通信を実現することができる。
【００３４】
（２）連続型
上記したサイト分割型の例では、信号層２２２が、良導層からなる導電体領域２３０と隣接結合用抵抗体２３２との２次元パターンに分割されて形成されていたが、２次元面内で抵抗分布をもたない均一な構造をもつ通信層でも、同様の通信素子２００によって通信が可能である。
【００３５】
図１０（ａ）は、連続型の通信装置１００の上面図を示す。通信装置１００の通信シート２０２には、サイトが設けられておらず、２次元的に均一な抵抗を示す通信層が形成されている。通信シート２０２において、通信素子２００は２次元的に所定の間隔で配置される。具体的には、通信素子２００が、有効通信距離の範囲内で、隣接する通信素子２００に対して配置されている。
【００３６】
図１０（ｂ）は、通信シート２０２における通信層の断面図である。なお、通信層は、信号層２２２、接地層２２４および電源層２２０などから構成される。サイト分割型の通信装置１００においては、信号層２２２が導電体領域２３０と隣接結合用抵抗体２３２とで形成されていたが、連続型の通信装置１００においては、信号層２２２が、略一様な抵抗値をもつ抵抗層として形成される。なお、信号層２２２は、プルアップ抵抗層２３４により電源層２２０に接続されている。
【００３７】
図１１（ａ）は、通信層の構造を示す。通信層は、信号層２２２および接地層２２４を有して構成される。電源層２２０と信号層２２２の間にはプルアップ抵抗層２３４が設けられ、信号層２２２と接地層２２４の間には絶縁層２２５が設けられる。
【００３８】
図１１（ｂ）は、信号層２２２のある領域に電圧を印加したとき、その周囲に発生する電圧分布を示す。信号が広がる範囲Ｄは、信号層２２２とプルアップ抵抗層２３４の抵抗率、および信号層２２２と電源層２２０および接地層２２４との間の（単位面積あたりの）容量によって決まる。このＤを超える範囲では、信号電圧は距離に対して指数関数的に減衰する。以下、連続型の通信装置１００の発信原理を説明する。
【００３９】
図１２は、図１１（ａ）に示す５層構造の通信装置１００の模式的な構成を示す。この５層構造では、接地層２２４、絶縁層２２５、信号層２２２、プルアップ抵抗層２３４および電源層２２０が、この順に積層される。電源層２２０および接地層２２４は良導体で構成され、信号層２２２は、良導体とプルアップ抵抗層２３４の間の中抵抗値で構成されている。この５層構造において、プルアップ抵抗層２３４は、高抵抗層として設けられる。また、信号層２２２および接地層２２４の間には、絶縁層２２５が設けられる。この５層構造によって信号層２２２と接地層２２４に接続された通信素子２００に電力を供給する。プルアップ抵抗層２３４の体積抵抗率をη[Ωm]、プルアップ抵抗層２３４の厚さをｄ[m]とし、絶縁層２２５の誘電率をε、絶縁層２２５の厚さをｄ[m]とする。また信号層２２２のシート抵抗をρ[Ω]（正方形シートを切り出したときの向かい合う辺間の抵抗がρ[Ω]であるような材料と厚みでできた層）とする。
【００４０】
今、通信層に信号源が接続され、信号層２２２に電流密度I(x,y)が生じたと仮定する。まず簡単のため、図示する通信層の断面に垂直な方向では電流は一様であり、断面に垂直な方向の層の幅は１であるような１次元問題を考える。信号層電位をV(x)、電源層２２０の電位は一定値VEとすると、信号層２２２から電源層２２０に向かって電流密度
【数１】
2005295237.tif 000003
なる電流が生じる。ただし以下の解析を簡単にするため、信号電位V(x)は電源電位を基準電位（ゼロ）として表記するものとする。ここで位置xにおいて信号層２２２の断面を横切る電流をI(x,t)とすれば、（このとき接地層２２４および電源層２２０には合計して−I(x,t)が発生している）微小領域[x, x+dx]から単位時間に流出する電荷は、
【数２】
2005295237.tif 000004
を満たす。ここでq(x,t)は単位面積あたりの蓄積電荷量である。
【００４１】
いま位置xにおける信号層２２２の（接地層２２４に対する）電位V(x,t) は、信号層２２２の厚みが十分小さければ、
【数３】
2005295237.tif 000005
を満たす。C=2ε/dは、信号層−接地層の間の単位面積あたりの容量と、信号層−電源層の間の単位面積あたりの容量の和である（ｄは信号層２２２と接地層２２４との間隔）。
また信号層２２２の厚みが十分小さく、電流の上下方向分布は一様と仮定できる場合、以下のオーム則
【数４】
2005295237.tif 000006
が成り立つ。
【００４２】
上の式(1),(2),(3)および(4)から、Iおよびqを消去すると以下の拡散方程式
【数５】
2005295237.tif 000007
を得る。式(4)の一般解は
【数６】
2005295237.tif 000008
と与えられる。
いま、高抵抗層であるプルアップ抵抗層２３４の縦方向抵抗を層間容量のインピーダンスより小さく設定する、すなわち
【数７】
2005295237.tif 000009
と設定する。ここで例えばx=0に電圧源を接続し、強制的に
【数８】
2005295237.tif 000010
なる交流電圧を与えると、遠方で発散しない解を組み合わせた以下の関数が電圧分布を与える。
【００４３】
【数９】
2005295237.tif 000011
この式より、電圧印加点から一定の距離
【数１０】
2005295237.tif 000012
程度以内においては有意に電圧が追従し、それより離れたところでの電圧振幅は指数関数的に減少する。
【００４４】
上記は１次元問題の解析であるが、２次元問題へは次のように拡張される。まず電流密度ベクトルＩ(x,y,t)に対し式(2)は、
【数１１】
2005295237.tif 000013
のように変更され、式(4)は
【数１２】
2005295237.tif 000014
と書き換えられる。この２つの式と式(1)および式(3)から、V(x,y,t)に対する２次元拡散方程式
【数１３】
2005295237.tif 000015
が得られる。
【００４５】
図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示すように、半径r0の円形電極を、中心が原点(x,y)=(0,0)に一致するように配置する。電圧V0(t)を印加したときの解は、ωＣ＜＜１／(ηｄ)のとき、式(9)と同じ定義のＤを用いて、
【数１４】
2005295237.tif 000016
のように与えられる。ここでrは原点からの距離
【数１５】
2005295237.tif 000017
である。J0,N0はそれぞれ0次のベッセル関数およびノイマン関数であり、jは虚数単位である。ｒがＤより小さい範囲では対数関数で近似され、Ｄと同程度以上の範囲では指数関数的に減衰する。したがって、例えば信号層２２２のシート抵抗値などを適切に設定することによって、所望の有効通信距離を得ることが可能となる。
【００４６】
以上、連続型の通信装置１００の構造および動作を示した。この形態の通信装置１００によると、通信素子２００間で信号を順次中継することができ、効率よい通信を実現することができる。
【００４７】
上記した通信装置１００の形態においては、通信素子２００は電源層２２０、信号層２２２、接地層２２４の３層に電気的接触を行なう。この接触形態を３層接点方式とよぶ。通信素子２００の実装をより簡単に行なうため、信号層２２２と接地層２２４への２点のみの接触で通信素子２００を動作させることも可能である。２点のみの電気的接触を行う形態を、２層接点方式とよぶ。
【００４８】
図１４（ａ）は、サイト分割型の通信装置１００の断面図を示す。通信素子２００が、信号層２２２における導電体領域２３０と接地層２２４との間に挟まれる。すなわち、通信素子２００は、信号層２２２と接地層２２４の２層と接触し、電源層２２０とは接触しない。２層接点方式によると、通信素子２００の通信シート２０２への実装が容易となる利点がある。
【００４９】
図１４（ｂ）は、連続型の通信装置１００の断面図を示す。通信素子２００は、信号層２２２と接地層２２４の間に挟まれる。すなわち、通信素子２００は、信号層２２２と接地層２２４の２層と接触し、電源層２２０とは接触しない。２層接点方式によると、通信素子２００の通信シート２０２への実装が容易となる利点がある。
【００５０】
図１５は、２層接点方式の通信回路２５０の構成を示す。通信回路２５０は、受信回路２６０、送信回路２６２、制御回路２６４を有して構成される。受信回路２６０および送信回路２６２は、図３に示す通信部５０の構成に対応し、制御回路２６４は、処理部６０およびメモリ７０の構成に対応する。
【００５１】
通信回路２５０が動作するための電圧は、信号層２２２から供給される。信号層２２２からダイオードと抵抗を通ってコンデンサに電荷が蓄積され、それが通信回路２５０内の電源VDDとなり、受信回路２６０、送信回路２６２、制御回路２６４が動作する。
【００５２】
ある通信素子２００に注目したとき、その通信素子２００が信号電位Ｌを送出している時間の合計TLを、通信時間全体T0の1/n以下、すなわちTL ＜T0/n になるようにパケットの転送頻度を調整しておくこととする。また、そのときの回路の平均消費電流をIとする。パケットの最小発生間隔よりも図１５中のCEとRの時定数CERが十分大きくなり、かつRは信号層へ信号を送出する際の負荷インピーダンス（サイト分割方式の場合の等価回路中R2の程度）より十分大きくなるように設定する。このとき、通信素子２００のコンデンサ両端の電圧Vは、電源層の電位VEに対し、
【数１６】
2005295237.tif 000018
で与えられる。ここでvDはダイオードの順方向電圧降下であり、T0/TLの下限nは十分大きく設定した。このVが回路に必要とされる電源電圧を越えるようにパラメータが選択される。
【００５３】
図１６は、送信回路２６２の構成を示す。送信回路２６２において、ＯＵＴが、信号層２２２に接続される。送信回路２６２へ供給されている電源電圧が信号層２２２の電位を下回る場合があり、その時は正常な動作が行えなく恐れがあるため、pMOSが取り除いてある。したがって信号の立ち上がり時に回路から信号層２２２に電流は供給されなくなる。その場合でも、信号層自身の抵抗によって正しくプルアップされるための条件は、サイト分割式の場合はR2がその並列容量のインピーダンスより小さく設定してあることであり、連続型通信層の場合には、式(7)の条件が成立することである。
【００５４】
図１７は、受信回路２６０の構成を示す。受信回路２６０は、VとVEの電圧差を補償する信号Ｈレベル保持回路２６７を前段に挿入する。信号Ｈレベル保持回路２６７において、CHとr1+r2の時定数を、通信信号のＬレベルの継続時間より十分大きくとっておくことで、信号層２２２のＨレベルをCHの端子に保持する。r0=r1+r2としておくと、信号がＨのときのr0端子電圧と、CHの端子電圧は等しい。r1とr2の比率によって閾値を設定しておくと、信号層電位のわずかな降下を安定に検出することができる。
【００５５】
（３）境界配置型
（１）において示したサイト分割型通信層を利用する通信装置１００において、通信素子２００をサイト２１０の境界をまたぐように配置する構成をとることも可能である。境界配置型の通信装置１００においては、サイト２１０の境界は絶縁されており、サイト間を電気的に接続する隣接結合用抵抗体２３２は用いられない。境界配置型の通信装置１００においては、サイト２１０の境界を絶縁することで、隣接サイト間での信号の減衰を利用した信号伝達を行うのではなく、絶縁された２つ以上のサイトに対して通信素子２００が電気的に接続することで、通信素子２００が、サイト間の信号を中継することで、信号伝達を行う。
【００５６】
図１８（ａ）は、境界配置型の通信装置１００の上面図である。通信素子２００が、サイト２１０間の境界に配置される。サイト２１０は良導層により構成され、サイト２１０の間は絶縁されている。
【００５７】
図１８（ｂ）は、境界配置型の通信装置１００の断面図である。この通信装置１００において、通信素子２００は、３層接点方式により通信シート２０２に接続されている。導電体領域２３０の間は絶縁されている。各通信素子２００は、２つのサイト２１０に対して独立な２点で電気的接触を行い、一方のサイト２１０で検出した信号を他方のサイト２１０に転送することで信号を伝達する。
【００５８】
図１９は、通信素子２００の構造の一例を示す。通信素子２００は、電気的接点２５２、２５４、２５６、２５８を有する。電気的接点２５２および電気的接点２５６は、それぞれ電源層２２０および接地層２２４に電気的に接続する。電気的接点２５４はサイト境界における一方のサイト２１０の信号層２２２に電気的に接続し、電気的接点２５８は、サイト境界における他方のサイト２１０の信号層２２２に電気的に接続する。このように、境界配置型の通信素子２００は、通信シート２０２の信号層２２２に対して、少なくとも２つの電気的接点２５４、２５８を有して構成される。通信回路２５０は、各電気的接点２５２、２５４、２５６、２５８と、配線２５１、２５３、２５５、２５７により電気的に接続される。これにより、通信回路２５０は、各電気的接点２５２、２５４、２５６、２５８を通じて、通信シート２０２を介して信号を送受信することが可能となる。なお、例えば、通信素子２００は、４つのサイト２１０と接続するように配置されてもよく、その場合は、４つのサイト２１０の導電体領域２３０とそれぞれ独立して電気的に接続する４つの電気的接点を有して構成されることになる。
【００５９】
図２０は、通信回路２５０の回路構造の一例を示す。通信回路２５０は、受信回路２６０、送信回路２６２、制御回路２６４を有して構成される。受信回路２６０および送信回路２６２は、図３に示す通信部５０の構成に対応し、制御回路２６４は、処理部６０およびメモリ７０の構成に対応する。
【００６０】
受信回路２６０および送信回路２６２は、２つの導電体領域２３０に接続される各ポートに対して、それぞれ独立に受信および送信を行うことができる。この例では、信号層２２２における２つの導電体領域２３０（「信号層１」「信号層２」と表記）に対して、受信回路２６０および送信回路２６２が、独立して信号の送受信を実行できる。なお、各ポートのそれぞれについての受信回路２６０および送信回路２６２の構造は既述の３層接点方式のものと同一である。
【００６１】
図２１は、２層接点方式による境界配置型の通信装置１００の断面図を示す。２層接点方式においては、通信素子２００が、信号層２２２においてサイト分割された導電体領域２３０の境界に配置される。通信素子２００は、信号層２２２における２つ以上の導電体領域２３０と接地層２２４に電気的に接続する。
【００６２】
図２２は、通信素子２００の通信回路２５０の構成を示す。この例では、電源供給は、接続する２つのサイト２１０のうち、一方（信号層１）のみから受ける。各ポートについて受信回路２６０、送信回路２６２の構成は、既述の２層接点方式のものと同一である。
【００６３】
以上、境界分割型の通信装置１００の構造および動作を示した。この形態の通信装置１００によると、通信素子２００間で信号を順次中継することができ、効率よい通信を実現することができる。
【００６４】
以下に、上記した形態の通信装置１００において、複数の通信素子をユニット化し、ユニット間での信号伝送を行う技術について説明する。なお、上記の例では、３種類の通信装置１００の形態について説明したが、特に、（２）連続型（等方拡散型）の通信装置１００において、複数の通信素子２００のユニット化が効果的となる。
【００６５】
連続型（等方拡散型）の２次元通信においては、通信素子２００は等方的に一定距離まで到達する信号を送出し、各通信素子２００はどちらの方向から来た信号かは分からないまま信号を検出する。一方の側にある通信素子２００が送信したとき、他方の側の通信素子２００はそのことを検出できないため、各通信素子２００には複数の方向から同時に信号が到達してしまう可能性がある。
【００６６】
同様な状況は、無線通信においても発生する。無線通信における典型的な対処法は、信号が重なってもそれを受信機が分離できるよう、機器ごとに異なる周波数帯域を割り当てておくことである。さらに近年では、より一般的に独立性の高い信号パターンのセットを用意しておき、それらを動的に割り当てることで通信機器の移動にも対処できる方法が実用化されている。
【００６７】
ただしこれらの方法では、広い信号帯域が必要とされ、フロントエンドの回路も複雑にならざるを得ない。二次元通信では、個々の通信素子２００での電力消費を最小限に抑え、微小なモノリシックＣＭＯＳ素子によって、時計標準すら持たずに通信することが望まれる。そのような通信素子２００にこれを実装することは困難を伴う。
【００６８】
通信素子２００は製造時に所定の場所に配置して、通信装置１００を形成することが可能である。そこであらかじめ数種類の機能をもった通信素子２００を特定の位置関係に配置しておくことで、衝突の問題を大きく緩和することができる。
【００６９】
図２３は、実施例における通信装置１００の構成を示す。既述したように、通信装置１００は、分散して配置された複数の通信素子２００を備え、各通信素子２００は、他の通信素子２００と局所的な通信を行う機能を有して構成されている。本実施例の通信装置１００は、少なくとも２つの通信素子をまとめた通信ユニット５００を複数備えて構成される。図示の例では、通信装置１００が、通信ユニット５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄを有している。なお、通信ユニット５００は、ユニット間の通信を円滑に実現するために、３つ以上の通信素子２００を有して構成されるのが好ましい。通信装置１００は、通信ユニット５００を信号伝送の一単位として、通信ユニット間で信号の伝達を行う。
【００７０】
通信ユニット５００は、所定の位置関係にて配置された複数の通信素子２００を有して構成される。それぞれの通信ユニット５００において、複数の通信素子２００の位置関係は同一に設定される。これにより、各通信ユニット５００の通信機能を同一とすることができるとともに、実装を容易にすることができる。図２３の例では、通信ユニット５００が、通信素子２００ａ、通信素子２００ｂ、通信素子２００ｃ、通信素子２００ｄ、通信素子２００ｅの５種類の通信素子を有している。図示されるように、通信ユニット５００において、通信素子２００ｅが物理的に中央に配置され、その周辺に、互いに略９０度ずつの角度をもって通信素子２００ａ、通信素子２００ｂ、通信素子２００ｃ、通信素子２００ｄが配置されている。
【００７１】
本発明の通信装置１００においては、個別の配線は形成されておらず、隣接素子間を接続する実線は、単に通信素子間の信号が到達する範囲を表現するためのみに記載したものである。通信素子間で信号が直接届くのは、実線で結ばれているように表現されている隣接素子間のみであり、それ以外の通信素子２００には検出可能な信号は到達しない。
【００７２】
通信ユニット５００に含まれる各通信素子２００は、配置位置に応じた通信機能を実現する。通信素子２００ａは、上方向に隣接する通信ユニット５００の通信素子２００ｃと通信を行う機能を有する。同様に、通信素子２００ｂは、右方向に隣接する通信ユニット５００の通信素子２００ｄと通信を行う機能を有する。また、通信素子２００ｃは、下方向に隣接する通信ユニット５００の通信素子２００ａと通信を行う機能を有する。また、通信素子２００ｄは、左方向に隣接する通信ユニット５００の通信素子２００ｂと通信を行う機能を有する。中央に配置される通信素子２００ｅは、通信素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄの信号の送受信を統括的に制御する機能を有する。例えば、通信素子２００ｅは、周辺に存在する通信素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄに対して信号の送信または受信の必要の有無を順次問い合わせる機能を有し、信号衝突を回避するように周辺の通信素子２００を制御することが好ましい。５種類の通信素子２００は、あらかじめ見分けのつくように製造しておいてもよいし、どの種類の役割も担える１種類の通信素子２００を製造しておき、通信シート２０２に配置した後で通信素子２００の種類を回路に焼きこんでもよい。以上のように、本実施例の通信装置１００においては、所定の配列で複数の通信素子２００を配置した通信ユニット５００を用いて、パケットの伝送を行う。
【００７３】
通信ユニット中央に位置する通信素子２００ｅを以後「中央素子」とよび、通信ユニット内において、中央素子の周辺に存在して中央素子に隣接する通信素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄを「周辺素子」とよぶ。通信素子２００ｅのＩＤを「ｅ」とし、通信素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄのそれぞれのＩＤを「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」とする。周辺素子は、隣接素子からのコマンドに反応して送信し、周囲からの信号が無ければ自発的に信号を送出することはない。コマンドは通常のパケットとは見分けがつくように符号化されているものとする。例えば、マンチェスター符号を用いて、コマンドの１ビット長を、パケット信号の１ビット長の３倍に設定するか、またはコマンドの前後に空白（無信号区間）を挿入するなどしてもよい。これにより、通信素子２００の制御回路２６４において、通常のパケットとコマンドとを容易に区別することが可能となる。
【００７４】
通信ユニット５００同士は、所定の規則性をもって並べられる。これにより、通信ユニット５００の間の通信を実現することが可能となる。具体的には、前後左右に隣り合う通信ユニット５００同士の間で、実際に隣接する通信素子同士が、所定のＩＤの対応関係をもつように通信ユニット５００が並べられる。例えば、上下方向の通信ユニット間で隣接する通信素子２００として、下側の通信ユニット５００にＩＤ「ａ」をもつ周辺素子が配置され、上側の通信ユニット５００にＩＤ「ｃ」をもつ周辺素子が配置される。左右方向の通信ユニット間で隣接する通信素子２００として、左側の通信ユニット５００にＩＤ「ｂ」をもつ周辺素子が配置され、右側の通信ユニット５００にＩＤ「ｄ」をもつ周辺素子が配置される。この規則性により、配置位置に応じて周辺素子の通信機能を固定することができ、周辺素子の機能を絞って安価に作製することも可能となり、また通信装置１００における通信を円滑に実行することができる。なお、このように配置することで通信素子２００の実装が容易となる利点があるが、基本的には、後述する優先ポートの関係が守られていれば、周辺素子の配置は自由に決めることができる。
【００７５】
なお、第１の通信ユニットにおける中央素子と、第１の通信ユニットに隣接する第２の通信ユニットにおける中央素子との間には、第１の通信ユニットにおける１つの周辺素子と、第２の通信ユニットにおける１つの周辺素子とが配置される。すなわち、中央素子間には、２つの周辺素子のみが介在するものとする。中央素子間の周辺素子数を２つとすることにより、中央素子間の高速通信を実現することができる。このように、通信ユニット５００を、中央素子と、その周辺素子とで構成し、周辺素子に対してさらに隣接する周辺素子を設けないことで、中央素子間、すなわち通信ユニット間の信号伝送遅延を小さくすることが可能となる。なお、通信ユニット間において隣り合う周辺素子同士には、信号の送受信に関する優先順位が設定されているのが好ましい。これにより、通信ユニット間における信号の衝突を回避することができる。
【００７６】
＜ステップ１：通信ユニット内へのパケットの呼び込み＞
中央素子は、通信ユニット５００内の周辺素子に対して定期的に「許可通知」を発行する。許可通知は、周辺素子に対して、隣接ユニットからの信号の受信の有無を順次問い合わせる信号である。この許可通知は、周辺素子ＩＤをａ、ｂ、ｃ、ｄの順に変更して発行され、それぞれの周辺素子に対して送信される。
【００７７】
許可通知により指定された周辺素子は、自身が所属する通信ユニット５００に隣接する隣の通信ユニット５００の周辺素子がパケットを持っているか否かをすでに知っている（後述のステップ２参照）。例えば、通信素子２００ａが、隣接する通信ユニット５００の通信素子２００ｃに送信待ちのパケットが存在していることを知っている場合には、コマンド「送信トリガ」を送信して通信素子２００ｃからのパケット送信を促す。この送信トリガは、通信素子２００ａに隣接する中央素子にも送信される。隣接ユニットの通信素子２００ｃからのパケットの送信が終了すると、通信素子２００ａは、即座にそれを中央素子へと転送する。中央素子は、送信トリガを検出した後、通信素子２００ａからのパケットの到来を待ち構える待機状態に入り、他の周辺素子による信号送信を停止させる。したがって中央素子は、他の信号との衝突なくパケットを受信することができる。
【００７８】
中央素子がパケットを受信すると、＜ステップ２＞へ進む。もし隣接ユニットの通信素子２００ｃがパケットを持っていなかった場合は、通信素子２００ａは何も応答しない。中央素子は一定時間待っても「送信トリガ」が検出されない場合、ＩＤを変化させて新たな周辺素子に対して再び「許可通知」を発行する。
【００７９】
＜ステップ２：ユニットからのパケット送出準備＞
中央素子は、そのパケットを受けると、そのパケットを次にどこに送るべきかを認識する。それを認識する方法は、パケットに含まれる座標値からの場合もあるし、パケットに「通信経路ＩＤ」が埋め込まれており、その通信経路ＩＤと、次に送り出す方向との関係をテーブルとして中央素子が所持している場合もある。
【００８０】
そこで次にパケットを送る方向に存在する周辺素子ＩＤを埋め込んだ「送信通知」を送信する。送信通知を受け取った周辺素子は、「受信通知」を発行し、その後中央素子は、パケットの送信を開始する。なお、受信通知は隣接する通信ユニット５００の周辺素子も観測できる。これにより、隣接する通信ユニット５００の周辺素子は、自身の「隣接ユニットの隣接素子」に送信すべきパケットが到着したことがわかる。以上によって通信ユニット５００内の周辺素子には、送信待ちのパケットが格納されたことになり、ステップ３に進む。
【００８１】
＜ステップ３：送信待ち＞
この場合、原則として中央素子は自発的にコマンドを発することはなく、隣接ユニットからの許可通知を受けてパケットが送信されるまで待ち続ける。これは、パケットを強制的に送信することにより隣接ユニット内で発生する信号衝突のおそれを低減するためである。周辺素子のパケット送信の開始と終了は、中央素子も知ることができるので、その終了を確認したらステップ１に戻る。以上のプロセスによって、通信ユニット５００間で衝突なくパケットを転送していくことができる。
【００８２】
なお、中央素子は、外部から取り込んだパケットを転送するだけでなく、＜ステップ１＞の呼び込み動作を行わずに自発的にブロードキャストを発行したり（その場合ステップ２からの手続きで転送されていく）、センサ信号取り込みコマンドなども発行できる。また、各コマンドは極めて短いビット列で実現され、許可通知の巡回も高々４つ（周辺素子数）であるため、転送のオーバーヘッドを低く抑えることが容易である。
【００８３】
図２４は、通信装置１００の構成の変形例を示す。通信装置１００は、複数の通信素子２００を所定の位置関係に配置した通信ユニット５００を複数備えて構成される。この通信装置１００は、中央素子である通信素子２００ｄと、中央素子から三又に分岐して接続する通信素子２００ａ、２００ｂ、２００ｃを有する通信ユニット５００を複数有する。図示の例では、３つの通信ユニット５００ｅ、５００ｆ、５００ｇが示されている。周辺素子数が３つであるため、この場合は、許可通知の巡回が３回となる。
【００８４】
パケットが一方向に流れ続けている限り、上記のアルゴリズムで衝突は発生しない。以下では、パケットがランダムな方向に流れる場合に衝突を回避する対処方法を述べる。
【００８５】
まず、ステップ２で、周辺素子が受信通知を発行したとき、隣接ユニットの中央素子がパケット送信中であった状況を考える。このとき隣接ユニットの周辺素子において、受信通知と（隣接ユニットの）中央素子からの信号が衝突する可能性がある。このままでは隣接素子が受信通知の存在を認識できないため、対処方法として、受信通知を発行した周辺素子は、隣接素子からの（受信通知に対する）「確認通知」を検出し、それが検出された場合にそのことを「確認通知２」によって中央素子に連絡する。中央素子は「確認通知２」を検出してはじめてパケット送信を開始する。確認通知２が検出されない場合、一定時間待機後に再度、送信通知を発行する。
【００８６】
また、例えば右向きに出て行こうとするパケットが通信素子２００ｂに格納されて待機状態にあり、かつその右隣の通信ユニット５００の通信素子２００ｄに、左に出ようとするパケットが配置された場合、上記アルゴリズムのままではどちらもパケットの送出を待ち続けることになる。
【００８７】
この対処法としては、通信素子２００ａから通信素子２００ｄのうち、２つに「優先ポート」を決めておき、優先ポート側にパケットを送信した中央素子は、しばらくしてもパケット送信が始まらない場合には、「入れ替え通知」を発行する。例えば、周辺素子ＩＤがａ、ｂのものに対して、優先ポートを設定してもよい。なお、この場合は、周辺素子ＩＤがａの通信素子２００とｂの通信素子２００とが対向しないように、隣接するユニット５００同士の配置に配慮することが好ましい。入れ替え通知を受信した周辺素子は、隣の周辺素子にパケットがある場合に「送信トリガ」を発行し、パケットを招き入れる。また、パケットを送り出した側の中央素子は、次の「許可通知」を出す際、必ず最初に指定する周辺素子ＩＤを「パケットが送出されていったポート（周辺素子）」に設定する。こうすることで、隣接ユニットに残っているパケットを速やかに呼び込むことができる。
【００８８】
隣接素子同士が、同時に「受信通知」を発行した場合、どちらも受信通知を認識せず、確認通知は発行しない。この場合には、中央素子が次回の送信通知を発行するまでの待ち時間を、周辺素子ごとに変えておくことで、次回の受信通知の時刻は必ずずれるため、次の回でお互いを正しく認識することが可能となる。
【００８９】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。これらの実施例は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の実施例に係る通信技術の方式を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例にかかる通信装置の外観構成の概要を示す図である。
【図３】通信素子の機能ブロック図である。
【図４】（ａ）は、サイト分割型の通信装置の上面図であり、（ｂ）は、通信層の断面図である。
【図５】通信層の構造、通信層の等価回路および各サイトに生じる電位変化を示す図である。
【図６】通信素子の構造の一例を示す図である。
【図７】通信回路の回路構造の一例を示す図である。
【図８】受信回路の回路構造の一例を示す図である。
【図９】送信回路の回路構造の一例を示す図である。
【図１０】（ａ）は、連続型の通信装置の上面図であり、（ｂ）は、通信層の断面図である。
【図１１】（ａ）は、通信層の構造を示す図であり、（ｂ）は、信号層に電圧を印加したときの電圧分布を示す図である。
【図１２】図１１（ａ）に示す５層構造の通信装置の模式的な構成を示す図である。
【図１３】円形電極を、中心が原点に一致するように配置した図である。
【図１４】（ａ）は、サイト分割型の通信装置の断面図であり、（ｂ）は、連続型の通信装置の断面図である。
【図１５】２層接点方式の通信回路の構成を示す図である。
【図１６】送信回路の構成を示す図である。
【図１７】受信回路の構成を示す図である。
【図１８】（ａ）は、境界配置型の通信装置の上面図であり、（ｂ）は、境界配置型の通信装置の断面図である。
【図１９】通信素子の構造の一例を示す図である。
【図２０】通信回路の回路構造の一例を示す図である。
【図２１】２層接点方式による境界配置型の通信装置の断面図である。
【図２２】通信素子の通信回路の構成を示す図である。
【図２３】実施例における通信装置の構成を示す図である。
【図２４】通信装置の構成の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００９１】
１００・・・通信装置、２００・・・通信素子、２１０・・・サイト、２２０・・・電源層、２２２・・・信号層、２２４・・・接地層、２３０・・・導電体領域、２３２・・・隣接結合用抵抗体、２３４・・・プルアップ抵抗層、２５０・・・通信回路、２６０・・・受信回路、２６２・・・送信回路、２６４・・・制御回路、５００・・・通信ユニット。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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