特許 7642586 通信システム、マスタ装置、スレーブ装置および通信方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-28

(45)【発行日】2025-03-10

(54)【発明の名称】通信システム、マスタ装置、スレーブ装置および通信方法

(51)【国際特許分類】

   H04L 12/28 20060101AFI20250303BHJP

   H04L 12/43 20060101ALI20250303BHJP

【ＦＩ】

H04L12/28 400

H04L12/43

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022075933

(22)【出願日】2022-05-02

(65)【公開番号】P2023165188

(43)【公開日】2023-11-15

【審査請求日】2024-03-27

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人情報通信研究機構「高度通信・放送研究開発委託研究／高度自動運転に向けた大容量車載光ネットワーク基盤技術の研究開発 多機能光集積回路を利用した高信頼大容量車載光ネットワークの研究開発」、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】591128453

【氏名又は名称】株式会社メガチップス

(74)【代理人】

【識別番号】100108523

【弁理士】

【氏名又は名称】中川 雅博

(74)【代理人】

【識別番号】100125704

【弁理士】

【氏名又は名称】坂根 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100187931

【弁理士】

【氏名又は名称】澤村 英幸

(72)【発明者】

【氏名】高田 明寛

【審査官】羽岡 さやか

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－０８０４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９８５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／１８７４７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／０１６１０５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０４６１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２７９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４５０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｌ １２／２８

Ｈ０４Ｌ １２／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスタ装置とスレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う通信システムであって、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を接続する制御信号送信用の制御ネットワークと、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、
を備え、
前記マスタ装置は、
マスタＴＤＭＡ制御回路と、
前記制御ネットワークを用いて、前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信するマスタ制御送信回路と、
前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第１データ信号を送信するマスタデータ送信回路と、
を含み、
前記スレーブ装置は、
前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定するスレーブＴＤＭＡ制御回路と、

時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を前記マスタ装置に対して送信するスレーブデータ送信回路と、
を含み、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路は、
前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出し、
前記マスタデータ送信回路は、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信し、
前記スレーブ装置は、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする、通信システム。

【請求項2】

前記スレーブ装置は、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を送受切替スイッチに与えるスイッチ制御送信回路、
を含み、
前記スイッチ制御送信回路は、
時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与える、請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

マスタ装置とスレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う通信システムであって、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続される制御信号送信用の制御ネットワークと、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、
を備え、
前記マスタ装置は、
マスタＴＤＭＡ制御回路と、
前記制御ネットワークを用いて、前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信し、および、前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第２制御信号を送信するマスタ制御送信回路と、
前記第２制御信号を受信するマスタ制御受信回路と、
前記マスタ制御受信回路が前記第２制御信号を受信したことに応答して、前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含む第１データ信号を送信するマスタデータ送信回路と、
を含み、
前記スレーブ装置は、
前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定するスレーブＴＤＭＡ制御回路と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において前記光ネットワークを用いて、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を前記マスタ装置に対して送信するスレーブデータ送信回路と、
を含み、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路は、
前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出し、
前記マスタデータ送信回路は、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信し、
前記スレーブ装置は、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする、通信システム。

【請求項4】

前記スレーブ装置は、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を送受切替スイッチに与えるスイッチ制御送信回路、
を含み、
前記スイッチ制御送信回路は、
時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与える、請求項３に記載の通信システム。

【請求項5】

前記スレーブ装置は、前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態にする、請求項１または請求項３に記載の通信システム。

【請求項6】

前記スイッチ制御送信回路は、
前記スレーブＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与え、
前記スレーブデータ送信回路は、
時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記光ネットワークを用いて、データ信号を前記マスタ装置に対して送信する、請求項２または請求項４に記載の通信システム。

【請求項7】

請求項１または請求項３に記載の通信システムに用いられるマスタ装置。

【請求項8】

請求項１または請求項３に記載の通信システムに用いられるスレーブ装置。

【請求項9】

マスタ装置とスレーブ装置との間を接続する制御信号送信用の制御ネットワークと、前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、を備える通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う方法であって、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信する工程と、
前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第１データ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定する工程と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、前記スレーブ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出する工程と、
前記マスタ装置において、前記スレーブ装置にデータ信号を送信するとき、前記スレーブ装置に時刻ＴＡを割り当てる工程と、
前記マスタ装置が、時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする工程と、を含む通信方法。

【請求項10】

マスタ装置からスレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続される制御信号送信用の制御ネットワークと、前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、を備える通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う方法であって、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信する工程と、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第２制御信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２制御信号を受信する工程と、
前記第２制御信号を受信したことに応答して、前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含む第１データ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定する工程と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、前記スレーブ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出する工程と、
前記マスタ装置において、前記スレーブ装置にデータ信号を送信するとき、前記スレーブ装置に時刻ＴＡを割り当てる工程と、
前記マスタ装置が、時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする、を含む通信方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光ネットワークを利用した通信システム、その通信システムに用いられるマスタ装置およびスレーブ装置並びに通信方法に関する。

【背景技術】

【0002】

通信の高速化および大容量化への解決策の一つとして光ネットワークが用いられる。光ネットワークを用いて複数の通信装置が通信を行う場合、ＴＤＭＡ（時分割多元接続）によりそれら通信端末で光ファイバを共有することが可能である。このとき、光ネットワークにおいて信号の衝突・消失を回避するために、通信装置間で信号の送受信タイミングを精度よく切り替える必要がある。

【0003】

複数のＯＮＵ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｕｎｉｔ）が光ネットワークを共有するＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（１０Ｇ－ＥＰＯＮ）規格では、信号の衝突を避けるためにＯＮＵの送信タイミングを制御するプロトコル（Ｍｕｌｔｉ－Ｐｏｉｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：ＭＰＣＰ）が用いられている。ＭＰＣＰでは、ＯＮＵからＯＬＴ（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｌｉｎｅ Ｔｅｒｍｉｎａｌ）への上り信号については、送信側のＯＮＵでタイミングを合わせるように制御される。

【0004】

下記特許文献１においては、電気信号を送信するＣ－Ｐｌａｎｅと光信号を送信するＤ－Ｐｌａｎｅとを融合したネットワーク技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－２７９９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１においては、マスタ装置が各スレーブ装置に対して、Ｃ－Ｐｌａｎｅを用いて制御信号を送信することで、Ｄ－ｐｌａｎｅにおけるデータ信号の送受信をコントロールする技術が開示されている。マスタ装置およびスレーブ装置においては信号を処理する遅延時間が発生する。この遅延時間も考慮することで、送受信のコントロールをさらに精度よく行われることが望まれる。

【0007】

本発明の目的は、光ネットワークを用いた通信システムにおいて、信号の衝突・消失を回避するために送受信のコントロールを精度よく行うことである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一局面に従う通信システムは、マスタ装置とスレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う通信システムであって、マスタ装置とスレーブ装置との間を接続する制御信号送信用の制御ネットワークと、マスタ装置からスレーブ装置を経由して再びマスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークとを備え、マスタ装置は、マスタＴＤＭＡ制御回路と、制御ネットワークを用いて、スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信するマスタ制御送信回路と、光ネットワークを用いて、マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第１データ信号を送信するマスタデータ送信回路とを含み、スレーブ装置は、第１制御信号を受信したとき、スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定するスレーブＴＤＭＡ制御回路と、時刻Ｔ１（Ｓ）において、光ネットワークを用いて、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号をマスタ装置に対して送信するスレーブデータ送信回路とを含み、マスタＴＤＭＡ制御回路は、第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、第１データ信号を受信した時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出し、マスタデータ送信回路は、マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＡから第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、スレーブ装置に対してデータ信号を送信し、前記スレーブ装置は、時刻ＴＡから第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、スレーブ装置をデータ受信可能状態にする。

【0009】

本発明は、また、上記の通信システムで用いられるマスタ装置およびスレーブ装置に向けられている。さらに、本発明は、通信方法にも向けられている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、光ネットワークを用いた通信システムにおいて、信号の衝突・消失を回避するために送受信のコントロールを精度よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１の実施の形態に係る通信システムの全体図である。

【図2】第１の実施の形態に係るマスタ装置およびスレーブ装置の機能構成を示すブロック図である。

【図3】マスタ装置－スレーブ装置間の往復伝送遅延時間を示す図である。

【図4】マスタ装置－スレーブ装置間の往復伝送遅延時間を示すタイムチャートである。

【図5】マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間を示す図である。

【図6】マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間を示すタイムチャートである。

【図7】上り通信における送信タイミングを示すタイムチャートである。

【図8】下り通信における送信タイミングを示すタイムチャートである。

【図9】上り通信および下り通信が混在した送信タイミングを示すタイムチャートである。

【図10】第２の実施の形態に係る通信システムの全体図である。

【図11】第２の実施の形態に係るマスタ装置およびスレーブ装置の機能構成を示すブロック図である。

【図12】マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間を示す図である。

【図13】マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る通信システム、マスタ装置、スレーブ装置および通信方法について説明する。

【0013】

［１］第１の実施の形態
（１）通信システムの全体構成
図１は、第１の実施の形態に係る通信システム１０の全体構成を示す。通信システム１０は、マスタ装置１および複数のスレーブ装置３を備える。図１の例では、通信システム１０が、３つのスレーブ装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃを備える場合を例に説明する。スレーブ装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、それぞれ送受切替スイッチ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが接続される。スレーブ装置３Ａおよび送受切替スイッチ４Ａによりゲートウェイ５Ａが、スレーブ装置３Ｂおよび送受切替スイッチ４Ｂによりゲートウェイ５Ｂが、スレーブ装置３Ｃおよび送受切替スイッチ４Ｃによりゲートウェイ５Ｃが構成される。以下の説明において、スレーブ装置３Ａ～３Ｃ、送受切替スイッチ４Ａ～４Ｃ，ゲートウェイ５Ａ～５Ｃに共通の構成、動作を説明するときは、適宜、スレーブ装置３、送受切替スイッチ４、ゲートウェイ５として説明する。

【0014】

マスタ装置１とスレーブ装置３Ａ～３Ｃは、制御信号送信用の制御ネットワーク６で接続される。本実施の形態においては、制御ネットワーク６は、電気信号を伝送するネットワークを用いるが、制御ネットワーク６として光信号を伝送する光ネットワークを用いてもよい。制御ネットワーク６は、複数の分岐点により分岐されて各スレーブ装置３Ａ～３Ｃに接続される。このような構成により、マスタ装置１が制御ネットワーク６を介して送信した制御信号は、全てのスレーブ装置３Ａ～３Ｃにおいて受信される。

【0015】

マスタ装置１と送受切替スイッチ４Ａ～４Ｃは、データ信号送信用の光ネットワーク７で接続される。つまり、マスタ装置１と送受切替スイッチ４Ａ～４Ｃとは光ファイバで接続される。このように、本実施の形態の通信システム１０は、マスタ装置１および複数のスレーブ装置３Ａ～３Ｃが１本の光ファイバを共有している。

【0016】

図１において、制御信号が伝送される制御ネットワーク６を細線で描き、データ信号が伝送される光ネットワーク７を太線で描いている。

【0017】

通信システム１０は、例えば、自動車に搭載される車載ネットワークとして利用される。この場合、スレーブ装置３Ａ～３Ｃは、自動車の各部品を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）として利用可能である。自動車の電子制御技術の発達に伴い、自動車には多数の電子制御ユニットが搭載されるようになっている。この場合、電子制御ユニットに対応する多数のスレーブ装置３が自動車に搭載され、それら多数のスレーブ装置３が、制御ネットワーク６および光ネットワーク７に接続される。

【0018】

（２）マスタ装置およびスレーブ装置の機能構成
図２は、第１の実施の形態に係るマスタ装置１およびスレーブ装置３の機能構成を示すブロック図である。マスタ装置１は、ＴＤＭＡ制御回路１１、制御送信回路１２、データ送信回路１３およびデータ受信回路１４を備える。

【0019】

ＴＤＭＡ制御回路１１は、制御送信回路１２、データ送信回路１３およびデータ受信回路１４を制御し、通信システム１０においてＴＤＭＡを行うための制御を行う。制御送信回路１２は、制御ネットワーク６を介して、スレーブ装置３に対して制御信号を送信する。データ送信回路１３は、光ネットワーク７を介して、スレーブ装置３またはマスタ装置１に対してデータ信号を送信する。データ受信回路１４は、光ネットワーク７を介して、スレーブ装置３またはマスタ装置１から送信されたデータ信号を受信する。

【0020】

スレーブ装置３は、ＴＤＭＡ制御回路３１、制御受信回路３２、スイッチ制御送信回路３３，データ受信回路３４およびデータ送信回路３５を備える。

【0021】

ＴＤＭＡ制御回路３１は、制御受信回路３２、スイッチ制御送信回路３３，データ受信回路３４およびデータ送信回路３５を制御し、通信システム１０においてＴＤＭＡを行うための制御を行う。制御受信回路３２は、制御ネットワーク６を介して、マスタ装置１が送信した制御信号を受信する。スイッチ制御送信回路３３は、送受切替スイッチ４の切替制御を行う。データ受信回路３４は、光ネットワーク７を介して、マスタ装置１が送信したデータ信号を受信する。データ送信回路３５は、光ネットワーク７を介して、マスタ装置１に対してデータ信号を送信する。

【0022】

送受切替スイッチ４は、スイッチ制御送信回路３３から与えられた切替信号に従い、データ送信可能状態（Ｔａｌｋ）、データ受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）および通過状態（Ｔｈｒｕ）の３種類の状態切替を行う。送受切替スイッチ４が送信可能状態となったとき、データ送信回路３５から与えられたデータ信号が、光信号として光ネットワーク７に書き込み可能となる。送受切替スイッチ４が受信可能状態となったとき、光ネットワーク７から読み出された光信号が、データ受信回路３４に与えられる。送受切替スイッチ４が通過状態となったとき、送受切替スイッチ４は、光ネットワーク７を流れる光信号を通過させる。送受切替スイッチ４を通過した光信号は、次のスレーブ装置３の送受切替スイッチ４へ向かって送られる。

【0023】

（３）マスタ装置－スレーブ装置間の往復伝送遅延時間
次に、マスタ装置－スレーブ装置間の往復伝送遅延時間（以下、第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓとする。）について説明する。図３は、第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを説明する図である。第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓは、マスタ装置１がスレーブ装置３に対してデータ信号の送信を指示してから、スレーブ装置３が送信したデータ信号をマスタ装置１が受信するまでの遅延時間である。

【0024】

図３に示すように、第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓは、遅延時間Ｔｃ、ＴｓｔｘおよびＴｍｒｘの３つの要素を含む。遅延時間Ｔｃは、マスタ装置１からスレーブ装置３に対して制御信号が伝送される間の遅延時間であり、制御送信回路１２および制御受信回路３２における処理時間が支配項となる。遅延時間Ｔｓｔｘは、スレーブ装置３から送受切替スイッチ４に対して切替信号が伝送される間の遅延時間であり、スイッチ制御送信回路３３における処理時間が支配項となる。また、遅延時間Ｔｍｒｘ＋Ｔｓｔｘは、データ信号がスレーブ装置３からマスタ装置１に伝送される間の遅延時間であり、データ送信回路３５における処理時間Ｔｓｔｘおよびデータ受信回路１４における処理時間Ｔｍｒｘが支配項となる。本実施の形態においては、データ送信回路３５における処理時間とスイッチ制御送信回路３３における処理時間は同じ時間Ｔｓｔｘとして扱う。

【0025】

図４は、第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを示すタイムチャートである。時刻Ｔ０（Ｓ）において、マスタ装置１は、スレーブ装置３に対して制御信号を送信する。具体的には、ＴＤＭＡ制御回路１１は、制御送信回路１２に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む制御信号の送信指示を与える。制御送信回路１２は、タイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む制御信号のフレームを生成し、スレーブ装置３に対して制御信号を送信する。制御信号は、制御ネットワーク６に送出される。スレーブ装置３の制御受信回路３２は、受信した制御信号をＴＤＭＡ制御回路３１に与える。ＴＤＭＡ制御回路３１は、制御信号を受信したとき、スレーブ装置３のローカル時刻をＴＳ０（Ｓ）に設定する。このとき、制御送信回路１２および制御受信回路３２の処理時間を合計した時間を、遅延時間Ｔｃとする。つまり、スレーブ装置３のローカル時刻は、マスタ装置１の時刻よりＴｃだけ遅れている。

【0026】

続いて、ＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻Ｔ１（Ｓ）において、スイッチ制御送信回路３３に対して、状態切替指示を与える。時刻Ｔ１（Ｓ）は、スレーブ装置３のローカル時刻である。この指示に応答して、スイッチ制御送信回路３３は、送受切替スイッチ４を送信可能状態（Ｔａｌｋ）に切り替えるための制御信号を送受切替スイッチ４に与える。時刻Ｔ０（Ｓ）から時刻Ｔ１（Ｓ）までの待機時間Ｔｗは、ＴＤＭＡ制御回路３１における処理時間である。ＴＤＭＡ制御回路３１は、また、時刻Ｔ１（Ｓ）において、データ送信回路３５に対して、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含むデータ信号の送信指示を与える。データ送信回路３５は、この指示に応答して、タイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含むデータ信号のフレームを生成し、送受切替スイッチ４にデータ信号を与える。このとき、データ送信回路３５の処理時間を、遅延時間Ｔｓｔｘとする。また、スイッチ制御送信回路３３の処理時間も、遅延時間Ｔｓｔｘとする。

【0027】

送受切替スイッチ４は、スイッチ制御送信回路３３からの指示に応答して、送受切替スイッチ４の状態を送信可能状態（Ｔａｌｋ）に切り替える。そして、送受切替スイッチ４は、データ送信回路３５から与えられたデータ信号を光ネットワーク７に送出する。

【0028】

マスタ装置１のデータ受信回路１４は、データ送信回路３５から送信されたデータ信号を受信する。データ受信回路１４は受信したデータ信号をＴＤＭＡ制御回路１１に与える。ＴＤＭＡ制御回路１１は、データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得する。このとき、データ受信回路１４の処理時間を、遅延時間Ｔｍｒｘとする。

【0029】

ＴＤＭＡ制御回路１１は、以下の式の最終行の演算を実行することにより、第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを求める。
ＲＴＴｓ＝Ｔｃ＋Ｔｓｔｘ＋Ｔｍｒｘ
＝ＴＳ２（Ｓ）－ＴＳ０（Ｓ）－Ｔｗ
＝ＴＳ２（Ｓ）－ＴＳ０（Ｓ）－（ＴＳ１（Ｓ）－ＴＳ０（Ｓ））
＝ＴＳ２（Ｓ）－ＴＳ１（Ｓ）
ＴＤＭＡ制御回路１１は、求めた第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓをマスタ装置１が備える記憶部に保存する。

【0030】

（４）マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間
次に、マスタ装置－マスタ装置間の往復伝送遅延時間（以下、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍとする。）について説明する。図５は、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを説明する図である。第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍは、マスタ装置１がマスタ装置１自身に対してデータ信号を送信してから、マスタ装置１が送信したデータ信号を受信するまでの遅延時間である。第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを計測するために、全てのスレーブ装置３の送受切替スイッチ４は通過状態（Ｔｈｒｕ）に切り替えられる。これにより、マスタ装置１が送信したデータ信号は全てのゲートウェイ５の送受切替スイッチ４を通過して再びマスタ装置１へと戻る。

【0031】

図５に示すように、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍは、遅延時間ＴｍｔｘおよびＴｍｒｘの２つの要素を含む。遅延時間Ｔｍｔｘは、マスタ装置１がデータ信号の送信に要する遅延時間であり、データ送信回路１３における処理時間が支配項となる。また、遅延時間Ｔｍｒｘは、マスタ装置１がデータ信号の受信に要する遅延時間であり、データ受信回路１４における処理時間が支配項となる。

【0032】

図６は、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを示すタイムチャートである。時刻Ｔ０（Ｍ）において、マスタ装置１は、マスタ装置１自身に対してデータ信号を送信する。具体的には、ＴＤＭＡ制御回路１１は、データ送信回路１３に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含むデータ信号の送信指示を与える。データ送信回路１３は、タイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含むデータ信号のフレームを生成し、マスタ装置１に対してデータ信号を送信する。このとき、データ送信回路１３の処理時間を、遅延時間Ｔｍｔｘとする。

【0033】

データ送信回路１３から送信されたデータ信号は、光ネットワーク７に送出される。データ信号は全ての送受切替スイッチ４を通過し、再び、マスタ装置１に戻る。マスタ装置１のデータ受信回路１４は、受信したデータ信号をＴＤＭＡ制御回路１１に与える。ＴＤＭＡ制御回路１１は、データ信号を受信したときの時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得する。このとき、データ受信回路１４の処理時間を、遅延時間Ｔｍｒｘとする。

【0034】

ＴＤＭＡ制御回路１１は、以下の演算を実行することにより、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを求める。
ＲＴＴｍ＝Ｔｍｔｘ＋Ｔｍｒｘ
＝ＴＳ１（Ｍ）－ＴＳ０（Ｍ）
ＴＤＭＡ制御回路１１は、求めた第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍをマスタ装置１が備える記憶部に保存する。

【0035】

（５）上り通信のコントロール手順
次に、スレーブ装置３からマスタ装置１に対してデータ信号を送信する上り通信のコントロール手順について説明する。図７は、上り通信における送信タイミングを示すタイムチャートである。図７において、符号ＳＡは、スレーブ装置３Ａが送信するデータ信号を示し、符号ＳＢは、スレーブ装置３Ｂが送信するデータ信号を示す。

【0036】

まず、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１が、各スレーブ装置３に対してデータ信号の送信を許可する時刻を割り当てる。図７の例では、ＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ａに対して時刻ｔ１～ｔ２を割り当て、スレーブ装置３Ｂに対して時刻ｔ２～ｔ３を割り当てている。具体的には、ＴＤＭＡ制御回路１１の指示に応じて、制御送信回路１２が、スレーブ装置３Ａに対して、送信許可時刻ｔ１～ｔ２を指定した制御信号を送信する。同様に、ＴＤＭＡ制御回路１１の指示に応じて、制御送信回路１２が、スレーブ装置３Ｂに対して、送信許可時刻ｔ２～ｔ３を指定した制御信号を送信する。

【0037】

次に、スレーブ装置３ＡのＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻ｔ１から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓａを減算した時刻ｔ１－ＲＴＴｓａに、スイッチ制御送信回路３３に対して、送信可能状態（Ｔａｌｋ）への切替指示を与える。また、スレーブ装置３ＡのＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻ｔ１－ＲＴＴｓａに、データ送信回路３５に対して、データ信号の送信指示を与える。なお、時刻ｔ１－ＲＴＴｓａは、スレーブ装置３Ａのローカル時刻である。同様に、スレーブ装置３ＢのＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻ｔ２から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓｂを減算した時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂに、スイッチ制御送信回路３３に対して、送信可能状態（Ｔａｌｋ）への切替指示を与える。また、スレーブ装置３ＢのＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂに、データ送信回路３５に対して、データ信号の送信指示を与える。なお、時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂは、スレーブ装置３Ｂのローカル時刻である。

【0038】

なお、上述した第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓは、スレーブ装置３ごとに計測される。ここでは、スレーブ装置３Ａ，３Ｂの第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを、それぞれＲＴＴｓａ，ＲＴＴｓｂとする。マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ａ，３Ｂに対して、送信許可時刻を通知する制御信号を送信するときに、合わせてそれぞれのスレーブ装置３Ａ，３Ｂについて計測した第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓａ，ＲＴＴｓｂを通知してもよい。あるいは、ＴＤＭＡ制御回路１１は、事前にスレーブ装置３Ａ，３Ｂに対して第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓａ，ＲＴＴｓｂを送信しておいてもよい。あるいは、ＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ａ、３Ｂに対して第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓａ、ＲＴＴｓｂを減算した時刻ｔ１－ＲＴＴｓａ、ｔ２－ＲＴＴｓｂを送信許可時刻として通知してもよい。

【0039】

次に、スレーブ装置３Ａのスイッチ制御送信回路３３の切替指示に応答して、時刻ｔ１－ＲＴＴｓａから遅延時間Ｔｓｔｘａが経過した後、送受切替スイッチ４Ａが、送信可能状態（Ｔａｌｋ）に切り替えられる。また、スレーブ装置３Ａのデータ送信回路３５から送信されたデータ信号が、時刻ｔ１－ＲＴＴｓａから遅延時間Ｔｓｔｘａが経過した後、光ネットワーク７に送出される。ここで、遅延時間Ｔｓｔｘａは、スレーブ装置３Ａのデータ送信回路３５における遅延時間である。スレーブ装置３Ａのスイッチ制御送信回路３３における遅延時間も同様に遅延時間Ｔｓｔｘａである。

【0040】

同様に、スレーブ装置３Ｂのスイッチ制御送信回路３３の切替指示に応答して、時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂから遅延時間Ｔｓｔｘｂが経過した後、送受切替スイッチ４Ｂが、送信可能状態（Ｔａｌｋ）に切り替えられる。また、スレーブ装置３Ｂのデータ送信回路３５から送信されたデータ信号が、時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂから遅延時間Ｔｓｔｘｂが経過した後、光ネットワーク７に送出される。ここで、遅延時間Ｔｓｔｘｂは、スレーブ装置３Ｂのデータ送信回路３５における遅延時間である。スレーブ装置３Ｂのスイッチ制御送信回路３３における遅延時間も同様に遅延時間Ｔｓｔｘｂである。

【0041】

次に、マスタ装置１のデータ受信回路１４が、スレーブ装置３Ａから送信されたデータ信号を受信する。続いて、マスタ装置１のデータ受信回路１４が、スレーブ装置３Ｂから送信されたデータ信号を受信する。データ受信回路１４の受信処理における遅延時間はいずれもＴｍｒｘである。これにより、マスタ装置１は、スレーブ装置３Ａのローカル時刻ｔ１－ＲＴＴｓａから、Ｔｓｔｘａ＋Ｔｍｒｘ時間経過後にスレーブ装置３Ａが送信したデータ信号を受信する。つまり、マスタ装置１における時刻で時刻ｔ１－Ｔｍｒｘに光ネットワーク７にデータ信号が送出され、マスタ装置１は、時刻ｔ１において、スレーブ装置３Ａが送信したデータ信号を受信する。また、マスタ装置１は、スレーブ装置３Ｂのローカル時刻ｔ２－ＲＴＴｓｂから、Ｔｓｔｘｂ＋Ｔｍｒｘ時間経過後にスレーブ装置３Ｂが送信したデータ信号を受信する。つまり、マスタ装置１における時刻で時刻ｔ２－Ｔｍｒｘに光ネットワーク７にデータ信号が送出され、マスタ装置１は、時刻ｔ２において、スレーブ装置３Ｂが送信したデータ信号を受信する。スレーブ装置３Ａは、データ送信可能な時間としてｔ１～ｔ２が与えられているので、スレーブ装置３Ａから送信されたデータ信号は、時刻ｔ１－Ｔｍｒｘ～ｔ２－Ｔｍｒｘに光ネットワーク７に送出され、マスタ装置１において時刻ｔ１～ｔ２において受信される。スレーブ装置３Ｂは、データ送信可能な時間としてｔ２～ｔ３が与えられているので、スレーブ装置３Ｂから送信されたデータ信号は、時刻ｔ２－Ｔｍｒｘ～ｔ３－Ｔｍｒｘに光ネットワーク７に送出され、マスタ装置１において時刻ｔ２～ｔ３において受信される。これにより、マスタ装置１において衝突がないようにスケジューリングされることで、スレーブ装置３Ａ，３Ｂから送信されたデータ信号が、光ネットワーク７で衝突することなくマスタ装置１において受信される。

【0042】

（６）下り通信のコントロール手順
次に、マスタ装置１からスレーブ装置３に対してデータ信号を送信する下り通信のコントロール手順について説明する。図８は、下り通信における送信タイミングを示すタイムチャートである。まず、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１が、各スレーブ装置３に対してデータ信号の受信時刻を割り当てる。図８の例では、ＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３に対して受信時刻ｔ１を割り当てている。具体的には、ＴＤＭＡ制御回路１１の指示に応じて、制御送信回路１２が、スレーブ装置３に対して、受信時刻ｔ１を指定した制御信号を送信する。

【0043】

次に、スレーブ装置３のＴＤＭＡ制御回路３１は、時刻ｔ１から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを減算した時刻ｔ１－ＲＴＴｓに、スイッチ制御送信回路３３に対して、受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）への切替指示を与える。なお、時刻ｔ１－ＲＴＴｓは、スレーブ装置３のローカル時刻である。この切替指示に応答して、スイッチ制御送信回路３３が、送受切替スイッチ４を受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）に切り替える。スイッチ制御送信回路３３における処理の遅延時間は、Ｔｓｔｘである。マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３に対して、受信時刻を通知する制御信号を送信するときに、合わせてスレーブ装置３について計測した第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを通知してもよい。あるいは、ＴＤＭＡ制御回路１１は、事前にスレーブ装置３に対して第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを送信しておいてもよい。あるいは、ＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３に対して第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを減算した時刻ｔ１－ＲＴＴｓを送信許可時刻として通知してもよい。

【0044】

また、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、時刻ｔ１から第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを減算した時刻ｔ１－ＲＴＴｍに、データ送信回路１３に対して、データ信号の送信指示を与える。この送信指示に応答して、データ送信回路１３が、スレーブ装置３に対してデータ信号を送信する。データ送信回路１３における処理の遅延時間は、Ｔｍｔｘである。

【0045】

送受切替スイッチ４が受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）に切り替わるのは、スレーブ装置３のローカル時刻ｔ１－ＲＴＴｓから時間Ｔｓｔｘ経過後である。図４および図８からも分かるように、送受切替スイッチ４が受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）に切り替わるのは、マスタ装置１における時刻で時刻ｔ１－Ｔｍｒｘである。一方、マスタ装置１から送信されたデータ信号が送受切替スイッチ４に到達するのは、マスタ装置１における時刻で時刻ｔ１－ＲＴＴｍから時間Ｔｍｔｘ経過後である。図６および図８からも分かるように、データ信号が送受切替スイッチ４に到達するのは、マスタ装置１における時刻で時刻ｔ１－Ｔｍｒｘである。これにより、スレーブ装置３は、マスタ装置１が送信したデータ信号を受信可能である。図８において、Ｔｓｒｘは、スレーブ装置３のデータ受信回路３４における処理時間である。

【0046】

（７）上り通信および下り通信が混在する場合のコントロール手順
図９は、上り通信および下り通信が混在した送信タイミングを示すタイムチャートである。図９の例では、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ａに対して、時刻ｔ１～ｔ２を、データ送信可能時間として割り当てている。また、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ａに対してデータ信号を受信する時間として、時刻ｔ２～ｔ３を割り当てている。さらに、マスタ装置１のＴＤＭＡ制御回路１１は、スレーブ装置３Ｂに対して、時刻ｔ３～ｔ４を、データ送信可能時間として割り当てている。図９において、符号ＳＡは、スレーブ装置３Ａがマスタ装置１に対して送信するデータ信号を示し、符号ＭＡは、マスタ装置１がスレーブ装置３Ａに対して送信するデータ信号を示し、符号ＳＢは、スレーブ装置３Ｂがマスタ装置に対して送信するデータ信号を示す。

【0047】

図７を用いて説明したように、時刻ｔ１～ｔ２をスレーブ装置３Ａに対して送信可能時間として許可した場合、スレーブ装置３Ａから送信されたデータ信号が光ネットワーク７に送出される時間は、時刻ｔ１－Ｔｍｒｘから時刻ｔ２－Ｔｍｒｘまでの間である。同様に、時刻ｔ３～ｔ４をスレーブ装置３Ｂに対して送信可能時間として許可した場合、スレーブ装置３Ｂから送信されたデータ信号が光ネットワーク７に送出される時間は、時刻ｔ３－Ｔｍｒｘから時刻ｔ４－Ｔｍｒｘまでの間である。また、図８を用いて説明したように、時刻ｔ２～ｔ３をスレーブ装置３Ａに対してデータ信号を受信する時間として割り当てた場合、スレーブ装置３Ａに送信されたデータ信号が光ネットワーク７に送出される時間は、時刻ｔ２－Ｔｍｒｘから時刻ｔ３－Ｔｍｒｘまでの間である。このように、上り通信と下り通信が混在する場合であっても、本実施の形態におけるコントロールを行うことで、データ信号が衝突することはない。

【0048】

［２］第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係る通信システム１０Ａについて説明する。図１０は、第２の実施の形態に係る通信システム１０Ａの全体構成を示す。第１の実施の形態の通信システム１０と異なり、通信システム１０Ａが備える制御ネットワーク６Ａは、ループ状に構成され、各スレーブ装置３に接続された後、再びマスタ装置１に接続される。これにより、マスタ装置１Ａは、自身が送信した制御信号を受信可能である。

【0049】

図１１は、第２の実施の形態に係るマスタ装置１Ａおよびスレーブ装置３の機能構成を示すブロック図である。第１の実施の形態と異なり、マスタ装置１Ａが備えるＴＤＭＡ制御回路１１Ａは、第１ＴＤＭＡ制御回路１１１および第２ＴＤＭＡ制御回路１１２を含む。また、第１の実施の形態と異なり、マスタ装置１Ａは、制御受信回路１５を備える。第１ＴＤＭＡ制御回路１１１は、マスタ装置としてのＴＤＭＡ制御を実行する役割を備え、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２は、スレーブ装置としてのＴＤＭＡ制御を実行する役割を備える。制御受信回路１５は、制御送信回路１２が送信した制御信号を受信する。

【0050】

第２の実施の形態の通信システム１０Ａにおいても、マスタ装置－スレーブ装置間の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓの計測方法は、第１の実施の形態における「（３）マスタ装置－スレーブ装置間の往復伝送遅延時間」と同様である。第２の実施の形態においては、マスタ装置－マスタ装置間の第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍの計測方法が異なる。

【0051】

次に、マスタ装置－マスタ装置間の第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍについて説明する。図１２は、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを説明する図である。第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍは、マスタ装置１Ａがマスタ装置１Ａ自身に対してデータ信号の送信を指示してから、マスタ装置１Ａが自身が送信したデータ信号を受信するまでの遅延時間である。第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを計測するために、全てのスレーブ装置３の送受切替スイッチ４は通過状態（Ｔｈｒｕ）に切り替えられる。

【0052】

図１２に示すように、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍは、遅延時間Ｔｃ、ＴｍｔｘおよびＴｍｒｘの３つの要素を含む。遅延時間Ｔｃは、マスタ装置１Ａから送信された制御信号がマスタ装置１Ａで受信される間の遅延時間であり、制御送信回路１２および制御受信回路１５における処理時間が支配項となる。遅延時間Ｔｍｔｘは、マスタ装置１Ａがデータ信号の送信に要する遅延時間であり、データ送信回路１３における処理時間が支配項となる。また、遅延時間Ｔｍｒｘは、マスタ装置１Ａがデータ信号の受信に要する遅延時間であり、データ受信回路１４における処理時間が支配項となる。

【0053】

図１３は、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを示すタイムチャートである。時刻Ｔ０（Ｍ）において、マスタ装置１Ａは、マスタ装置１Ａに対して制御信号を送信する。具体的には、第１ＴＤＭＡ制御回路１１１は、制御送信回路１２に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む制御信号の送信指示を与える。制御送信回路１２は、タイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む制御信号のフレームを生成し、マスタ装置１Ａに対して制御信号を送信する。制御信号は、制御ネットワーク６Ａに送出される。マスタ装置１Ａの制御受信回路１５は、受信した制御信号を第２ＴＤＭＡ制御回路１１２に与える。第２ＴＤＭＡ制御回路１１２は、制御信号を受信したとき、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２におけるローカル時刻をＴＳ０（Ｍ）に設定する。このとき、制御送信回路１２および制御受信回路１５の処理時間を合計した時間を、遅延時間Ｔｃとする。つまり、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２のローカル時刻は、マスタ装置１（第１ＴＤＭＡ制御回路１１１）の時刻よりＴｃだけ遅れている。

【0054】

続いて、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２は、時刻Ｔ１（Ｍ）において、マスタ装置１Ａ自身に対してデータ信号を送信する。時刻Ｔ１（Ｍ）は、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２におけるローカル時刻である。具体的には、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２は、データ送信回路１３に対して時刻Ｔ１（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含むデータ信号の送信指示を与える。時刻Ｔ０（Ｍ）から時刻Ｔ１（Ｍ）までの待機時間Ｔｗは、第２ＴＤＭＡ制御回路１１２における処理時間である。データ送信回路１３は、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含むデータ信号のフレームを生成し、マスタ装置１Ａに対してデータ信号を送信する。このとき、データ送信回路１３の処理時間を、遅延時間Ｔｍｔｘとする。

【0055】

データ送信回路１３から送信されたデータ信号は、光ネットワーク７に送出される。データ信号は全ての送受切替スイッチ４を通過し、再び、マスタ装置１Ａに戻る。マスタ装置１Ａのデータ受信回路１４は、受信したデータ信号を第１ＴＤＭＡ制御回路１１１に与える。第１ＴＤＭＡ制御回路１１１は、データ信号を受信したときの時刻Ｔ２（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｍ）を取得する。このとき、データ受信回路１４の処理時間を、遅延時間Ｔｍｒｘとする。

【0056】

第１ＴＤＭＡ制御回路１１１は、以下の式の最終行の演算を実行することにより、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを求める。
ＲＴＴｍ＝Ｔｃ＋Ｔｍｔｘ＋Ｔｍｒｘ
＝ＴＳ２（Ｍ）－ＴＳ０（Ｍ）－Ｔｗ
＝ＴＳ２（Ｍ）－ＴＳ０（Ｍ）－（ＴＳ１（Ｍ）－ＴＳ０（Ｍ））
＝ＴＳ２（Ｍ）－ＴＳ１（Ｍ）
第１ＴＤＭＡ制御回路１１１は、求めた第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍをマスタ装置１が備える記憶部に保存する。

【0057】

このように第２の実施の形態におけるマスタ装置１Ａは、内部にスレーブ装置としての役割を有する第２ＴＤＭＡ制御回路１１２を持つことで、第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを計測することができる。第２の実施の形態においても、上り通信のコントロール手順は、第１の実施の形態の「（５）上り通信のコントロール手順」と同様である。スレーブ装置３のＴＤＭＡ制御回路３１は、送信可能時間として割り当てられた時刻から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを減算した時刻に、スイッチ制御送信回路３３に対して、送信可能状態（Ｔａｌｋ）への切替指示を与える。また、スレーブ装置３のＴＤＭＡ制御回路３１は、送信可能時間として割り当てられた時刻から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを減算した時刻に、データ送信回路３５に対して、データ信号の送信指示を与える。これにより、第２の実施の形態の通信システム１０Ａにおいても、光信号の衝突が発生することなく、上り通信をコントロールすることができる。

【0058】

また、第２の実施の形態においても、下り通信のコントロール手順は、第１の実施の形態の「（６）下り通信のコントロール手順」と同様である。スレーブ装置３のＴＤＭＡ制御回路３１は、受信時刻として割り当てられた時刻から自身の第１往復伝送遅延時間ＲＴＴｓを減算した時刻に、スイッチ制御送信回路３３に対して、受信可能状態（Ｌｉｓｔｅｎ）への切替指示を与える。また、マスタ装置１Ａの第２ＴＤＭＡ制御回路１１２は、受信時刻として割り当てた時刻から第２往復伝送遅延時間ＲＴＴｍを減算した時刻に、データ送信回路１３に対して、データ信号の送信指示を与える。これにより、第２の実施の形態の通信システム１０Ａにおいても、第１の実施の形態と同様に下り通信をコントロールすることができる。

【0059】

このように、第２の実施の形態においても、上り通信および下り通信において第１の実施の形態と同様のコントロールが可能である。したがって、上り通信および下り通信が混在する場合であっても、第１の実施の形態の「（７）上り通信および下り通信が混在する場合のコントロール手順」と同様のコントロールが可能である。

【0060】

［３］請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。上記の実施の形態では、ＴＤＭＡ制御回路１１およびＴＤＭＡ制御回路１１ＡがマスタＴＤＭＡ制御回路の例であり、制御送信回路１２がマスタ制御送信回路の例であり、データ送信回路１３がマスタデータ送信回路の例である。また、上記の実施の形態では、ＴＤＭＡ制御回路３１がスレーブＴＤＭＡ制御回路の例であり、データ送信回路３５がスレーブデータ送信回路の例である。また、上記の実施の形態では、制御受信回路１５がマスタ制御受信回路の例である。

【0061】

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する種々の要素を用いることもできる。

【0062】

ここに開示される要素の機能は、当該開示される要素を実行するように構成された、あるいは当該開示される機能を実行するようにプログラミングされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、従来の回路構成及び／またはそれらの組み合わせを含む回路構成あるいは処理回路構成が用いられて実装されてもよい。プロセッサは、それが、その中にトランジスタ及び他の回路構成を含むとき、処理回路構成あるいは回路構成として見なされる。本開示において、回路構成、ユニットあるいは手段は、挙げられた機能を実行するハードウェア、あるいは当該機能を実行するようにプログラミングされたハードウェアである。ハードウェアは、挙げられた機能を実行するようにプログラミングされた、あるいは当該機能を実行するように構成された、ここで開示されるいかなるハードウェアあるいは既知の他のものであってもよい。ハードウェアが、あるタイプの回路構成として見なされるかもしれないプロセッサであるとき、回路構成、手段あるいはユニットは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせ、ハードウェアを構成するために用いられるソフトウェア及び／またはプロセッサである。

【0063】

［４］変形例
上記実施の形態においては、ゲートウェイ５として、３台のゲートウェイ５Ａ～５Ｃが接続される場合を例に説明したが、ゲートウェイ５の数はこれに限定されるものではない。ゲートウェイ５の数は４台以上であってもよいし、１台や２台であってもよい。

【0064】

上記実施の形態の「（７）上り通信および下り通信が混在する場合のコントロール手順」においては、図９で示したように、各スレーブ装置３に割り当てる時間枠を隣接させている。これは一例であり、各スレーブ装置３に割り当てる時間枠の間にインターバルを設けてもよい。

【0065】

［５］本発明の態様
上記の実施の形態で説明した通信システム、マスタ装置、スレーブ装置および通信方法は、以下の特徴により明確となる。
（第１の態様）
第１の態様に係る通信システムは、
マスタ装置とスレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う通信システムであって、
前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間を接続する制御信号送信用の制御ネットワークと、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、
を備え、
前記マスタ装置は、
マスタＴＤＭＡ制御回路と、
前記制御ネットワークを用いて、前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信するマスタ制御送信回路と、
前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第１データ信号を送信するマスタデータ送信回路と、
を含み、
前記スレーブ装置は、
前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定するスレーブＴＤＭＡ制御回路と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を前記マスタ装置に対して送信するスレーブデータ送信回路と、
を含み、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路は、
前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出し、
前記マスタデータ送信回路は、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信し、
前記スレーブ装置は、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする。

【0066】

第１の態様の通信システムによれば、マスタ装置からスレーブ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【0067】

（第２の態様）
第１の態様の通信システムにおいて、
前記スレーブ装置は、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を送受切替スイッチに与えるスイッチ制御送信回路、
を含み、
前記スイッチ制御送信回路は、
時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与えてもよい。

【0068】

第１往復伝送遅延時間を利用して送受切替スイッチを受信可能状態に切り替えるので、スレーブ装置はデータ受信可能となる。

【0069】

（第３の態様）
第３の態様に係る通信システムは、
マスタ装置とスレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う通信システムであって、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続される制御信号送信用の制御ネットワークと、
前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、
を備え、
前記マスタ装置は、
マスタＴＤＭＡ制御回路と、
前記制御ネットワークを用いて、前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信し、および、前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第２制御信号を送信するマスタ制御送信回路と、
前記第２制御信号を受信するマスタ制御受信回路と、
前記マスタ制御受信回路が前記第２制御信号を受信したことに応答して、前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含む第１データ信号を送信するマスタデータ送信回路と、
を含み、
前記スレーブ装置は、
前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定するスレーブＴＤＭＡ制御回路と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において前記光ネットワークを用いて、時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を前記マスタ装置に対して送信するスレーブデータ送信回路と、
を含み、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路は、
前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出し、
前記マスタデータ送信回路は、
前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信し、
前記スレーブ装置は、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする。

【0070】

第３の態様の通信システムによれば、マスタ装置からスレーブ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【0071】

（第４の態様）
第３の態様の通信システムにおいて、
前記スレーブ装置は、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を送受切替スイッチに与えるスイッチ制御送信回路、
を含み、
前記スイッチ制御送信回路は、
時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与えてもよい。

【0072】

第１往復伝送遅延時間を利用して送受切替スイッチを受信可能状態に切り替えるので、スレーブ装置はデータ受信可能となる。

【0073】

（第５の態様）
第１または第３の態様の通信システムにおいて、
前記スレーブ装置は、前記マスタＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態にしてもよい。

【0074】

第５の態様の通信システムによれば、スレーブ装置からマスタ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【0075】

（第６の態様）
第２または第４の態様の通信システムにおいて、
前記スイッチ制御送信回路は、
前記スレーブＴＤＭＡ制御回路により割り当てられた時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ送信可能状態に切り替えるための制御信号を前記送受切替スイッチに与え、
前記スレーブデータ送信回路は、
時刻ＴＢから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記光ネットワークを用いて、データ信号を前記マスタ装置に対して送信してもよい。

【0076】

第６の態様の通信システムによれば、スレーブ装置からマスタ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【0077】

（第７の態様）
第１または第３に態様の通信システムに用いられるマスタ装置である。

【0078】

（第８の態様）
第１または第３に態様の通信システムに用いられるスレーブ装置である。

【0079】

（第９の態様）
第９の態様に係る通信方法は、
マスタ装置とスレーブ装置との間を接続する制御信号送信用の制御ネットワークと、前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、を備える通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う方法であって、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信する工程と、
前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第１データ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定する工程と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、前記スレーブ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ１（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ１（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出する工程と、
前記マスタ装置において、前記スレーブ装置にデータ信号を送信するとき、前記スレーブ装置に時刻ＴＡを割り当てる工程と、
前記マスタ装置が、時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする工程と、を含む。

【0080】

第９の態様の通信方法によれば、マスタ装置からスレーブ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【0081】

（第１０の態様）
第１０の態様の通信方法は、
マスタ装置からスレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続される制御信号送信用の制御ネットワークと、前記マスタ装置から前記スレーブ装置を経由して再び前記マスタ装置に接続されるデータ信号送信用の光ネットワークと、を備える通信システムにおいて、前記マスタ装置と前記スレーブ装置との間でＴＤＭＡにより通信を行う方法であって、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記スレーブ装置に対して時刻Ｔ０（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｓ）を含む第１制御信号を送信する工程と、
前記制御ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ０（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ０（Ｍ）を含む第２制御信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２制御信号を受信する工程と、
前記第２制御信号を受信したことに応答して、前記光ネットワークを用いて、前記マスタ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｍ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を含む第１データ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が前記第１制御信号を受信したとき、前記スレーブ装置の時刻をＴ０（Ｓ）に設定する工程と、
時刻Ｔ１（Ｓ）において、前記光ネットワークを用いて、前記スレーブ装置が前記マスタ装置に対して時刻Ｔ１（Ｓ）のタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を含む第２データ信号を送信する工程と、
前記マスタ装置が、前記第２データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｓ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｓ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｓ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｓ）を減算することで第１往復伝送遅延時間を算出し、および、前記第１データ信号を受信した時刻Ｔ２（Ｍ）およびそのタイムスタンプＴＳ２（Ｍ）を取得し、タイムスタンプＴＳ２（Ｍ）からタイムスタンプＴＳ１（Ｍ）を減算することで第２往復伝送遅延時間を算出する工程と、
前記マスタ装置において、前記スレーブ装置にデータ信号を送信するとき、前記スレーブ装置に時刻ＴＡを割り当てる工程と、
前記マスタ装置が、時刻ＴＡから前記第２往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置に対してデータ信号を送信する工程と、
前記スレーブ装置が、時刻ＴＡから前記第１往復伝送遅延時間を減算した時刻に、前記スレーブ装置をデータ受信可能状態にする工程と、を含む。

【0082】

第１０の態様の通信方法によれば、マスタ装置からスレーブ装置へデータ信号を送信する通信態様において、送信タイミングが精度よくコントロールされ、信号の衝突・消失を回避することが可能である。

【符号の説明】

【0083】

１…マスタ装置，３（３Ａ，３Ｂ，３Ｃ）…スレーブ装置，４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…送受切替スイッチ，５（５Ａ，５Ａ，５Ｃ）…ゲートウェイ，６…制御ネットワーク，７…光ネットワーク，１１…ＴＤＭＡ制御回路，１２…制御送信回路，１３…データ送信回路，１４…データ受信回路，３１…ＴＤＭＡ制御回路，３２…制御受信回路，３３…スイッチ制御送信回路，３４…データ受信回路，３５…データ送信回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】