JP4173122B2 - Communication control device, communication control method, node, and communication system - Google Patents

Communication control device, communication control method, node, and communication system Download PDF

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Description

本発明は通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムに関し、例えば、センサネットワークやLAN(Local Area Network)に接続された複数の機器から構成されるシステム等のように、空間に分散配置された多数のノードや移動体に設置されたノードが、相互にデータ通信を行う場合において電波干渉等による通信データの衝突を回避しようとしたものである。   The present invention relates to a communication control device, a communication control method, a node, and a communication system. For example, the present invention is distributed in a space such as a system composed of a plurality of devices connected to a sensor network or a LAN (Local Area Network). In addition, when a large number of nodes or nodes installed in a mobile body perform data communication with each other, communication data collision due to radio wave interference or the like is avoided.

空間に分散配置された複数のノードが衝突することなくデータ通信し得るようにするための方式として、TDMA方式、CSMA(CSMA/CAやCSMA/CD)方式などがある(非特許文献1参照)。   As a system for enabling data communication without a collision between a plurality of nodes distributed in space, there are a TDMA system, a CSMA (CSMA / CA and CSMA / CD) system, and the like (see Non-Patent Document 1). .

CSMA方式は、発信しようとするノードは、他のノードが通信中か否かをキャリア(周波数)の存在に基づいて確認し、通信が実行されていないときに発信するものである。しかしながら、CSMA方式の場合、トラフィックを発生するノードが多くなるとオーバーヘッドが大きくなり、通信効率の低下が避けられない。   In the CSMA method, a node to be transmitted confirms whether or not another node is communicating based on the presence of a carrier (frequency), and transmits when communication is not being performed. However, in the case of the CSMA method, as the number of nodes that generate traffic increases, the overhead increases, and a reduction in communication efficiency is inevitable.

TDMA方式は、各ノードに異なるタイムスロットを割当て、各ノードは自己に割り当てられているタイムスロットでデータ送信を行うものであり、TDMA方式では、通信に供するノードが動的に変化する場合、あるノード(管理ノード)が、各ノードへのタイムスロットを動的に割り当てたりする。
松下温、中川正雄編著、「ワイヤレスLANアーキテクチャ」、共立出版、1996年、p.47、53〜59、69
In the TDMA system, different time slots are assigned to each node, and each node performs data transmission in the time slot assigned to itself. In the TDMA system, there are cases where a node used for communication changes dynamically. A node (management node) dynamically assigns a time slot to each node.
Matsushita Atsushi, Nakagawa Masao, “Wireless LAN Architecture”, Kyoritsu Shuppan, 1996, p. 47, 53-59, 69

しかし、TDMA方式の場合、タイムスロットの割当てを行う管理ノードが故障すると、通信システム全体がダウンする。また、各ノードに動的にタイムスロットを再割当てする処理は煩雑であり、状況変化に迅速に対応できないことも生じる。さらに、TDMA方式の場合、タイムスロット自体の幅を変更するようなこともできない。   However, in the case of the TDMA system, if the management node that performs time slot allocation fails, the entire communication system goes down. Also, the process of dynamically reassigning time slots to each node is complicated, and it may not be possible to respond quickly to changes in the situation. Furthermore, in the case of the TDMA system, the width of the time slot itself cannot be changed.

そのため、管理ノードが各ノードに通信タイミングを指示することなく、各ノードが有効な通信を実行できる柔軟性が高い通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムが望まれている。   Therefore, a highly flexible communication control device, communication control method, node, and communication system are desired that enable each node to execute effective communication without the management node instructing each node of communication timing.

第1の本発明は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに搭載される、内部で変化させる位相の状態に基づいて自ノードからのデータ発信のタイミングを決定する通信タイミング計算手段を備えた通信制御装置であって、上記通信タイミング計算手段は、近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードからの状態変数信号の受信に基づき、予め定められている時間発展規則に従って自ノードの位相の状態を変化させる位相算出部と、自ノードと近傍ノードとの位相差を観測し、その位相差に基づいて、自ノードからのデータ発信のタイミングと近傍ノードからのデータ発信タイミングとの衝突率を算出する衝突率算出部と、衝突率に応じたストレス値を時間的に蓄積し、蓄積されたストレス値に応じて、上記位相算出部が用いている時間発展規則にランダムな大きさの位相シフトを生起させるストレス応答関数値生成部とを備えると共に、自ノードの位相を反映させた状態変数信号としての連続的な位相信号を持続的に送信すると共に、近傍ノードが送信した位相信号を受信し、上記位相算出部が、その近傍ノードの位相を利用可能とする位相信号通信手段を有することを特徴とする。 1st this invention was equipped with the communication timing calculation means which determines the timing of the data transmission from a self-node based on the state of the phase changed internally mounted in each of the some node which comprises a communication system. In the communication control device, the communication timing calculation means is configured according to a predetermined time development rule based on reception of a state variable signal from a neighboring node reflecting a phase representing a data transmission timing of the neighboring node. The phase calculation unit that changes the phase state of the node, the phase difference between the own node and the neighboring node is observed, and based on the phase difference, the data transmission timing from the own node and the data transmission timing from the neighboring node Collision rate calculation unit that calculates the collision rate, and stress values according to the collision rate are accumulated over time, and according to the accumulated stress values, Together and a serial phase calculation section stress response function value generating unit which occur a phase shift of random magnitude and are time evolution rule using continuous phase as a state variable signal that reflects the phase of the node The phase calculation unit includes a phase signal communication unit that continuously transmits a signal, receives a phase signal transmitted by a neighboring node, and enables the phase calculation unit to use the phase of the neighboring node .

第2の本発明のノードは、第1の本発明の通信制御装置を有することを特徴とする。   The node according to the second aspect of the present invention includes the communication control apparatus according to the first aspect of the present invention.

第3の本発明の通信システムは、第2の本発明のノードを複数分散配置して有することを特徴とする。   A communication system according to a third aspect of the present invention is characterized in that a plurality of nodes according to the second aspect of the present invention are distributed and arranged.

第4の本発明は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する、内部で変化させる位相の状態に基づいて自ノードからのデータ発信のタイミングを決定する通信タイミング計算工程を含む通信制御方法であって、上記通信タイミング計算工程は、近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードからの状態変数信号の受信に基づき、予め定められている時間発展規則に従って自ノードの位相の状態を変化させる位相算出サブ工程と、自ノードと近傍ノードとの位相差を観測し、その位相差に基づいて、自ノードからのデータ発信のタイミングと近傍ノードからのデータ発信タイミングとの衝突率を算出する衝突率算出サブ工程と、衝突率に応じたストレス値を時間的に蓄積し、蓄積されたストレス値に応じて、上記位相算出サブ工程が用いている時間発展規則にランダムな大きさの位相シフトを生起させるストレス応答関数値生成サブ工程とを含むと共に、自ノードの位相を反映させた状態変数信号としての連続的な位相信号を持続的に送信すると共に、近傍ノードが送信した位相信号を受信し、上記位相算出サブ工程が、その近傍ノードの位相を利用可能とする位相信号通信処理を有することを特徴とする。 The fourth aspect of the present invention is a communication control including a communication timing calculation step for determining a timing of data transmission from the own node based on a phase state to be changed internally, which is executed by each of a plurality of nodes constituting the communication system. In the communication timing calculation step, the local node receives the state variable signal from the neighboring node reflecting the phase indicating the data transmission timing of the neighboring node, and receives the state variable signal from the neighboring node according to a predetermined time development rule. The phase calculation sub-process for changing the phase state and the phase difference between the own node and the neighboring node are observed, and based on the phase difference, the timing of data transmission from the own node and the data transmission timing from the neighboring node Collision rate calculation sub-process for calculating the collision rate and the stress value corresponding to the collision rate are accumulated over time, and the accumulated stress value Flip and, together with and a said phase calculating substep stress response function value generating sub step of occur a phase shift of random magnitude and are time evolution rule used, as a state variable signal that reflects the phase of the node Continuously transmitting a continuous phase signal and receiving a phase signal transmitted by a neighboring node, and the phase calculation sub-process includes a phase signal communication process for making the phase of the neighboring node available. Features.

本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムによれば、集中管理ノードが存在しなくても、状態変数信号を授受し合うことを通じて、各ノードが近傍ノードと相互作用して、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定して通信を実行することができ、しかも、データ発信を行うために最低限必要な大きさのタイムスロットが獲得できず、実質的にデータの発信ができない状態に陥るノードの発生を大きく抑制でき、ノード間におけるデータ通信の安定性及び通信効率を向上させることができる。   According to the communication control device, the communication control method, the node, and the communication system of the present invention, each node interacts with neighboring nodes through the exchange of state variable signals even when there is no centralized management node. Communication can be executed by allocating time slots in an autonomous and distributed manner, and a time slot having a minimum size required for data transmission cannot be obtained, and data transmission cannot be performed substantially. The occurrence of a node that falls into a state can be greatly suppressed, and the stability and communication efficiency of data communication between nodes can be improved.

(A)第1の実施形態
以下、本発明による通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。なお、この第1の実施形態は、例えば、センサネットワークやアドホックネットワーク等のように、空間に分散配置された多数のノードが、相互に無線でデータをやり取りするシステムを想定している。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a communication control device, a communication control method, a node, and a communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that this first embodiment assumes a system in which a large number of nodes distributed in space exchange data with each other wirelessly, such as a sensor network or an ad hoc network.

第1の実施形態は、各ノードがインパルス信号を発生し、また、自分以外のノードが発生するインパルス信号を有効に検出することによって、近傍のノードと相互に作用し合い、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定するものである。   In the first embodiment, each node generates an impulse signal, and by effectively detecting an impulse signal generated by a node other than itself, the nodes interact with neighboring nodes, and time is distributed autonomously. The assignment of slots is determined.

第1の実施形態の通信システムは、無線回線を介してデータを授受する、空間中に分散配置された複数のノードを備えている。ここで、第1の実施形態は、各ノードの位置が通信中はほとんど変化しないものを想定している。   The communication system according to the first embodiment includes a plurality of nodes distributed and arranged in a space that exchange data via a wireless line. Here, the first embodiment assumes that the position of each node hardly changes during communication.

(A−1)第1の実施形態のノード
各ノードは、図2の機能ブロック図に示す詳細構成を有している。図2において、ノード10は、インパルス信号受信手段11、通信タイミング計算手段12、インパルス信号送信手段13、同調判定手段14、データ通信手段15及びセンサ16を有する。なお、通信制御装置としては、インパルス信号受信手段11、通信タイミング計算手段12、インパルス信号送信手段13及び同調判定手段14が構成要素となっている。
(A-1) Nodes of First Embodiment Each node has a detailed configuration shown in the functional block diagram of FIG. In FIG. 2, the node 10 includes an impulse signal reception unit 11, a communication timing calculation unit 12, an impulse signal transmission unit 13, a tuning determination unit 14, a data communication unit 15, and a sensor 16. As a communication control device, impulse signal receiving means 11, communication timing calculating means 12, impulse signal transmitting means 13 and tuning determination means 14 are constituent elements.

インパルス信号受信手段11は、近傍ノード(例えば、そのノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード)が発信した出力インパルス信号(宛先情報は含まれていない)を入力インパルス信号Sin11として受信するものである。ここで、インパルス信号はタイミング信号として授受されるものであり、例えば、ガウス分布形状等のインパルス形状を有するものである(なお、インパルス信号がなんらかのデータ情報を保持するものであっても良い)。受信インパルス信号Spr11は、入力インパルス信号Sin11を波形整形したものでも良く、信号を再生成したものであっても良い。   The impulse signal receiving means 11 receives as an input impulse signal Sin11 an output impulse signal (not including destination information) transmitted by a nearby node (for example, another node existing in a range where a transmission radio wave of the node reaches). Is. Here, the impulse signal is transmitted and received as a timing signal, and has an impulse shape such as a Gaussian distribution shape (in addition, the impulse signal may hold some data information). The reception impulse signal Spr11 may be a waveform-shaped signal of the input impulse signal Sin11 or a signal regenerated.

通信タイミング計算手段12は、その詳細は後述するが、受信インパルス信号Spr11に基づいて、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号Spr12を形成して出力するものである(なお、受信インパルス信号Spr11がない場合であっても位相信号Spr12を形成して出力する)。ここで、当該ノードiの位相信号Spr12の時刻tでの位相値をθi(t)とすると、通信タイミング計算手段12は、受信インパルス信号Spr11に基づいて、後述するように、位相信号Spr12(=θi(t))を非線形振動リズムで変化させる。この位相信号の変化は、近傍のノード同士が逆相(振動の位相が反転位相)又は他の位相になろうとする非線形特性を実現し、その特性を用いて衝突回避を実行させようとしたものである。すなわち、近傍のノード間における出力インパルス信号Sout11の発信タイミングなどが衝突しないように、適当な時間関係(時間差)を形成させようとしている。   Although details will be described later, the communication timing calculation means 12 forms and outputs a phase signal Spr12 that defines the communication timing at the node based on the received impulse signal Spr11 (note that the received impulse signal Spr11). Even if there is no signal, the phase signal Spr12 is formed and output). Here, assuming that the phase value at time t of the phase signal Spr12 of the node i is θi (t), the communication timing calculation means 12 is based on the received impulse signal Spr11, as described later, the phase signal Spr12 (= θi (t)) is changed with a nonlinear vibration rhythm. This change in phase signal is a result of realizing a non-linear characteristic in which neighboring nodes are opposite in phase (vibration phase is inverted) or other phase, and trying to avoid collision using that characteristic. It is. That is, an appropriate time relationship (time difference) is formed so that the transmission timing of the output impulse signal Sout11 between neighboring nodes does not collide.

通信タイミング計算手段12の機能の意味合いを図3及び図4を用いて詳述すると以下の通りである。なお、図3及び図4に示す状態変化は、インパルス信号送信手段13の機能も関係している。   The meaning of the function of the communication timing calculation means 12 will be described in detail with reference to FIGS. 3 and 4. The state changes shown in FIGS. 3 and 4 are also related to the function of the impulse signal transmission means 13.

図3及び図4は、ある1つのノードに着目したときに、着目ノード(自ノード)と近傍ノード(他ノード)との間に形成される関係、すなわち、それぞれの非線形振動リズム間の位相関係が時間的に変化していく様子を示している。   3 and 4 show a relationship formed between a target node (own node) and a neighboring node (another node) when attention is paid to a certain node, that is, a phase relationship between respective nonlinear vibration rhythms. Shows how the changes over time.

図3は、着目ノードiに対して近傍ノードjが1個存在する場合である。図3において、円上を回転する2つの質点の運動は、着目ノードと近傍ノードに対応する非線形振動リズムを表しており、質点の円上の角度がその時刻での位相信号の値を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に射影した点の運動が非線形振動リズムに対応する。後述する(1)式に基づく動作により、2つの質点は相互に逆相になろうとし、仮に、図3(a)に示すように初期状態で2つの質点の位相が近くても、時間経過と共に、図3(b)に示す状態(過渡状態)を経て、図3(c)に示すような2つの質点の位相差がほぼπである定常状態に変化していく。   FIG. 3 shows a case where there is one neighboring node j for the node of interest i. In FIG. 3, the motion of the two mass points rotating on the circle represents the nonlinear vibration rhythm corresponding to the node of interest and the neighboring nodes, and the angle of the mass point on the circle represents the value of the phase signal at that time. Yes. The motion of the point where the rotational motion of the mass point is projected on the vertical or horizontal axis corresponds to the nonlinear vibration rhythm. By the operation based on the expression (1) described later, the two mass points try to be in opposite phases to each other, and even if the phases of the two mass points are close to each other in the initial state as shown in FIG. At the same time, the state (transient state) shown in FIG. 3B is changed to a steady state in which the phase difference between the two mass points is approximately π as shown in FIG. 3C.

2つの質点は、それぞれ固有角振動数パラメータωを基本的な角速度(自己の動作状態を遷移させる基本速度に相当)とする回転をしている。ここで、ノード間でインパルス信号の送受信に基づく相互作用が生じると、これらの質点は、それぞれ角速度を変化(緩急)させ、結果的に、適当な位相関係を維持する定常状態に到達する。この動作は、2つの質点が回転しながら相互に反発しあうことによって、安定な位相関係を形成するものと見ることができる。定常状態では、後述するように、それぞれのノードが所定の位相(例えば0)のときに出力インパルス信号Sout11を発信するとした場合、互いのノードにおける発信タイミングは、適当な時間関係を形成していることになる。   Each of the two mass points rotates with the natural angular frequency parameter ω as a basic angular velocity (corresponding to a basic velocity that changes its own operation state). Here, when an interaction based on transmission / reception of an impulse signal occurs between nodes, these mass points change (slow / slow) angular velocities, respectively, and eventually reach a steady state in which an appropriate phase relationship is maintained. This operation can be regarded as forming a stable phase relationship by repelling each other while the two mass points rotate. In the steady state, as will be described later, when the output impulse signal Sout11 is transmitted when each node is in a predetermined phase (for example, 0), the transmission timings at the nodes form an appropriate time relationship. It will be.

また、図4は、着目ノードiに対して2個の近傍ノードj1、j2が存在する場合を表している。近傍ノードが2個存在する場合においても、上述と同様に、それぞれの質点が回転しながら相互に反発しあうことによって、安定な位相関係(時間的な関係に関する安定性)を形成する。近傍ノード数が3個以上の場合についても同様である。   FIG. 4 shows a case where there are two neighboring nodes j1 and j2 for the node of interest i. Even in the case where there are two neighboring nodes, a stable phase relationship (stability related to temporal relationship) is formed by repelling each other while rotating the respective mass points as described above. The same applies to the case where the number of neighboring nodes is three or more.

上述の安定な位相関係(定常状態)の形成は、近傍ノード数の変化に対して非常に適応的(柔軟)な性質を持つ。例えば、今、着目ノードに対して近傍ノードが1個存在し、安定な位相関係(定常状態)が形成されているときに、近傍ノードが1個追加されたとする。定常状態は一旦崩壊するが、過渡状態を経た後、近傍ノードが2個の場合における新たな定常状態を再形成する。また、近傍ノードが削除された場合や故障等により機能しなくなった場合においても、同様に適応的な動作をする。   The formation of the above-described stable phase relationship (steady state) has a very adaptive (flexible) property with respect to changes in the number of neighboring nodes. For example, it is assumed that one neighboring node is added when there is one neighboring node with respect to the node of interest and a stable phase relationship (steady state) is formed. The steady state once collapses, but after passing through the transient state, a new steady state in the case where there are two neighboring nodes is reformed. In addition, when a neighboring node is deleted or does not function due to a failure or the like, an adaptive operation is performed in the same manner.

通信タイミング計算手段12は、得られた位相信号Spr12(=θi(t))を、インパルス信号送信手段13、同調判定手段14及びデータ通信手段15に出力する。   The communication timing calculation unit 12 outputs the obtained phase signal Spr12 (= θi (t)) to the impulse signal transmission unit 13, the tuning determination unit 14, and the data communication unit 15.

インパルス信号送信手段13は、位相信号Spr12に基づいて、出力インパルス信号Sout11を送信する。すなわち、位相信号Spr12が所定の位相α(0≦α<2π)になると、出力インパルス信号Sout11を送信する。ここで、所定の位相αは、予めシステム全体で統一しておくことが好ましい。以下では、α=0にシステム全体で統一されているとして説明する。なお、図3の例で言えば、ノードiとノードjとでは、定常状態で相互の位相信号Spr12がπだけずれているので、α=0にシステム全体で統一しても、ノードiからの出力インパルス信号Sout11の送信タイミングと、ノードjからの出力インパルス信号Sout11の送信タイミングとはπだけずれている。   The impulse signal transmission unit 13 transmits the output impulse signal Sout11 based on the phase signal Spr12. That is, when the phase signal Spr12 reaches a predetermined phase α (0 ≦ α <2π), the output impulse signal Sout11 is transmitted. Here, it is preferable that the predetermined phase α is previously unified in the entire system. In the following description, it is assumed that α = 0 is unified throughout the system. In the example of FIG. 3, since the mutual phase signal Spr12 is shifted by π in a steady state between the node i and the node j, even if the entire system is unified to α = 0, The transmission timing of the output impulse signal Sout11 and the transmission timing of the output impulse signal Sout11 from the node j are shifted by π.

同調判定手段14は、自ノードや1又は複数の近傍ノードの間で行われる出力インパルス信号Sout11の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」(図3(b)、図4(b)参照)あるいは「定常状態」(図3(c)、図4(c)参照)のいずれの状態にあるかを判定するものである。同調判定手段14は、受信インパルス信号Spr11(他ノードの出力インパルス信号Sout11に対応する)及び出力インパルス信号Sout11の発生タイミングを観測し、インパルス信号を授受し合う複数のノードの発生タイミング間の時間差が時間的に安定している場合に「定常状態」であると判定する。なお、この実施形態の場合には、同調判定手段14には、自ノードからの出力インパルス信号Sout11の発生タイミングを捉えるための信号として、出力インパルス信号Sout11に代えて、位相信号Spr12が入力されている。   The tuning determination means 14 is a “transient state” in which the transmission timing of the output impulse signal Sout11 performed between the own node and one or a plurality of neighboring nodes is “transient” (see FIGS. 3B and 4B). Alternatively, it is determined which state is the “steady state” (see FIG. 3C or FIG. 4C). The tuning determination unit 14 observes the generation timing of the reception impulse signal Spr11 (corresponding to the output impulse signal Sout11 of the other node) and the output impulse signal Sout11, and the time difference between the generation timings of a plurality of nodes that exchange the impulse signals. When it is stable over time, it is determined that the state is “steady state”. In the case of this embodiment, the tuning determination means 14 receives the phase signal Spr12 instead of the output impulse signal Sout11 as a signal for capturing the generation timing of the output impulse signal Sout11 from the own node. Yes.

同調判定手段14は、例えば、以下の(a)〜(d)のような処理を実行して同調判定を行う。   The tuning determination unit 14 performs the tuning determination by executing the following processes (a) to (d), for example.

(a)受信インパルス信号Spr11の発生タイミングにおける位相信号Spr12の値βを、位相信号Spr12の1周期に亘って観測する。ここでは、上記の観測を行った結果、得られる位相信号Spr12の値βをそれぞれ、β1,β2,…,βN (0<β1<β2<…<βN<2π)とする。   (A) The value β of the phase signal Spr12 at the generation timing of the reception impulse signal Spr11 is observed over one period of the phase signal Spr12. Here, as a result of the above observation, the obtained values β of the phase signal Spr12 are β1, β2,..., ΒN (0 <β1 <β2 <... ΒN <2π).

(b)観測された位相信号Spr12の値βに基づいて、隣接値間の差(位相差)△1=β1,△2=β2−β1,…,△N=βN−β(N−1)を算出する。   (B) Based on the observed value β of the phase signal Spr12, the difference (phase difference) between adjacent values Δ1 = β1, Δ2 = β2-β1,..., ΔN = βN−β (N−1) Is calculated.

(c)上記(a)及び(b)の処理を位相信号Spr12の周期単位に行い、相前後する周期における位相差△の変化量(差分)γ1=△1(τ+1)−△1(τ),γ2=△2(τ+1)−△2(τ),…,γN=△N(τ+1)−△N(τ)を算出する。ここで、τは、位相信号Spr12のある周期を示しており、τ+1は、位相信号Spr12のその次の周期を示している。   (C) The above processes (a) and (b) are performed in units of the period of the phase signal Spr12, and the amount of change (difference) in the phase difference Δ in successive periods γ1 = Δ1 (τ + 1) −Δ1 ( τ), γ2 = Δ2 (τ + 1) −Δ2 (τ),..., γN = ΔN (τ + 1) −ΔN (τ) are calculated. Here, τ indicates a certain cycle of the phase signal Spr12, and τ + 1 indicates the next cycle of the phase signal Spr12.

(d)上述の変化量γが、いずれも微小パラメータ(閾値)εよりも小さい場合、すなわち、γ1<ε,γ2<ε,…,γN<εの場合に、「定常状態」であると判定する。   (D) When the above-mentioned change amount γ is smaller than the minute parameter (threshold value) ε, that is, when γ1 <ε, γ2 <ε,. To do.

なお、γ1<ε,γ2<ε,…,γN<εという条件がM周期にわたって満足される場合を定常状態と判定するようにしても良い。Mの値を大きくするほど、より安定性の高い状態で「定常状態」と判定できる。また、一部の受信インパルス信号Spr11に基づいて、「定常状態」の判定を行っても構わない。   Note that a steady state may be determined when the conditions of γ1 <ε, γ2 <ε,..., ΓN <ε are satisfied over M cycles. As the value of M is increased, it is possible to determine “steady state” in a more stable state. Further, the “steady state” may be determined based on a part of the received impulse signal Spr11.

同調判定手段14は、位相信号Spr12の周期毎に、判定結果を示す同調判定信号Spr13と、受信インパルス信号Spr11の発生タイミングにおける位相信号Spr12の値βの最小値β1をスロット信号Spr14としてデータ通信手段15に出力する。なお、最小値β1をスロット信号Spr14として出力するようにしたのは、上述したように、α=0としていることと関係しており、αの値の選定によっては、スロット信号Spr14に適用するβの値は変化する。   The tuning determination means 14 is a data communication means in which the tuning determination signal Spr13 indicating the determination result and the minimum value β1 of the value β of the phase signal Spr12 at the generation timing of the reception impulse signal Spr11 are set as the slot signal Spr14 for each cycle of the phase signal Spr12. 15 is output. Note that the output of the minimum value β1 as the slot signal Spr14 is related to α = 0 as described above, and β applied to the slot signal Spr14 depends on the selection of the value of α. The value of varies.

当該ノード10は、他のノードから受信したデータを中継して送信する機能と、自己を送信元とするデータ送信機能とを有している。   The node 10 has a function of relaying and transmitting data received from other nodes, and a data transmission function using itself as a transmission source.

センサ16は、後者の場合の一例として書き出したものであり、例えば、音や振動の強度、化学物質の濃度、温度など、物理的又は化学的な環境情報Sin13を検知して観測データSpr15をデータ通信手段15に出力するものである。   The sensor 16 is written as an example of the latter case. For example, the sensor 16 detects physical or chemical environment information Sin13 such as sound and vibration intensity, chemical substance concentration, temperature, etc., and obtains observation data Spr15 as data. This is output to the communication means 15.

また、前者の場合には、データ通信手段15に、近傍ノードが送信したデータ信号(出力データ信号Sout12)が入力データ信号Sin12として受信される。   In the former case, the data signal (output data signal Sout12) transmitted by the neighboring node is received by the data communication means 15 as the input data signal Sin12.

データ通信手段15は、観測データSpr15及び又は入力データ信号Sin12(両方の場合を含む)を出力データ信号Sout12として他ノードに送信する。データ通信手段15は、この送信を、同調判定信号Spr13が「定常状態」を示す場合に、後述するタイムスロット(システムなどが割り当てた固定的な時間区間ではないが、「タイムスロット」という用語を用いる)で行ない、同調判定信号Spr13が「過渡状態」を示す場合には送信動作を停止している。なお、出力データ信号Sout12は、出力インパルス信号Sout11と同一周波数帯で送信周波数とするものであっても良い。   The data communication unit 15 transmits the observation data Spr15 and / or the input data signal Sin12 (including both cases) as an output data signal Sout12 to another node. When the tuning determination signal Spr13 indicates “steady state”, the data communication means 15 uses the term “time slot”, which is a time slot (not a fixed time interval assigned by the system, etc.) described later. When the tuning determination signal Spr13 indicates “transient state”, the transmission operation is stopped. Note that the output data signal Sout12 may have a transmission frequency in the same frequency band as the output impulse signal Sout11.

タイムスロットは、位相信号Spr12の位相θi(t)がδ1≦θi(t)≦β1−δ2である期間である。タイムスロットの開始点(そのときの位相信号の値をδ1とする)は、出力インパルス信号Sout11の送信が終了したタイミングであり、タイムスロットの終了点(そのときの位相信号の値をβ1−δ2とする)は、位相信号Spr12の周期毎の最初の受信インパルス信号Spr11のタイミングより多少のオフセット分δ2だけ前のタイミングとしている。δ1やδ2は、当該ノード10の近傍の無線空間で、インパルス信号(送信元は自ノードの場合、他ノードの場合の双方を含む)と、データ信号(送信元は自ノードの場合、他ノードの場合の双方を含む)とが同時に存在しないことを補償するためのごく短い時間に対応する位相幅である。δ1及びδ2は、例えば、ノード10の設置状況下で実験的に決定する。   The time slot is a period in which the phase θi (t) of the phase signal Spr12 is δ1 ≦ θi (t) ≦ β1-δ2. The start point of the time slot (the value of the phase signal at that time is δ1) is the timing at which the transmission of the output impulse signal Sout11 is completed, and the end point of the time slot (the value of the phase signal at that time is β1-δ2). ) Is a timing that is slightly offset δ2 before the timing of the first reception impulse signal Spr11 for each period of the phase signal Spr12. δ1 and δ2 are an impulse signal (including both the case where the transmission source is the own node and the case of the other node) and the data signal (when the transmission source is the own node, the other node) in the wireless space near the node 10 Phase width corresponding to a very short time to compensate for the absence of both at the same time. For example, δ1 and δ2 are experimentally determined under the installation state of the node 10.

例えば、図3(c)に示すような「定常状態」の場合、ノードiは、位相θiが0から出力インパルス信号Sout11を送信し始め、位相θiがδ1になる前に、出力インパルス信号Sout11の送信を終了させておき、位相θiがδ1から出力データ信号Sout12を送信し始め、位相θiがβ1−δ2になると(但しβ1≒π)、出力データ信号Sout12の送信が終了させ、それ以降、位相θiが再び0になるまで、出力インパルス信号Sout11の送信も出力データ信号Sout12の送信も停止させる。他方のノードjも、位相θjに基づいて同様な動作を実行するが、位相θiと位相θjとがほぼπだけずれているので、送信動作が競合することはない。ノード数が3以上の場合も同様に動作し、送信動作が競合することはない。   For example, in the “steady state” as shown in FIG. 3C, the node i starts transmitting the output impulse signal Sout11 from the phase θi of 0, and before the phase θi becomes δ1, the node i of the output impulse signal Sout11 The transmission is terminated, the phase θi starts to transmit the output data signal Sout12 from δ1, and when the phase θi becomes β1−δ2 (where β1≈π), the transmission of the output data signal Sout12 is terminated. Until θi becomes 0 again, transmission of the output impulse signal Sout11 and transmission of the output data signal Sout12 are stopped. The other node j also performs the same operation based on the phase θj. However, since the phase θi and the phase θj are substantially shifted by π, the transmission operation does not compete. The same operation is performed when the number of nodes is 3 or more, and transmission operations do not compete.

(A−2)通信タイミング計算手段12の詳細
図1は、通信タイミング計算手段12の詳細構成を示すブロック図である。図1において、通信タイミング計算手段12は、位相算出部21、衝突率算出部22、蓄積ストレス算出部23及びストレス応答関数値算出部24を有する。
(A-2) Details of Communication Timing Calculation Unit 12 FIG. 1 is a block diagram showing a detailed configuration of the communication timing calculation unit 12. In FIG. 1, the communication timing calculation unit 12 includes a phase calculation unit 21, a collision rate calculation unit 22, an accumulated stress calculation unit 23, and a stress response function value calculation unit 24.

通信タイミング計算手段12は、上述したように、出力インパルス信号Sout11を発信するタイミングを決定するための計算を行うものである。通信タイミング計算手段12は、この発信タイミングを決定するための計算を、例えば、(1)式のような非線形振動をモデル化した数式を用いて行う。

Figure 0004173122
As described above, the communication timing calculation unit 12 performs calculation for determining the timing for transmitting the output impulse signal Sout11. The communication timing calculation means 12 performs calculation for determining the transmission timing using, for example, a mathematical expression that models nonlinear vibration such as Expression (1).
Figure 0004173122

(1)式は、受信インパルス信号Spr11の入力に応じて、自ノード(ノードi)の非線形振動のリズムを時間的に変化させる規則(時間発展規則)を表す方程式である。ここで、受信インパルス信号Spr11は、近傍ノードjが発信した出力インパルス信号Sout11に対応する。   Equation (1) is an equation that represents a rule (time evolution rule) that temporally changes the rhythm of nonlinear vibration of the node (node i) according to the input of the received impulse signal Spr11. Here, the received impulse signal Spr11 corresponds to the output impulse signal Sout11 transmitted by the neighboring node j.

(1)式において、変数tは時間を表し、関数θi(t)は、時刻tにおける自ノードの非線形振動に対する位相を表す。関数θi(t)は、mod 2π(2πで割った余り)の演算を施すことにより、常に、区間0≦θi(t)<2πの値を取るものとする。   In the equation (1), the variable t represents time, and the function θi (t) represents the phase with respect to the nonlinear vibration of the node at time t. It is assumed that the function θi (t) always takes a value of section 0 ≦ θi (t) <2π by performing an operation of mod 2π (residue divided by 2π).

また、Δθij(t)は、(2)式に示すように、近傍ノードjの位相θj(t)から自ノードiの位相θi(t)を引くことにより得られる位相差である。各ノードが位相θi(t)=0のときに、出力インパルス信号Sout11を発信すると仮定すると、自ノードiが観測可能な位相差Δθij(t)は、近傍ノードjから出力インパルス信号を受信したタイミング(このときθj(t)=0)における値のみであり、1周期に1回となる。このとき、位相差Δθij(t)は、(2)式に示すように、−θi(t)となる。但し、位相差Δθij(t)は、2πを加算した値にmod 2πの演算を施すことにより、便宜的に区間0≦Δθij(t)<2πの値を取るものとする。第1の実施形態では、位相差Δθij(t)を上記のように与えられる量とする。上記では、各ノードが位相θi(t)=0のときに出力インパルス信号Sout11を発信すると仮定したが、このような仮定をしても一般性を失うものではない。位相0以外で出力インパルス信号Sout11を発信すると仮定しても、同様に動作させることが可能である。   Δθij (t) is a phase difference obtained by subtracting the phase θi (t) of the own node i from the phase θj (t) of the neighboring node j as shown in the equation (2). Assuming that the output impulse signal Sout11 is transmitted when each node has a phase θi (t) = 0, the phase difference Δθij (t) observable by the node i is the timing at which the output impulse signal is received from the neighboring node j. (At this time, θj (t) = 0) only, and once per cycle. At this time, the phase difference Δθij (t) is −θi (t) as shown in the equation (2). However, the phase difference Δθij (t) is assumed to take a value of section 0 ≦ Δθij (t) <2π for the sake of convenience by performing an operation of mod 2π on a value obtained by adding 2π. In the first embodiment, the phase difference Δθij (t) is an amount given as described above. In the above description, it is assumed that each node transmits the output impulse signal Sout11 when the phase θi (t) = 0. However, even if such an assumption is made, generality is not lost. Even if it is assumed that the output impulse signal Sout11 is transmitted at a phase other than 0, the same operation can be performed.

ωiは、固有角振動数パラメータであり、各ノードが備える基本的なリズムを表している。ここでは、一例として、ωiの値を予めシステム全体で同一の値に統一しておくものと仮定する。   ωi is a natural angular frequency parameter and represents a basic rhythm provided in each node. Here, as an example, it is assumed that the value of ωi is previously unified to the same value in the entire system.

関数Pj(t)は、近傍ノードjから受信した受信インパルス信号Spr11を表している。この関数は、矩形やガウス分布等のインパルス状の関数形状を有するタイミング信号(データをもたず、単にタイミングを伝達する信号)を表現している。関数Pj(t)のパルス幅と振幅値は、例えば、実験的に決定する。   The function Pj (t) represents the received impulse signal Spr11 received from the neighboring node j. This function represents a timing signal (a signal that does not have data and simply transmits timing) having an impulse-like function shape such as a rectangle or a Gaussian distribution. The pulse width and amplitude value of the function Pj (t) are determined experimentally, for example.

関数R(Δθij(t))は、受信インパルス信号Spr11の入力に応じて、自ノードの基本的なリズムを変化させる応答特性を表現する位相応答関数である。Nは、自ノードが受信インパルス信号Spr11を受信可能な空間的距離範囲に存在する近傍ノードの総数を表す。   The function R (Δθij (t)) is a phase response function that expresses a response characteristic that changes the basic rhythm of the own node according to the input of the received impulse signal Spr11. N represents the total number of neighboring nodes existing in the spatial distance range in which the own node can receive the received impulse signal Spr11.

関数ξ(Si(t))は、自ノードと近傍ノードとの相対位相差が小さい場合にストレスを蓄積し、蓄積されたストレス値Si(t)に応じてランダムな大きさで位相シフト(位相状態変化)を実行する働きをする項である。ここで、相対位相差とは、次のように定義される量である。位相差をΔθij、相対位相差をEとすると、(3)式を満たす値である。   The function ξ (Si (t)) accumulates stress when the relative phase difference between the self node and the neighboring node is small, and a phase shift (phase) with a random magnitude according to the accumulated stress value Si (t). It is a term that works to execute (state change). Here, the relative phase difference is an amount defined as follows. When the phase difference is Δθij and the relative phase difference is E, the value satisfies the expression (3).

Δθij≦π のときに E=Δθij
Δθij>π のときに E=2π−Δθij …(3)
従って、関数ξ(Si(t))は、蓄積されたストレス値Si(t)に対する応答特性を表現する関数である。以下では、この関数ξ(Si(t))をストレス応答関数と呼ぶ。
When Δθij ≦ π, E = Δθij
When Δθij> π, E = 2π−Δθij (3)
Therefore, the function ξ (Si (t)) is a function expressing the response characteristic with respect to the accumulated stress value Si (t). Hereinafter, this function ξ (Si (t)) is referred to as a stress response function.

第1の実施形態は、集中管理ノードが存在しなくても、各ノードが近傍ノードと相互作用し、非線形振動を表現するモデルに従っている位相信号を変化させることによって、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定できることに特徴を有し、また、自ノードと近傍ノードとの相対位相差が非常に小さい状態であっても定常状態として安定化してしまうノードが発生するような自体を避けるべく、非線形振動を表現するモデルにストレス応答関数ξ(Si(t))を導入したことに特徴を有している。   In the first embodiment, even if there is no centralized management node, each node interacts with a neighboring node, and by changing the phase signal according to the model expressing the nonlinear vibration, the time slot is autonomously distributed. In order to avoid the occurrence of a node that stabilizes as a steady state even if the relative phase difference between its own node and neighboring nodes is very small It is characterized in that a stress response function ξ (Si (t)) is introduced into a model expressing vibration.

次に、ストレス応答関数ξ(Si(t))及び位相応答関数R(Δθij(t))の具体例とその機能を説明する前に、これら関数に関連する用語、(ア)「データ発信の衝突」、(イ)「衝突率(衝突時間を基準とする場合)」、(ウ)「衝突率(衝突回数を基準とする場合)」について説明する。   Next, before explaining specific examples of the stress response function ξ (Si (t)) and the phase response function R (Δθij (t)) and their functions, the terms related to these functions are: (A) “Data transmission “Collision”, (A) “Collision rate (when the collision time is used as a reference)”, and (C) “Collision rate (when the number of collisions is used as a reference)” will be described.

(ア)「データ発信の衝突」
(ア−1) 各ノードがデータの発信を行うために最低限必要なタイムスロットの大きさWminに対応する位相幅をφcとする。位相幅φcは、Wminと固有振動数パラメータωiの積(φc=Wmin・ωi)として算出することができる。また、Wminは、用途等に応じて決まる定数パラメータである。
(A) "Data transmission conflict"
(A-1) Let φc be the phase width corresponding to the minimum time slot size Wmin necessary for each node to transmit data. The phase width φc can be calculated as the product of Wmin and the natural frequency parameter ωi (φc = Wmin · ωi). Wmin is a constant parameter determined according to the application.

(アー2) 各ノードにおいて、インパルス信号を受信可能な空間的距離範囲に存在する近傍ノードとの相対位相差が、上記位相幅φcよりも小さい場合は「データ発信の衝突が生起している」ものとする。複数の受信インパルス信号Spr11に対して、1つでも相対位相差が位相幅φcよりも小さいものが存在する場合は衝突が生起しているものとする。   (Ar 2) When the relative phase difference between each node and a neighboring node existing in the spatial distance range in which the impulse signal can be received is smaller than the phase width φc, “a data transmission collision has occurred”. Shall. If even one of the plurality of received impulse signals Spr11 has a relative phase difference smaller than the phase width φc, it is assumed that a collision has occurred.

(イ)「衝突率(衝突時間を基準とする場合)」の算出方法の一例
自ノード(ノードi)において、時刻tにデータ発信の衝突が生起しているか否かを表す関数として、関数xi(t)を(4)式に示すように定義する。

Figure 0004173122
(A) An example of a method for calculating the “collision rate (when the collision time is used as a reference)” As a function indicating whether or not a data transmission collision occurs at time t in the own node (node i), the function xi (T) is defined as shown in equation (4).
Figure 0004173122

関数xi(t)は、時刻tに衝突が生起しているとき(collision)に1、そうでないとき(else)に0の値を取る関数である。すると、n周期間における累積衝突時間yi(t)は、(5)式に示すように、関数xi(t)の値をn周期に渡って累積(時間積分)することによって得られる。(5)式において、Tiはノードiの周期を表す。累積衝突時間yi(t)は、n周期間において関数xi(t)が1の値を取る時間の総和を表し、関数xi(t)の値を観測することによって算出することができる。   The function xi (t) is a function that takes a value of 1 when a collision occurs at time t (collision) and 0 when it does not (else). Then, the cumulative collision time yi (t) between n periods is obtained by accumulating (time integrating) the value of the function xi (t) over n periods as shown in the equation (5). In the equation (5), Ti represents the period of the node i. The cumulative collision time yi (t) represents the sum of the times when the function xi (t) takes a value of 1 during n periods, and can be calculated by observing the value of the function xi (t).

このような累積衝突時間yi(t)を最大累積衝突時間で規格化した値ci(t)は、n周期間に生起した衝突の時間的な割合を表し、これを衝突率と定義する。ここで、最大累積衝突時間は、累積衝突時間yi(t)の最大値である。各ノードが、大きさWmin(=φc/ωi)のタイムスロットを用いて発信を行うと仮定すると、n周期間における累積衝突時間の最大値は、n・Wmin(=n・φc/ωi)となる。従って、衝突率ci(t)は、(6)式を用いて算出することができる。   A value ci (t) obtained by normalizing the cumulative collision time yi (t) with the maximum cumulative collision time represents a temporal ratio of collision occurring in n cycles, and this is defined as a collision rate. Here, the maximum cumulative collision time is the maximum value of the cumulative collision time yi (t). Assuming that each node performs transmission using a time slot of size Wmin (= φc / ωi), the maximum value of the accumulated collision time during n periods is n · Wmin (= n · φc / ωi). Become. Therefore, the collision rate ci (t) can be calculated using the equation (6).

但し、各ノードの位相θが(1)式に従って変化するため、周期Tiは、毎周期ごとに異なる値を取り得る。このため、累積衝突時間yi(t)が、最大累積衝突時間n・Wminを超える場合、すなわち、衝突率ci(t)が1を超える場合が発生し得る。ここでは、衝突率ci(t)が1を超える場合は、1として扱うものとする。   However, since the phase θ of each node changes according to the equation (1), the period Ti can take a different value for each period. For this reason, the case where the cumulative collision time yi (t) exceeds the maximum cumulative collision time n · Wmin, that is, the case where the collision rate ci (t) exceeds 1, may occur. Here, when the collision rate ci (t) exceeds 1, it is treated as 1.

上記の衝突率の定義では、一例として、同時に複数の衝突が生起しているか否かを考慮しない形態を示した。しかし、衝突率の定義方法は、上記の方法に限定されないものである。例えば、同時に複数の衝突が生起している場合を考慮する方法を用いることも可能である。また、上記の衝突率の定義では、衝突時間を基準に衝突率を算出したが、衝突回数を基準に衝突率を算出することも可能である。   In the above definition of the collision rate, as an example, a form that does not consider whether or not multiple collisions occur at the same time is shown. However, the method of defining the collision rate is not limited to the above method. For example, it is possible to use a method that considers the case where a plurality of collisions occur simultaneously. In the above definition of the collision rate, the collision rate is calculated based on the collision time, but it is also possible to calculate the collision rate based on the number of collisions.

(ウ)「衝突率(衝突回数を基準とする場合)」の算出方法の一例
(S1)1周期単位に衝突が生起したか否かを観測する。但し、1周期内に衝突が複数回生起した場合においても、衝突の有無だけを問題にするものとし、カウントを1とする。
(C) An example of a calculation method of “collision rate (when the number of collisions is used as a reference)” (S1) It is observed whether or not a collision has occurred in one cycle unit. However, even when a collision occurs a plurality of times within one cycle, only the presence or absence of the collision is considered as a problem, and the count is 1.

(S2)n周期間に生起した衝突回数、すなわち、累積衝突数γをカウントする。   (S2) Count the number of collisions that occurred during n cycles, that is, the cumulative number of collisions γ.

(S3)そして 累積衝突数γを最大累積衝突数(n周期間に生起し得る最大衝突回数n)で規格化した値を衝突率と定義する。すなわち、衝突率ci(t)を、次の(7)式によって定義し、(7)式を用いて、衝突率を算出する。   (S3) A value obtained by normalizing the cumulative collision number γ with the maximum cumulative collision number (maximum number of collisions n that can occur during n cycles) is defined as a collision rate. That is, the collision rate ci (t) is defined by the following equation (7), and the collision rate is calculated using the equation (7).

ci(t)=γ/n …(7)
(7)式の定義式を用いて衝突率を算出する場合においても、(6)式の場合と同様に、衝突率が1を超える場合が発生し得る。衝突率が1を超える場合は、1として扱うものとする。また、上記の衝突率の定義では、一例として、1周期内における複数回の衝突を考慮しない形態(衝突の有無だけを問題にする形態)を示したが、これを考慮する形態を用いることも可能である。
ci (t) = γ / n (7)
Even when the collision rate is calculated using the definition formula of the equation (7), the collision rate may exceed 1 as in the case of the equation (6). When the collision rate exceeds 1, it is handled as 1. In the above definition of the collision rate, as an example, a form in which a plurality of collisions in one cycle is not taken into account (a form in which only the presence or absence of a collision is a problem) has been shown. Is possible.

以上の(イ)及び(ウ)の項で説明した衝突率の定義(衝突時間を基準とする場合、及び、衝突回数を基準とする場合)は、衝突時間や衝突回数を一般化して衝突量と呼ぶことにすると、次のように表現することができる。   The definition of the collision rate described in the sections (a) and (c) above (when the collision time is used as a reference and when the number of collisions is used as a reference) is generalized for the collision time and the number of collisions and the amount of collision. Can be expressed as follows.

n周期間における累積衝突量を観測し、それを最大累積衝突量(n周期間に生起し得る最大衝突量)で規格化した値を衝突率と定義する。   A value obtained by observing the accumulated collision amount during n cycles and normalizing it by the maximum accumulated collision amount (maximum collision amount that can occur during n cycles) is defined as a collision rate.

図1における衝突率算出部22は、(6)式又は(7)式で定義された衝突率ci(t)を算出するものである。   The collision rate calculation unit 22 in FIG. 1 calculates the collision rate ci (t) defined by the equation (6) or (7).

次に、位相算出部21が内部で算出処理している位相応答関数R(Δθij(t))の具体例とその機能を説明する。   Next, a specific example of the phase response function R (Δθij (t)) that is internally calculated by the phase calculation unit 21 and its function will be described.

位相応答関数R(Δθij(t))は、例えば、(8−1)式〜(8−3)式によって定義される。なお、図5は、(8−1)式〜(8−3)式によって定義される位相応答関数R(Δθij(t))をグラフ的に示した説明図である。

Figure 0004173122
The phase response function R (Δθij (t)) is defined by, for example, Expressions (8-1) to (8-3). FIG. 5 is an explanatory diagram showing the phase response function R (Δθij (t)) defined by the equations (8-1) to (8-3) in a graph.
Figure 0004173122

上式において、φd及びαは定数パラメータを表し、その値は実験的に決定する。定数パラメータφdは、データの発信に最低限必要な位相幅φc以上の値をとる(φd≧φc)。上記の位相応答関数R(Δθij(t))は、近傍ノードjの位相に対して、自ノードiの位相θi(t)を斥力が働く方向に変化させる非線形特性を有する。自ノードと近傍ノードとの相対位相差Δθij(t)がφd以下の場合に斥力が働く方向に変化させる特性を備える。位相応答関数R(Δθij(t))にこのような特性を備えさせることにより、自ノードと近傍ノードとの相対位相差Δθij(t)を、衝突回避に必要な位相幅φc以上にする力学的特性を与えている。   In the above equation, φd and α represent constant parameters, and their values are determined experimentally. The constant parameter φd takes a value greater than or equal to the minimum phase width φc necessary for data transmission (φd ≧ φc). The phase response function R (Δθij (t)) has a non-linear characteristic that changes the phase θi (t) of the own node i in the direction in which the repulsive force works with respect to the phase of the neighboring node j. When the relative phase difference Δθij (t) between the self node and the neighboring node is equal to or less than φd, the repulsive force is changed in a working direction. By providing the phase response function R (Δθij (t)) with such characteristics, the relative phase difference Δθij (t) between the self-node and the neighboring node is set to be larger than the phase width φc necessary for collision avoidance. Giving characteristics.

但し、位相応答関数R(Δθij(t))の関数形は上記のものに限定されないことは勿論である。自ノードと近傍ノードとの相対位相差を位相幅φc以上にする力学的特性を与える関数は、種々の形態(関数形)を用いて実現可能である。   However, the function form of the phase response function R (Δθij (t)) is of course not limited to the above. A function that gives a mechanical characteristic that makes the relative phase difference between the self-node and a neighboring node greater than or equal to the phase width φc can be realized by using various forms (function forms).

次に、蓄積ストレス算出部23及びストレス応答関数値算出部24の順次の算出処理によって求められるストレス応答関数ξ(Si(t))の具体例とその機能とを説明する。   Next, specific examples and functions of the stress response function ξ (Si (t)) obtained by the sequential calculation processing of the accumulated stress calculation unit 23 and the stress response function value calculation unit 24 will be described.

ストレス応答関数ξ(Si(t))は、例えば、以下の(9−1)式、(9−2)式、(10−1)式、(10−2)式及び(11)式によって規定されるものである。

Figure 0004173122
The stress response function ξ (Si (t)) is defined by, for example, the following expressions (9-1), (9-2), (10-1), (10-2), and (11). It is what is done.
Figure 0004173122

(11)式における関数s(ci(t))は、時刻tにおける衝突率ci(t)に対するストレス値を表す関数である。例えば、衝突率ci(t)が高いほど、大きなストレス値を示すような特性を備える関数として実現する。一例としては、シグモイド関数などの非線形関数を用いて、衝突率ci(t)の増大とともに、急激に大きなストレス値を示すような特性を備える関数が挙げられる。   The function s (ci (t)) in the equation (11) is a function representing a stress value with respect to the collision rate ci (t) at time t. For example, it is realized as a function having such a characteristic that a larger stress value is shown as the collision rate ci (t) is higher. As an example, there is a function having a characteristic that shows a large stress value rapidly as the collision rate ci (t) increases by using a nonlinear function such as a sigmoid function.

(11)式で定義される関数Si(t)は、時刻tにおけるストレス値s(ci(t))を蓄積(時間積分)した値を示す関数である。蓄積する時間区間は、前回、蓄積されたストレス値Si(t)に応じてランダムな位相シフトを実行した時刻tsから現在の時刻tまでである。つまり、関数Si(t)は、ランダムな位相シフトを実行すると、一旦、値がリセットされ、その時刻から再度ストレス値s(ci(t))を蓄積していく動作を繰り返す。関数Si(t)における積分演算は、時間tが離散化して与えられる場合、各時刻におけるストレス値s(ci(t))の総和として計算することができる。蓄積ストレス算出部23が、蓄積ストレスSi(t)を算出する。   The function Si (t) defined by the equation (11) is a function indicating a value obtained by accumulating (time integration) the stress value s (ci (t)) at time t. The time interval for accumulation is from the time ts when the random phase shift is executed in accordance with the stress value Si (t) accumulated last time to the current time t. That is, the function Si (t) is reset once the random phase shift is performed, and repeats the operation of accumulating the stress value s (ci (t)) again from that time. The integration operation in the function Si (t) can be calculated as the sum of the stress values s (ci (t)) at each time when the time t is given in a discretized manner. The accumulated stress calculation unit 23 calculates accumulated stress Si (t).

(10−1)式又は(10−2)式で定義される関数q(Si(t))は、蓄積されたストレス値Si(t)に応じた確率で乱数値を返す関数である。確率Si(t)で値μを返し、確率1−Si(t)で値0を返す。値μは、区間ε≦μ<δ内の乱数であり、値ε及びδは、実験的に決定する定数パラメータである。   The function q (Si (t)) defined by the equation (10-1) or (10-2) is a function that returns a random value with a probability corresponding to the accumulated stress value Si (t). The value μ is returned with probability Si (t), and the value 0 is returned with probability 1-Si (t). The value μ is a random number within the interval ε ≦ μ <δ, and the values ε and δ are constant parameters determined experimentally.

ストレス応答関数ξ(Si(t))は、蓄積されたストレス値Si(t)をn周期ごとに評価し、それに応じた確率で乱数値(μ又は0)を返す関数である。ストレス応答関数ξ(Si(t))を、ストレス応答関数値算出部24が算出する。   The stress response function ξ (Si (t)) is a function that evaluates the accumulated stress value Si (t) every n periods and returns a random value (μ or 0) with a probability corresponding thereto. The stress response function ξ (Si (t)) is calculated by the stress response function value calculation unit 24.

従って、上述した(1)式に示すように、非線形振動のモデルに対してストレス応答関数ξ(Si(t))を導入することにより、(I)蓄積されたストレス値Si(t)がn周期ごとに評価され、(II)その評価値に基づく確率でランダムな位相シフトが実行される、という動作が実現される。つまり、衝突によるストレス値の蓄積が大きい場合ほど、高い確率でランダムな位相シフトが実行されることになる。n周期の整数倍の時刻以外では、ストレス応答関数ξ(Si(t))の値は0であり、ランダムな位相シフトは実行されない。但し、ストレスの蓄積は、前述したようにn周期間とは限らず、前回、ランダムな位相シフトを実行した時刻tsから現在の時刻tまでであることに注意を要する。これは、例えば、ストレス値s(ci(t))が小さくても、n周期以上の長時間に渡って持続的に蓄積され続けると、やがてストレス値の蓄積Si(t)が大きくなり、ランダムな位相シフトが実行され得ることを意味する。   Therefore, by introducing the stress response function ξ (Si (t)) to the nonlinear vibration model as shown in the above equation (1), (I) the accumulated stress value Si (t) becomes n. Evaluation is performed for each period, and (II) an operation in which a random phase shift is executed with a probability based on the evaluation value is realized. That is, as the stress value accumulation due to the collision is larger, the random phase shift is executed with higher probability. Except for a time that is an integral multiple of n cycles, the value of the stress response function ξ (Si (t)) is 0, and no random phase shift is performed. However, it should be noted that the stress accumulation is not limited to n cycles as described above, but from the time ts when the random phase shift was performed last time to the current time t. For example, even if the stress value s (ci (t)) is small, if the stress value s (ci (t)) is continuously accumulated over a long period of time of n cycles or more, the stress value accumulation Si (t) eventually becomes large and random. This means that a correct phase shift can be performed.

位相算出部21は、ストレス応答関数値ξ(Si(t))を適用しながら、(1)式によって定まる位相θi(t)を算出する。   The phase calculation unit 21 calculates the phase θi (t) determined by the equation (1) while applying the stress response function value ξ (Si (t)).

なお、以上のような演算を適宜実行する通信タイミング計算手段12を、ソフトウェアによって実現しても良く、また、演算を実行する電子回路群によるハードウェアによって実現しても良く、さらには、ソフトウェアとハードウェアとを混在させて実現しても良い。   Note that the communication timing calculation unit 12 that appropriately executes the above-described calculation may be realized by software, may be realized by hardware based on an electronic circuit group that executes the calculation, and It may be realized by mixing hardware.

例えば、(1)式で示した演算の実行手段は、文献2「戸川隼人著、「UNIXワークステーションによる科学技術計算ハンドブック―基礎篇C言語版」、サイエンス社発行」に開示されるルンゲ・クッタ法などの一般的なソフトウェアとしてノード上に実装することができる。ルンゲ・クッタ法は、微分方程式を差分化(連続時間変数tを離散化)して得られる差分方程式(漸化式)を用いて状態変数の変化(時間発展)を計算する手法の一つである。   For example, the execution means of the operation shown in the equation (1) is Runge Kutta disclosed in Reference 2, “Toto Hayato,“ Science and Technology Computation Handbook on UNIX Workstations—Basic C Language Version ”, published by Science Inc.”. It can be implemented on a node as general software such as law. The Runge-Kutta method is one of the methods for calculating the change (time evolution) of a state variable using a difference equation (recursion formula) obtained by differentiating a differential equation (discretizing a continuous time variable t). is there.

(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、集中管理ノードが存在しなくても、インパルス信号を授受し合うことを通じて、各ノードが近傍ノードと相互作用して、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定して通信を実行することができる。
(A-3) Effect of First Embodiment According to the first embodiment, each node interacts with a neighboring node through exchanging impulse signals even when there is no centralized management node. It is possible to execute communication by determining time slot assignment in an autonomous and distributed manner.

ここで、第1の実施形態によれば、データ発信を行うために最低限必要な大きさのタイムスロットが獲得できず、実質的にデータの発信ができない状態に陥るノードの発生を大きく抑制することができ、ノード間におけるデータ通信の安定性及び通信効率を向上させることができる。   Here, according to the first embodiment, it is not possible to acquire a time slot having a minimum size necessary for data transmission, and greatly suppress the occurrence of a node that falls into a state in which data transmission cannot be performed. It is possible to improve the stability and communication efficiency of data communication between nodes.

(B)第2の実施形態
次に、本発明による通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
(B) Second Embodiment Next, a second embodiment of the communication control device, the communication control method, the node, and the communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(B−1)第2の実施形態のノード
第1の実施形態では、各ノードが、相互に出力インパルス信号Sout11を送受信する形態について説明した。その際、出力インパルス信号Sout11は、ノード間における相互作用(互いの位相状態に影響を与える働き)を実現する手段として用いられていた。
(B-1) Node of the Second Embodiment In the first embodiment, the mode in which the nodes transmit and receive the output impulse signal Sout11 to each other has been described. At that time, the output impulse signal Sout11 has been used as a means for realizing an interaction between nodes (a function that affects the mutual phase state).

本発明において、ノード間における相互作用を実現する手段は、第1の実施形態のものに限定されない。例えば、第1の実施形態における位相θi(t)を直接送受信することによって相互作用させる形態を構成することも可能である。つまり、各ノードにおける位相状態等の動作状態の変化を連続信号のまま、相互に送受信する形態であっても動作させることができる。   In the present invention, the means for realizing the interaction between the nodes is not limited to that of the first embodiment. For example, it is also possible to configure a form of interaction by directly transmitting and receiving the phase θi (t) in the first embodiment. That is, it is possible to operate even in a form in which changes in the operation state such as the phase state in each node are transmitted and received with each other as a continuous signal.

第2の実施形態は、複数のノード間において連続的に位相信号を送受信することによって相互作用する形態である。図6は、連続的に位相信号を送受信する、第2の実施形態におけるノードの構成例を示すブロック図である。   In the second embodiment, interaction is achieved by continuously transmitting and receiving phase signals between a plurality of nodes. FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration example of a node in the second embodiment that continuously transmits and receives phase signals.

第2の実施形態におけるノード30は、位相信号受信手段31、混信検知手段32、データ通信手段33、通信タイミング計算手段34、位相信号送信手段35を有すると共に、図6では省略しているが、第1の実施形態と同様な同調判定手段(14)やセンサ(16)も設けられている。なお、データ通信手段33も、第1の実施形態の対応構成(15)と同様なものである。   The node 30 in the second embodiment includes a phase signal reception unit 31, an interference detection unit 32, a data communication unit 33, a communication timing calculation unit 34, and a phase signal transmission unit 35, which are omitted in FIG. A tuning determination means (14) and a sensor (16) similar to those of the first embodiment are also provided. The data communication means 33 is also the same as the corresponding configuration (15) of the first embodiment.

第1の実施形態のインパルス信号受信手段11に代えて設けられている位相信号受信手段31は、他ノードが発信し、当該ノード30が受信した連続信号でなる入力位相信号Sin31を受信処理してその信号に含まれている情報を取り出すものである。入力位相信号Sin31は、その他ノードjでの位相信号θj(t)と混信帯域番号とを規定するものであり、混信帯域番号で定まる周波数の連続信号に対して位相信号θj(t)を盛り込んだものである(例えば、PM信号)。位相信号受信手段31は、入力位相信号Sin31における他ノードjでの位相信号θj(t)を通信タイミング計算手段34に与え、受信状態の検知結果(例えば、混信帯域番号とその受信タイミングなど)を混信検知手段32に与える。   The phase signal receiving means 31 provided in place of the impulse signal receiving means 11 of the first embodiment receives the input phase signal Sin31 which is a continuous signal transmitted from the other node and received by the node 30. Information contained in the signal is extracted. The input phase signal Sin31 defines the phase signal θj (t) and the interference band number at the other node j, and includes the phase signal θj (t) with respect to the continuous signal having the frequency determined by the interference band number. (For example, PM signal). The phase signal receiving means 31 gives the phase signal θj (t) at the other node j in the input phase signal Sin31 to the communication timing calculating means 34, and the reception state detection result (for example, the interference band number and its reception timing). This is given to the interference detection means 32.

混信検知手段32は、位相信号受信手段31からの受信状態の検知結果に基づいて、複数ノードで出力位相信号Sout31での混信帯域番号が重複(混信)するか否かの混信検知結果を通信タイミング計算手段34に与えると共に、混信検知結果と、混信検知した混信帯域番号とを位相信号送信手段35に与えるものである。   Based on the detection result of the reception state from the phase signal receiving unit 31, the interference detection unit 32 determines the communication detection result as to whether or not the interference band number in the output phase signal Sout31 is duplicated (interference) at a plurality of nodes. In addition to being provided to the calculation means 34, the interference detection result and the interference band number detected by the interference are provided to the phase signal transmission means 35.

通信タイミング計算手段34は、第1の実施形態とほぼ同様にして、他ノードの位相信号θj(t)などに基づいて、自ノードの位相信号θi(t)を形成するものである。通信タイミング計算手段34については、後で詳述する。   The communication timing calculation unit 34 forms the phase signal θi (t) of its own node based on the phase signal θj (t) of the other node, etc., in substantially the same manner as in the first embodiment. The communication timing calculation means 34 will be described in detail later.

第1の実施形態のインパルス信号送信手段13に代えて設けられている位相信号送信手段35は、自ノードの位相信号θi(t)を盛り込んだ出力位相信号Sout31を送信するものである。   A phase signal transmission unit 35 provided in place of the impulse signal transmission unit 13 of the first embodiment transmits an output phase signal Sout31 including the phase signal θi (t) of the own node.

ここで、第2の実施形態では、自ノード30からの出力位相信号Sout31と出力データ信号Sout32とを、異なる周波数帯域を使用して発信することを前提としている。さらに、出力位相信号Sout31発信用の周波数帯域はNb個(Nb:整数)の帯域に細分化された構成になっている。   Here, in the second embodiment, it is assumed that the output phase signal Sout31 and the output data signal Sout32 from the own node 30 are transmitted using different frequency bands. Further, the frequency band for transmitting the output phase signal Sout31 is subdivided into Nb (Nb: integer) bands.

第2の実施形態のノードを複数有するシステムが動作を開始する際には、各ノードは、次のステップ1〜ステップ4でなる初期動作を実行する。   When a system having a plurality of nodes according to the second embodiment starts operation, each node executes an initial operation consisting of the following Step 1 to Step 4.

(ステップ1)Nb個の周波数帯域のうち、いずれかをランダムに選択し、選択した帯域を使用して出力位相信号Sout31を発信する。   (Step 1) Any one of the Nb frequency bands is randomly selected, and the output phase signal Sout31 is transmitted using the selected band.

(ステップ2) 複数の近傍ノードが同一の周波数帯域を使用して出力位相信号Sout31を発信したか否かを、入力位相信号Sin31の受信状態によって検知する。各周波数帯域で入力位相信号Sin31を正常に受信できれば、混信は発生していないと判定し、逆に受信に失敗した場合は、混信が発生していると判定する。また、キャリアセンスできない周波数帯域は未使用であると判定する。混信が発生している周波数帯域が存在する場合は、その混信帯域を示す番号を自ノードの出力位相信号Sout31に付加して発信する。
(ステップ3)次の(a)又は(b)の場合は、自ノードが出力位相信号Sout31の発信に使用する周波数帯域を、確率Pでシフトさせ、確率1−Pでそのままとする。ここで、確率Pは実験的に決定する定数パラメータである。上記の使用する帯域のシフトは、その時点で未使用の帯域の中からランダムに選択して実行する。
(Step 2) Whether a plurality of neighboring nodes transmit the output phase signal Sout31 using the same frequency band is detected based on the reception state of the input phase signal Sin31. If the input phase signal Sin31 can be normally received in each frequency band, it is determined that interference has not occurred, and conversely, if reception has failed, it is determined that interference has occurred. Further, it is determined that the frequency band where carrier sense cannot be performed is unused. When there is a frequency band in which interference occurs, a number indicating the interference band is added to the output phase signal Sout31 of the own node and transmitted.
(Step 3) In the case of the following (a) or (b), the frequency band used by the own node for transmission of the output phase signal Sout31 is shifted with probability P, and is left as it is with probability 1-P. Here, the probability P is a constant parameter determined experimentally. The above-described shift of the band to be used is executed by randomly selecting from the unused bands at that time.

(a) 自ノードが出力位相信号Sout31の発信に使用している周波数帯域の番号と、近傍ノードから受信した入力位相信号Sin31に付加された混信帯域を示す番号とが一致する場合
(b) 自ノードが出力位相信号Sout31の発信に使用している周波数帯域の番号と、近傍ノードから入力位相信号Sin31を正常に受信できない帯域の番号とが一致する場合
(ステップ4)自ノードにおいて、入力位相信号Sin31の受信に失敗した周波数帯域が存在せず、かつ、受信した全ての入力位相信号Sin31に、混信帯域を示す番号が付加されていない場合は、近傍ノード間において、それぞれが異なる周波数帯域を使用して出力位相信号Sout31の送受信を行うことに成功したと判定する。以下では、この状態を安定相互作用状態と呼ぶ。
(a) When the number of the frequency band used by the own node for transmitting the output phase signal Sout31 matches the number indicating the interference band added to the input phase signal Sin31 received from the neighboring node
(b) When the number of the frequency band used by the own node for transmitting the output phase signal Sout31 matches the number of the band where the input phase signal Sin31 cannot be normally received from the neighboring node (Step 4) When there is no frequency band in which the reception of the input phase signal Sin31 has failed and no number indicating the interference band is added to all the received input phase signals Sin31, each of the neighboring nodes is different. It is determined that the output phase signal Sout31 has been successfully transmitted and received using the frequency band. Hereinafter, this state is referred to as a stable interaction state.

上記の初期動作により安定相互作用状態が形成されると、以下のような通信タイミング計算手段34の動作を開始する。しかし、一旦、安定相互作用状態が形成されても、新しくノードが追加された場合などは、その状態が崩れ、混信帯域が発生する可能性がある。この場合は、再度、上記ステップ2〜ステップ4の安定相互作用状態を形成するプロセスを実行する。但し、新しく追加されたノードだけは、上記ステップ1〜ステップ4の動作を実行する。   When a stable interaction state is formed by the initial operation, the operation of the communication timing calculation unit 34 as described below is started. However, even if a stable interaction state is once formed, when a new node is added, the state may collapse and a crosstalk band may be generated. In this case, the process for forming the stable interaction state of Step 2 to Step 4 is executed again. However, only the newly added node executes the operations of Steps 1 to 4 above.

(B−2)第2の実施形態の通信タイミング計算手段
次に、第2の実施形態における通信タイミング計算手段34の詳細構成と機能とについて説明する。
(B-2) Communication Timing Calculation Unit of Second Embodiment Next, a detailed configuration and function of the communication timing calculation unit 34 in the second embodiment will be described.

第2の実施形態の通信タイミング計算手段34も、第1の実施形態の通信タイミング計算手段12とほぼ同様に、位相算出部41、衝突率算出部42、蓄積ストレス算出部43及びストレス応答関数値算出部44を有し、上述した安定相互作用状態が形成された以降は、第1の実施形態とほぼ同様に機能するものである。なお、位相算出部41は、安定相互作用状態を形成させる初期動作をも実行するものである。   Similarly to the communication timing calculation unit 12 of the first embodiment, the communication timing calculation unit 34 of the second embodiment also includes a phase calculation unit 41, a collision rate calculation unit 42, an accumulated stress calculation unit 43, and a stress response function value. After the calculation unit 44 is provided and the above-described stable interaction state is formed, it functions in substantially the same manner as in the first embodiment. The phase calculation unit 41 also performs an initial operation for forming a stable interaction state.

第2の実施形態の通信タイミング計算手段34は、安定相互作用状態が形成された以降は、上述したように、出力位相信号Sout31を発信するタイミングを決定するための計算を行うものである。通信タイミング計算手段34は、この発信タイミングを決定するための計算を、例えば、(12)式のような非線形振動をモデル化した数式を用いて行う。

Figure 0004173122
The communication timing calculation unit 34 of the second embodiment performs calculation for determining the timing of transmitting the output phase signal Sout31 as described above after the stable interaction state is formed. The communication timing calculation means 34 performs calculation for determining the transmission timing using, for example, a mathematical expression modeling nonlinear vibration such as Expression (12).
Figure 0004173122

第1の実施形態の場合、他ノードの受信インパルス信号に基づいて決定するのに対して、第2の実施形態の場合、他ノードの位相信号に基づいて決定するため、第2の実施形態の場合、(1)式に代えて(12)式を適用する。なお、(12)式において、Kは定数パラメータであり、その値は実験的に決定する。その他の関数やパラメータは、第1の実施形態のものとほぼ同様なものを表しており(例えば、他ノードの位相が直接的に与えられるか、インパルス信号の受信から得るかの相違などがあって厳密には一致していないが)、その説明は省略する。   In the case of the first embodiment, the determination is made based on the received impulse signal of the other node, whereas in the case of the second embodiment, the determination is made based on the phase signal of the other node. In this case, equation (12) is applied instead of equation (1). In Equation (12), K is a constant parameter, and its value is determined experimentally. The other functions and parameters represent substantially the same as those in the first embodiment (for example, there is a difference in whether the phase of another node is directly given or obtained from reception of an impulse signal). However, the explanation is omitted.

第2の実施形態の通信タイミング計算手段34が、(12)式に基づいて、自ノードの位相信号θi(t)を形成する処理について、第1の実施形態との相違点に言及すると以下の通りである。   When the communication timing calculation unit 34 of the second embodiment forms the phase signal θi (t) of its own node based on the equation (12), the difference from the first embodiment will be described below. Street.

第2の実施形態の場合、「データ発信の衝突」について、各ノードは、自分の位相θi(t)が、0≦θi(t)<φcである時間区間を用いてデータ通信を行うと仮定すると、自ノードの位相θi(t)が 0≦θi(t)<φc(φcは最低限必要なタイムスロットの大きさに対応する位相幅)であるときに、近傍ノードjの中で 0≦θj(t)<φc の位相を取るものが存在する場合は、データ発信の衝突が生起していることになる。第2の実施形態では、「データ発信の衝突が生起している」という用語を上記の意味で用いる。但し、第1の実施形態と同様に、各ノードにおいて、位相信号を受信可能な空間的距離範囲に存在する近傍ノードとの相対位相差が、上記のφcよりも小さい場合に「データ発信の衝突が生起している」と定義しても構わない。   In the case of the second embodiment, regarding “data transmission collision”, it is assumed that each node performs data communication using a time interval in which its phase θi (t) is 0 ≦ θi (t) <φc. Then, when the phase θi (t) of the own node is 0 ≦ θi (t) <φc (φc is a phase width corresponding to the minimum required time slot size), 0 ≦ If there is one that takes the phase θj (t) <φc, a data transmission collision has occurred. In the second embodiment, the term “data transmission collision has occurred” is used in the above meaning. However, as in the first embodiment, in each node, when the relative phase difference with the neighboring node existing in the spatial distance range in which the phase signal can be received is smaller than the above φc, “data transmission collision” May be defined.

上記の点以外は、第1の実施形態と同様である。すなわち、衝突率算出部42による衝突率ci(t)の算出方法は、第1の実施形態の衝突率算出部22による算出方法と同様である。また、位相算出部41による位相応答関数R(Δθij(t))の算出方法は、第1の実施形態の位相算出部21による算出方法と同様である。さらに、蓄積ストレス算出部43による蓄積ストレス値Si(t)の算出方法や、ストレス応答関数値算出部44によるストレス応答関数値ξ(Si(t))の算出方法は、第1の実施形態の対応要素の算出方法と同様である。   Except for the above points, the second embodiment is the same as the first embodiment. That is, the calculation method of the collision rate ci (t) by the collision rate calculation unit 42 is the same as the calculation method by the collision rate calculation unit 22 of the first embodiment. In addition, the calculation method of the phase response function R (Δθij (t)) by the phase calculation unit 41 is the same as the calculation method by the phase calculation unit 21 of the first embodiment. Furthermore, the calculation method of the accumulated stress value Si (t) by the accumulated stress calculation unit 43 and the calculation method of the stress response function value ξ (Si (t)) by the stress response function value calculation unit 44 are the same as those in the first embodiment. This is the same as the method for calculating the corresponding element.

(B−2)第2の実施形態の効果
第2の実施形態によれば、集中管理ノードが存在しなくても、連続的な位相信号を授受し合うことを通じて、各ノードが近傍ノードと相互作用して、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定して通信を実行することができる。
(B-2) Effect of Second Embodiment According to the second embodiment, each node can communicate with neighboring nodes through the exchange of continuous phase signals even when there is no centralized management node. In operation, communication can be executed by determining time slot allocation in an autonomous and distributed manner.

ここで、第2の実施形態によれば、データ発信を行うために最低限必要な大きさのタイムスロットが獲得できず、実質的にデータの発信ができない状態に陥るノードの発生を大きく抑制することができ、ノード間におけるデータ通信の安定性及び通信効率を向上させることができる。   Here, according to the second embodiment, it is not possible to acquire a time slot having a minimum size required for data transmission, and greatly suppress the occurrence of a node that falls into a state where data transmission cannot be performed. It is possible to improve the stability and communication efficiency of data communication between nodes.

(C)他の実施形態
上記各実施形態の説明においても変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。
(C) Other Embodiments In the description of each of the above embodiments, the modified embodiment has been referred to, but further modified embodiments as exemplified below can be given.

(C−1)第1の実施形態においては、通信タイミング計算手段12における処理の説明に、(1)式の微分方程式を用いた。しかし、微分方程式を用いた記述は、算出方法を規定する一例の表現にしか過ぎない。ここでは、(1)式の微分方程式を差分化(連続時間変数tを離散化)して得られる差分方程式(漸化式)を用いた記述方法の例について説明する。

Figure 0004173122
(C-1) In the first embodiment, the differential equation (1) is used to describe the processing in the communication timing calculation unit 12. However, the description using a differential equation is only an example of the expression that defines the calculation method. Here, an example of a description method using a differential equation (recurrence formula) obtained by differentiating the differential equation (1) (discretizing the continuous time variable t) will be described.
Figure 0004173122

(13)式において、変数uは、正の整数値をとる離散時間を表す変数である。その他の記号の表す意味は、第1の実施形態と同様であるが、全て離散時間変数uの関数になっている点に注意を要する。また、変数Δtは時間の刻み幅を表し、連続時間変数tと離散時間変数uは、t=u・Δtの関係にある。(13)式は、時刻uにおける位相θi(u)の値から、次の時刻u+1における位相θi(u+1)の値が算出されることを表している。   In equation (13), the variable u is a variable representing discrete time taking a positive integer value. The meanings of the other symbols are the same as in the first embodiment, but it should be noted that they are all functions of the discrete time variable u. The variable Δt represents a time step, and the continuous time variable t and the discrete time variable u have a relationship of t = u · Δt. Expression (13) indicates that the value of the phase θi (u + 1) at the next time u + 1 is calculated from the value of the phase θi (u) at the time u.

また、上述の記述方法は、位相θi(t)の時間発展を時間軸方向に離散化して扱う記述方法である。時間軸方向の離散化に加えて、さらに状態変数に対しても離散化、すなわち、位相θi(t)の値そのものを離散化(量子化)して扱う記述方法を用いることも可能である。この場合、位相θi(t)の取り得る値は、M個(M:自然数)の離散値になる。これは、例えば、(14)式を用いて実現することができる。(14)式において、関数quan(*)は、変数*を量子化幅wで割り、小数点以下の数値を無視した値を表す。ここで、量子化幅wは変数*のダイナミックレンジ(取り得る値の幅)をMで割った値である。(14)式において、位相θi(u)は、離散時間uにおける量子化された位相の値を表す。

Figure 0004173122
Further, the above description method is a description method in which the time evolution of the phase θi (t) is discretized in the time axis direction. In addition to discretization in the time axis direction, it is also possible to use a description method in which the state variable is discretized, that is, the value of the phase θi (t) itself is discretized (quantized). In this case, the possible values of the phase θi (t) are M (M: natural number) discrete values. This can be realized, for example, using equation (14). In equation (14), the function quan (*) represents a value obtained by dividing the variable * by the quantization width w and ignoring the numerical value after the decimal point. Here, the quantization width w is a value obtained by dividing the dynamic range of the variable * (the range of possible values) by M. In the equation (14), the phase θi (u) represents a quantized phase value at the discrete time u.
Figure 0004173122

同様にして、第2の実施形態で示した(12)式についても、上記のような差分化や離散化した形の記述方法を用いることが可能である。こうした演算は、いずれもソフトウェアとしてノード上に実装することが可能である。   Similarly, for the expression (12) shown in the second embodiment, it is possible to use the description method in the form of difference or discretization as described above. Any of these operations can be implemented on the node as software.

(C−2) 第1及び第2の実施形態では、非線形振動をモデル化した数式として、(1)式及び(12)式を示し、さらに、その他の記述方法として、種々の変形形態が可能であることを上述した。 (C-2) In the first and second embodiments, Equations (1) and (12) are shown as mathematical equations modeling nonlinear vibrations, and various modifications are possible as other description methods. It was mentioned above.

しかし、本発明を実現する非線形振動をモデル化した数式の記述方法は、上記各実施形態や既に言及した変形実施形態に限定されない。例えば、文献3「戸田盛和、渡辺慎介著、「非線形力学」、共立出版発行」に開示されるファン・デル・ポール方程式等の一般的な非線形振動やカオス振動のモデルを用いることも可能である。無論、ノード間における相互作用が、時間に関して離散的(パルス的)な場合、及び連続的な場合、ともに実現することが可能である。ファン・デル・ポール方程式は、電子回路上で発生する非線形振動現象をモデル化した式である。ファン・デル・ポール方程式による動作は、電子回路を用いてハードウェアとしてノード上に実装することが可能である。また、ルンゲ・クッタ法等の一般的な数値計算法を用いて、ソフトウェアとしてノード上に実装することも可能である。   However, the description method of the mathematical expression that models the nonlinear vibration that realizes the present invention is not limited to the above-described embodiments and the modified embodiments already mentioned. For example, it is also possible to use general models of non-linear vibrations and chaotic vibrations such as the Van der Pol equation disclosed in Reference 3 “Morikazu Toda, Shinsuke Watanabe,“ Nonlinear Mechanics ”, published by Kyoritsu Shuppan”. is there. Of course, the interaction between nodes can be realized both discretely (pulse-like) with respect to time and continuous. The Van der Pol equation is an equation that models a nonlinear vibration phenomenon that occurs in an electronic circuit. The operation based on the Van der Pol equation can be implemented on a node as hardware using an electronic circuit. Further, it is possible to implement on a node as software by using a general numerical calculation method such as Runge-Kutta method.

本発明は、時間や動作状態,あるいは相互作用等に関する離散モデル、及び連続モデル、その他、特定の振動現象を表現するモデルといった、個別的なモデルの記述方法の違いに依拠するものではなく、ある時間発展規則に従って動作状態が遷移する種々のモデルを用いて実現することが可能である。動作状態が周期的、あるいはカオス的に変化するモデルを用いる形態は、本発明の実施形態の例として位置付けられる。   The present invention does not depend on differences in the description method of individual models, such as discrete models related to time, operating state, interaction, etc., continuous models, and other models expressing specific vibration phenomena. It can be realized by using various models in which the operation state transitions according to the time evolution rule. A form using a model in which the operation state changes periodically or chaotically is positioned as an example of an embodiment of the present invention.

(C−3)第1の実施形態では、空間に分散配置された多数のノードが、相互に無線でデータをやり取りするシステムを想定して説明した。しかし、本発明の利用形態は、無線通信を行うシステムに限定されない。空間に分散配置された多数のノードが、相互に有線でデータをやり取りするシステムに適用することも可能である。例えば、イーサネット(Ethernet;登録商標)などのように有線接続されたLANシステムに適用することも可能である。また、同様に有線接続されたセンサやアクチュエータ、あるいはサーバなど、異なる種類のノードが混在するネットワークに適用することも可能である。無論、有線接続されたノードと、無線接続されたノードが混在するネットワークに適用することも可能である。  (C-3) The first embodiment has been described assuming a system in which a large number of nodes distributed in space exchange data with each other wirelessly. However, the utilization form of the present invention is not limited to a system that performs wireless communication. It can also be applied to a system in which a large number of nodes distributed in space exchange data with each other by wire. For example, the present invention can also be applied to a wired LAN system such as Ethernet (registered trademark). Similarly, the present invention can be applied to a network in which different types of nodes are mixed, such as sensors, actuators, and servers connected in a wired manner. Of course, the present invention can be applied to a network in which nodes connected by wire and nodes connected wirelessly are mixed.

さらに、本発明は、インターネット上で、各ルータが相互に異なるタイミングでルーティングテーブルを交換するための通信プロトコルとして利用することができる。ここで、ルータとは、ネットワーク上を流れる情報の行き先を振り分ける(通信経路選択)機能を有する中継機器のことである。また、ルーティングテーブルとは、情報の行き先を振り分ける際に参照される通信経路選択規則である。効率的な通信を実現するためには、ネットワーク上における変更や局所的なトラフィックの変化等に応じて、逐次、ルーティングテーブルを更新する必要がある。このため、ネットワーク上に存在する多数のルータは、相互に一定の時間間隔でルーティングテーブルの交換を行っている。しかし、文献4「Floyd,S.,and Jacobson,V.,“The Synchronization of Periodic Routing Messages”, IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.2 No.2, pp.122-136, April 1994.」に開示されるように、各ルータがそれぞれ独立にルーティングテーブルを発信しているにもかかわらず、ルータ相互の発信が次第に同期(衝突)する現象が発生することが分かっている。上記文献4では、ルーティングテーブルの交換に用いられる通信プロトコルに対して、各ノードの処理周期にランダムな変動性を与えることによって、この問題に対処する方法を提案し、一定の効果が得られることを示している。しかし、上記文献に開示される方法は、基本的にランダム性のみに依存した方法であるため、その効果は十分ではない。   Furthermore, the present invention can be used as a communication protocol for exchanging routing tables at different timings on the Internet. Here, the router is a relay device having a function of distributing the destination of information flowing on the network (communication path selection). The routing table is a communication route selection rule that is referred to when sorting information destinations. In order to realize efficient communication, it is necessary to update the routing table sequentially according to changes on the network, local traffic changes, and the like. For this reason, a large number of routers existing on the network exchange routing tables with each other at regular time intervals. However, in Reference 4 “Floyd, S., and Jacobson, V.,“ The Synchronization of Periodic Routing Messages ”, IEEE / ACM Transactions on Networking, Vol. 2 No. 2, pp. 122-136, April 1994.” As disclosed, it has been found that although each router transmits a routing table independently, a phenomenon occurs in which the routers gradually synchronize (collision). Document 4 proposes a method for dealing with this problem by giving random variability to the processing cycle of each node for a communication protocol used for exchanging routing tables, and a certain effect can be obtained. Is shown. However, since the method disclosed in the above document is basically a method that depends only on randomness, its effect is not sufficient.

それに対して、本発明を上記の問題に適用すると、近傍のルータ間において、ルーティングテーブルを発信するタイムスロットを自律的に相互調整することが可能である。従って、各ルータの発信は、相互に異なるタイミングとなり、上記文献4に開示される方法に比べて高い効果を得ることができる。   On the other hand, when the present invention is applied to the above problem, it is possible to autonomously mutually adjust the time slots for transmitting the routing table between neighboring routers. Accordingly, the transmissions of the routers have different timings, and a higher effect can be obtained compared to the method disclosed in the above-mentioned document 4.

以上、説明したように、本発明は無線系,有線系を問わず、あらゆるネットワークに存在する発信データの衝突や同期の問題に適用可能であり、適応性と安定性を兼ね備えた効率的なデータ通信を実現する通信プロトコルとして利用することが可能である。   As described above, the present invention can be applied to the problem of collision and synchronization of outgoing data existing in any network regardless of wireless system or wired system, and is efficient data having both adaptability and stability. It can be used as a communication protocol for realizing communication.

(C−4)第1及び第2の実施形態では、一例として、固有角振動数パラメータωiは、システム全体で同一の値に統一すると仮定した。しかし、これは本発明を実施する上で必須事項ではない。ノードごとにωiの値が異なっても動作させることが可能である。例えば、各ノードのωiの値が、基準値を中心にその近傍でガウス分布等の確率分布に従って小さくばらついていても動作させることができる。 (C-4) In the first and second embodiments, as an example, the natural angular frequency parameter ωi is assumed to be unified to the same value in the entire system. However, this is not essential for practicing the present invention. It is possible to operate even if the value of ωi is different for each node. For example, the operation can be performed even if the value of ωi of each node varies small according to a probability distribution such as a Gaussian distribution around the reference value.

(C−5)本発明は、通信タイミング情報(実施形態での位相信号)の取得制御に特徴を有し、そのタイミング情報を通信にどのような利用するかは問われない。例えば、各ノードからのデータ信号の送信周波数が異なる場合であれば、タイムスロットを設定することなく通信を行うようにしても良く、この場合であっても、データ通信の始期を通信タイミング情報から定めるようにすれば良い。 (C-5) The present invention is characterized by acquisition control of communication timing information (phase signal in the embodiment), and it does not matter how the timing information is used for communication. For example, if the transmission frequency of the data signal from each node is different, communication may be performed without setting a time slot. Even in this case, the start of data communication can be determined from the communication timing information. It should be determined.

(C−6)本願発明に関係する先願の特許出願として、特願2003−328530号があるが、その先願特許出願の明細書及び図面には多数の変形実施形態が記載されており、そのうち、本願に適用可能なものは本願の変形実施形態にもなる。 (C-6) As a patent application of a prior application related to the present invention, there is Japanese Patent Application No. 2003-328530, but the specification and drawings of the prior application patent application have numerous modified embodiments described therein. Among them, those applicable to the present application are also modified embodiments of the present application.

第1の実施形態の通信タイミング計算手段の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the communication timing calculation means of 1st Embodiment. 第1の実施形態のノード構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the node structure of 1st Embodiment. 第1の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図(1)である。It is explanatory drawing (1) of the tuning between nodes in the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図(2)である。It is explanatory drawing (2) of the tuning between nodes in the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の通信タイミング計算手段が用いる位相応答関数R(Δθij(t))の説明図であるIt is explanatory drawing of the phase response function R ((DELTA) (theta) ij (t)) which the communication timing calculation means of 1st Embodiment uses. 第2の実施形態のノード構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the node structure of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の通信タイミング計算手段の詳細構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detailed structure of the communication timing calculation means of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10、30…ノード、11…インパルス信号受信手段、12…通信タイミング計算手段、13…インパルス信号送信手段、14…同調判定手段、15…データ通信手段、16…センサ、21、41…位相算出部、22、42…衝突率算出部、23、43…蓄積ストレス算出部、24、44…ストレス応答関数値算出部、31…位相信号受信手段、32…混信検知手段、33…データ通信手段、34…通信タイミング計算手段、35…位相信号送信手段。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 30 ... Node, 11 ... Impulse signal reception means, 12 ... Communication timing calculation means, 13 ... Impulse signal transmission means, 14 ... Tuning determination means, 15 ... Data communication means, 16 ... Sensor, 21, 41 ... Phase calculation part , 22, 42 ... collision rate calculation unit, 23, 43 ... accumulated stress calculation unit, 24, 44 ... stress response function value calculation unit, 31 ... phase signal reception unit, 32 ... interference detection unit, 33 ... data communication unit, 34 ... communication timing calculation means, 35 ... phase signal transmission means.

Claims (11)

通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに搭載される、内部で変化させる位相の状態に基づいて自ノードからのデータ発信のタイミングを決定する通信タイミング計算手段を備えた通信制御装置であって、
上記通信タイミング計算手段は、
近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードからの状態変数信号の受信に基づき、予め定められている時間発展規則に従って自ノードの位相の状態を変化させる位相算出部と、
自ノードと近傍ノードとの位相差を観測し、その位相差に基づいて、自ノードからのデータ発信のタイミングと近傍ノードからのデータ発信タイミングとの衝突率を算出する衝突率算出部と、
衝突率に応じたストレス値を時間的に蓄積し、蓄積されたストレス値に応じて、上記位相算出部が用いている時間発展規則にランダムな大きさの位相シフトを生起させるストレス応答関数値生成部とを備えると共に、
自ノードの位相を反映させた状態変数信号としての連続的な位相信号を持続的に送信すると共に、近傍ノードが送信した位相信号を受信し、上記位相算出部が、その近傍ノードの位相を利用可能とする位相信号通信手段を有する
ことを特徴とする通信制御装置。
A communication control device equipped with a communication timing calculation means for determining the timing of data transmission from the own node based on the state of the phase that is internally changed, mounted on each of a plurality of nodes constituting the communication system,
The communication timing calculation means is
A phase calculation unit that changes the state of the phase of the own node according to a predetermined time development rule based on reception of the state variable signal from the neighboring node that reflects the phase representing the timing of data transmission of the neighboring node;
A collision rate calculation unit that observes a phase difference between the own node and a neighboring node and calculates a collision rate between the data transmission timing from the own node and the data transmission timing from the neighboring node based on the phase difference;
Stress response function value generation that accumulates stress values according to the collision rate in time, and causes a phase shift of random magnitude in the time evolution rule used by the phase calculation unit according to the accumulated stress values With a part ,
Continuously transmits a continuous phase signal as a state variable signal reflecting the phase of its own node, receives a phase signal transmitted by a neighboring node, and the above phase calculation unit uses the phase of the neighboring node. A communication control apparatus comprising phase signal communication means for enabling.
位相信号とデータ信号とは異なる周波数帯域を使用して通信すると共に、位相信号発信用の周波数帯域は整数個の帯域に細分化され、
近傍ノードとの間で、初期動作として位相信号を授受し合い、各ノードが利用する位相信号発信用の周波数帯域を調停する位相信号周波数帯域調停手段を有する
ことを特徴とする請求項に記載の通信制御装置。
The phase signal and the data signal communicate using different frequency bands, and the frequency band for phase signal transmission is subdivided into an integer number of bands,
Between the neighboring nodes, according to claim 1, characterized in that it comprises as an initial operation mutually exchanging the phase signal, a phase signal frequency band arbitration means each node arbitrates frequency band for the phase signal transmitter to use Communication control device.
上記位相算出部が用いる上記時間発展規則は、自ノードと近傍ノードとの相対位相差が衝突回避に必要な位相幅以下の場合に、近傍ノードの位相に対して、自ノードの位相を、斥力が働く方向に変化させる力学的特性を有する位相応答関数を用いていることを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。   The time evolution rule used by the phase calculation unit is that when the relative phase difference between the own node and the neighboring node is less than or equal to the phase width necessary for collision avoidance, the phase of the own node is 2. The communication control apparatus according to claim 1, wherein a phase response function having a mechanical characteristic that changes in a working direction is used. 上記衝突率算出部は、一定時間内における累積衝突量を観測し、それを最大累積衝突量で規格化した値を衝突率として、衝突率を算出することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の通信制御装置。 The said collision rate calculation part calculates the collision rate by observing the accumulated collision amount in a fixed time, and making the value normalized by the maximum accumulated collision amount into a collision rate . The communication control apparatus in any one . 上記ストレス応答関数値生成部は、衝突率が高いほど、大きなストレス値を示すような特性を備える関数に基づいてストレス値を算出することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の通信制御装置。 The stress response function value generating unit, the higher the collision rate, according to any one of claims 1 to 4, characterized in that to calculate the stress value based on a function having the characteristics shown a great stress value Communication control device. 上記ストレス応答関数値生成部は、蓄積する時間区間を、前回、蓄積されたストレス値に応じてランダムな位相シフトを実行した時刻から現在の時刻までとすることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の通信制御装置。 The stress response function value generating unit, a time interval for storing the previous claim, characterized in that up to the present time from the time of executing the random phase shift in response to the accumulated stress value 1-5 The communication control device according to any one of the above. 上記ストレス応答関数値生成部は、一定時間間隔ごとに、蓄積されたストレス値を評価し、その評価値に基づく確率で時間発展規則においてランダムな大きさの位相シフトを生起させることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の通信制御装置。 The stress response function value generation unit evaluates an accumulated stress value at regular time intervals, and causes a random magnitude phase shift in a time evolution rule with a probability based on the evaluation value. the communication control device according to any of claims 1-6. 自ノードの位相により決まったタイミングで離散的に状態変数信号としてのインパルス信号を送信すると共に、近傍ノードが送信したインパルス信号を受信し、上記位相算出部が、その近傍ノードの位相を利用可能とするインパルス信号通信手段を有することを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の通信制御装置。 The impulse signal as the state variable signal is discretely transmitted at a timing determined by the phase of the own node, the impulse signal transmitted by the neighboring node is received, and the phase calculation unit can use the phase of the neighboring node. the communication control device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it has an impulse signal communication means for. 請求項1〜のいずれかに記載の通信制御装置を有することを特徴とするノード。 Node, characterized in that it comprises a communication control device according to any one of claims 1-8. 請求項に記載のノードを複数分散配置して有することを特徴とする通信システム。 Communication system, comprising a plurality distributed nodes according to claim 9. 通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する、内部で変化させる位相の状態に基づいて自ノードからのデータ発信のタイミングを決定する通信タイミング計算工程を含む通信制御方法であって、
上記通信タイミング計算工程は、
近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードからの状態変数信号の受信に基づき、予め定められている時間発展規則に従って自ノードの位相の状態を変化させる位相算出サブ工程と、
自ノードと近傍ノードとの位相差を観測し、その位相差に基づいて、自ノードからのデータ発信のタイミングと近傍ノードからのデータ発信タイミングとの衝突率を算出する衝突率算出サブ工程と、
衝突率に応じたストレス値を時間的に蓄積し、蓄積されたストレス値に応じて、上記位相算出サブ工程が用いている時間発展規則にランダムな大きさの位相シフトを生起させるストレス応答関数値生成サブ工程とを含むと共に、
自ノードの位相を反映させた状態変数信号としての連続的な位相信号を持続的に送信すると共に、近傍ノードが送信した位相信号を受信し、上記位相算出サブ工程が、その近傍ノードの位相を利用可能とする位相信号通信処理を有する
ことを特徴とする通信制御方法。
A communication control method including a communication timing calculation step for determining a timing of data transmission from the own node based on a phase state to be changed internally, which is executed by each of a plurality of nodes constituting the communication system,
The communication timing calculation process is as follows:
A phase calculation sub-step for changing the state of the phase of the own node according to a predetermined time development rule based on reception of the state variable signal from the neighboring node reflecting the phase representing the timing of data transmission of the neighboring node;
A collision rate calculation sub-process for observing the phase difference between the own node and the neighboring node, and calculating the collision rate between the data transmission timing from the own node and the data transmission timing from the neighboring node based on the phase difference;
Stress response function value that accumulates the stress value according to the collision rate in time and causes a random phase shift in the time evolution rule used by the phase calculation sub-process according to the accumulated stress value Generating sub-steps ,
Continuously transmit a continuous phase signal as a state variable signal reflecting the phase of its own node, receive a phase signal transmitted by a neighboring node, and the above-described phase calculation sub-process calculates the phase of the neighboring node. A communication control method comprising phase signal communication processing for enabling use.
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