JP5916356B2 - Time synchronization method, radio communication system, and radio communication apparatus - Google Patents

Time synchronization method, radio communication system, and radio communication apparatus Download PDF

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Description

本発明は、複数の無線局間で時刻を同期させる時刻同期方法、無線通信システムおよび無線通信装置に関する。   The present invention relates to a time synchronization method, a radio communication system, and a radio communication apparatus that synchronize time between a plurality of radio stations.

無線通信システムでは、無線局間(例えば親局とこれに接続する子局との間)において高精度な時刻同期が要求される場合がある。例えば、特許文献1には、時刻同期を実現するシステムが記載されている。特許文献1に記載のシステムは、親局である親時計と子局である子時計とを備えて構成されており、親時計と子時計間で時刻情報を無線伝送し、それぞれの子時計が上位の時計から送信された時刻情報によって時刻を設定することにより時刻同期を実現している。   In a wireless communication system, there is a case where highly accurate time synchronization is required between wireless stations (for example, between a master station and a slave station connected thereto). For example, Patent Document 1 describes a system that realizes time synchronization. The system described in Patent Document 1 includes a master clock that is a master station and a slave clock that is a slave station, and wirelessly transmits time information between the master clock and the slave clock. Time synchronization is realized by setting the time according to the time information transmitted from the upper clock.

特開2004−205465号公報JP 2004-205465 A

しかしながら、特許文献1に記載の技術を適用できない(適用しても無線局間で時刻を同期させることができない)システムが存在する。無線LANや特定小電力無線など、ノンライセンス帯の周波数を使用する無線通信システムでは、不特定の一般ユーザが周波数帯を共用することを前提とするため、データの送信前にキャリアセンスを行うことが義務つけられている。このため、送信前のキャリアセンスを考慮した構成となっていない上記特許文献1に記載の技術は、キャリアセンスを行うシステムへ適用することができない。すなわち、送信前にキャリアセンスを行うシステムに対して特許文献1に記載の技術を適用した場合、時刻情報を格納したデータを送信するまでにランダムな時間が経過することになり、高精度に時刻を同期させることができないという問題があった。   However, there is a system to which the technique described in Patent Document 1 cannot be applied (even if applied, time cannot be synchronized between wireless stations). In wireless communication systems that use non-licensed band frequencies, such as wireless LANs and specific low-power radios, carrier sensing is performed before data transmission because it is assumed that unspecified general users share the frequency band. Is required. For this reason, the technique described in Patent Document 1 that is not configured in consideration of carrier sense before transmission cannot be applied to a system that performs carrier sense. That is, when the technique described in Patent Literature 1 is applied to a system that performs carrier sense before transmission, a random time elapses until data storing time information is transmitted, and the time is accurately determined. There was a problem that could not be synchronized.

また、特許文献1に記載の技術では各装置がツリー構造に接続されることがあらかじめ規定されている。このため、事前に時刻情報の送信先を把握することができるが、任意のエリアに任意に装置を設置した場合、すべての装置に時刻情報が届く保証がない。   In the technique described in Patent Document 1, it is preliminarily specified that each device is connected to a tree structure. For this reason, although the transmission destination of time information can be grasped | ascertained beforehand, when an apparatus is arbitrarily installed in an arbitrary area, there is no guarantee that the time information reaches all apparatuses.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ送信のための動作を開始してから実際にデータを送信するまでの所要時間が大きい無線通信システム(例えばキャリアセンスが必要なシステム)の無線局間においても高精度に時刻を同期させることが可能な時刻同期方法、無線通信システムおよび無線通信装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and is a wireless communication system (for example, a system that requires carrier sense) that requires a long time from the start of data transmission operation to actual data transmission. It is an object of the present invention to obtain a time synchronization method, a wireless communication system, and a wireless communication apparatus that can synchronize time with high accuracy between wireless stations.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第1の無線局が管理している基準時刻に第2の無線局が管理しているローカル時刻を同期させる時刻同期方法であって、前記第1の無線局が、現在時刻の情報を含んだ時刻情報パケットを生成して前記第2の無線局へ送信する現在時刻送信ステップと、前記第2の無線局が、前記時刻情報パケットを受信し、当該パケットに含まれている現在時刻の情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整ステップと、前記第1の無線局が、前記パケットの生成を開始してから前記パケットを無線伝送路へ出力するまでの所要時間を時刻補正情報として含んだ時刻補正情報パケットを生成し、前記第2の無線局へ送信する時刻補正情報送信ステップと、前記第2の無線局が、前記時刻補正情報パケットを受信し、当該パケットに含まれている時刻補正情報に基づいてローカル時刻を補正する時刻補正ステップと、を含むことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a time synchronization method for synchronizing the local time managed by the second radio station with the reference time managed by the first radio station. The first radio station generates a time information packet including information on the current time and transmits the packet to the second radio station, and the second radio station transmits the time A time adjustment step of receiving an information packet and adjusting a local time based on current time information included in the packet; and the first wireless station starts generating the packet and A time correction information transmission step of generating a time correction information packet including time required for output to a wireless transmission path as time correction information and transmitting the packet to the second wireless station; and Time correction information Receiving a packet, characterized in that it comprises a and a time correction step of correcting the local time based on the time correction information included in the packet.

本発明によれば、送信信号の生成を開始してから信号を実際に送信するまでの遅延時間が大きいシステムにおいても、精度の高い時刻補正を実現できる、という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that highly accurate time correction can be realized even in a system having a large delay time from the start of generation of a transmission signal to the actual transmission of the signal.

図1は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a wireless communication system according to the present invention. 図2は、親局の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the master station. 図3は、親局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of the time synchronization control operation executed by the master station. 図4は、子局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of the time synchronization control operation executed by the slave station. 図5は、時刻情報パケットの構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a time information packet. 図6は、時刻補正情報パケットの構成例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a time correction information packet. 図7は、パケット送信完了通知の構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a packet transmission completion notification. 図8は、実施の形態2の無線通信システムの構成例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system according to the second embodiment. 図9は、実施の形態2の時刻情報パケットの構成例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a time information packet according to the second embodiment. 図10は、実施の形態2の時刻補正情報パケットの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a time correction information packet according to the second embodiment. 図11は、実施の形態2の子局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートである。FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a time synchronization control operation performed by the slave station according to the second embodiment.

以下に、本発明にかかる時刻同期方法、無線通信システムおよび無線通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a time synchronization method, a wireless communication system, and a wireless communication apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明にかかる無線通信システムの実施の形態1の構成例を示す図である。この無線通信システムは、親局1と複数の子局2(子局21〜27)とを含んで構成されている。子局2は親局1または他の子局2と無線伝送路によって接続されている。親局1との直接通信が不可能な子局2は、他の子局2を介して親局1と通信を行う。なお、子局の台数は7台以外でもよい。親局1と各子局2の位置関係は図1と異なっていてもよい。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a first embodiment of a wireless communication system according to the present invention. This wireless communication system includes a master station 1 and a plurality of slave stations 2 (slave stations 2 1 to 2 7 ). The slave station 2 is connected to the master station 1 or another slave station 2 by a wireless transmission path. A slave station 2 that cannot directly communicate with the master station 1 communicates with the master station 1 via another slave station 2. The number of slave stations may be other than seven. The positional relationship between the master station 1 and each slave station 2 may be different from that shown in FIG.

図2は、親局1の構成例を示す図である。図示したように、親局1は、時刻情報を管理する時刻管理部11と、時刻同期処理の制御を行う制御部12と、無線データの送受信を行う無線部13と、アンテナ14とを備えている。なお、子局2の構成も親局1と同様である。そのため、子局2の構成については説明を省略する。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the master station 1. As illustrated, the master station 1 includes a time management unit 11 that manages time information, a control unit 12 that controls time synchronization processing, a radio unit 13 that transmits and receives radio data, and an antenna 14. Yes. The configuration of the slave station 2 is the same as that of the master station 1. Therefore, the description of the configuration of the slave station 2 is omitted.

つづいて、親局1と子局2の間で時刻の同期をとるための制御動作について説明する。まず、図3を用いて親局1における制御動作を説明し、次に、図4を用いて子局2における制御動作を説明する。なお、図3は、親局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートであり、図4は、子局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートである。   Next, a control operation for synchronizing time between the master station 1 and the slave station 2 will be described. First, the control operation in the master station 1 will be described with reference to FIG. 3, and then the control operation in the slave station 2 will be described with reference to FIG. 3 is a flowchart showing an example of the time synchronization control operation executed by the master station, and FIG. 4 is a flowchart showing an example of the time synchronization control operation executed by the slave station.

図3に示したように、親局1においては、時刻同期を行うタイミングにて制御部12が時刻管理部11に対して時刻取得要求メッセージを送信する(ステップS11)。ここで、時刻同期のタイミングは定周期に実施してもよいし、外部からトリガをかけたタイミングで実施してもよい。   As shown in FIG. 3, in the master station 1, the control unit 12 transmits a time acquisition request message to the time management unit 11 at the timing of time synchronization (step S11). Here, the timing of time synchronization may be implemented at a fixed period, or may be implemented at a timing when a trigger is applied from the outside.

時刻管理部11は、上記の時刻取得要求メッセージを受信すると(ステップS12)、自身が管理する時刻(現在時刻)の情報を取得し(ステップS13)、取得した時刻情報を時刻取得応答メッセージに格納して制御部12へ送信する(ステップS14)。   When receiving the above time acquisition request message (step S12), the time management unit 11 acquires information on the time (current time) managed by the time management unit 11 (step S13), and stores the acquired time information in the time acquisition response message. And it transmits to the control part 12 (step S14).

制御部12は、上記の時刻取得応答メッセージを受信すると(ステップS15)、当該メッセージに格納されている時刻情報を格納した時刻情報パケットを生成するとともに、この時刻情報を保持(記憶)する(ステップS16,S17)。なお、上記のステップS11〜S15の処理をメッセージの送受信で実施しているが、時刻管理部11が管理する時刻情報を制御部12がメモリアクセス、あるいは関数コールによって直接取得するようにしてもよい。ステップS17を実行した後は、ステップS16で生成した時刻情報パケットを無線部13へ送信する(ステップS18)。   When the control unit 12 receives the time acquisition response message (step S15), the control unit 12 generates a time information packet storing the time information stored in the message, and holds (stores) the time information (step). S16, S17). In addition, although the process of said step S11-S15 is implemented by transmission / reception of a message, you may make it the control part 12 acquire directly the time information which the time management part 11 manages by memory access or a function call. . After executing step S17, the time information packet generated in step S16 is transmitted to the wireless unit 13 (step S18).

無線部13は、上記の時刻情報パケットを受信すると(ステップS19)、キャリアセンス処理を行う(ステップS20)。キャリアセンス処理では、電波を送信している他の装置が存在するかどうか確認し、存在していない場合には自装置が電波を送信することが可能である(キャリアセンスOK)と判断する。ここでは電波を送信している他の装置が存在していないものとして説明を続ける。キャリアセンスOKの場合、無線部13は、時刻情報パケットをアンテナ14経由で子局2へ無線送信する(ステップS21)。その後、無線部13は、時刻情報パケットの送信が完了したことを示すパケット送信完了通知を制御部12へ送信する(ステップS22)。   When the wireless unit 13 receives the time information packet (step S19), the wireless unit 13 performs a carrier sense process (step S20). In the carrier sense process, it is confirmed whether or not there is another device that transmits radio waves, and if it does not exist, it is determined that the own device can transmit radio waves (carrier sense OK). Here, the description will be continued on the assumption that there is no other device that transmits radio waves. In the case of carrier sense OK, the wireless unit 13 wirelessly transmits a time information packet to the slave station 2 via the antenna 14 (step S21). Thereafter, the wireless unit 13 transmits a packet transmission completion notification indicating that the transmission of the time information packet is completed to the control unit 12 (step S22).

制御部12は、無線部13からパケット送信完了通知を受信すると(ステップS23)、上述したステップS11〜S15と同様の手順で、再度時刻管理部11に時刻の取得要求を行い、時刻管理部11から時刻情報を取得する(ステップS24〜S28)。制御部12は、次に、新たに取得した時刻情報と上記ステップS17で記憶しておいた時刻情報の差分を時刻補正情報として算出し、この時刻補正情報を格納した時刻補正情報パケットを生成する(ステップS29)。つまり、この時刻補正情報は、上記ステップS16で生成した時刻情報パケットに格納された時刻情報と、実際にその情報が送信された時刻との差分を示す情報となる。制御部12はこの時刻補正情報パケットを無線部13に送信し(ステップS30)、無線部13は、時刻補正パケットを受信すると(ステップS31)、上記のステップS20と同様にキャリアセンス処理を行い(ステップS32)、時刻補正情報パケットの送信、およびパケット完了通知の制御部12への送信を行う(ステップS33、S34)。上記ステップS30で送信した時刻補正情報パケットに対するパケット送信完了通知を制御部12が受信すると(ステップS35)、親局1側での制御動作は終了となる。   When receiving the packet transmission completion notification from the wireless unit 13 (step S23), the control unit 12 makes a time acquisition request to the time management unit 11 again in the same procedure as steps S11 to S15 described above, and the time management unit 11 Time information is acquired from (steps S24 to S28). Next, the control unit 12 calculates the difference between the newly acquired time information and the time information stored in step S17 as time correction information, and generates a time correction information packet storing the time correction information. (Step S29). That is, the time correction information is information indicating a difference between the time information stored in the time information packet generated in step S16 and the time when the information is actually transmitted. The control unit 12 transmits this time correction information packet to the radio unit 13 (step S30). When the radio unit 13 receives the time correction packet (step S31), the control unit 12 performs carrier sense processing in the same manner as in step S20 ( In step S32), a time correction information packet is transmitted, and a packet completion notification is transmitted to the control unit 12 (steps S33 and S34). When the control unit 12 receives a packet transmission completion notification for the time correction information packet transmitted in step S30 (step S35), the control operation on the master station 1 side ends.

なお、制御部12は、上記のステップS16において、例えば、図5に示した構成の時刻情報パケットを生成する。また、上記のステップS30では、例えば、図6に示した構成の時刻補正情報パケットを生成する。無線部13は、例えば図7に示した構成のパケット送信完了通知を上記のステップS22およびS34において送信する。   In addition, in said step S16, the control part 12 produces | generates the time information packet of the structure shown, for example in FIG. Moreover, in said step S30, the time correction information packet of the structure shown in FIG. 6, for example is produced | generated. For example, the wireless unit 13 transmits a packet transmission completion notification having the configuration illustrated in FIG. 7 in steps S22 and S34 described above.

時刻情報パケットは、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスが設定され、パケット長情報と、パケットの種別を示すパケット識別子と、時刻情報(「年」〜「μ秒」)とを含んでいる。時刻補正情報パケットは、宛先アドレスとしてブロードキャストアドレスが設定され、パケット長情報と、パケット識別子と、時刻補正情報(制御部12がステップS15で取得した時刻情報とステップS28で取得した時刻情報の差分を示す「秒」、「ミリ秒」および「μ秒」)とを含んでいる。パケット送信完了通知は、情報長、メッセージ識別子および送信結果を含んでいる。ただし、図5〜図7に示した構成は一例であり、時刻同期制御で必要な情報が含まれているのであれば他の構成としてもよい。   The time information packet has a broadcast address set as a destination address, and includes packet length information, a packet identifier indicating the type of packet, and time information (“year” to “μ seconds”). The time correction information packet has a broadcast address set as a destination address, packet length information, a packet identifier, and time correction information (the difference between the time information acquired by the control unit 12 in step S15 and the time information acquired in step S28). “Seconds”, “milliseconds”, and “μseconds”). The packet transmission completion notification includes an information length, a message identifier, and a transmission result. However, the configurations illustrated in FIGS. 5 to 7 are examples, and other configurations may be used as long as the information necessary for the time synchronization control is included.

次に、子局2における制御動作を説明する。図4に示したように、子局2において、無線部は、親局1から時刻情報パケットを受信すると(ステップS41)、当該パケットを制御部に送信する(ステップS42)。   Next, the control operation in the slave station 2 will be described. As shown in FIG. 4, in the slave station 2, when the radio unit receives the time information packet from the master station 1 (step S41), the radio unit transmits the packet to the control unit (step S42).

子局2の制御部は、時刻情報パケットを受信すると(ステップS43)、時刻情報を抽出し、この時刻情報が示している時刻となるように指示する時刻設定要求を時刻管理部へ送信する(ステップS44,S45)。時刻管理部は、時刻設定要求を受信すると(ステップS46)、自装置が管理する時刻情報を時刻設定要求で指示された時刻に設定(調整)し(ステップS47)、設定が完了した旨を示す時刻設定応答を制御部に対して送信する(ステップS48)。制御部は、時刻設定応答を受信すると(ステップS49)、時刻設定が完了したと認識する。なお、制御部と時刻管理部との間でメッセージによる時刻設定処理を行うようにしたが、制御部がメモリアクセス、関数コールなどにより時刻管理部の時刻情報を直接設定してもかまわない。   When receiving the time information packet (step S43), the control unit of the slave station 2 extracts the time information and transmits a time setting request instructing the time indicated by the time information to the time management unit ( Steps S44 and S45). When receiving the time setting request (step S46), the time management unit sets (adjusts) the time information managed by the own device to the time instructed by the time setting request (step S47), indicating that the setting is completed. A time setting response is transmitted to the control unit (step S48). When receiving the time setting response (step S49), the control unit recognizes that the time setting has been completed. In addition, although the time setting process by a message is performed between the control unit and the time management unit, the control unit may directly set the time information of the time management unit by memory access, function call, or the like.

その後、子局2の無線部は、親局1から時刻補正情報パケットを受信すると(ステップS50)、当該パケットを制御部に送信する(ステップS51)。   Thereafter, when receiving the time correction information packet from the master station 1 (step S50), the radio unit of the slave station 2 transmits the packet to the control unit (step S51).

制御部は、時刻補正情報パケットを受信すると(ステップS52)、時刻補正情報を抽出して保持する(ステップS53)。制御部は、次に、時刻管理部に対して時刻取得要求を送信し、現在時刻を示す時刻情報を取得する(ステップS54〜S58)。時刻情報(現在時刻)を取得した制御部は、上記のステップS53で保持しておいた時刻補正情報により現在時刻の補正を行い(ステップS59)、現在時刻(補正後の現在時刻)への設定変更を指示する時刻設定要求を送信する(ステップS60)。この時刻設定要求を受信した時刻管理部は、上記のステップS46〜S48と同様の手順で時刻を設定する(ステップS61〜S63)。これにより時刻の補正が完了する。時刻設定が完了した旨を示す時刻設定応答を制御部が受信すると(ステップS64)、子局2側での制御動作は終了となる。   When receiving the time correction information packet (step S52), the control unit extracts and holds the time correction information (step S53). Next, the control unit transmits a time acquisition request to the time management unit, and acquires time information indicating the current time (steps S54 to S58). The control unit that has acquired the time information (current time) corrects the current time based on the time correction information stored in step S53 (step S59), and sets the current time (corrected current time). A time setting request for instructing the change is transmitted (step S60). The time management unit that has received this time setting request sets the time in the same procedure as in steps S46 to S48 (steps S61 to S63). This completes the time correction. When the control unit receives a time setting response indicating that the time setting is completed (step S64), the control operation on the slave station 2 side ends.

ここで、時刻の補正について説明する。通常、親局1が時刻を取得して当該情報を子局2へ送信するまでには遅延が発生するため、子局2において時刻情報を受信した場合、実際の時刻は当該時刻情報の値よりも未来の時間となる。このため、制御部ではステップS58で取得した時刻(上記遅延分の誤差を含んだ時刻)に対してステップS53の時刻補正情報分を加算した時刻(上記遅延分の誤差が補正された時刻)を新時刻としてステップS60で時刻設定を行う。   Here, time correction will be described. Normally, there is a delay until the master station 1 acquires the time and transmits the information to the slave station 2. Therefore, when the slave station 2 receives the time information, the actual time is obtained from the value of the time information. Will be the future time. For this reason, the control unit adds a time (time when the delay error is corrected) obtained by adding the time correction information of step S53 to the time acquired at step S58 (time including the delay error). Time setting is performed in step S60 as the new time.

送信時にキャリアセンスを行うシステムを想定して説明を行ったが、その他のシステム(キャリアセンスを行わないシステム)に対して適用した場合にも、送信側での処理遅延に起因して発生する誤差を補正して時刻同期の精度を向上させることが可能である。   The explanation was given assuming a system that performs carrier sense during transmission. However, when applied to other systems (systems that do not perform carrier sense), errors that occur due to processing delay on the transmission side. Can be corrected to improve the accuracy of time synchronization.

なお、本実施の形態では、時刻補正処理を制御部で実施する場合について説明したが、時刻補正情報をそのまま時刻管理部に通知し、時刻管理部内で時刻補正処理を実施してもかまわない。   In the present embodiment, the case where the time correction process is performed by the control unit has been described. However, the time correction information may be directly notified to the time management unit, and the time correction process may be performed in the time management unit.

本実施の形態では、1台の子局が自局で管理している時刻(ローカル時刻)を基準となる親局の時刻(基準時刻)に同期させる場合を想定して説明を行ったが、図5および図6に示したように、親局は時刻情報パケットおよび時刻補正情報パケットをブロードキャストするので、これらのパケットを受信可能な子局が複数存在する場合には、パケットを受信した複数台の子局が同時に、それぞれのローカル時刻を基準時刻に同期させる。   In the present embodiment, the description has been made assuming that the time (local time) managed by one slave station is synchronized with the time (reference time) of the reference master station. As shown in FIG. 5 and FIG. 6, since the master station broadcasts the time information packet and the time correction information packet, when there are a plurality of slave stations that can receive these packets, The slave stations simultaneously synchronize their local time with the reference time.

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、親局と子局の間で時刻を同期させるための制御動作として、親局は、自身が管理している時刻(第1の時刻)の情報を子局に送信し、さらに、この情報が実際に送信された時点の時刻(第2の時刻)と第1の時刻との差分を子局に通知し、子局は、第1の時刻を示す情報と差分とに基づいて、内部(子局)で管理しているローカル時刻を調整することとした。これにより、キャリアセンスが必要な無線通信システムなど、送信信号の生成を開始してから信号を実際に送信するまでの遅延時間が大きいシステムにおいても、精度の高い時刻補正を実現できる。   As described above, in the wireless communication system according to the present embodiment, as a control operation for synchronizing the time between the master station and the slave station, the master station has the time (first time) managed by itself. The information is transmitted to the slave station, and the slave station is notified of the difference between the time when the information is actually transmitted (second time) and the first time. The local time managed internally (slave station) is adjusted based on the information indicating the difference and the difference. Thereby, even in a system such as a wireless communication system that requires carrier sense, a delay time from when transmission signal generation is started until the signal is actually transmitted can be corrected with high accuracy.

実施の形態2.
実施の形態1では、親局と直接通信が可能な子局がローカル時刻を調整して親局の基準時刻に同期させる場合について説明したが、本実施の形態では、他の無線局(子局)を介して親局と通信を行う子局がローカル時刻を基準時刻に同期させる場合について説明する。なお、親局および子局の構成は実施の形態1と同様である。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the case where a slave station that can directly communicate with the master station adjusts the local time and synchronizes with the reference time of the master station has been described. However, in the present embodiment, another radio station (slave station) ), The case where the slave station communicating with the master station synchronizes the local time with the reference time will be described. The configurations of the master station and the slave stations are the same as those in the first embodiment.

図8は、本実施の形態で想定する無線通信システムの構成例を示す図である。図示したように、本実施の形態では、一例として、1台の親局1および7台の子局2(子局21〜27)により形成された無線通信システムにおける時刻同期制御方法について説明する。子局の台数は7台以外でもよい。また、親局1と各子局2の位置関係および接続関係は図8と異なっていてもよい。 FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a wireless communication system assumed in the present embodiment. As illustrated, in the present embodiment, as an example, a time synchronization control method in a wireless communication system formed by one master station 1 and seven slave stations 2 (slave stations 2 1 to 2 7 ) will be described. To do. The number of slave stations may be other than seven. Further, the positional relationship and connection relationship between the master station 1 and each slave station 2 may be different from those in FIG.

図8において、親局1が送信した電波は点線の円より外側の領域には届かないものとする。また、実線の円の外側は親局からの電波の強度が一定値以下であるものとする。つまり、子局26および27は親局1からの電波を受信できない。また、子局23、24および25は親局1からの電波を受信できるが受信電波の強度は一定値以下となる。本実施の形態の無線通信システムでは、親局1と直接通信を行ってローカル時刻を基準時刻に同期させた子局2のうちの一部または全部が、親局1が行う制御と同様の制御(代行制御)を実施して、親局1との直接通信が不可能な子局2にローカル時刻を調整させ、基準時刻に同期させる。 In FIG. 8, it is assumed that the radio wave transmitted by the master station 1 does not reach the area outside the dotted circle. Further, it is assumed that the intensity of the radio wave from the master station is below a certain value outside the solid circle. That is, the slave stations 2 6 and 2 7 cannot receive radio waves from the master station 1. The slave stations 2 3 , 2 4 and 2 5 can receive radio waves from the master station 1, but the intensity of the received radio waves is below a certain value. In the wireless communication system according to the present embodiment, a part or all of the slave stations 2 that communicate directly with the master station 1 and synchronize the local time with the reference time are the same as the control that the master station 1 performs. (Substitute control) is performed to allow the slave station 2 that cannot communicate directly with the master station 1 to adjust the local time and synchronize with the reference time.

つづいて、親局1と子局2の間で時刻の同期をとるための制御動作について説明する。親局1における制御動作は、実施の形態1と同様である(図3参照)。ただし、ステップS16では、図9に示した構成の時刻情報パケットを生成し、ステップS29では、図10に示した構成の時刻補正情報パケットを生成する。図9に示した時刻情報パケットは、図5に示した時刻情報パケットに対して「代行回数」、「送信元識別子」および「電界強度規定値」を追加したものである。図10に示した時刻補正情報パケットは、図6に示した時刻補正情報パケットに対して「代行回数」および「送信元識別子」を追加したものである。「代行回数」は子局2が代行制御を実施した回数を示し、「送信元識別子」はパケットの送信元を示し、「電界強度規定値」はパケットを受信した子局2が代行制御を行うかどうか判断する際に使用される。   Next, a control operation for synchronizing time between the master station 1 and the slave station 2 will be described. The control operation in the master station 1 is the same as that in the first embodiment (see FIG. 3). However, in step S16, a time information packet having the configuration shown in FIG. 9 is generated, and in step S29, a time correction information packet having the configuration shown in FIG. 10 is generated. The time information packet shown in FIG. 9 is obtained by adding “alternative number”, “transmission source identifier”, and “field strength prescribed value” to the time information packet shown in FIG. The time correction information packet shown in FIG. 10 is obtained by adding “substitute number” and “transmission source identifier” to the time correction information packet shown in FIG. The “number of substitutions” indicates the number of times that the slave station 2 has performed substitution control, the “transmission source identifier” indicates the transmission source of the packet, and the “field strength prescribed value” performs substitution control by the slave station 2 that has received the packet. Used when determining whether or not.

子局2における制御動作を説明する。図11は、実施の形態2の子局が実行する時刻同期制御動作の一例を示すフローチャートである。   A control operation in the slave station 2 will be described. FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of a time synchronization control operation performed by the slave station according to the second embodiment.

図11に示したように、実施の形態2の子局2において、無線部は、親局1から時刻情報パケット(図9参照)を受信する(ステップS71)。このとき、受信強度を測定する(ステップS72)。無線部は、次に、時刻情報パケットおよび受信電界強度情報を制御部に送信する(ステップS73)。   As shown in FIG. 11, in the slave station 2 of the second embodiment, the radio unit receives a time information packet (see FIG. 9) from the master station 1 (step S71). At this time, the reception intensity is measured (step S72). Next, the radio unit transmits the time information packet and the received electric field strength information to the control unit (step S73).

制御部は、時刻情報パケットおよび受信電界強度情報を受信すると(ステップS74)、受信電界強度値が規定値(時刻情報パケットに設定されている電界強度規定値)以下か否かを判定する(ステップS75)。ここで、本実施の形態では受信電界強度の規定値として、時刻情報パケットに格納されている値を使用するが、親局1から子局2へパケットで規定値を通知するのではなく、あらかじめ固定値を子局2に設定しておいてもかまわない。受信電界強度値が規定値以下の場合(ステップS75:Yes)、制御部は自身内部で保持している代行フラグをONに設定し(ステップS76)、時刻情報パケットに設定されている代行回数を保持して(ステップS77)、時刻同期の親局代行処理(代行制御)に備える。   When the control unit receives the time information packet and the reception field strength information (step S74), the control unit determines whether or not the reception field strength value is equal to or less than a specified value (the field strength specified value set in the time information packet) (step S74). S75). Here, in this embodiment, the value stored in the time information packet is used as the specified value of the received electric field strength. However, instead of notifying the specified value from the master station 1 to the slave station 2 in the packet, A fixed value may be set in the slave station 2. When the received electric field strength value is less than or equal to the specified value (step S75: Yes), the control unit sets the substitute flag held therein to ON (step S76), and sets the number of substitutions set in the time information packet. (Step S77) to prepare for time synchronization master station proxy processing (proxy control).

これに対して、受信電界強度値が規定値以下ではない場合(ステップS75:No)、時刻情報パケットの代行回数が1以上か否かを判定する(ステップS78)。これは、自局以外の子局が親局代行処理を行ったパケットを受信したのか否かを判定するためである。代行回数が1以上である場合(ステップS78:Yes)、他の子局が親局代行処理を行った結果、十分電界強度の強いパケットを受信したと判断し、さらに、自局が代行すべきであることを示す代行フラグがONになっているか否かを判定する(ステップS79)。代行フラグがONになっている場合(ステップS79:Yes)、代行の必要なしとして代行フラグをOFFに設定しなおす(ステップS80)。   On the other hand, when the received electric field strength value is not less than or equal to the specified value (step S75: No), it is determined whether the number of substitutions of the time information packet is 1 or more (step S78). This is for determining whether or not a slave station other than its own station has received a packet subjected to the master station proxy process. If the number of substitutions is 1 or more (step S78: Yes), it is determined that another child station has received a packet with sufficiently strong electric field strength as a result of performing the substitution for the master station, and the own station should act on its behalf It is determined whether or not a proxy flag indicating ON is ON (step S79). If the proxy flag is ON (step S79: Yes), the proxy flag is set to OFF again because no proxy is necessary (step S80).

一方、代行回数が0である場合(ステップS78:No)、あるいは代行フラグがONになっていない場合(ステップS79:No)、そのまま処理を継続する。その後、制御部は、時刻情報パケットから時刻情報を抽出し、この時刻情報が示している時刻となるように指示する時刻設定要求を時刻管理部へ送信する(ステップS81,S82)。時刻管理部は、時刻設定要求を受信する(ステップS83)。その後、子局の時刻管理部、制御部および無線部は、実施の形態1で示した図4のステップS47〜S64と同様の処理を実行し、ローカル時刻を基準時刻に同期させる。   On the other hand, when the number of substitutions is 0 (step S78: No), or when the substitution flag is not ON (step S79: No), the processing is continued as it is. Thereafter, the control unit extracts time information from the time information packet, and transmits a time setting request for instructing the time indicated by the time information to the time management unit (steps S81 and S82). The time management unit receives the time setting request (step S83). Thereafter, the time management unit, the control unit, and the radio unit of the slave station execute processing similar to steps S47 to S64 of FIG. 4 shown in the first embodiment, and synchronize the local time with the reference time.

自局のローカル時刻を基準時刻に同期させた後、子局の制御部は、代行フラグの判定を行い(ステップS84)、代行フラグがOFFの場合(ステップS84:No)、処理を終了する。一方、代行フラグがONの場合(ステップS84:Yes)、時刻同期の親局代行処理、すなわち、実施の形態1の図3に示したステップS12〜S35と同様の処理を親局に代わって行う。このとき、ステップS16の時刻情報パケット生成処理、およびステップS29の時刻補正情報パケット生成処理では、図9,図10に示した代行回数に対し、ステップS77で保持した代行回数+1の値を設定する。また、送信元識別値に対し、あらかじめ自装置に設定されている装置識別用のIDを設定する。なお、親局においては時刻情報パケットの代行回数に必ず0を設定する。   After synchronizing the local time of the local station with the reference time, the control unit of the slave station determines the proxy flag (step S84), and when the proxy flag is OFF (step S84: No), the process is terminated. On the other hand, when the proxy flag is ON (step S84: Yes), the time synchronization master station proxy process, that is, the same processes as steps S12 to S35 shown in FIG. . At this time, in the time information packet generation process in step S16 and the time correction information packet generation process in step S29, the value of the substitution number + 1 held in step S77 is set for the substitution number shown in FIGS. . In addition, a device identification ID that is set in advance in the own device is set for the transmission source identification value. In the master station, 0 is always set as the proxy count of the time information packet.

図11は、親局から送信された時刻情報パケットおよび時刻補正情報パケットを受信した場合の動作を示しているが、親局ではなく、親局代行処理を行っている他の子局から送信された時刻情報パケットおよび時刻補正情報パケットを受信した場合の動作も同様である。なお、子局は、時刻情報パケットを受信した後、これに設定されていた代行回数および送信元識別子と同一の代行回数および送信元識別子が設定されている時刻補正情報パケットを受信した場合にローカル時刻の補正処理(図4に示したステップS53〜S64の処理)を行う。すなわち、子局は、送信元の無線局(親局または子局)および代行回数が同一の時刻情報パケットおよび時刻補正情報パケットに格納されている情報(時刻情報,時刻補正情報)を使用してローカル時刻を調整し、基準時刻に同期させる。   FIG. 11 shows the operation when the time information packet and the time correction information packet transmitted from the parent station are received. However, the operation is not transmitted from the parent station but from another child station that is performing the master station proxy processing. The operation when receiving the time information packet and the time correction information packet is the same. After receiving the time information packet, the slave station receives the time correction information packet in which the same proxy count and transmission source identifier as the proxy count and transmission source identifier set therein are received. Time correction processing (steps S53 to S64 shown in FIG. 4) is performed. That is, the slave station uses the information (time information, time correction information) stored in the time information packet and time correction information packet having the same number of substitutions as the transmission source radio station (parent station or slave station). Adjust the local time and synchronize with the reference time.

このように、本実施の形態の無線通信システムでは、時刻を同期させる無線局間で送受信するパケット(時刻情報パケット,時刻補正情報パケット)に送信元無線局の識別情報(送信元識別子)および代行回数を挿入することとし、これらのパケットを受信した無線局(子局)は、パケットに挿入されていた時刻情報、時刻補正情報、送信元識別子および代行回数に基づいてローカル時刻を基準時刻に同期させる処理を行うとともに、時刻同期の親局代行処理(図3に示した制御動作と同様の動作)の実施の必要性を判定し、必要と判定した場合には、親局代行処理を実施することとした。この結果、任意の場所に子局を設置した場合でも、子局自身が時刻同期に関する親局の代行処理を行うか否かを自律的に判断して実施するので、親局との直接通信が不可能な位置に子局が位置している場合でも、親子間での時刻同期を実現できる。   As described above, in the wireless communication system according to the present embodiment, the identification information (transmission source identifier) of the transmission source wireless station and the proxy are transmitted to the packets (time information packet, time correction information packet) transmitted and received between the wireless stations that synchronize the time. The radio station (slave station) that receives these packets synchronizes the local time with the reference time based on the time information, time correction information, transmission source identifier, and proxy count inserted in the packet. In addition, the necessity of performing time synchronization master station proxy processing (the same operation as the control operation shown in FIG. 3) is determined, and if it is determined to be necessary, master station proxy processing is performed. It was decided. As a result, even when a slave station is installed at an arbitrary location, the slave station itself autonomously determines whether or not to perform the proxy processing of the master station for time synchronization, so direct communication with the master station is possible. Even when the slave station is located at an impossible position, time synchronization between the parent and child can be realized.

実施の形態3.
実施の形態2で説明したような子局の動作を行うためには電力を必要とする。そのため、バッテリー駆動で動作する子局など、極力処理を削減する必要がある装置については、あらかじめ親局の代行を行わない装置であることを示す属性値を設定することにより、実施の形態2で説明した処理を行わせないようにしてもよい。
Embodiment 3 FIG.
Electric power is required to operate the slave station as described in the second embodiment. Therefore, for an apparatus that needs to reduce processing as much as possible, such as a slave station that operates on battery power, an attribute value that indicates that the apparatus does not perform a proxy for the master station is set in advance in the second embodiment. The described processing may not be performed.

以上のように、本発明にかかる時刻同期方法は、無線通信システムを構成している各無線局が個別に管理している時刻を同期させる場合に有用であり、特に、送信信号の生成を開始してから実際に無線伝送路へ出力するまでの遅延時間が大きい無線システムで使用する時刻同期方法に適している。   As described above, the time synchronization method according to the present invention is useful when synchronizing the time individually managed by each radio station constituting the radio communication system, and in particular, starting generation of a transmission signal. Then, it is suitable for a time synchronization method used in a wireless system having a long delay time from when it is actually output to the wireless transmission path.

1 親局
2,21,22,23,24,25,26,27 子局
11 時刻管理部
12 制御部
13 無線部
14 アンテナ
1 master station 2, 2 1 , 2 2 , 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6 , 2 7 slave station 11 time management unit 12 control unit 13 radio unit 14 antenna

Claims (7)

第1の無線局が管理している基準時刻に第2の無線局が管理しているローカル時刻を同期させる時刻同期方法であって、
前記第1の無線局が、現在時刻の情報を含んだ時刻情報パケットを生成して前記第2の無線局へ送信する現在時刻送信ステップと、
前記第2の無線局が、前記時刻情報パケットを受信し、当該パケットに含まれている現在時刻の情報に基づいてローカル時刻を調整する時刻調整ステップと、
前記第1の無線局が、前記パケットの生成を開始してから前記パケットを無線伝送路へ出力するまでの所要時間を時刻補正情報として含んだ時刻補正情報パケットを生成し、前記第2の無線局へ送信する時刻補正情報送信ステップと、
前記第2の無線局が、前記時刻補正情報パケットを受信し、当該パケットに含まれている時刻補正情報に基づいてローカル時刻を補正する時刻補正ステップと、
を含むことを特徴とする時刻同期方法。
A time synchronization method for synchronizing a local time managed by a second radio station with a reference time managed by a first radio station,
A current time transmitting step in which the first wireless station generates a time information packet including information on a current time and transmits the packet to the second wireless station;
A time adjustment step in which the second wireless station receives the time information packet and adjusts the local time based on the current time information included in the packet;
The first wireless station generates a time correction information packet including time required as a time correction information from the start of generation of the packet to output of the packet to a wireless transmission path, and the second wireless station A time correction information transmission step to be transmitted to the station;
A time correction step in which the second wireless station receives the time correction information packet and corrects the local time based on the time correction information included in the packet;
Including a time synchronization method.
時刻管理を個別に行う複数の無線局を備えた無線通信システムであって、
前記複数の無線局の中の1つである第1の無線局が、
現在時刻の情報を含んだ時刻情報パケットを生成してブロードキャスト送信し、その後、前記パケットの生成を開始してから前記パケットを無線伝送路へ出力するまでの所要時間を示す時刻補正情報を含んだ時刻補正情報パケットを生成してブロードキャスト送信し、
前記第1の無線局とは異なる第2の無線局が、
前記時刻情報パケットを受信し、当該パケットに含まれている現在時刻の情報に基づいてローカル時刻を調整し、その後、前記時刻補正情報パケットを受信すると、当該パケットに含まれている時刻補正情報に基づいてローカル時刻を補正する、
ことを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system including a plurality of wireless stations that perform time management individually,
A first radio station that is one of the plurality of radio stations,
A time information packet including information on the current time is generated and transmitted by broadcast, and then includes time correction information indicating the time required from the start of packet generation until the packet is output to a wireless transmission path. Generate a time correction information packet and broadcast it,
A second radio station different from the first radio station,
When the time information packet is received, the local time is adjusted based on the current time information included in the packet, and then the time correction information packet is received, the time correction information included in the packet is updated. Correct local time based on,
A wireless communication system.
前記第2の無線局は、
前記時刻情報パケットの電界強度が規定範囲内の場合、自身が管理しているローカル時刻の調整および補正を行った後、さらに、現在時刻の情報を含んだ時刻情報パケットを生成してブロードキャスト送信し、その後、前記時刻情報パケットの生成を開始してから前記時刻情報パケットを無線伝送路へ出力するまでの所要時間を示す時刻補正情報を含んだ時刻補正情報パケットを生成してブロードキャスト送信する、
ことを特徴とする請求項2に記載の無線通信システム。
The second radio station is
When the electric field strength of the time information packet is within a specified range, after adjusting and correcting the local time managed by the time information packet, a time information packet including the current time information is further generated and broadcast. Then, after generating the time information packet, generate a time correction information packet including time correction information indicating a time required to output the time information packet to a wireless transmission path, and broadcast it.
The wireless communication system according to claim 2.
前記第2の無線局は、
自身がバッテリー駆動の無線局の場合、前記時刻情報パケットの電界強度によらず、前記時刻情報パケットの生成およびブロードキャスト送信と、前記時刻補正情報パケットの生成およびブロードキャスト送信とを実施しない、
ことを特徴とする請求項3に記載の無線通信システム。
The second radio station is
If it is a battery-powered radio station, it does not perform generation of the time information packet and broadcast transmission and generation of the time correction information packet and broadcast transmission regardless of the electric field strength of the time information packet.
The wireless communication system according to claim 3.
請求項2、3または4に記載の第1の無線局として動作することを特徴とする無線通信装置。   A wireless communication device that operates as the first wireless station according to claim 2, 3, or 4. 請求項2、3または4に記載の第2の無線局として動作することを特徴とする無線通信装置。   A wireless communication device that operates as the second wireless station according to claim 2, 3, or 4. 複数の無線通信装置を備え、各無線通信装置が個別に管理している時刻を同期させる必要がある無線通信システムにおいて、基準時刻を管理する無線通信装置であって、
現在時刻の情報を含んだ時刻情報パケットを生成して他の無線通信装置へ送信し、当該他の無線通信装置が管理しているローカル時刻を当該情報に従って調整させる現在時刻送信手段と、
前記パケットの生成を開始してから前記パケットを無線伝送路へ出力するまでの所要時間を時刻補正情報として含んだ時刻補正情報パケットを生成して前記他の無線通信装置へ送信し、前記他の無線通信装置が管理しているローカル時刻を当該時刻補正情報に従って補正させる時刻補正情報送信手段と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
In a wireless communication system that includes a plurality of wireless communication devices and needs to synchronize the time managed individually by each wireless communication device, a wireless communication device that manages a reference time,
A time information packet including information on the current time is generated and transmitted to the other wireless communication device, and a current time transmitting means for adjusting the local time managed by the other wireless communication device according to the information;
Generate a time correction information packet including the time required to output the packet to the wireless transmission path from the start of generation of the packet as time correction information, and transmit the time correction information packet to the other wireless communication device. Time correction information transmitting means for correcting the local time managed by the wireless communication device according to the time correction information;
A wireless communication apparatus comprising:
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