CN102668638B - 封包通信系统和通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种封包通信系统、通信方法以及程序，能够在时间及空间上排他地对多个封包进行收发来有效地进行封包通信。该系统具有进行无线通信的多个节点(100～190)，各节点存储路由信息，针对根据路由信息决定的传送路径上的传输源以及传输目的地的节点，控制收发电波的相位使其具有指向性来收发封包，进行切通传输。该系统在一定时间的期间控制收发电波的相位并进行切通传输以使所有的节点形成一个以上的闭环，来进行时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发，在除此以外的时间根据被更新的各节点所具有的路由信息、以及对各节点分配的能够收发封包的时间框，各节点对封包进行收发，其中，被更新的各节点进行了时刻同步调整，根据在节点间被共享的封包通信历史记录被更新。

Description

封包通信系统和通信方法
技术领域
本发明涉及一种在使用了波束成形的封包通信系统中能够在时间及空间上排他地对多个封包进行收发的系统、其通信方法以及能够通过用于执行该方法的封包通信系统进行读取的程序。
背景技术
近年来，在利用了电波的无线通信系统中，开始利用波束成形。波束成形是减少基站、终端之间的电波干扰、使电波到达更远处的技术(例如参照专利文献1)。当利用该技术时，能够使电磁波的能量具有指向性地进行传播，并能够提高传输距离、空间利用效率、功率效率等。
该波束成形通过将零向操控(null steering)与波束操控(beam steering)这两个技术组合来实现。零向操控是防止电波向处于相互干扰关系的干扰站所存在的方向传播、不接收来自该方向的电波的技术，波束操控是将基站的电波向特定的方向集中发送的技术。
在上述零向操控中，使用由以一定的规则排列的多个天线元件构成的天线，通过使电波具有指向性来发送以及接收电波以防止与其它的基站、终端所发出的电波相干扰。另外，在上述波束操控中，通过改变从多个天线元件送出的信号的相位、功率，能够集中送出电波。
然而，在利用波束成形进行通信的系统的情况下，如何有效地进行各个收发机间的同步、广播成为问题。
数据的交换通过使数据信号与时钟信号的定时相一致来进行，但是要求对该数据进行交换的收发机以相同的时钟进行动作。在通过多个收发机向目的地地址发送封包的情况下，要求这些收发机全部以相同的时钟进行动作。此外，为了使这些所有收发机以相同的时钟进行动作，而通过向这些收发机发送同步信号、这些收发机根据该同步信号取得读取数据的时钟信号的同步来实现。一般来说能够通过广播有效地进行同步信号的发送，但是在利用波束成形的通信中，由于使电波具有指向性、并将该电波仅发送到特定的收发机，因此无法有效地发送同步信号。
另外，各收发机向不确定数量的多个收发机发送广播信号，通过从这些收发机接收响应来获取能够通信的收发机的地址信息、路由信息、信道信息等并进行存储。地址信息包含MAC地址、IP地址，路由信息包含记录有针对各种目的地的最佳路径的路由表，信道信息包含频带。各收发机能够定期地发送该广播信号，获取本机未保持的信息来更新已存储的信息。然而，在利用波束成形的通信中，与上述同样地无法有效地发送该广播信号。
因此，存在如下一种方法(例如参照专利文献2)：利用主控制器安排与所有设备之间的通信，向每个设备传送同步信号、广播信号。然而，在该方法中，当设备数增加时，开销与该设备数成比例地变大。另外，由于需要所有设备与主控制器直接进行通信，因此设备的配置受到限制。
另外，也存在如下方法：在进行同步、广播的期间，不进行波束成形。在该方法中，由于电波为非指向性，因此能够有效地进行同步、广播。然而，在该方法中，信号的传输距离变短，如果想要确保与波束成形技术使用时同等的传输距离，则必须降低数据速率。
在先技术文献 
专利文献
专利文献1：日本特表2004-516771号公报
专利文献2：日本特开2008-61256号公报
发明内容
本发明的目的在于提供如下一种系统以及方法：在利用光束成形进行通信的系统中，不使用主控制器就能够有效地进行同步和广播， 并能够在时间及空间上排他地对多个封包有效地进行发送和接收。
本发明鉴于上述问题，如下述那样构成系统：为了按照预先指定的路由形成闭环，而控制对作为各收发机的节点要发送的电波的朝向进行指定的相位、且各节点进行在封包接收结束之前向通过路由决定的发送目的地发送封包的切通(cut-through)传送，由此在固定时间的期间进行时刻同步调整和封包通信历史记录的收发，在此以外的时间根据进行了时刻同步调整、各节点中被信息共享的封包通信历史记录来更新路由信息，在对各节点分配了能够收发封包的时间框之后，根据所分配的时间框(时槽)和更新后的路由信息，决定发送封包的传送路径，经由位于该传送路径上的各节点依次以预定的定时传输发送封包。
这样，通过形成闭环并进行切通传送，所有的节点能够有效地进行时刻同步调整，并分别有效地获取封包通信历史记录。
节点包括：天线，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；相位控制单元，其控制各天线元件的收发电波的相位；以及收发单元，其将封包搭载在收发电波中进行发送和接收。相位控制单元将包含在封包中的目的地地址变换为要施加到传输目的地的节点所具备的各个天线元件上的电波的相位差，由此能够向特定的节点发送电波。
另外，相位控制单元当读取包含在封包中的目的地地址时，在该封包接收完成之前，将目的地地址变换为要施加到传输目的地的节点所具备的发送侧的各个天线元件上的电波的相位差。
能够以预定的时间间隔进行时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发，但是有时在至少一个节点繁忙的情况下很难进行该同步调整以及收发处理，因此也能够以不同的时间间隔进行。
通过将多个节点之一的开始请求依次传输到其它的节点来开始时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发。
封包通信历史记录包含节点间的传输速度、数据传输量。另外，各节点除了包含路由信息以外，还存储能够通信的节点的地址信息以及在通信中使用的信道信息。
封包通信系统除了具有进行上述无线通信的多个无线节点以外，还可以具有通过线缆彼此进行连接的多个有线节点。在这种情况下，通过一体地管理地址信息、路由信息、信道信息，能够实现系统整体的最优化。
在本发明中，除了上述封包通信系统以外，还能够提供在该系统中进行的通信方法。该方法包括以下步骤：通过控制收发电波的相位并进行切通传送以使所有的节点形成一个以上的环状的传送路径，来在固定时间的期间进行时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发；以及在该固定时间以外的时间中，根据被更新的各节点所具有的路由信息、以及对各节点分配的能够收发封包的时间框，向目的地地址传输封包，其中，被更新的各节点进行了时刻同步调整，根据在节点间被信息共享的封包通信历史记录而被更新。
另外，也能够提供一种可由用于执行该通信方法的封包通信系统读取的程序。该程序能够由封包通信系统所具备的多个节点执行。
通过提供这些系统、方法以及程序，在利用光束成形进行通信的系统中也能够在时间及空间上排他地对多个封包有效地进行收发。另外，由于能够没有电波干扰地高效地传送封包，因此能够容易地进行与线缆之间的替换，实现系统整体的最优化。并且，不需要线缆、集线器，其结果能够削减服务器设置成本，具有指向性地进行通信，因此能够提高安全性，还能够缩短封包传送时间。
附图说明
图1是表示由多个节点构成的封包通信系统的结构例的图。
图2是表示由节点所具备的多个天线元件构成的天线的一例的图。
图3是表示在封包通信系统中形成了闭环时的图。
图4是例示正在进行时刻同步调整以及广播时的图。
图5是例示正在进行时刻同步调整以及广播时的图。
图6是例示正在进行时刻同步调整以及广播时的图。
图7是表示时刻同步调整以及广播的流程的流程图。
图8是例示相互进行通信的多个节点的配置的图。
图9是例示记录了节点间的数据传输速度的输送量表的图。
图10是例示记录了从封包通信历史记录预测出的节点间的数据传输量的需求表的图。
图11是例示根据图9所示的输送量表和图10所示的需求表生成的路由表的图。
图12是例示分配表的图。
图13是表示封包传输处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下、按照附图所示的具体实施方式说明本发明，但是本发明并不限定于后述的实施方式。图1是例示本发明的封包通信系统的结构的图。该封包通信系统由作为节点100～190进行参照的多个无线收发机构成，各节点100～190包括：天线200，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；作为相位控制单元的RF收发电路210，其能够对指定各天线元件的收发电波的朝向的电波的相位进行控制；以及作为收发单元的基频数字控制电路220。
节点100～190彼此分离地进行设置，能够利用电波相互进行封包通信。天线200是将电能作为电波进行发送、接收空间的电波并变换为电能的设备，作为简单的例子，设为多个棒状的天线元件以一定的规则排列而成的天线。
例如图2所示，天线200能够设为如下结构：将棒状的天线元件201沿其长度方向排列两个，将其整体长度L为电波的大致半波长的天线元件201以固定间隔、例如1/4波长～1波长左右的间隔W进行排列。在天线元件201上分别连接馈电线202，能够通过馈电线202进行功率的传送。
再次参照图1，RF收发电路210与馈电线202连接，控制对由各天线元件201收发的电波的朝向进行指定的相位。详细来说，由于天 线200由多个天线元件201构成，因此RF收发电路210将包含在封包中的目的地地址变换为要施加到传输目的地的节点所具备的各个天线元件201的电波的相位差。能够控制电波的相位来向特定的方向发送电波，但是由于天线200由多个天线元件201构成，各天线元件201被设置的位置不同，因此将要施加到各个天线元件201的电波的方向变换为相对于特定方向的相位差，以能够使天线元件201分别适当地进行接收。通过这样的相位控制，能够对电波赋予指向性，并朝向特定的方向发送电波，能够实现光束成形。
基频数字控制电路220对封包的收发等进行处理，能够设为实现MAC(Media Access Control：媒体存取控制)层以及PHY(Physicallayer：物理层)层的功能的LSI(Large-Scale Integration：大规模集成电路)，并能够使用搭载有DAC(Digital-Analog Converter：数模转换器)、ADC(Analog-Digital Converter：模数转换器)、CPU、SRAM(StaticRAM：静态RAM)等的电路。
基频数字控制电路220与未图示的主机CPU连接，与主机CPU之间进行收发数据的交换。基频数字控制电路220安装PAD(Packet Assembly/Disassembly：分组组装与拆卸)，将从主机CPU接收到的数据变换为封包，存储到SRAM等存储装置中，在中继传输路径空闲的时间送出，并且能够将接收到的封包存储到存储装置中，从所存储的封包变换为数据后发送到主机CPU。此外，主机CPU进行发送目的地的地址设定，进行将数据发送到基频数字控制电路220等的处理。
如图1所示，各节点100～190彼此分离地进行配置，例如简单来说，当使相向朝向的处于上侧的节点100～140作为发送机发挥功能时，处于下侧的节点150～190作为接收机发挥功能，形成节点对。另外，通过各个节点100～190具有发送天线、接收天线，也能够使各节点同时进行收发。
一般来说，在电波的收发较少的非拥挤时，不容易引起通过电波运送的封包的冲突，从而由于该冲突引起的性能劣化的影响较少，但是随着封包数的增大而避免冲突变得很重要。在此，冲突是指在两个 以上的节点针对一个节点同时开始发送封包的情况下产生的冲突。当产生该冲突时，两个以上的封包彼此重叠，从而不能读出封包。在电波的收发较多的拥挤时，该冲突的概率增大，导致系统性能大幅下降。
然而，本发明的封包通信系统能够进行时间及空间上的排他性控制、即在时间上且在空间上排他的通信，由此避免冲突，进行有效的通信。下面详细说明其具体的控制。
在节点间，通过交换封包来进行通信。封包包含目的地地址，基频数字控制电路220当朝向该目的地地址发送封包时，参照用于决定封包的传送路径的作为路由信息的路由表，来决定通过哪个节点向该目的地发送封包，RF收发电路210控制对天线200施加的相位，朝向其最初的节点通过电波发送其封包。该电波被控制成具有指向性，因此能够在空间上排他地进行通信。此外，路由表分别由各节点100～190保持，被存储到SRAM等存储装置中。
当该最初的节点接收到封包时，该节点读出目的地地址，参照路由表，决定下一节点是哪一个，并向该节点传输封包。因此，各节点100～190保持能够通信的节点的地址信息和在通信中使用的信道信息，使用该地址信息和信道信息进行传输。通过这样参照路由表，进行封包的传输，能够向该目的地发送封包。
当两个节点同时接收到封包并向相同的封包发送该封包时，产生上述冲突。因此，需要向其它的节点发送节点间的传输速度、目前为止的数据传输量等封包通信历史记录，从其它的节点获取封包通信历史记录来进行信息共享，基于该通信历史记录进行预测来执行路由以避免冲突，并进行使发送定时错开的调整。
为了调整封包的发送定时，需要进行各节点的时刻同步调整。因而，各节点向其它的节点发送用于进行同步信号和信息共享的广播信号，并进行时刻同步调整，并且从其它的节点获取信息。
在利用光束成形的通信中，为了使电波具有指向性，即使是相同的功率也能够延长传送距离，能够在其它的空间发送其它的电波，因此能够提高空间利用效率，即使是较小的功率也能够进行通信，因此 还能够提高功率效率。然而，为了进行各个节点间的时刻同步调整以及信息共享，各节点必须改变电波的朝向来向其它的节点发送，这样的话效率较差，进行该时刻同步调整以及信息共享要花费很长时间。
因此，在本发明中，在固定时间的期间，所有的节点100～190控制电波的相位来形成闭环(闭合的传送路径)，利用切通传输来有效地进行时刻同步调整以及信息共享。上述的固定时间作为能够进行时刻同步调整以及信息共享、更新路由表、制作后述的分配表的期间进行测量，能够将其测量时间设定为固定时间。
能够通过各节点100～190控制指定要发送的电波的朝向的相位来实现闭环。具体来说，假设各节点分别具有收发天线的结构，如图3的箭头线所示那样按照节点100、150、110、170、130、190、140、180、120、160、100的顺序发送电波，例如如果是节点100，则控制相位向节点150发送电波，并控制相位从节点160接收电波，由此形成闭环。能够按照预先设定的闭环路由信息形成该闭环。
同步信号、广播信号能够作为封包进行发送。封包是在被分割为较小的数据的信息的一部分中附加目的地地址、发送源地址、封包的种类、长度等控制信息而得到的。
更详细地说，封包在开头部分存在由为了通知通信开始而在发送数据之前发送的位列构成的前置项，接着是表示封包的开始的SOF、目的地地址、发送源地址、封包的种类、长度等，此后是数据。一般来说，节点在开始接收封包时，发送到对封包的收发进行处理的基频数字控制电路220，在结束接收数据之前不向通过路由决定的下一节点发送。这样导致向目的地地址发送封包花费大量时间。
因此，在本发明中，各节点在结束接收数据之前，根据包含在封包中的目的地地址进行路由，进行将接收并存储到缓存器中的数据从开头开始按顺序向通过该路由决定的下一节点传输的切通传输。通过进行该切通传输，能够有效地进行时刻同步调整以及信息共享。因此，在RF收发电路210中，当读取包含在封包中的目的地地址时，在该封包的接收完成之前，将目的地地址变换为要施加到传输目的地的节 点所具备的各个天线元件的电波的相位差。
虽然系统结构与图1和图3不同，但是参照图4～图6所示的由六个节点构成的系统结构图以及图7所示的流程图，详细说明有效地进行时刻同步调整以及信息共享的方法。在图4～图6中，为了容易理解，六个节点100～150被配置成形成正六角形，例如节点100以能够向节点110发送封包、从节点150接收封包的方式控制相位，对电波进行发送接收。
例如，以预定的时间间隔，某一个节点发送包含前置项、SOF、目的地地址、发送源地址、封包的种类、长度、数据等的封包，为了进行时刻同步调整以及信息共享而进行广播，开始时刻同步调整以及信息共享。为了向所有的节点发送数据而封包的目的地地址使用广播地址。此外，该时刻同步调整以及信息共享并不限于以预定的时间间隔执行的情况，在某节点繁忙的情况下，很难执行该处理，因此也能够以不同的时间间隔执行。
例如，节点100判断从前次开始时刻同步调整以及信息共享的时刻起是否经过了预定时间，当检测到经过了预定时间时，控制电波的相位来向预先通过路由决定的节点110发送上述封包，由此开始时刻同步调整以及信息共享。节点110在接收该封包时，利用前置项取得同步，根据SOF检测封包的开始，目的地是广播地址，基于封包的种类等获知进行时刻同步调整以及信息共享的情形。因此，节点110将节点110所保持的信息作为数据，在目的地地址利用广播地址生成封包，控制电波的相位来向通过路由预先决定的节点120发送该封包。此时，在节点110中，进行切通传输，在从节点100接收所有封包之前，向节点120发送封包。
这样，各节点100～150控制电波的相位使其朝向特定的发送目的地，并如图4所示那样发送包含前置项、SOF、目的地地址、发送源地址、封包的种类、长度、作为数据的封包通信历史记录的封包，接收来自特定的发送源的电波。此外，在图4～图6中，仅示出了前置项、SOF、数据。各节点100～150利用前置项取得同步，从特定的发送源 接收封包，将才呢过包含在该封包中的发送源的节点获取到的数据添加在自节点的数据中，来生成用于向发送目的地的节点发送的封包。
图5所示的封包是接下来要发送的封包，例如在节点100向节点110发送的封包中除了节点100的数据1以外还追加从节点150获取到的数据6。通过重复进行追加这样获取的数据来制作封包并发送封包这样的处理，能够在所有的节点100～150之间进行时刻同步调整，另外，各节点100～150能够获取如图6所示那样的所有节点100～150的数据1～6。
即，该处理当如图7所示那样从步骤700开始时，在步骤705中，任一个预先决定的节点、例如节点100包含自节点的封包通信历史记录作为数据，将目的地地址作为广播地址生成封包，控制电波的相位来向通过路由预先决定的节点110发送该封包，开始时刻同步调整以及信息共享。接着，在步骤710中，从通过路由决定的节点110向节点120、从节点120向节点130按顺序控制电波的相位以与特定的节点进行通信，发送包含前置项、SOF、目的地地址、发送源地址、封包的种类、长度、作为数据的封包通信历史记录的封包，并接收来自特定的发送源的电波，形成闭环。
另外，作为更有效的方式，也存在如下方法：在步骤700开始之后，例如节点110在从前级的节点100接收封包之前，开始向通过闭环的路由预先定义的下级的节点120发送自节点110所保持的信息，在从前级的节点100接收到数据的时点，在正向下级的节点120发送的封包的后面附加没有前置项而从前级的节点100接收到的封包的数据来进行更有效的切通传输。通过采用这样的方式，能够在所有节点中同时开始发送，因此能够缩短前置项同步的时间以及闭环内的所有节点共享信息所花费的时间。
在步骤715中，各节点100～150在自节点的信息中追加从发送源获取到的信息并生成封包，分别向发送目的地的节点发送封包。在步骤720中，开始了时刻同步调整以及信息共享的节点100判断是否从所有的节点110～150获得了信息，在没有从所有的节点110～150获得 信息的情况下，返回步骤715。另一方面，在获得了的情况下，进入步骤725，结束该时刻同步调整以及信息共享。
之后，节点100根据获取到的数据更新节点100所保持的路由表，将该路由表发送到节点110～150，节点110～150能够分别更新自节点所保持的路由表。
路由表能够在小规模网路中手动并静态地构成，但是在通用网络中利用路由协议和路径决定算法动态地构成路由表。路由协议为了进行广播、从各节点获取封包通信历史记录来作为各节点的信息而使用。路由表基于获取到的该信息进行制作，此时使用路径决定算法。路径决定算法能够使用目前为止已知的距离向量算法(DVA)、链路状态算法(LSA)、Simplex法等。
在DVA中，在各节点间分配被称为成本的数值。在最初的阶段，各节点仅已知最近的节点是哪一个的信息以及与该节点间的成本。之后，通过定期地在节点间进行交换，还收集其它节点间的信息，将其构成为路由表。在从相邻的节点传送的数据中包含向自己所保持的路由表所没有的节点的信息，在其到达相同的目的地所需成本较少的情况下，利用该信息更新表。
在LSA中，所有的节点对自己所连接的节点进行广播，各节点根据其数据生成映射，根据所生成的映射决定其它节点的最短路径，用树形结构表现整个网络。未登记的节点被追加到该树形结构中，但是以能够以最少的成本到达的方式追加该节点。根据通过这样制作的树形结构，生成路由表。
也能够将路由公式化成线性规划问题。所给出的线性规划问题能够通过Simplex法以比较少的计算量得到最优解。在进行公式化时，作为输入，给出节点间的直接传输速度和预想数据传输量，作为目标函数，给出各通信路径的利用率的上限的最小化，作为限制条件，给出数据的起点、终点、中继节点中的数据传输量的总计与给定的输入相一致以及各通信路径的利用率为上限以下。
此外，基于传输速度、数据传输量、延迟、跳跃数、路径的成本、 负荷、MTU、可靠性、通信成本等求出成本。
该时刻同步调整以及信息共享为了将封包传输到下一节点而进行切通传送，并有效地进行处理。通过这样进行时刻同步调整以及广播，在进行了路由表的更新之后，进行任意的发送封包的收发。
任意的发送封包根据目的地地址和更新后的路由表进行路由，通过由该路由决定的节点向目的地地址发送该封包。
此时，为了不使各节点产生冲突，传输任意的发送封包的定时很重要。因此，将利用频带的时间等分成被称为时槽(slot)的时间框，按各时槽对各节点分配通信机会。并且，将时槽共同形成为被称为帧的周期，构成分配表以使所有的节点周期性地发送封包。该表根据从各节点获取的信息进行制作，能够利用该分配表获取定时。
关于估计出利用率为一定值以下的时槽，由于产生冲突的可能性较低，因此不向特定的节点分配通信机会，也能够允许发生冲突。在没有分配通信机会的时槽中，能够由任意的节点随时使用，因此能够缩短直到利用时槽为止的等待时间，但产生由于冲突引起的输送量的下降。关于允许何种程度的冲突，需要考虑等待时间与输送量之间的取舍进行决定。
图8与图4～图6所示的系统同样地例示由六个节点构成的系统，各节点通过具有指向性，能够与特定的节点之间进行通信。节点A能够与节点B、F进行通信，节点B能够与节点A、C、E进行通信，节点C能够与节点B、D、F进行通信，节点D能够与节点C、E进行通信，节点E能够与节点B、D、F进行通信，节点F能够与节点A、C、E进行通信。
该指向性通过图9所示的表示节点间的传输速度的输送量表决定。该输送量表通过输入在设置各节点A～F时进行的通信测试中获得的传输速度而制作的。“Sender”表示发送侧，“Receiver”表示接收侧。在图9中，能够进行通信的节点间的传输速度都设为“100”。输入到该输送量表的传输速度的各设定值能够测量实际通信中的传速速度而适当变更。各节点A～F能够具有相同内容的输送量表，能 够在任意节点中变更了输送量表的情况下，向其它节点传送该变更以共享信息。
各节点A～F定期地测量节点间的数据传输量，将该数据传输量记录为一个历史记录。所记录的历史记录在上述信息共享时进行发送，信息共享给所有的节点。例如更新路由表的节点基于该数据传输量的测量值等制作如图10所示那样的需求表。此外，图10所示的“Source”表示发送源，“Destination”表示目的地。
需求表具有基于紧前的测量值等预测出的数据传输量作为设定值，与上述输送量表一起用于制作路由表、制作分配表。
图11是表示使用图9和图10所示的表制作出的路由表的一例的图。例如，在将图8所示的节点A作为发送源、将节点B作为目的地的封包通信中，能够不通过其它的节点直接发送封包，因此将节点B设定为目的地。在能够像这样直接收发封包的节点间，将彼此的节点设定为目的地。
另一方面，在将节点A作为发送源、将节点C作为目的地的封包通信中，如果不通过节点B或节点F就无法发送封包，因此通过图9和图10所示的表的信息以及上述已知的算法进行最优化，决定目的地。
在上述例子中，最后的结果为通过节点B发送封包更有效，因此在从发送源节点A向目的地节点C发送封包的情况下，进行路由使得首先节点A向节点B发送，然后节点B向节点C发送。
图12是表示分配表的一例的图。在图12中，被等分成时槽0～7的八个时间区段，在时槽1、2中，接收侧节点A能够从节点B接收封包，在时槽0～3中，接收侧节点C能够从节点B接收封包。
通过像这样避免在时间上也产生冲突，能够实现在时间及空间上排他的封包收发。
当参照图13整理本发明的封包通信系统的处理流程时如下。从步骤1300开始进行处理，在步骤1305中判断从前次开始进行时刻同步调整以及信息共享起是否经过了预定时间，在未经过的情况下，再 次经过某时间之后进行步骤1305的判断。
另一方面，在判断为经过了预定时间的情况下，进入步骤1310，进行图7所示的时刻同步调整以及信息共享。接着，进入步骤1315，预先决定的一个节点根据包含通过信息共享获取的上述传输速度、数据传输量的封包通信历史记录，更新路由表，通过分配能够收发封包的时槽来制作分配表。
在步骤1320中，向其它的所有节点发送该路由表以及分配表，共享该路由表以及分配表。
之后，在步骤1325中判断是否经过了一定时间，在未经过的情况下，进入步骤1330，保留发送封包的传输，在经过了一定时间之后，进入步骤1335，在任意的节点中存在发送封包的情况下，使用更新后的路由表，在由分配表指定的时槽中，向该发送封包的目的地地址传输，在步骤1340中结束该处理。
任意的节点从发送封包读取目的地地址，根据路由表进行路由，决定发送目的地的节点，控制电波的相位使其朝向该发送目的地的节点，在变为可发送的时间框后进行发送。发送目的地的节点也进行同样的处理，通过重复该处理来向目的地地址发送该封包。
本发明的系统能够控制节点、动态地构建通信路径，因此能够提供为在纵向并行的多个通信路径和横向并行的多个通信路径的交点处设置交换机的构造的纵横式交换器，能够应用于毫米波无线的服务器系统，实现无集线器、无线缆的计算环境。因此，能够削减服务器设置成本，还能够进行瞬时下载。
本发明的封包通信系统不限于仅由进行无线通信的多个无线节点构成，还能够将这些多个无线节点与通过线缆相互连接的多个有线节点组合而成。在有线节点间，不需要控制电波的相位，通过确定发送目的地地址，能够向作为目标的节点进行发送。各节点保持能够通信的节点的地址信息、在通信中使用的信道信息，通过适当更新路由信息并一体地进行管理，能够实现系统整体的最优化。
目前为止，参照附图详细说明了本发明的封包通信系统及其通信 方法，但是能够在本领域技术人员能够想到的范围内形成其它的实施方式、进行追加、变更、删除等，只要任意的方式中都起到本发明的作用、效果，就包含在本发明的范围中。因而，在上述内容中，仅说明了路由信息的更新，但是在通过节点的移动等变更地址、信道的情况下，还能够更新地址信息、信道信息。
另外，考虑节点的配置、数量，不限于一个闭环，也能够形成多个闭环来进行时刻同步调整以及信息共享。在这种情况下，能够提高形成有各闭环的节点间的封包通信的效率，作为系统整体，能够有效地进行封包通信。
并且，通信方法能够通过可由封包通信系统读取的程序实现，在本发明中，也能够提供该程序。此外，程序能够存储到CD-ROM、DVD-ROM、SD卡、HDD等记录介质中进行提供。
附图标记的说明
100～190 节点
200 天线
201 天线元件
202 馈电线
210RF收发电路
220 基频数字控制电路

Claims (16)

1.一种封包通信系统，其具有进行无线通信的多个节点，向目的地地址传输封包，在该封包通信系统中，
各上述节点存储用于决定封包的传送路径的路由信息，针对使用上述路由信息决定的传送路径上的传输源和传输目的地的节点，控制收发电波的相位使其具有指向性来收发封包，并具有进行如下的切通传输的功能：当读取包含在封包中的目的地地址时，在该封包接收完成之前开始向上述传输目的地的节点传输该封包，
上述封包通信系统，在一定时间的期间内，控制上述收发电波的相位并进行上述切通传输以使所有的上述节点形成一个以上的闭环，从而进行时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发，在该一定时间以外的时间中，根据被更新的各上述节点所具有的上述路由信息以及对各上述节点分配的能够收发封包的时间框，向上述目的地地址传输上述封包，其中，各上述节点所具有的路由信息根据上述封包通信历史记录被更新，并在上述时刻同步调整后在上述节点间被共享。
2.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
上述节点包括：天线，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；相位控制单元，其控制各上述天线元件的上述收发电波的相位；以及收发单元，其将上述封包搭载在上述收发电波中进行发送和接收，
上述相位控制单元将包含在上述封包中的上述目的地地址变换为要施加到上述传输目的地的节点所具备的各个天线元件上的电波的相位差。
3.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
上述节点包括：天线，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；相位控制单元，其控制各上述天线元件的上述收发电波的相位；以及收发单元，其将上述封包搭载在上述收发电波中进行发送和接收，
上述相位控制单元当读取包含在上述封包中的上述目的地地址时，在该封包接收完成之前，将该目的地地址变换为要施加到上述传输目的地的节点所具备的各个天线元件上的电波的相位差。
4.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
以预定的时间间隔进行上述时刻同步调整以及上述封包通信历史记录的收发。
5.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
通过将上述多个节点之一的开始请求依次传输到其它的上述节点来开始上述时刻同步调整以及上述封包通信历史记录的收发。
6.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
上述封包通信历史记录包含上述节点间的传输速度以及数据传输量。
7.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
各上述节点还存储能够通信的节点的地址信息以及在通信中使用的信道信息。
8.根据权利要求1所述的封包通信系统，其特征在于，
上述封包通信系统具有进行上述无线通信的多个无线节点、以及通过线缆彼此进行连接的多个有线节点。
9.一种通信方法，其在具有进行无线通信的多个节点、向目的地地址传输封包的封包通信系统中进行，在该通信方法中，
各上述节点存储用于决定封包的传送路径的路由信息，针对使用上述路由信息决定的传送路径上的传输源和传输目的地的节点，控制收发电波的相位使其具有指向性来收发封包，并具有进行如下的切通传输的功能：当读取包含在封包中的目的地地址时，在该封包接收完成之前开始向上述传输目的地的节点传输该封包，
上述通信方法包括以下步骤：
在一定时间的期间内，控制收发电波的相位并进行切通传送以使所有的上述节点形成一个以上的环状，从而进行时刻同步调整以及封包通信历史记录的收发；以及
在该一定时间以外的时间中，根据被更新的各上述节点所具有的上述路由信息、以及对各上述节点分配的能够收发封包的时间框，向上述目的地地址传输上述封包；根据上述封包通信历史记录更新各上述节点所具有的路由信息；在上述时刻同步调整后在上述节点间被共享更新了的上述路由信息。
10.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
进行上述收发的步骤包括判断是否从所有的上述节点获取了上述封包通信历史记录的步骤。
11.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
上述节点包括：天线，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；相位控制单元，其控制各上述天线元件的上述收发电波的相位；以及收发单元，其将上述封包搭载在上述收发电波中进行发送和接收，
进行上述收发的步骤包括以下步骤：上述相位控制单元将包含在上述封包中的上述目的地地址变换为要施加到上述传输目的地的节点所具备的各个天线元件上的电波的相位差。
12.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
上述节点包括：天线，其由以一定的规则排列的多个天线元件构成；相位控制单元，其控制各上述天线元件的上述收发电波的相位；以及收发单元，其将上述封包搭载在上述收发电波中进行发送和接收，
进行上述收发的步骤包括以下步骤：上述相位控制单元当读取包含在上述封包中的目的地地址时、在该封包接收完成之前将该目的地地址变换为要施加到上述传输目的地的节点所具备的各个天线元件上的电波的相位差。
13.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
以预定的时间间隔执行进行上述收发的步骤。
14.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
进行上述收发的步骤包括以下步骤：通过将上述多个节点之一的开始请求依次传输到其它的上述节点来开始上述时刻同步调整以及上述封包通信历史记录的收发。
15.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
上述封包通信历史记录包含上述节点间的传输速度以及数据传输量。
16.根据权利要求9所述的通信方法，其特征在于，
各上述节点还存储能够通信的节点的地址信息以及在通信中使用的信道信息。
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