CN117480852A - 通信装置、通信方法、以及多跳中继系统 - Google Patents

Abstract

在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式收发包的多跳中继系统的通信装置在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙内对用于包的收发的频道进行切换，在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

Description

通信装置、通信方法、以及多跳中继系统

技术领域

本发明涉及利用泛洪方式进行通信的通信装置、通信方法、以及多跳中继系统。

背景技术

在配置多个传感器节点来进行数据收集的情况下，为了抑制传感器节点的耗电量，提高数据收集的准确率，提出了利用了同时发送的泛洪这种广播方式(参照非专利文献1)。

在一个传感器节点以利用了同时发送的泛洪方式进行了数据发送时，接收了该数据的一个以上的中继节点在数据接收后立即以广播发送相同数据、或者利用固定迟延以广播发送相同数据，由此，发起无线信号的同时发送(多个中继节点以同时或者准同时发送相同的无线信号)并反复进行多次，从而能够向无线通信系统整体传达数据。在利用了同时发送的泛洪方式中，由于同时或者准同时发送相同的数据，所以即使中继节点从多个节点同时或者准同时接收信号也能够解码。另外，有如下的优点，既不需要路由，又能够简化安装，能够降低耗电量。

在同样的方式中，对各无线通信节点分配时隙，在时隙内使用泛洪方式发送本节点的数据，接收的中继节点利用被分配的时隙中继数据。有通过反复进行来中继从发送节点发送来的数据而最终到达数据收集节点的方式(参照非专利文献2)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：F.Ferrarietal.,“Efficient Network Floodingand

Time Synchronizationwith Glossy”,IPSN'11,2011

非专利文献2：ChaoGAOetal.,“Efficient Collection Using Constructive-Interference Floodingin Wireless Sensor Networks”，电子信息通信学会学会会议演讲论文集，2011年_通信(2)，428，2011-08-30

非专利文献3：铃木诚、长山智则、大原壮太郎、森川博之、“利用了同时发送型泛洪的构造监控”、电子信息通信学会期刊B、No.12、pp.952-960、2017

发明内容

已知有在无线通信中以提高抗干扰性能为目的对包发送所使用的频道进行切换的信道跳频技术。根据信道跳频技术，即使在由其他无线系统等占有了特定信道的情况下也会继续通信，但需要在发送侧和接收侧获取包发送所使用的频道的同步。

本发明是鉴于上述课题而提出的，其目的在于，提供有利于在使用泛洪方式进行基于信道跳频的通信的无线通信系统中进行高效的通信的技术。

为了达成上述目的，本发明的一方面的通信装置为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式收发包的多跳中继系统的通信装置，所述通信装置的特征在于，

具备信道控制单元，

所述信道控制单元在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙内对用于包的收发的频道进行切换，

所述信道控制单元在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

另外，为了达成上述目的，本发明的一方面的通信方法为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式在节点间收发包的多跳中继系统的通信方法，所述通信方法的特征在于，包括：

对在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙内用于包的收发的频道进行切换；

在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

另外，为了达成上述目的，本发明的一方面的多跳中继系统为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式在节点间收发包的多跳中继系统，其特征在于，

在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙内对用于包的收发的频道进行切换，

在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

发明效果

根据本发明，能够提供有利于在使用泛洪方式进行基于信道跳频的通信的无线通信系统中进行高效的通信的技术。

本发明的其他特征以及优点可根据参照了附图的以下说明而变明朗。此外，在附图中对相同或者同样的构成标注相同的附图标记。

附图说明

附图包含在说明书内，构成说明书的一部分，示出本发明的实施方式，用于与对实施方式的说明一并说明本发明的原理。

图1是示出一实施方式的无线通信系统的构成例的图。

图2是一实施方式的发送节点的功能框图。

图3是一实施方式的中继节点的功能框图。

图4是示出使用一实施方式的泛洪方式的通信的子时隙的时间图。

图5是示出使用一实施方式的泛洪方式的通信的泛洪时隙的时序图。

图6是示出在使用了一实施方式的泛洪方式的通信收发的包的构造的一例的图。

图7是示出同步包的传送用的泛洪时隙的构造的时间图。

图8是示出数据包的传送用的泛洪时隙的构造的时间图。

图9A是示出针对每个泛洪时隙使用的信道的一例的图。

图9B是示出在同步包的传送用的泛洪时隙中使用的信道的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明实施方式。此外，以下的实施方式不对权利要求中的发明进行限定，另外，并非在实施方式中说明的特征的组合全部都是发明所必须的。在实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征可以任意组合。另外，对相同或者同样的构成标注相同的附图标记，省略重复的说明。

图1是示出本实施方式的无线通信系统100(多跳中继系统)的框图。

无线通信系统100包括发送节点110、中继节点120a～120e(有时不区别地称为中继节点120)。在无线通信系统100中，需要多个中继节点120进行同时发送，因此，需要无线通信系统100内的节点间的同步。为了获取节点间的同步，无线通信系统内的一个发送节点110定期送出同步包，接收了该同步包的中继节点120通过泛洪方式的通信传送同步包，由此，向无线通信系统100内的所有节点传送同步包。

接收了同步包的各节点从同步包所包含的时刻信息或同步包的传送次数计算各节点与发送节点110的时差，来进行时刻同步。在节点的再起动时等中继节点的时刻不同步的状态下，中继节点等待同步包，在接收同步包并实现与系统时钟的同步之后参加无线通信系统。

本实施方式的无线通信系统100对想要发送包含传感器数据等的数据在内的包的节点分配使用所分配的泛洪时隙进行数据发送的发送许可。另外，被赋予了发送许可的无线通信节点在被分配给自己的泛洪时隙内发送包含传感器数据等在内的包。反复进行接收了该包的其他节点立即使用泛洪方式广播发送同一包这一动作。为了使通信系统同步，发送节点110在用于同步的泛洪时隙中使用泛洪方式发送用于使各节点同步的同步包。中继节点120通过传送从发送节点110或者其他中继节点120接收的同步包，向系统整体泛洪同步包而获取节点间的同步。泛洪时隙是指，为了从一个无线通信节点向其他至少一个成为发送目的地的无线通信节点发送包，反复进行使用泛洪方式的广播发送的一个循环周期。此外，在泛洪时隙内，各节点用于进行发送或者接收的时隙称为子时隙。此外，子时隙的长度(子时隙长度)取决于利用发送节点发送来的包长度等，可以根据每个泛洪时隙而不同。

此外，在图1中，以包括一个发送节点110、以及多个中继节点120在内的无线通信系统100为例进行说明，但无线通信系统100也可以包含多个发送节点110。

发送节点110以及多个中继节点120也可以在中继用于时刻同步的泛洪时隙时、和在与同步不同的目的的泛洪时隙中发挥不同的作用。在本实施方式中，以发送节点110在用于发送后述的传感器数据的泛洪时隙中作为从其他节点收集传感器节点的汇聚节点动作来进行说明，但在另一例中，发送节点110也可以在用于发送后述的传感器数据的泛洪时隙中作为中继包含其他节点发送的传感器数据在内的包的中继节点动作。即，在此，图1的发送节点110以及多个中继节点120示出用来用于时刻同步的泛洪时隙的说明的例子，在用于进行其他的例如数据发送的泛洪时隙中各节点也可以发挥其他的作用。此外，在本实施方式中，将包括发送节点110、中继节点120、以及汇聚节点在内的无线通信系统内的节点称为无线通信节点。

图2是示出上述发送节点110的构成的框图。该发送节点110具备无线通信部201、通信控制部202、同步包生成部203、数据收集部204。

无线通信部201为作为无线信号的收发部进行动作的模块，在与其他中继节点120之间经由无线通信部201所具备的天线或者外部的天线(未图示)利用无线进行数据的收发。通信控制部202管理无线通信部201的通信状态，按照决定的时序执行发送、传送处理。此外，通信控制部202也可以进行接收来自其他无线通信节点的包，并且对来自其他无线通信节点的数据进行解析,按照泛洪方式将接收的包广播发送的中继处理。

通信控制部202具备决定发送同步包的频道的信道决定部2021。信道决定部2021针对用于同步包的传送的泛洪时隙所包含的多个子时隙的每一个，基于伪随机函数决定发送同步包的信道。另外，针对用于数据包的传送的每个泛洪时隙，基于伪随机函数决定接收数据包的信道。参照图7～图9B说明信道决定部2021的详细内容。

同步包生成部203以规定的时间周期生成同步包，向通信控制部202传送。在一例中，同步包生成部203为了生成高精度的时钟，具备水晶震荡器等的时钟单元。

此外，发送节点110具备处理器，该处理器也可以通过在存储器展开来执行保存在存储部内的程序，来实现无线通信部201、通信控制部202、以及同步包生成部203的至少某一个功能。

数据收集部204实现从无线通信节点的某一个收集传感器数据的作为汇聚节点的功能。像上述那样，在本实施方式中发送节点110作为汇聚节点发挥功能，因此，数据收集部204设在发送节点110。另一方面，发送节点110也可以不作为汇聚节点发挥功能，在该情况下数据收集部204可以设在其他无线通信节点。

图3是示出上述中继节点120的构成的框图。该中继节点120具备无线通信部301、通信控制部302、时刻同步部303、以及数据生成部304。

中继节点120的无线通信部301分别具有与发送节点110的无线通信部201相同的功能，因此，省略说明。

通信控制部302具备决定接收以及传送(中继)同步包的频道的信道决定部3021。信道决定部3021针对用于同步包的接收以及传送的泛洪时隙所包含的多个子时隙的每一个，基于伪随机函数决定发送同步包的信道。另外，信道决定部3021针对用于数据包的发送或者中继的每个泛洪时隙，基于伪随机函数决定接收数据包的信道。在后面，参照图7～图9B说明信道决定部3021的详细内容。

时刻同步部303基于经由无线通信部301接收的同步包，进行中继节点120的时钟修正。

数据生成部304生成汇聚节点收集的对象的数据。在中继节点120为发送从传感器获取的数据的传感器节点的情况下，数据生成部304可以为传感器，也可以为与中继节点120的外部的传感器连接的接口。此外，中继节点120也可以随意具有与发送节点110同样的构成。即，中继节点120也可以追加具备与同步包生成部203对应的构成。

此外，中继节点120具备处理器，该处理器展开至存储器来执行保存在存储部内的程序，由此，也可以实现无线通信部301、通信控制部302、时刻同步部303、以及数据生成部304的至少某一个功能。

在此，参照图6，说明发送节点110发送的同步包格式的一例。

发送源信息601是示出发送节点110的标识符的信息。发送目的地信息602是示出包的发送目的地的信息，就时刻同步包而言，发送目的地信息602被设定为表示广播或者选播的标识符。时刻信息603为与发送节点110的同步包生成部203生成了同步包的时刻、或者发送节点110的无线通信部201发送同步包的时刻对应的时刻信息。时刻信息603也被称为时间戳信息。定时信息604位于与发送同步包的子时隙对应的信息，每当同步包以泛洪方式传送时进行变更。在一例中，接收了同步包的中继节点120通过在下一子时隙中更新定时信息604再次构成包来发送，进行同步包的传送处理。

此外，在一例中，发送目的地信息602可以以上位层通知，也可以运用在分配时隙时创建的日程信息来通知。在该情况下，发送目的地信息602可以不包含在同步包的报头内，而包含在包有效载荷内。

泛洪时隙设定信息606为用于使接收了同步包的中继节点120能够获取泛洪时隙或者子时隙的参数的参数。泛洪时隙设定信息606包括泛洪时隙的时间长度、子时隙的时间长度、同步包的发送周期、在泛洪时隙内的最大发送次数、到执行同步恢复处理为止容许的同步包的丢包数。

接下来，参照图4，说明基于图1的构成的无线通信系统进行的泛洪方式的数据传送的一例。在图4中，说明发送节点110发送同步包的情况。另外，在该例子中，对在节点间已经取得同步进行说明。

图4是示出了在图1示出的无线系统中各无线通信节点的子时隙的使用例。在图4示出的泛洪方式中，对无线系统内的节点当以一个子时隙接收包时在以后的子时隙中反复进行基于接收的包的发送的情况来进行说明。然而，也可以决定包的发送次数的上限，也可以当发送一次时则在下一子时隙再次进行接收，当接收包时则进行该包的发送。

首先，在最初的子时隙401中，发送节点110发送同步包。来自发送节点110的同步包由中继节点120a以及120b接收。

例如，在子时隙401中，发送节点110设定定时信息604表示“1”的信息来发送同步包。从发送节点110发送的同步包由中继节点120a以及120b接收。

在子时隙401的下一子时隙402中，发送节点110、中继节点120a以及120b传送接收到的同步包。在一个子时隙内，多个无线通信节点发送的同步包的数据相同，且发送时刻已同步，因此，即便有冲突也不会产生问题地来解码。因此，中继节点120c以及120d接收从中继节点120a以及120b同时发送的两个同步包来作为一个同步包。在此，发送节点110、中继节点120a以及120b将定时信息604增加至“2”，来进行同步包的发送。来自中继节点120a以及120b的同步包由发送节点110以及中继节点120c以及120d接收。

接下来，在子时隙402的下一子时隙403中，发送节点110、中继节点120a以及120b、以及在子时隙402接收了同步包的中继节点120c以及120d传送将定时信息604设定为“3”而接收到的同步包。来自发送节点110、中继节点120a～120d的同步包由中继节点120e接收。

接下来，在子时隙403的下一子时隙404中，发送节点110、中继节点120a～120d、以及在子时隙403接收了同步包的中继节点e将定时信息604设定为“4”，来传送接收到的同步包。

在以后的子时隙405、406中也与子时隙404同样地，各节点进行同步包的收发，由此，能够向网络内的各节点发送同步包。

此外，在该例子中，在子时隙401内中继节点120c～120e也等待同步包。然而，中继节点120c～120e无法在子时隙401无法检测到从发送节点110发送来的同步包，因此，在后续的子时隙402中也继续等待同步包。即，如用虚线示出的那样，泛洪时隙开始之后，中继节点120a～120e为了接收同步包而执行等待处理。

另外，中继节点120在接收到同步包之后立即进行时刻同步。为此，在图4的例子中，图示了同步包的包长度与子时隙长度相同，但可以将同步包的包长度缩短至比子时隙长度短，在子时隙内的同步包的收发之后设置开销。

接下来，参照图5，说明本实施方式的无线通信系统执行的处理的一例。

图5示出发送节点110执行无线通信系统内的时刻同步、到从某一个中继节点120收集数据为止的处理的时序图。此外，在图5中，说明发送节点110为从中继节点120收集数据的汇聚节点，但无线通信系统100也可以为与发送节点110不同的汇聚节点。

各泛洪时隙表示基于泛洪的数据传送的期间。一个泛洪时隙表示被分配至从包含发送节点110以及中继节点120在内的通信节点中的一个将其他通信节点中的至少一个节点作为发送目的地的发送(下行)、或者从其他通信节点中的至少一个无线通信节点向发送节点110的发送(上行)的期间。

此外，在上行以及下行双方中，使用参照图4说明的这种泛洪方式的通信。

首先，泛洪时隙501为如下的泛洪时隙，泛洪时隙用于供发送节点110发送同步包，并按照泛洪方式将与网络内的各通信节点时刻同步所需的信息通知给无线通信系统内的通信节点。

接下来，在泛洪时隙502中，具有待向发送节点110发送的数据的中继节点120将发送节点110作为发送目的地发送希望发送待发送的数据的发送请求包。

在一例中，在泛洪时隙502中，具有待发送的数据的一个以上的中继节点120进行仅待机使用伪随机函数生成的随机时间来发送发送请求包(发送请求信号)的、基于随机退避的泛洪方式的通信。在该情况下，具有待发送的数据的中继节点120、且为在发送发送请求包之前从其他中继节点120接收到发送请求包的中继节点120对来自该其他中继节点120的发送请求包进行中继，不发送自身的发送请求包。由此，使用伪随机函数生成的随机时间短的中继节点120能够发送发送请求包。像这样，在泛洪时隙502中，发送节点110能够掌握许可数据的发送的节点。

接下来，在泛洪时隙503中，发送节点110将许可下一泛洪时隙504中的数据发送的中继节点120设定为发送目的地信息602，发送发送许可包。

接下来，在泛洪时隙504中，由发送许可包指定的中继节点120在该时隙开始发送。即，将发送源信息601设定为该中继节点120的标识符，将发送目的地信息602设定为发送节点110，发送传感器数据。

接下来，在泛洪时隙504中判断为正常接收了传感器数据的发送节点110在泛洪时隙505中还向其他中继节点120发送发送许可。在一例中，泛洪时隙506之后，进行与被发送节点110许可了发送的中继节点120的数量对应的泛洪时隙数的传感器数据的上行发送。此后，在泛洪时隙N中，发送节点110当判断为来自所有中继节点120的数据收集结束时，发送指示睡眠的睡眠包(睡眠信号)。接收了睡眠包的无线通信系统内的无线通信节点在泛洪时隙N结束之后，到规定的时刻为止过渡至睡眠状态。规定的时刻可以是由1000毫秒等的无线通信节点共同事先设定的时刻，也可以基于睡眠包所包含的信息来确定。

<信道控制>

作为提高对于基于其他无线装置的干扰的抵抗性的目的，存在改变发送同步包、数据包等包的频道(此后，称为信道)来进行收发的信道跳频技术。根据信道跳频技术，即使在产生了决定的频率噪声的状态下，也能够通过使用噪声的频率以外进行通信来提高针对干扰的抵抗性。另一方面，接收节点若不确定在哪个定时使用哪个信道来发送包，则无法接收包。因此，在应用信道跳频技术的情况下，需要在收发期间取得发送包所使用的信道的同步。

若检讨在无线通信系统100中应用信道跳频技术，则产生以下的课题。

在中继节点120起动并参加无线通信系统100的情况下，中继节点120处于时刻不同步的状态，因此，无法确定在哪个定时以哪个频率发送同步包。因此，中继节点120到取得时刻同步为止需要以一个频率等待时刻同步包，处于侦听(Listen)状态。

另外，在某一中继节点120在数据传送用的泛洪时隙中等待数据包的情况下，该中继节点120没有掌握网络拓扑，所以无法确定从发送数据包的中继节点到正在等待数据包的中继节点120为止的跳变数。另外，在数据传送用的泛洪时隙中，有以数据包的尺寸可变的可变包长度进行数据传送的情况。因此，中继节点120无法确定在哪个定时以哪个频道发送待中继的数据包。

鉴于以上的课题，说明本实施方式中的信道控制。

图7说明用于时刻同步的泛洪时隙700以及710(例如图5的泛洪时隙501)中的同步包的收发。此外，在图7的例子中设为如下的情况：中继节点120d伴随节点的再起动而变得时刻不同步，利用特定的信道、例如f1来等待同步包。变得时刻不同步的中继节点120d等待同步包的信道可以针对每个系统来设定，也可以用具有最小的信道编号的信道来等待。另外，在图7的例子中，设为如下的情况：中继节点120a、120b、120c、以及120e以前接收同步包，并决定了基于使用来自发送节点110的信道f1～f6的信道跳频的同步包的发送定时和信道。

首先，在泛洪时隙700的第一个子时隙701中，发送节点110利用与信道f1不同的信道(例如信道f2)发送同步包。中继节点120a、120b与发送节点110同步，因此接收从发送节点110发送来的同步包。如图7所示，设为中继节点120c、120e也决定了发送节点110发送同步包的信道，因此，在子时隙701发送同步包的信道中等待同步包。另外，中继节点120d在子时隙701中以与发送同步包的信道不同的信道进行等待，因此，无法接收同步包。

此外，在本实施方式中，同步包的包长度比子时隙701的长度短。这是为了用于变更进行收发的信道的开销，在接收时也可以在比子时隙的长度短的期间内进行同步包的等待。另外，在一例中，中继节点120也可以在等待同步包的时检测到同步包就立即结束等待。

在接下来的第二个子时隙702中，发送节点110、中继节点120a、以及120b以与信道f1不同的信道(例如信道f4)发送同步包，中继节点120c接收同步包。如图7所示，在该例子中，在子时隙702，利用与在子时隙701中发送同步包的信道(f2)不同的信道(f4)来发送。另一方面，中继节点120d以与在子时隙702发送同步包的信道不同的信道f1进行同步包的等待，因此，无法接收同步包。

在接下来的第三个子时隙703中，发送节点110、中继节点120a、120b、以及120c以与信道f1不同的信道(例如信道f6)发送同步包，中继节点120e接收同步包。在图7的例子中，在子时隙703中，以与在子时隙701、702中发送同步包的信道(信道f2、f4)不同的信道(f6)发送。另一方面，中继节点120d以与在子时隙703中发送同步包的信道不同的信道f1进行同步包的等待，因此，无法接收同步包。

在接下来的第四个子时隙704中，发送节点110、中继节点120a、120b、120c、以及120e以信道f1发送同步包，中继节点120d接收同步包。中继节点120d基于同步包所包含的时刻信息603以及定时信息604进行时刻同步，能够参加无线通信系统100。另外，能够基于时刻信息603以及时序编号信息605的至少一种、定时信息604、以及待机接收的信道编号，确定在下一子时隙705中同步包的发送所使用的信道。在后面说明同步用于包的收发的信道的决定。

接下来，在第五个以及第六个子时隙705、706中、发送节点110、中继节点120a、120b、120c、120d、以及120e例如在第五个子时隙705以信道f5发送同步包，在第六个子时隙706以f3发送同步包。即，中继节点120d取得同步，若参加无线通信系统100则参加后续的包传送。通过以上方式能够在泛洪时隙700中取得节点间的同步。

在泛洪时隙700之后，在到用于下一时刻同步的泛洪时隙710为止之间，设有用于数据包的传送的泛洪时隙等(未图示)。在一例中，在无线通信系统100中，以规定的时间间隔(例如隔60秒)设有用于时刻同步的泛洪时隙。

在接在泛洪时隙700之后的泛洪时隙710的第一个子时隙711中，发送节点110例如以信道f5发送同步包，中继节点120a、120b接收同步包。中继节点120c、120d、120e无法进行同步包的接收，但进行同步包的发送所使用的信道的决定，以信道f5等待同步包。接下来，在泛洪时隙710的第二个子时隙711中，发送节点110、中继节点120a以及120b以信道f4发送同步包，中继节点120c以及120d进行同步包的接收。以下，同样地，一边切换信道一边进行同步包的传送，以使得无线通信系统100的各节点接收同步包。

在此，中继节点120d在泛洪时隙700中以第四个子时隙704进行了同步包的接收，但在泛洪时隙710中以第二个子时隙712进行同步包的接收。因此，中继节点120d在泛洪时隙710中在第三个子时隙713中进行同步包的发送。

此外，因无线通信系统100的配置的动态变化、随着时间经过而变化的干扰信号或频率选择性的传播信道等可能会引起中继节点120能够接收同步包的子时隙编号变化。因此，本实施方式中的中继节点120在失去同步的情况下，到接收同步包为止继续等待。

像这样，通过在泛洪时隙内的多个子时隙中切换发送同步包的信道，能够得到高抗干扰性能。

此外，本实施方式的同步包使用固定长度的包。因此，无线通信节点能够判断各自的子时隙的开始时刻。

另外，在图7中，已取得时刻同步的中继节点120在所有子时隙中等待同步包来进行说明。然而，中继节点120也可以基于与用于过去的时刻同步的泛洪时隙中的接收了同步包的定时有关的信息，决定开始同步包的等待的子时隙编号。例如，中继节点120e可以基于在泛洪时隙700的第三个子时隙703接收到同步包的情况，在泛洪时隙710中从第三个子时隙713起进行同步包的等待，而不在子时隙711以及712等待同步包。由此，能够削减基于中继节点120的同步包的等待的耗电量。

接下来，参照图8，说明用于传送数据包的泛洪时隙800、810中的数据包的收发。此外，在图8的例子中，设为发送节点110、以及中继节点120取得时刻同步。另外，以在泛洪时隙800中中继节点120e向发送节点110发送数据包，在泛洪时隙800中中继节点120d向发送节点110发送数据包来进行说明。另外，在本实施方式中，将发送节点110作为汇聚节点发挥功能。

另外，在泛洪时隙800中，使用规定的信道(例如信道f2)进行数据传送。然后，在后续的泛洪时隙810中，使用与泛洪时隙800不同的信道(例如信道f1)进行数据传送。

在泛洪时隙800的第一个子时隙801中中继节点120e将包含传感器数据等在内的数据包发送至发送节点110，中继节点120c接收数据包。接下来，在第二个子时隙802中，中继节点120e以及120c以与在子时隙801中数据包的发送所使用的信道相同的信道发送数据包，中继节点120a、120b、以及120d接收数据包。

此外，如图8所示，在子时隙801以及802中使用相同的信道进行数据包的发送，因此，中继节点120到接收数据包为止跨过多个子时隙持续等待数据包。

另外，在图8中，子时隙801以及802不需要进行数据包的传送所使用的信道的切换，因此，图示了子时隙长和包长度，但也可以作为数据包的更新或无线收发线路的切换为目的而适当设置开销。

此后，在第三个子时隙803中中继节点120a、120b、120c、120d、以及120e进行数据包的发送，发送节点110接收数据包。此后，在子时隙804、805、806进行数据包的发送，结束泛洪时隙800。此外，作为汇聚节点的发送节点110可以仅进行数据包的接收而不进行发送。

接下来，在接在泛洪时隙800之后的、用于数据传送的泛洪时隙810的第一个子时隙811中，中继节点120d将包含传感器数据等在内的数据包发送至发送节点110。在此，设为中继节点120b以及120c接收失败。因此，在第二个子时隙812中中继节点120d也进行数据包的发送。在子时隙812中中继节点120b以及120c进行数据包的接收。

在接下来的子时隙813中，中继节点120b、120c、以及120d进行数据包的发送，发送节点110、中继节点120a、以及120e进行数据包的接收。此后，在子时隙814以及815中发送节点110以及中继节点120a、120b、120c、120d、以及120e进行数据包的发送。

此外，在本实施方式的数据传送用的泛洪时隙中，如图8所示，AI多个数据传送用的泛洪时隙800和810中传送包长度不同的数据包。另外，与在数据传送用的泛洪时隙中传送来的数据包的包长度有关的信息不事先通知给对数据包进行中继的中继节点120。因此，没有接收到数据包的中继节点120无法确定子时隙的时隙长。

然而，由于在数据传送用的泛洪时隙内数据包的传送所使用的信道没有被切换，所以中继节点120可通过以该信道继续试行包检测，即便不具有与包长度有关的信息，也能够实现可变长的数据包的传送。

另外，在本实施方式的无线通信系统100中，中继节点120没有掌握网络拓扑。因此，在数据传送用的泛洪时隙中，没有掌握来自发送数据包的节点的跳变数。即使在这种情况下，只要利用在泛洪时隙中使用的信道进行数据包的等待，即便不清楚与发送数据包的节点相距的跳变数，中继节点120也能够接收数据包。

另外，由于在数据传送用的一个泛洪时隙内不切换信道，所以不需要在数据包之间设置用于切换信道的保护时间，能够削减数据传送用的泛洪时隙内的开销。

另外，在多个数据传送用的泛洪时隙中使用不同的信道进行数据传送。由此，能够提高数据传送用的泛洪时隙的抗干扰性能。

<信道决定方法>

接下来，说明基于发送节点110以及与发送节点取得时刻同步的中继节点120的同步包的发送信道以及数据包的发送信道的决定方法。

本实施方式的无线通信系统100使用与在节点间同步的伪随机数对应的信道，针对每个泛洪时隙决定发送信道。在此，如以下所述，以使用与基于线性同余法的伪随机数对应的信道发送数据包为例进行说明。

X_n+1＝(A×X_n+B)mod M

在此，X_n为伪随机数值。n＝0的情况下的X_n(X₀)为被称为种子的常数。M为在网络内使用的信道的总数，A以及B为根据M来决定的常数。在一例中，能够选择A以及B使B与M互质，A-1为能够整除M所具有的质因数的数。

例如，中继节点120在制造设备时或者固件的写入时，作为与参加的无线通信系统100有关的事先信息，获取了无线网络的标识符、发送节点110或者汇聚节点的标识符。

将这些事先信息作为种子来决定X₀，决定常数A以及B，生成伪随机数的序列。然后，能够从同步包所包含的时序编号n决定与各自的泛洪时隙对应的信道。

在此，参照图9A以及图9B说明泛洪时隙间的信道的关系。图9A示出了数据传送用的泛洪时隙900、901、904～909、912、以及913、控制信号传送用的泛洪时隙903以及911、以及同步信号传送用的泛洪时隙902以及910。设为泛洪时隙900的时序编号为第k个，传送所使用的信道编号为X_k。另外，图9B示出了泛洪时隙902所包含的子时隙920～027。

如图9B所示，在同步信号传送用的泛洪时隙的子时隙920～927中如上述那样一边切换信道一边传送同步包。此外，在图9B的例子中Y₀＝X_k+2。

在本实施方式中，在同步信号传送用的泛洪时隙中，在节点间同步，以泛洪时隙内的子时隙为单位进行信道的切换。例如，也可以如上述的那样，使用与基于线性同余法的伪随机数对应的信道针对每个子时隙一边切换信道一边发送同步包。

Y_n+1＝(C×Y_n+D)mod S

在此，Y_n为伪随机数值、n＝0的情况下的Y_n(Y₀)为被称为种子的常数。S为同步信号传送用的泛洪时隙所包含的子时隙的总数，C以及D为根据S而规定的常数。在一例中，能够选择C以及D使D与S互质，C-1为能够整除S所具有的所有质因数的数。

即，也可以以使用与用于决定针对每个泛洪时隙的信道编号的伪随机函数不同的伪随机函数生成伪随机数，针对每个子时隙切换使用的信道的方式来决定Y_n。

或者，也可以以将信道编号设为Y_n+1＝(Y_n+1)mod M的方式来增加等、基于规定的规则来切换信道。或者，也可以使用用于决定每个泛洪时隙的信道编号的伪随机函数如以下那样来决定Y_n。

Y_n+1＝(A×Y_n+B)mod M

例如，设为时刻不同步的中继节点120等待同步包的结果为，以图9B示出的子时隙923接收了同步包。

在该情况下，接收了同步包的中继节点120将事先信息作为种子来决定X₀，根据同步包所包含的时序编号信息605生成到X_k+2为止的序列，由此能够决定泛洪时隙902中的初始信道Y₀。接下来，像上述那样，能够基于初始信道Y₀，决定在子时隙923的下一子时隙924同步包的发送所使用的信道。

因此，时刻不同步的中继节点120在接收到同步包之后，通过进行时刻同步能够参加同步包的传送。

接下来，由于中继节点120决定了X_k+2，所以在k+3以后的泛洪时隙中使用伪随机函数生成伪随机数，由此，能够参加控制包或数据包的传送。

像这样，如图9A所示，通过在各泛洪时隙对包的传送所使用的频道X_k～X_k+13进行切换，能够提高抗干扰性能。

另外，在各泛洪时隙内使用伪随机函数生成包的传送所使用的频道，由此，能够防止多个无线通信系统100使用的信道继续重叠而通信持续失败。

<其他实施方式>

发明不限于上述的实施方式，在发明的要旨的范围内能够进行各种变形和变更。

例如，在图7以及图9B中，说明了在同步包的传送用的泛洪时隙中每隔一个子时隙对同步用于包的收发的信道进行切换。然而，也可以每隔两个或三个子时隙等、在规定个数的连续的子时隙使用同一信道进行发送。即，在同步包的传送用的泛洪时隙中，只要在时隙内进行信道的切换即可，不需要针对每个子时隙进行信道的切换。

在本实施方式中，在同步包的传送用的泛洪时隙中，图示了包含六个子时隙，但泛洪时隙所包含的子时隙的数量能够通过改变泛洪时隙的长度、同步包的包长度、或者子时隙内的保护时间而任意设定。在一例中，子时隙的数量为无线通信系统100能够使用的信道数以上的数量。由此，在一个同步包的传送用的泛洪时隙中，能够利用无线通信系统100能够使用的所有信道来发送同步包，能够提高因时刻不同步而用一个信道处于待机同步包的中继节点120接收同步包的准确率。在一例中，无线通信系统100能够使用的信道数为16，同步包的传送用的泛洪时隙所包含的子时隙的数为16。

另外，在本实施方式中，说明了在数据包传送用的泛洪时隙中传送可变长的包，但也可以传送固定长度的包。

本申请以在2021年6月16日提出的日本专利申请特愿2021-100421为基础主张优先权，将其记载内容全部援引至此。

附图标记说明

100：无线通信系统、110：发送节点、120：中继节点。

Claims (12)

1.一种通信装置，为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式收发包的多跳中继系统的通信装置，所述通信装置的特征在于，

具备信道控制单元，

所述信道控制单元在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙对用于包的收发的频道进行切换，

所述信道控制单元在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，

所述信道控制单元在所述第一泛洪时隙中针对每个子时隙按照第一跳频模式对所述频道进行切换。

3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，

所述第一跳频模式基于在节点间同步的伪随机数来决定。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的通信装置，其特征在于，

所述信道控制单元针对多个所述第二泛洪时隙的每一个按照第二跳频模式对用于包的收发的所述频道进行切换。

5.根据权利要求4所述的通信装置，其特征在于，

具有确定单元，所述确定单元基于在所述第一泛洪时隙内接收到的包的参数来确定所述第二跳频模式。

6.根据权利要求4或者5所述的通信装置，其特征在于，

所述第二跳频模式基于在节点间同步的伪随机数来决定。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的通信装置，其特征在于，

在所述第一泛洪时隙内收发固定长度的包。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的通信装置，其特征在于，

还具有发送单元，所述发送单元在所述第二泛洪时隙各自的第一个子时隙中发送从传感器获取的传感器数据。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的通信装置，其特征在于，

在所述第一泛洪时隙中，收发包含时间戳信息在内的同步包。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的通信装置，其特征在于，

所述信道控制单元在第一泛洪时隙内的所述第一子时隙中接收到包的情况下确定在所述第二子时隙中用于包的收发的频道，

所述通信装置还具有传送单元，该传送单元在所述第二子时隙中传送在所述第一子时隙中接收的包。

11.一种通信方法，为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式在节点间收发包的多跳中继系统的通信方法，所述通信方法的特征在于，包括：

在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙对用于包的收发的频道进行切换；

在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。

12.一种多跳中继系统，为在分别包括多个子时隙的第一泛洪时隙和第二泛洪时隙中使用泛洪方式在节点间收发包的多跳中继系统，所述多跳中继系统的特征在于，

在所述第一泛洪时隙内的第一子时隙和第二子时隙对用于包的收发的频道进行切换，

在所述第二泛洪时隙内不对用于包的收发的频道进行切换，在多个所述第二泛洪时隙之间对用于包的收发的频道进行切换。