JP2005341148A - Wireless communication method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えばデータ通信などを行う無線LAN(Local Area Network:構内情報通信網)システムに適用して好適な、無線通信方法及び無線通信装置、並びに無線通信システム内で通信処理を行う装置に実装されるコンピュータ可読形式プログラムに関し、特に基地局装置を配置しない、自律分散ネットワークであるアドホックネットワークに適用される技術に関する。 The present invention relates to a wireless communication method, a wireless communication apparatus, and an apparatus for performing communication processing in a wireless communication system, which are suitable for application to a wireless local area network (LAN) system that performs data communication, for example. The present invention relates to a computer-readable program implemented, and particularly to a technique applied to an ad hoc network that is an autonomous distributed network in which no base station device is arranged.
従来、無線ネットワークを構成する各無線通信装置で送受信を行うタイミングを同期させる時間同期処理としては、例えば、特定のアクセスポイント、あるいは基地局装置から、所定の周期で同期信号を発し、各無線通信端末が、その同期信号を受信し、その受信時間を解析することによって、自己の管理する時間を修正もしくは微調整する時間補正手段と時間補正機構を備えることで、ネットワーク内のアクセスポイント、あるいは基地局装置と同期を取り、全ての無線通信端末がこの時間補正手段と時間補正機構を備えることで、ネットワーク内の同期が取られる仕組みになっていた。 Conventionally, as time synchronization processing for synchronizing the timing of transmission / reception in each wireless communication device constituting a wireless network, for example, a synchronization signal is issued at a predetermined cycle from a specific access point or base station device, and each wireless communication The terminal is provided with a time correction means and a time correction mechanism for correcting or fine-tuning the time managed by the terminal by receiving the synchronization signal and analyzing the reception time. Synchronizing with the station apparatus, all wireless communication terminals are provided with the time correction means and the time correction mechanism, so that the synchronization within the network is achieved.
また、ネットワーク内に特定のアクセスポイント、あるいは基地局装置を配置しない、自律分散ネットワークにおいても、マスタと呼ばれる特定の無線通信装置を決定し、そのマスタに対して一元的に同期を取る方法が想定されていた。 In addition, even in an autonomous distributed network where a specific access point or base station device is not arranged in the network, a method is assumed in which a specific wireless communication device called a master is determined and synchronized with the master in a centralized manner. It had been.
つまり、従来の無線ネットワークにおける一般的な時間同期処理としては、ネットワーク内あるいは、ネットワークの外に存在する特定の装置からのタイミングの報知によって、このタイミングに全ての無線通信装置が自己で管理する時間を同期させることで、ネットワーク同期をはかる方法が一般的であった。 In other words, as a general time synchronization process in a conventional wireless network, the time that all wireless communication devices manage themselves at this timing by notification of the timing from a specific device existing in the network or outside the network. A common method is to synchronize the network.
また、特許文献1に記載された無線ネットワークの時間同期処理では、自律分散ネットワークにおいて、各ノードが基準時間を外部から受信せず、さらにネットワークトポロジーを必要とすることなく時刻同期を確立できる処理が開示されている。
Moreover, in the time synchronization processing of the wireless network described in
さらに最近では、近隣に存在する無線通信装置の全てで同期を取り、自律分散型アドホックネットワークを運営する処理も考えられている。
このように従来は、ネットワーク内の時間同期を行なうために、特定の無線通信装置が必要となり、利用者が近隣の無線通信装置との間で自由に自律分散型のアドホックネットワークを構築する上で妨げになっていた。 As described above, conventionally, a specific wireless communication device is required to perform time synchronization in the network, and a user can freely construct an autonomous decentralized ad hoc network with nearby wireless communication devices. It was a hindrance.
また、特許文献1に記載されている無線ネットワークの時間同期処理では、マスタとなる無線ノードに順番に同期を取る処理になり、やはり最終的に全体のマスタとなる無線ノードへの同期が必要になるという問題があった。
In addition, in the time synchronization processing of the wireless network described in
さらに、近隣に存在する無線通信装置の全てで単純に同期を取る処理では、周囲の無線通信装置における挙動の変化を常に把握していなければ同期を取ることができないため、情報伝送時間以外で動作頻度を低減するための低消費電力動作が難しいという問題があった。 Furthermore, in the process of simply synchronizing with all the wireless communication devices that exist in the vicinity, synchronization cannot be achieved unless the behavior change in the surrounding wireless communication devices is always grasped. There has been a problem that low power consumption operation for reducing the frequency is difficult.
特に、非同期で存在するアドホックネットワーク同士が同一空間上に存在した場合に、既存するどちらのアドホックネットワークに同期をあわせれば良いのか、各無線通信装置では判断がつかないという問題があった。 In particular, when ad hoc networks that exist asynchronously exist in the same space, there is a problem that each wireless communication device cannot determine which existing ad hoc network should be synchronized.
また、特定の無線通信装置をマスタとして指定する従来の処理では、最初からマスタとなる通信装置を決めておかないと、特定の通信装置をマスタに指定するまでに時間がかかるという問題があった。 In addition, in the conventional process of designating a specific wireless communication device as a master, there is a problem that it takes time to designate a specific communication device as a master unless a communication device as a master is determined from the beginning. .
さらに、無線ネットワークの運用中にマスタとなる通信装置を変更する場合に、複雑な処理を行なって、マスタとなる通信装置を設定し直さなければならないという問題が生じていた。 Furthermore, when changing the master communication device during the operation of the wireless network, there has been a problem that complicated processing must be performed to reset the master communication device.
本発明は、自律分散アドホックネットワークにおいて、特定の無線通信装置を基準とせずに時間同期を確立できるようにすることを目的とする。 An object of the present invention is to enable time synchronization to be established without using a specific wireless communication device as a reference in an autonomous distributed ad hoc network.
また本発明は、常に周辺の無線通信装置の存在を監視せずとも、良好に時間同期を確立することを目的とする。 Another object of the present invention is to satisfactorily establish time synchronization without always monitoring the presence of surrounding wireless communication devices.
本発明は、ネットワーク上で特定の無線通信装置をマスタとして、全ての無線通信装置がその同期信号に同期するのではなく、全ての無線通信装置が近隣の無線通信装置間で、自律分散的に同期を取るようにしたものである。 In the present invention, a specific wireless communication device is used as a master on a network, and not all wireless communication devices are synchronized with the synchronization signal, but all wireless communication devices are autonomously distributed among neighboring wireless communication devices. Synchronized.
近隣の無線通信装置との間で同期を取る処理として、一時的な時間補正に加え所定の周期で補正が必要な場合に、その補正量を加味した時間を周期的に設定して、時刻補正を行なうようにした。 As a process to synchronize with neighboring wireless communication devices, when correction is required in a predetermined cycle in addition to temporary time correction, the time that takes the correction amount into account is set periodically to correct the time To do.
また、近隣の無線通信装置との間で、所定の時間周期にわたる同期補正周期を用いて補正を行なうようにした。 In addition, correction is performed using a synchronization correction period over a predetermined time period with neighboring wireless communication devices.
このようにしたことで、所定の周期で周辺の無線通信装置が送信した情報を自己の時間に照らし合わせて収集し、その収集された時間情報から、自己の同期時間を補正することができる。 By doing in this way, the information which the surrounding radio | wireless communication apparatus transmitted with the predetermined period can be collected in light of own time, and self-synchronization time can be correct | amended from the collected time information.
本発明によると、所定の周期で周辺の無線通信装置が送信した情報を自己の時間に照らし合わせて収集し、その収集された時間情報から、自己の同期時間を補正することで、アドホックネットワークにおける、時間同期を得ることができる。これより、ネットワーク内に時間同期を司る制御局装置や特定の装置を配置することなく、自律分散的に周辺の通信装置との間で同期を得ることができる。 According to the present invention, the information transmitted by neighboring wireless communication devices in a predetermined cycle is collected in light of its own time, and the synchronization time is corrected from the collected time information, so that in the ad hoc network Can get time synchronization. Thus, synchronization can be obtained with peripheral communication devices in an autonomous and distributed manner without arranging a control station device or a specific device that controls time synchronization in the network.
また、自己の同期時間を所定の周期単位で1回の時間補正を行なうことによって、周辺の通信装置との間で安定的に時間同期を図ることができる。 In addition, by performing one time correction of the own synchronization time in a predetermined cycle unit, it is possible to stably achieve time synchronization with peripheral communication devices.
つまり、スーパーフレーム周期ごとに毎回時間補正を行なうことなく、所定の周期で時間補正を行なえば良くなるため、低消費電力動作が可能となるネットワーク同期が得られるという効果を奏する。 That is, it is only necessary to perform time correction at a predetermined period without performing time correction every superframe period, so that it is possible to obtain network synchronization that enables low power consumption operation.
さらに、所定の周期で周期的に自己の同期時間を時間補正することによって、自己のクロック誤差を毎回補正する処理を簡素化できる。 Furthermore, the process of correcting its own clock error each time can be simplified by periodically correcting the synchronization time of itself with a predetermined period.
これより、例えば自己のスーパーフレーム周期が定常的に短い場合において、毎回時間補正が必要な場合であっても、所定の周期で周期的に時間補正を行なうことによって、自己のクロック誤差を補正する回数を減らせるという効果を奏する。 Thus, for example, when the self-frame period is constantly short, even if time correction is required every time, the self-clock error is corrected by performing time correction periodically at a predetermined period. The effect is that the number of times can be reduced.
以下、本発明の一実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態において想定している通信の伝播路は無線であり、かつ単一の伝送媒体(周波数チャネルによりリンクが分離されていない場合)を用いて、複数の機器間でネットワークを構築する場合としてある。但し、複数の周波数チャネルが伝送媒体として存在する場合であっても、同様のことがいえる。また、本実施の形態で想定している通信は蓄積交換型のトラヒックであり、パケット単位で情報が転送される。また、本実施の形態におけるネットワークは、アドホックネットワークとしてあり、ネットワーク内の各通信局を統括して管理する制御局は存在しないネットワークとしてある。 When a communication propagation path assumed in this embodiment is wireless, and a network is constructed between a plurality of devices using a single transmission medium (when a link is not separated by a frequency channel) It is as. However, the same can be said even when a plurality of frequency channels exist as transmission media. Further, the communication assumed in this embodiment is a storage and exchange type traffic, and information is transferred in units of packets. In addition, the network in the present embodiment is an ad hoc network, and there is no control station that manages and manages each communication station in the network.
図1は、本実施の形態による無線通信システムを構成する無線通信装置(通信局)の配置例である。ここでは、通信装置1,2,‥‥7の7台の無線通信装置が、同一空間上に分布している様子を表わしている。
FIG. 1 is an arrangement example of radio communication apparatuses (communication stations) constituting the radio communication system according to the present embodiment. Here, seven
図1では、各通信装置1,2,‥‥7と無線通信が可能な通信範囲1a,2a,‥‥7aを破線で示してあり、その範囲内にある他の通信装置と互いに通信ができるのみならず、自己の送信した信号が干渉する範囲として定義される。即ち、図1の例では、
・通信装置1は近隣にある通信装置2,3,4と通信可能な範囲にある。
・通信装置2は近隣にある通信装置1,4と通信可能な範囲にある。
・通信装置3は近隣にある通信装置1,6,7と通信可能な範囲にある。
・通信装置4は近隣にある通信装置1,2,5と通信可能な範囲にある。
・通信装置5は近隣にある通信装置4と通信可能な範囲にある。
・通信装置6は近隣にある通信装置3と通信可能な範囲にある。
・ 通信装置7は近隣にある通信装置3と通信可能な範囲にある。
本例の場合には、それ以外の通信装置間では、直接無線通信ができないものとする。後述する本例の具体的な通信処理では、この図1に示した無線通信状態のネットワーク構成である場合の処理をしめしてある。
In FIG. 1,
The
The
The
The
The
The
The
In the case of this example, it is assumed that direct wireless communication is not possible between other communication apparatuses. In the specific communication process of this example described later, the process in the case of the network configuration in the wireless communication state shown in FIG. 1 is shown.
そして、本実施の形態においては、各通信装置が、周囲にある他の通信装置との間で、互いに影響を考慮しながら1つの無線伝送路を時分割で利用するアクセス制御処理を行うようにしてあり、その無線通信のアクセス制御を行うために、各通信装置で時間同期の補正処理を行うようにしてある。 In this embodiment, each communication device performs access control processing using one wireless transmission path in a time-sharing manner with other communication devices in the vicinity in consideration of the influence of each other. In order to perform access control of the wireless communication, each communication device performs time synchronization correction processing.
図2は、本例のシステムに適用される通信局を構成する無線通信装置の構成例を示したブロック図である。この無線通信装置は、この無線通信装置に接続される機器(図示せず)との間で各種情報の交換を行なうためのインターフェース24を備え、その接続された機器からインターフェース24に送られてきたデータや、無線伝送路を介して受信したデータを一時的に格納しておくデータバッファ23を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a wireless communication apparatus constituting a communication station applied to the system of this example. This wireless communication apparatus includes an
周辺に存在する他の無線通信装置と通信を行う構成について説明すると、本例の無線通信装置は、周辺に存在する無線通信装置と自律分散的に同期を取って動作するものとしてある。無線通信用の手段としては、伝送媒体上で周辺の通信装置からの信号を受信し、自己通信装置の送信信号を送信するアンテナ11が、無線受信部12及び無線送信部22に接続してある。無線送信部22では、例えばウルトラワイドバンド信号(Ultra Wideband信号:UWB信号)として変調処理を行い、無線受信部12では、例えばウルトラワイドバンド信号の復調処理を行って、復調されたデータを後段の回路に供給する。なお、アンテナ11については、送信と受信で別のアンテナを用意しても良く、或いは複数のアンテナを備えていわゆるダイバーシティ受信を行うようにしても良い。
The configuration for performing communication with other wireless communication apparatuses existing in the vicinity will be described. The wireless communication apparatus of this example operates in synchronization with the wireless communication apparatuses existing in the vicinity in an autonomous and distributed manner. As a means for wireless communication, an
無線受信部12では、他の通信装置からの信号を指定時刻に受信し、所定の信号形式として復号処理をする。この無線受信部12で受信した信号を受信データ解析部13に供給して、受信した信号から所定の形式により構築されているデータ情報部分を抽出する。また、無線受信部12で受信した信号をビーコン解析部14に供給して、受信信号の中からビーコン信号を収集し、その記載情報を抽出して解析する。
The
また、この無線通信装置の動作時間の基準となるクロック信号を所定の間隔で発生する基準時間生成部15と、周辺にある無線通信装置が送信したビーコンの受信時刻を時間情報として集める時間情報収集部16と、所定の間隔で収集した時間情報から自己の同期時間補正量を算出する補正量算出部17とを備える。補正量算出部17で算出された補正量のデータは、自律分散的アドホックネットワークを構成する無線通信装置の制御を一元的に行なう中央制御部18に供給する。中央制御部18には、メモリなどで構成される情報記憶部25が接続してあり、情報記憶部25には、この通信装置の動作手順が実行命令書形式で保存され、スキャン周期情報や、周辺通信装置の存在情報と、その周辺通信装置のビーコン送信時刻情報、同期時間の補正情報などを保存しておく。
In addition, a reference time generation unit 15 that generates a clock signal serving as a reference for the operation time of the wireless communication device at a predetermined interval, and time information collection that collects reception times of beacons transmitted by nearby wireless communication devices as
また、補正量算出部17で算出された補正量と、情報記憶部25に保存されたデータに基づいて、周期的に同期時間の補正量を設定し、アドホックネットワークの同期を維持する処理を行う同期時間補正部19と、基準時間の情報と補正時間の情報から同期を維持するための時間調整を行なうタイミング制御部20と、ある周期で自己の存在を周辺通信装置に対して送信するビーコン信号を生成するビーコン生成部21とを備える。
Further, based on the correction amount calculated by the correction amount calculation unit 17 and the data stored in the
無線送信部22では、ビーコン生成部21で生成されたビーコン情報や、データバッファ23から供給されたアプリケーションデータ情報を、所定の信号形式に変調処理を行なう。
The
なお、本例の無線通信装置は、図2に示したブロック以外に必要に応じて他の機能を備えたブロックが付加されたり、ここに記載されたブロックのうち機能を統合するなどして不要となったブロックが適宜統合されたりする構成であっても良い。 Note that the wireless communication apparatus of this example is not required by adding blocks having other functions as necessary in addition to the blocks shown in FIG. 2 or by integrating functions among the blocks described here. A configuration may be adopted in which the resulting blocks are integrated as appropriate.
また、ここでは無線通信方式として、UWB 方式を例にして説明したが、例えば無線LANに適用可能な、比較的近距離の通信に適したその他の各種通信方式を適用することもできる。具体的には、UWB 方式以外の方式として、OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex :直交周波数分割多重)方式、CDMA(Code Division Multiple Access:符号分割多元接続)方式などが適用可能である。 Although the UWB system has been described as an example of the wireless communication system here, other various communication systems suitable for relatively short-distance communication that can be applied to, for example, a wireless LAN can also be applied. Specifically, as a method other than the UWB method, an OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex) method, a CDMA (Code Division Multiple Access) method, or the like is applicable.
次に、本例のアドホックネットワークで定義されている、スーパーフレーム構成について、図3を参照して説明する。本例のスーパーフレーム構成は、所定の時間間隔で周期的なビーコン信号を送信することで定義される。図3は、7台の通信装置1〜7でのビーコンBの送信状態と、他局から送信されたビーコンの受信状態(斜線を付してN1〜N7と示す位置:数字は通信装置1〜7の番号に対応)を1台ごとに個別に示した図である。
Next, a super frame configuration defined in the ad hoc network of this example will be described with reference to FIG. The super frame configuration of this example is defined by transmitting periodic beacon signals at predetermined time intervals. FIG. 3 shows the transmission state of beacon B in seven
本例のスーパーフレームは、各無線通信装置1〜7が独自にスーパーフレーム構成を設定することとし、近隣に存在する無線通信装置のスーパーフレーム構成と開始タイミングが重ならないように設定される。
The superframe of this example is set so that each of the
具体的には、例えば図3(a)に示すように、無線通信装置1では、近隣にある通信装置2,3,4のビーコン信号(N2、N3、N4)を受信し、それらのビーコン信号と重ならないタイミングで自身のビーコン信号(B1)を送信して、次のビーコン信号送信タイミング(B1’)までの周期を自己のスーパーフレーム周期を設定する。
Specifically, for example, as shown in FIG. 3A, the
また、通信装置2においては、図3(b)に示すように、近隣にある通信装置1,4のビーコン信号(N1、N4)を受信できる。通信装置3では、図3(c)に示すように、その近隣にある通信装置1,6,7のビーコン信号(N1、N6、N7)を受信できる。通信装置4では、図3(d)に示すように、その近隣にある通信装置1,2,5のビーコン信号(N1、N2、N5)を受信できる。通信装置5では、図3(e)に示すように、その近隣にある通信装置4のビーコン信号(N4)を受信できる。通信装置6では、図3(f)に示すように、その近隣にある通信装置3のビーコン信号(N3)を受信できる。通信装置7では、図3(g)に示すように、その近隣にある通信装置3のビーコン信号(N3)を受信できる。
Further, as shown in FIG. 3B, the
各通信装置から送信されるビーコン信号は、例えば図4に示すように構成されている。本例のビーコン信号として生成されるビーコンフレームは、各無線通信装置から所定の周期で送信され、周囲の通信装置がこのビーコン信号を受信することでその通信装置の存在を把握するものである。 The beacon signal transmitted from each communication device is configured as shown in FIG. 4, for example. A beacon frame generated as a beacon signal in this example is transmitted from each wireless communication device at a predetermined cycle, and the surrounding communication devices receive the beacon signal to grasp the presence of the communication device.
図4に示すように本例のビーコンフレームは、受信先通信装置の指定としてブロードキャストアドレスを記載し、送信元通信装置を示すアドレス、ビーコンフレームであることを示す識別子、この通信装置の属性情報、近隣に存在する他の無線通信装置の存在情報、優先利用領域の存在情報、グループ識別子、誤り検出符号などから構成される。 As shown in FIG. 4, the beacon frame of this example describes the broadcast address as the designation of the destination communication device, the address indicating the transmission source communication device, the identifier indicating that it is a beacon frame, the attribute information of this communication device, Consists of presence information of other wireless communication devices existing in the vicinity, presence information of preferential use areas, group identifiers, error detection codes, and the like.
なお、図4に示したこれらの情報に、さらに必要な情報があれば適宜追加されてビーコンフレームが構成されても良く、また、不要な情報であれば適宜削除されてビーコンフレームが構成されても良い。 In addition, if necessary information is added to the information shown in FIG. 4, a beacon frame may be added as appropriate and a beacon frame may be deleted if unnecessary information is configured. Also good.
次に、このように構成されるビーコン信号の送信タイミングで設定されるスーパーフレーム内に構成されるタイムスロットについて説明する。図5は、アドホックネットワークにおけるタイムスロット構成例である。 Next, a description will be given of a time slot configured in a super frame set at the transmission timing of the beacon signal configured as described above. FIG. 5 is a time slot configuration example in an ad hoc network.
このタイムスロット構成は、自己のビーコン送信位置から定義されるスーパーフレーム周期を基準として、そのスーパーフレームを例えば64個に分割したものを1つのタイムスロットとして定義してある。 In this time slot configuration, a super frame period defined from its own beacon transmission position is used as a reference, and the super frame divided into, for example, 64 is defined as one time slot.
このスーパーフレームを64個に分割したタイムスロットは、アドホックネットワークを構成する無線通信装置ごとに、自己のビーコン送信位置から設定され、近隣に存在する無線通信装置との間でタイムスロットの開始位置の同期を取ることで、アドホックネットワークの同期を取る構成となっている。 The time slot obtained by dividing the superframe into 64 is set for each wireless communication device constituting the ad hoc network from its own beacon transmission position, and the time slot start position with the wireless communication device existing in the vicinity. By synchronizing, it is configured to synchronize the ad hoc network.
図5は無線通信装置1での例を示してあり、0番目のタイムスロットに自己のビーコン送信位置が存在し、通信装置2からのビーコン受信が16番目のタイムスロットに行われ、通信装置3からのビーコン受信が32番目のタイムスロットに行われ、通信装置4からのビーコン受信が48番目のタイムスロットに行われる構成が示されている。
FIG. 5 shows an example of the
この様に各無線通信装置は、自己の近隣に存在する通信装置のビーコン信号の存在を、自己のスーパーフレーム周期を基準としたタイムスロットに当てはめて管理する構成になっている。 In this way, each wireless communication apparatus is configured to manage the presence of a beacon signal of a communication apparatus existing in the vicinity of the wireless communication apparatus by applying it to a time slot based on its own superframe period.
図6は、アドホックネットワークにおけるスキャン周期の構成例である。このスキャン周期の構成は、所定の周期に一回、スーパーフレーム周期にわたる受信動作を行なう事で、自己の周囲に存在する全ての近隣通信装置のビーコン信号を受信する構成である。 FIG. 6 is a configuration example of a scan cycle in an ad hoc network. The configuration of this scan cycle is a configuration in which beacon signals of all neighboring communication devices existing around the device are received by performing a reception operation over a superframe cycle once in a predetermined cycle.
ここでは、例えば100スーパーフレーム周期に1回のスキャン周期を設定し、その都度、近隣通信装置のビーコン信号を受信する構成を示している。 Here, for example, a configuration is shown in which one scan cycle is set for every 100 superframe cycles, and a beacon signal of a neighboring communication device is received each time.
つまり、スーパーフレーム(SF#0)で、そのスーパーフレーム周期にわたる受信動作を行ない、収集できたビーコンから、自己の周囲に存在する通信装置の存在と、クロックずれを判断する構成になっている。 In other words, the reception operation over the superframe period is performed in the superframe (SF # 0), and the presence of the communication device existing around itself and the clock deviation are determined from the collected beacons.
さらに、以降のスーパーフレーム(SF#1〜SF#99)では、これら既存のビーコン信号を受信してもよいが、同期時間の補正作業は行なわないこととする。
Furthermore, in the subsequent superframes (
そして、スーパーフレーム(SF#99)の次に、ビーコンスキャンを行なうスーパーフレーム周期(SF#0)が到来し、再び、そのスーパーフレーム周期にわたる受信動作を行ない、収集できたビーコンから、自己の周囲に存在する通信装置の存在と、クロックずれを判断する構成になっている。 Then, after the superframe (SF # 99), the superframe period (SF # 0) for performing the beacon scan arrives, and the reception operation over the superframe period is performed again. It is configured to determine the presence of a communication device existing in the network and a clock shift.
次に、本例のネットワーク内の無線通信装置での通信動作の例を、図7のフローチャートを参照して説明する。まず本例の無線通信装置は電源投入後、スーパーフレーム周期の設定を行ない(ステップS11)、その周期にわたる近隣ビーコンのスキャン処理を行なう(ステップS12)。 Next, an example of a communication operation in the wireless communication device in the network of this example will be described with reference to the flowchart of FIG. First, after the power is turned on, the wireless communication apparatus of this example sets a superframe period (step S11), and performs a scanning process for neighboring beacons over the period (step S12).
そして、受信できた近隣に存在する通信装置のビーコン情報を収集し(ステップS13)、周囲の通信装置のビーコン送信と受信を妨げない位置を、自己のビーコン送信時刻(タイミング)を設定する(ステップS14)とともに、ビーコンスキャン周期の設定を行なう(ステップS15)。 And the beacon information of the communication apparatus which exists in the neighborhood which was able to be received is collected (step S13), and the position which does not prevent the beacon transmission and reception of the surrounding communication apparatus is set to its own beacon transmission time (timing) (step) Along with S14), a beacon scan cycle is set (step S15).
さらに、ビーコン送信時刻(タイミング)が到来した場合には(ステップS16)、スーパーフレーム周期の補正時間量を獲得し(ステップS17)、補正追加時間があれば(ステップS18)、その補正時間が経過するまで(ステップS19)待った後、自己のスーパーフレーム周期の開始を待って、ビーコンフレームの送信を行なう(ステップS20)。また、ステップS18で補正追加時間がなければ、直接ステップS20に移ってビーコンフレームの送信を行なう。 Furthermore, when the beacon transmission time (timing) has arrived (step S16), the correction time amount of the superframe period is acquired (step S17), and if there is a correction additional time (step S18), the correction time has elapsed. After waiting (step S19), a beacon frame is transmitted after waiting for the start of its own superframe cycle (step S20). If there is no additional correction time in step S18, the process proceeds directly to step S20 to transmit a beacon frame.
スキャン周期で設定したスキャンフレームが到来した場合は(ステップS21)、そのスーパーフレーム周期でのビーコンスキャン処理を起動し(ステップS22)、受信した既知の通信装置からのビーコン受信時刻を収集する(ステップS23)。 When the scan frame set in the scan cycle arrives (step S21), the beacon scan processing in the super frame cycle is started (step S22), and the received beacon reception time from the known communication device is collected (step S22). S23).
ここで、所定時間よりも遅延又は早着したビーコンが存在すれば(ステップS24)、補正時間の設定が必要か判断し(ステップS25)、必要であれば、その遅延量(又は早着量)から補正時間を設定する(ステップS26)。ステップS24で遅延したビーコン及び早着したビーコンが存在しない場合と、ステップS25で補正時間の設定が不要と判断された場合には、補正時間の設定は行なわれない。 Here, if there is a beacon that is delayed or arrived earlier than the predetermined time (step S24), it is determined whether the correction time needs to be set (step S25), and if necessary, the delay amount (or early arrival amount). To the correction time is set (step S26). If there is no delayed beacon or early beacon in step S24, or if it is determined in step S25 that setting of the correction time is unnecessary, the correction time is not set.
そして、新たな通信装置からのビーコンを受信した場合には(ステップS27)、その通信装置を新規通信装置として登録し(ステップS28)、既存の通信装置からのビーコンの受信がなくなれば(ステップS29)、その通信装置の登録を抹消する(ステップS30)。 なお、新規ビーコンの受信と既存ビーコンの消滅がなければ、これらの登録処理は起動されない。 When a beacon is received from a new communication device (step S27), the communication device is registered as a new communication device (step S28), and if no beacon is received from the existing communication device (step S29). ), The registration of the communication device is deleted (step S30). Note that these registration processes are not started unless a new beacon is received and an existing beacon disappears.
そして、インターフェース24(図2参照)にアプリケーションからの送信データを受理した場合には(ステップS31)、データをバッファ23に格納し(ステップS32)、その相手先へ送信が可能な時刻(タイミング)が到来した場合に(ステップS33)、そのデータを送信する(ステップS34)。 When the transmission data from the application is received by the interface 24 (see FIG. 2) (step S31), the data is stored in the buffer 23 (step S32), and the time (timing) at which transmission to the destination is possible. Is received (step S33), the data is transmitted (step S34).
さらに、自己の受信時刻(タイミング)が到来した場合には(ステップS35)、受信動作を開始し、自己宛データを受信した場合に(ステップS36)、そのデータをバッファに格納し(ステップS37)、インターフェースからアプリケーションに対して出力する(ステップS38)。なお、自己宛データ以外を受信した場合には、この処理は行なわれない。 Further, when the own reception time (timing) has arrived (step S35), the reception operation is started, and when the self-addressed data is received (step S36), the data is stored in the buffer (step S37). The data is output from the interface to the application (step S38). Note that this processing is not performed when data other than the self-addressed data is received.
これら各一連の動作が終了した後にはステップS16に移行し、ビーコン送信時間が再び到来した場合には、その処理をくり返し行なう構成になっている。 After completion of each series of operations, the process proceeds to step S16. When the beacon transmission time comes again, the process is repeated.
次に、このようにして同期時間の補正動作が行われる例について説明する。
図8は、アドホックネットワークにおける同期時間ずれの発生例を示したものである。ここでは、通信装置1における同期時間補正処理例を示す。図8(a)は、タイムスロット#0における自己の無線通信装置1からのビーコン送信タイミングを示している。
Next, an example in which the synchronization time correction operation is performed in this way will be described.
FIG. 8 shows an example of occurrence of a synchronization time shift in an ad hoc network. Here, an example of a synchronization time correction process in the
図8(b)は、タイムスロット#16における近隣通信装置2のビーコン受信動作を示していて、ここでは通信装置1で管理している時間よりも、3クロックだけ遅延した時間にビーコン信号が受信されたことを示している。
FIG. 8B shows the beacon reception operation of the neighboring
図8(c)は、タイムスロット#32における近隣通信装置3のビーコン受信動作を示していて、ここでは通信装置1で管理している時間よりも、2クロック早い時間にビーコン信号が受信されたことを示している。
FIG. 8C shows the beacon reception operation of the neighboring
図8(d)は、タイムスロット#48における近隣通信装置4のビーコン受信動作を示していて、ここでは通信装置1で管理している時間よりも、2クロックだけ遅延した時間にビーコン信号が受信されたことを示している。
FIG. 8D shows the beacon reception operation of the neighboring
図9は、このようにして検出された場合の無線通信装置における同期時間補正の処理例を示した図である。これは、図8に示した無線通信装置1での同期時間ずれ情報の収集結果により、自己の通信装置1の動作クロックを補正して、周囲の無線通信装置との間で自律分散的に同期あわせ作業を行なうものである。
FIG. 9 is a diagram illustrating a processing example of the synchronization time correction in the wireless communication device when detected in this way. This is because the operation clock of the
ここでは、図8の同期時間ずれ情報の収集結果より、図8(b)一番に示した、遅れている近隣通信装置2の時間にあわせて、例えば、1スーパーフレームあたり、3クロックの補正時間量を加算して同期を取るようにしてある。つまり、無線通信装置1では、自己のタイムスロット#63経過後、3クロックの追加時間補正を加算し、タイムスロット#0が開始される構成を表わしている。
Here, from the collection result of the synchronization time lag information in FIG. 8, for example, 3 clocks are corrected per superframe in accordance with the time of the delayed neighboring
図10は、ビーコン周期による時間補正の処理例を示す。この例では、スキャン周期に一度だけスーパーフレーム周期の調整を行なう処理であり、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、そこで近隣の無線通信装置のビーコン送信時間から、追加時間補正量を算出し、以降のスーパーフレームのSF#1とSF#2の間にて、その同期時間の補正を行なう処理を示している。
FIG. 10 shows a processing example of time correction based on the beacon period. In this example, the superframe cycle is adjusted only once in the scan cycle, and a beacon scan is performed in the superframe cycle of
この補正動作は、次のスキャン周期にも、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、以降のスーパーフレームのSF#1とSF#2の間にて、その同期時間の補正が行なわれることになる。
In this correction operation, a beacon scan is also performed in the superframe period of
図11は、スーパーフレーム周期での時間補正の処理例を示す。これは、スーパーフレーム周期ごとに毎回時間の調整を行なう処理であり、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行なった後、1スーパーフレーム周期ごとに補正が必要な場合に、以降のスーパーフレームの間隔に、毎回、その同期時間の補正が行なわれることになる。
FIG. 11 shows an example of time correction processing in the superframe period. This is a process of adjusting the time every superframe period, and after performing a beacon scan in the superframe period of
この補正動作は、次のスキャン周期にも、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、必要に応じて、以降のスーパーフレームの間隔で、その同期時間の補正が行なわれることになる。
In this correction operation, a beacon scan is also performed in the superframe cycle of
なお、図11に示したように、1スーパーフレーム周期ごとに補正時間補正を行うのではなく、所定スーパーフレーム周期に1回、補正を行うようにしてもよい。例えば、100スーパーフレーム期間で、合計で25クロック補正が必要な場合、4スーパーフレーム期間に1回、1クロックずつ補正するようにしてもよい。 As shown in FIG. 11, the correction time correction may not be performed every superframe period, but may be performed once every predetermined superframe period. For example, if a total of 25 clock corrections are required in 100 superframe periods, the correction may be performed once every 4 superframe periods, one clock at a time.
また、図9から図11に示した例では、一番時間差があるものが、図8(b)に示すように遅れたタイミングである場合の処理例について説明したが、一番時間差があるものが、例えば図8(c)に示すように、早着したタイミングである場合には、補正時間量を減算して同期を取るようにすればよい。 Further, in the examples shown in FIGS. 9 to 11, the processing example in the case where the time difference is the most delayed timing as shown in FIG. 8B has been described. However, for example, as shown in FIG. 8C, when it is the timing of early arrival, the correction time amount may be subtracted to achieve synchronization.
図12から図15は、この場合の処理例を示した図である。同期時間ずれ情報の収集結果として、図12に示した状態が得られて、自己の通信装置の動作クロックを補正して、周囲の無線通信装置との間で自律分散的に同期あわせ作業を行なうものである。ここでは、図12の同期時間ずれ情報の収集結果より、一番進んでいる近隣通信装置3の時間にあわせて、例えば、1スーパーフレームあたり、2クロックの補正時間量を減算して同期を取る処理例である。
12 to 15 are diagrams showing an example of processing in this case. As a result of collecting the synchronization time lag information, the state shown in FIG. 12 is obtained, and the operation clock of its own communication device is corrected, and synchronization work is performed autonomously and distributedly with surrounding wireless communication devices. Is. Here, from the collection result of the synchronization time lag information in FIG. 12, for example, in accordance with the time of the nearest
つまり、無線通信装置1では、自己のタイムスロット#63に、2クロックの時間減算補正を行ない、タイムスロット#0が開始される構成を表わしている。
That is, the
図13は、ビーコン周期による時間減算補正の処理例を示す。ここでは、スキャン周期に一度だけスーパーフレーム周期の調整を行なう処理であり、SF#0のスーパーフレーム周期でビーコンスキャンを行ない、そこで近隣の無線通信装置のビーコン送信時間から、減算時間補正量を算出し、以降のスーパーフレームのSF#1とSF#2の間にて、その同期時間の補正を行なう処理を示している。
FIG. 13 shows a processing example of time subtraction correction based on the beacon period. Here, it is a process to adjust the superframe cycle only once in the scan cycle, and a beacon scan is performed in the superframe cycle of
この補正動作は、次のスキャン周期にも、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、以降のスーパーフレームのSF#1とSF#2の間にて、その同期時間の補正が行なわれることになる。
In this correction operation, a beacon scan is also performed in the superframe period of
図14は、スーパーフレーム周期での時間減算補正の処理例を示す。これは、スーパーフレーム周期ごとに毎回時間の調整を行なう処理であり、SF#0のスーパーフレーム周期でビーコンスキャンを行なった後、1スーパーフレーム周期ごとに補正が必要な場合には、以降のスーパーフレーム周期に毎回その同期時間の補正が行なわれることになる。
FIG. 14 shows a processing example of time subtraction correction in the superframe period. This is a process of adjusting the time every superframe period, and after performing a beacon scan at the superframe period of
この補正動作は、次のスキャン周期にも、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、必要に応じて、以降のスーパーフレームの間隔で、その同期時間の補正が行なわれる構成としても良い。
This correction operation may be configured such that a beacon scan is also performed in the super frame period of
図15は、複数のスーパーフレーム周期に1回の時間補正の処理例を示す。ここでは、2フレームに1回の時間の調整を行なう場合の処理例を示してあるが、数スーパーフレームに1クロックの補正が必要となった場合には、その所定のスーパーフレーム周期ごとに同期時間の補正が行なわれることになる。 FIG. 15 shows an example of time correction processing once in a plurality of superframe periods. Here, an example of processing for adjusting the time once every two frames is shown, but when correction of one clock is required for several superframes, synchronization is performed every predetermined superframe period. Time correction will be performed.
この補正動作は、次のスキャン周期にも、SF#0のスーパーフレーム周期にビーコンスキャンを行ない、必要に応じて、以降のスーパーフレームの間隔で、その同期時間の補正が行なわれる構成としても良い。
This correction operation may be configured such that a beacon scan is also performed in the super frame period of
なお、上述した実施の形態では、無線通信装置として、図2に示した送信や受信を行う専用の通信装置とした構成した例について説明したが、例えば各種データ処理を行うパーソナルコンピュータ装置に、本例での送信部や受信部に相当する通信処理を行うボードやカードなどを装着させた上で、通信制御処理を、コンピュータ装置側で実行させるようにして、その通信制御処理を実行するソフトウェア(コンピュータ可読形式プログラム)をパーソナルコンピュータ装置に実装させる構成としても良い。そのパーソナルコンピュータ装置などのデータ処理装置に実装されるプログラムについては、光ディスク,メモリカードなどの各種記録(記憶)媒体を介して配布しても良く、或いはインターネットなどの通信手段を介して配布しても良い。 In the above-described embodiment, the example in which the wireless communication device is configured as the dedicated communication device that performs transmission and reception shown in FIG. 2 has been described. However, for example, the present invention is applied to a personal computer device that performs various data processing. Software that executes the communication control process by causing the computer device side to execute the communication control process after mounting a board or a card that performs the communication process corresponding to the transmission unit or the reception unit in the example ( A computer-readable program) may be implemented on a personal computer device. The program installed in the data processing device such as the personal computer device may be distributed via various recording (storage) media such as an optical disk and a memory card, or distributed via communication means such as the Internet. Also good.
1〜7…無線通信装置(通信局)、1a〜7a…無線通信装置の通信可能エリア、11…アンテナ、12…無線受信部、13…受信データ解析部、14…ビーコン解析部、15…基準時間生成部、16…時間情報収集部、17…補正量算出部、18…中央制御部、19…同期時間補正部、20‥タイミング制御部、21…ビーコン生成部、22…無線送信部、23…データバッファ、24…インターフェース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-7 ... Wireless communication apparatus (communication station), 1a-7a ... Communication area of wireless communication apparatus, 11 ... Antenna, 12 ... Radio reception part, 13 ... Reception data analysis part, 14 ... Beacon analysis part, 15 ... Standard Time generation unit, 16 ... time information collection unit, 17 ... correction amount calculation unit, 18 ... central control unit, 19 ... synchronization time correction unit, 20 ... timing control unit, 21 ... beacon generation unit, 22 ... wireless transmission unit, 23 ... data buffer, 24 ... interface
Claims (9)
所定の周期で周辺の無線通信装置から送信された情報を受信するステップと、
前記ステップで受信した情報の受信時刻を自己の時間に照らし合わせて収集するステップと、
前記収集された時間情報から自己の同期時間の補正量を算出するステップと、
前記補正量に基づいて自己の同期時間を補正するステップを備えた
無線通信方法。 In a wireless communication method for performing wireless communication on an ad hoc network,
Receiving information transmitted from neighboring wireless communication devices at a predetermined period;
Collecting the reception time of the information received in the step against the own time;
Calculating a correction amount of the own synchronization time from the collected time information;
A wireless communication method comprising a step of correcting its own synchronization time based on the correction amount.
前記同期時間を補正するステップとして、自己の同期時間を所定の周期単位で1回の時間補正を行なう、時間補正ステップを併せ持った
無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
A wireless communication method having a time correction step of correcting the synchronization time once in a predetermined cycle unit as the step of correcting the synchronization time.
さらに、所定の周期で周期的に自己の同期時間を時間補正する時間補正ステップを併せ持った
無線通信方法。 The wireless communication method according to claim 1,
A wireless communication method further comprising a time correction step for correcting the synchronization time of the device periodically at a predetermined cycle.
所定の周期で他の無線通信装置から送信された情報を受信する近隣通信装置情報受信手段と、
前記受信手段で受信した情報の受信時刻を自己の時間に照らし合わせて収集する時間情報収集手段と、
前記収集手段で収集された時間情報から自己の同期時間の補正量を算出する補正算出手段と、
前記補正算出手段で算出された補正量に基づいて自己の時間を補正する時間補正手段とを備えた
無線通信装置。 In a wireless communication device that performs wireless communication with other wireless communication devices constituting an ad hoc network,
Neighboring communication device information receiving means for receiving information transmitted from other wireless communication devices at a predetermined cycle;
Time information collecting means for collecting the reception time of the information received by the receiving means in light of its own time;
Correction calculating means for calculating a correction amount of the own synchronization time from the time information collected by the collecting means;
A wireless communication apparatus comprising: a time correction unit that corrects its own time based on the correction amount calculated by the correction calculation unit.
前記時間補正手段は、自己の同期時間を所定の周期単位で1回の時間補正を行なう
無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 4, wherein
The time correction means is a wireless communication apparatus that corrects its own synchronization time once in a predetermined cycle.
前記時間補正手段は、所定の周期で周期的に自己の同期時間を時間補正する
無線通信装置。 The wireless communication device according to claim 4, wherein
The said time correction means is a radio | wireless communication apparatus which carries out the time correction | amendment of the own synchronous time periodically with a predetermined period.
所定の周期で他の無線通信装置から送信された情報を受信する近隣通信装置情報を受信し、
前記受信した情報の受信時刻を自己の時間に照らし合わせて収集する時間情報を収集し、
前記収集された時間情報から自己の同期時間の補正量を算出し、
前記補正量に基づいて自己の時間を補正する処理を実行する
コンピュータ可読形式プログラム。 In a computer readable program for executing wireless communication processing in a wireless communication system that performs wireless communication in an ad hoc network,
Receive neighboring communication device information to receive information transmitted from other wireless communication devices in a predetermined cycle,
Collect time information collected by comparing the reception time of the received information with its own time,
Calculating a correction amount of the own synchronization time from the collected time information;
A computer-readable program for executing a process of correcting its own time based on the correction amount.
前記補正は、自己の同期時間を所定の周期単位で1回の時間補正を行なう
コンピュータ可読形式プログラム The computer-readable program according to claim 7,
The correction is a computer-readable program that performs one time correction of the self-synchronization time in a predetermined cycle unit.
前記補正は、所定の周期で周期的に自己の同期時間の時間補正を行なう
コンピュータ可読形式プログラム。 The computer-readable program according to claim 7,
The correction is a computer readable program that performs time correction of its own synchronization time periodically in a predetermined cycle.
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