JP2008258746A - Communication control apparatus, communication control method, communication control program, node, and communication system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem that delay up to a destination may be generated according to the order of transmission timing of communication data in a network system composed of a plurality of apparatus. <P>SOLUTION: A communication control apparatus for respective nodes composing a communication system includes: a communication timing control means for controlling the communication timing of a node itself by adjusting a communication timing time difference from one or more other nodes; a control signal transmission means for multi-hop transmitting a control signal having communication timing time difference information between the node itself and each of one or more one-hop vicinity node existing in the vicinity of one hop around the node itself; a communication timing time difference information management means for finding out communication timing time difference information between the node itself and each of one or more other nodes existing at least two hops or more ahead of the node itself on the basis of respective control signals received from one or more other nodes; and a data communication means for communicating communication data on the basis of the communication timing time difference information. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード、及び通信システムに関し、例えば、センサネットワークやアドホックネットワークやLAN(Local Area Network)に接続された複数の機器から構成されるネットワークシステムにおいて、空間に分散配置された多数のノードが相互にデータ通信を行なう通信制御システムに適用し得る。   The present invention relates to a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system, for example, a network system including a plurality of devices connected to a sensor network, an ad hoc network, or a LAN (Local Area Network). The present invention can be applied to a communication control system in which a large number of nodes distributed in space perform data communication with each other.

例えば、集中管理サーバを必要とせず、個々のノードが自律分散的にタイムスロットの割り当てを相互調整することによって、通信データの衝突を回避する方法として、特許文献1〜特許文献4に記載の技術がある。   For example, as a method for avoiding a collision of communication data by allowing individual nodes to mutually adjust time slot allocation in an autonomous and distributed manner without requiring a centralized management server, the techniques described in Patent Literature 1 to Patent Literature 4 There is.

特許文献1〜特許文献3のそれぞれでは、通信タイミングパタンを形成する制御メカニズムが示されており、特許文献4では、各ノードが近傍ノードとの間で周期的に制御信号を送受信することによって相互作用する形態が示されている。   In each of Patent Documents 1 to 3, a control mechanism for forming a communication timing pattern is shown. In Patent Document 4, each node periodically transmits and receives control signals to and from neighboring nodes. The working form is shown.

すなわち、特許文献1〜特許文献4の方法を用いることで、各ノードが周期的に通信タイミング制御信号を送信し、近傍との通信タイミング関係を認識し、局所的な通信タイミング関係に基づいて、自己の制御信号送信時刻を制御することで分散的に通信タイミングパタンの形成ができる。   That is, by using the method of Patent Literature 1 to Patent Literature 4, each node periodically transmits a communication timing control signal, recognizes the communication timing relationship with the vicinity, and based on the local communication timing relationship, By controlling the own control signal transmission time, communication timing patterns can be formed in a distributed manner.

ここで、自他のインパルス信号の発信タイミングが極力離れるような調整を相互に行なう方法、事前に確保したい通信時間を設計しておく方法、完全に均等な通信時間を実現しようとする方法、など様々な通信タイミングパタンの形成が可能である。   Here, a method of mutually adjusting the transmission timing of other impulse signals as much as possible, a method of designing a communication time to be secured in advance, a method of trying to realize a completely equal communication time, etc. Various communication timing patterns can be formed.

特開2005−94663号公報JP 2005-94663 A 特開2006−74617号公報JP 2006-74617 A 特開2006−74619号公報JP 2006-74619 A 特開2006−157441号公報JP 2006-157441 A

上述した特許文献1〜4に記載の技術は、複数ノード間の衝突を回避する通信タイミングを自律分散的に調整し通信帯域を確保する点で有効である。   The technologies described in Patent Documents 1 to 4 described above are effective in that the communication timing for avoiding a collision between a plurality of nodes is adjusted autonomously and distributed to ensure a communication band.

ところで、上述の特許文献4等に記載の通信タイミング獲得方法としては、無線ノードは、送信したいトラフィックが発生しても直ぐに送信せず、獲得した通信タイミングが訪れるまで、送信したいパケットをキューイングした後、送信パケットを送信する必要がある。   By the way, as a communication timing acquisition method described in the above-mentioned Patent Document 4 and the like, the wireless node does not transmit immediately even if traffic to be transmitted occurs, and queues a packet to be transmitted until the acquired communication timing comes. Later, it is necessary to transmit a transmission packet.

このようなキューイング操作は、特許文献4の記載技術だけでなく、例えばTDMA(Time Division Multiple Access)のように送信タイムスロットを割り当てる通信制御方式の場合も同様に必要である。   Such a queuing operation is required not only in the technique described in Patent Document 4, but also in the case of a communication control system that allocates transmission time slots, such as TDMA (Time Division Multiple Access).

しかしながら、上記のようなキューイング操作は、トラフィック発生後直ぐに送信する通信制御方式に比べ、目的地までデータパケットを送り届けるまでの時間遅延が大きくなるという問題がある。   However, the queuing operation as described above has a problem that the time delay until the data packet is delivered to the destination is increased as compared with the communication control system that transmits immediately after the traffic is generated.

特に、マルチホップ通信を行なう場合、キューイングによる時間遅延がホップ毎に必要となるため、目的地到達までの時間遅延は更に大きくなってしまう。   In particular, when performing multi-hop communication, a time delay due to queuing is required for each hop, so that the time delay until reaching the destination is further increased.

また、一般に各ノードの経路選択手段は中継ノード数の少ない経路の方が低遅延であると判断するが、他ノードとの間で通信タイミングを相互調整してパケットを送信する通信制御方式にそのまま適用すると、送信順序の関係によっては、必ずしも中継ノード数の少ない経路の方が低遅延となるわけでない。   In general, the route selection means of each node determines that a route with a small number of relay nodes has a lower delay, but the communication control method for mutually adjusting the communication timing with other nodes and transmitting the packet is used as it is. When applied, a route with a smaller number of relay nodes does not necessarily have a lower delay depending on the relationship of the transmission order.

そのため、各ノードの通信タイミングの送信順序を考慮して、宛先到達までに係る時間遅延が最小となる経路を選択できる、通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード、及び通信システムが求められている。   Therefore, there is a need for a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system that can select a route that minimizes the time delay until reaching the destination in consideration of the transmission order of communication timing of each node. It has been.

かかる課題を解決するために、第1の本発明の通信制御装置は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置において、(1)1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御手段と、(2)自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信手段と、(3)1又は複数の他ノードから受信した各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理手段と、(4)通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信手段とを備えることを特徴とする。   In order to solve such a problem, a communication control device according to a first aspect of the present invention is a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system. (1) Between one or a plurality of other nodes Communication timing control means for adjusting the communication timing time difference to control the communication timing of the own node, and (2) communication timing between each of one or a plurality of one-hop neighboring nodes existing in the vicinity of one hop centering on the own node (3) one or a plurality of other nodes existing at least two hops ahead based on each control signal received from one or a plurality of other nodes, and a control signal transmitting means for transmitting a control signal having time difference information in a multi-hop manner Communication timing time difference information management means for obtaining communication timing time difference information between each of the nodes and (4) communication timing Characterized in that it comprises a communication means for communicating the communication data based on the time difference information.

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

第3の本発明の通信システムは、第2の本発明のノードを複数有して構成されることを特徴とする。   A communication system according to a third aspect of the present invention includes a plurality of nodes according to the second aspect of the present invention.

第4の本発明の通信制御方法は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置の通信制御方法において、(1)通信タイミング制御手段が、1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御工程と、(2)制御信号送信手段が、自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信工程と、(3)通信タイミング時間差情報管理手段が、1又は複数の他ノードから受信した各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理工程と、(4)データ通信手段が、通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信工程とを有することを特徴とする。   A communication control method according to a fourth aspect of the present invention is a communication control method for a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system, wherein (1) the communication timing control means is connected to one or more other nodes. A communication timing control step for controlling the communication timing of the own node by adjusting the communication timing time difference between them, and (2) one or a plurality of one-hop neighborhoods in which the control signal transmission means exists in the neighborhood of one hop centering on the own node A control signal transmission step for multi-hop transmission of a control signal having communication timing time difference information between each of the nodes, and (3) communication timing time difference information management means based on each control signal received from one or more other nodes Communication timing time between each of one or more other nodes existing at least two hops away and the own node A communication timing time difference information management step of obtaining the information, (4) communication means, and having a data communication step of communicating the communication data based on the communication timing time difference information.

第5の本発明の通信制御プログラムは、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置の通信制御プログラムにおいて、コンピュータに、(1)1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御手段、(2)自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信手段、(3)1又は複数の他ノードから受信した各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理手段、(4)通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信手段として機能させるものである。   A communication control program according to a fifth aspect of the present invention is a communication control program of a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system, and (1) communicates with one or a plurality of other nodes. A communication timing control means for controlling the communication timing of the own node by adjusting the timing time difference; (2) communication timing time difference information between each of one or a plurality of one-hop neighboring nodes existing in the vicinity of one hop centering on the own node; And (3) each of one or more other nodes existing at least two hops or more based on each control signal received from one or more other nodes. Communication timing time difference information management means for obtaining communication timing time difference information with the own node, (4) communication Communication data based on the timing time difference information is intended to function as a data communication means for communicating.

本発明の通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード、及び通信システムによれば、各ノードの通信タイミングの送信順序を考慮して、宛先到達までに係る時間遅延が最小となる経路を選択できる。   According to the communication control device, the communication control method, the communication control program, the node, and the communication system of the present invention, in consideration of the transmission order of the communication timing of each node, the path that minimizes the time delay until reaching the destination is obtained. You can choose.

(A)第1の実施形態
以下、本発明の通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード、及び通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1の実施形態は、複数のノードを有して構成されるマルチホップ無線ネットワーク(通信システムともいう。)において、本発明を利用して、宛先到達までのデータパケットの遅延を最小とする経路を決定する実施形態を説明する。   In the first embodiment, in a multi-hop wireless network (also referred to as a communication system) configured with a plurality of nodes, the present invention is used to minimize a data packet delay until reaching a destination. An embodiment for determining the value will be described.

(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、マルチホップ無線ネットワークを構成する各ノードの内部構成を示す機能ブロック図である。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is a functional block diagram showing an internal configuration of each node configuring a multi-hop wireless network.

図1において、第1の実施形態のノード10は、近傍ノード情報管理手段11、制御信号送信管理手段12、トポロジー情報管理手段13、経路決定手段14、センサ手段15、アプリケーション手段16、データパケット送信管理手段17、を少なくとも有して構成される。   In FIG. 1, a node 10 according to the first embodiment includes neighboring node information management means 11, control signal transmission management means 12, topology information management means 13, route determination means 14, sensor means 15, application means 16, and data packet transmission. The management means 17 is provided at least.

近傍ノード情報管理手段11は、自ノードの近傍に位置する他ノード(以下、近傍ノードともいう。)が送出した制御信号1を受信し、この制御信号1の受信に基づいて、当該近傍ノードと自ノードとの関係を示す近傍ノード情報を求め、この近傍ノード情報を管理するものである。なお、制御信号1は、自ノードの送信タイミングを近傍の他ノードに伝えるために寄与する信号である。   The neighboring node information management means 11 receives a control signal 1 sent from another node located in the vicinity of the own node (hereinafter also referred to as a neighboring node), and based on the reception of the control signal 1, the neighboring node information management means 11 Neighboring node information indicating the relationship with the own node is obtained, and this neighboring node information is managed. The control signal 1 is a signal that contributes to transmit the transmission timing of the own node to other nearby nodes.

また、近傍ノード情報管理手段11は、新しく近づいてきたノードの近傍ノード情報を新規に設定すること、近傍ノード情報を更新すること、一定時間経過して古くなった近傍ノード情報を削除すること等を行なう。   Also, the neighboring node information management means 11 newly sets neighboring node information of a newly approaching node, updates neighboring node information, deletes neighboring node information that has become obsolete after a certain period of time, etc. To do.

ここで、制御情報1は、送信元ノードのノード識別情報(例えば、ノードID番号等)を有しており、近傍ノード情報管理手段11は、この制御信号1のノード識別情報を基にして、近傍ノード毎の近傍ノード情報を管理する。   Here, the control information 1 has node identification information (for example, a node ID number) of the transmission source node, and the neighboring node information management unit 11 uses the node identification information of the control signal 1 as a basis. Neighboring node information for each neighboring node is managed.

また、近傍ノード情報管理手段11が管理する近傍ノード情報としては、例えば、近傍ノードのノード識別情報、ノードの通信タイミングの時間差(以下、位相差ともいう。)、自ノードを中心として1ホップ近傍に位置する近傍ノードから受信した信号の信号受信強度等がある。   The neighboring node information managed by the neighboring node information management means 11 includes, for example, node identification information of neighboring nodes, a time difference (hereinafter also referred to as a phase difference) of communication timings of the nodes, and a one-hop neighborhood centered on the own node. Signal reception intensity of a signal received from a neighboring node located at

ノードの通信タイミングの時間差(位相差)を算出する方法は、特許文献1〜特許文献4等のいずれかに記載の通信タイミング算出方法を広く適用することができる。   As a method for calculating a time difference (phase difference) between communication timings of nodes, a communication timing calculation method described in any of Patent Documents 1 to 4 and the like can be widely applied.

また、近傍ノード情報管理手段11は、管理している近傍ノードの近傍ノード情報を制御信号送信管理手段12に与える。   Also, the neighboring node information management unit 11 gives neighboring node information of the managed neighboring node to the control signal transmission management unit 12.

制御信号送信管理手段12は、近傍ノード情報管理手段11から近傍ノード情報を受け取り、所定の時間間隔毎に、近傍ノード情報に基づいて生成した制御信号を送出するものである。   The control signal transmission management unit 12 receives the neighboring node information from the neighboring node information management unit 11 and sends out a control signal generated based on the neighboring node information at every predetermined time interval.

ここで、制御信号送信管理手段12が送出する制御信号は2種類ある。第1の制御信号は、近傍に位置する他ノードに自ノードの存在を認識させるために、少なくとも自ノードのノード識別情報を有するものであり、制御信号1と示す。   Here, there are two types of control signals transmitted by the control signal transmission management means 12. The first control signal has at least node identification information of the own node in order to cause other nodes located in the vicinity to recognize the existence of the own node, and is indicated as a control signal 1.

また、第2の制御信号は、各自ノードとそれぞれの近傍に位置する他ノードとの間の位相差を無線ネットワークの広範囲に亘って認識させるため、少なくとも、自ノードのノード識別情報、各自ノードを中心として1ホップ近傍に位置する他ノードのノード識別情報、自ノードと各1ホップ近傍ノードとの間の位相差を有するものであり、制御信号2と示す。   Further, the second control signal has at least the node identification information of the own node and the own node to recognize the phase difference between the own node and other nodes located in the vicinity of the second control signal over a wide range of the wireless network. It has node identification information of other nodes located in the vicinity of 1 hop as a center, and has a phase difference between the own node and each 1 hop neighborhood node, and is indicated as a control signal 2.

なお、制御信号2に含ませる情報は、上記情報に限られることはなく、例えば、自ノードが1ホップ近傍ノードから受信した信号の信号受信強度を含ませてもよい。   Note that the information included in the control signal 2 is not limited to the above information, and may include, for example, the signal reception strength of the signal received by the own node from the 1-hop neighboring node.

また、第2の制御信号である制御信号2を無線ネットワークの広範囲に亘って転送する方法としては、例えばフラッディングさせることで実現できる。このフラッディングの範囲は、制御信号2のパケットヘッダ情報に記載するTTL(Time To Live)に、当該制御信号2の生存期間を設定することによって管理可能である。   Further, a method for transferring the control signal 2 as the second control signal over a wide range of the wireless network can be realized by flooding, for example. The flooding range can be managed by setting the lifetime of the control signal 2 in TTL (Time To Live) described in the packet header information of the control signal 2.

トポロジー情報管理手段13は、近傍ノードが送出した制御信号2を受信し、受信した制御信号2のパケットヘッダ情報及び近傍ノード情報管理手段11が管理する近傍ノード情報に基づいて、無線ネットワークにおける広い範囲の各ノード間時間差情報13aを作成し、このトポリジー情報13aを管理するものである。   The topology information management means 13 receives the control signal 2 sent by the neighboring node, and based on the packet header information of the received control signal 2 and the neighboring node information managed by the neighboring node information management means 11, a wide range in the wireless network The node time difference information 13a is created and the topology information 13a is managed.

ここで、図2は、トポロジー情報管理手段13が管理する各ノード間時間差情報13aの例を示す説明図である。なお、図2は、図3に例示するネットワークトポロジー配置におけるノードAのトポロジー情報管理手段13が作成した各ノード間時間差情報13aを示す。   Here, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of the inter-node time difference information 13a managed by the topology information management means 13. 2 shows the inter-node time difference information 13a created by the topology information management means 13 of the node A in the network topology arrangement illustrated in FIG.

例えば、ノードAのトポロジー情報管理手段13が近傍ノードBから制御信号2を受信したとする。   For example, it is assumed that the topology information management means 13 of the node A receives the control signal 2 from the neighboring node B.

この近傍ノードBの制御信号2には、「近傍ノードBのノード識別情報」、1ホップ近傍ノードのノード識別情報として「ノードAのノード識別情報」、「ノードFのノード識別情報」及び「ノードDのノード識別情報」、1ホップ近傍ノードとの位相差として「ノードAとの位相差dab」、「ノードFとの位相差dfb」及び「ノードDとの位相差ddb」が含まれている。 The control signal 2 of the neighboring node B includes “node identification information of the neighboring node B”, “node identification information of the node A”, “node identification information of the node F”, and “node identification information of the one-hop neighboring node” Node identification information of D ”,“ Phase difference d ab with node A ”,“ Phase difference d fb with node F ”, and“ Phase difference d db with node D ”are included as phase differences with neighboring nodes of 1 hop. It is.

さらに、ノードAを中心として1ホップより先に位置する他ノード(例えば、ノードD、ノードF)から受信した制御信号2に含まれている情報「位相差dba」、「位相差dbd」及び「位相差dbf」を用いて、トポロジー情報管理手段13は、図2に示すように、ノードBに関連するトポロジー情報を生成する。同様にして、トポロジー情報管理手段13は、近傍ノードCに関連するトポロジー情報も生成する。 Furthermore, the information “phase difference d ba ” and “phase difference d bd ” included in the control signal 2 received from another node (for example, the node D and the node F) located one hop ahead of the node A as the center. And using the “phase difference d bf ”, the topology information management unit 13 generates topology information related to the node B as shown in FIG. Similarly, the topology information management unit 13 also generates topology information related to the neighboring node C.

以上のようにして、トポロジー情報管理手段13が、制御信号2に含まれている情報に基づいて各ノード間時間差情報13aを生成すると、図3に示すようなネットワークトポロジーで構成されていることを認識できる。   As described above, when the topology information management unit 13 generates the inter-node time difference information 13a based on the information included in the control signal 2, the network topology as shown in FIG. Can be recognized.

経路決定手段14は、トポロジー情報管理手段13が管理する各ノード間時間差情報13aに基づいて、データパケットの宛先ノードまでの遅延が最小となる経路決定し、その遅延が最小となる経路に基づく転送先ノードを(以下、次ノードともいう。)データパケット送信管理手段17に与えるものである。   The route determination unit 14 determines a route that minimizes the delay to the destination node of the data packet based on the inter-node time difference information 13a managed by the topology information management unit 13, and transfers based on the route that minimizes the delay. The destination node (hereinafter also referred to as the next node) is given to the data packet transmission management means 17.

ここで、経路決定手段14は、データパケットの宛先ノードに基づいて、各ノード間時間差情報13aに基づいて遅延情報管理テーブル14aを作成し、この遅延情報管理テーブル14aを参照して、自ノードから宛先ノードまでの経路において各ノード間の位相差の合計値が最小となる経路を、遅延が最小となる経路として決定する。   Here, the route determination means 14 creates a delay information management table 14a based on the inter-node time difference information 13a based on the destination node of the data packet, and refers to the delay information management table 14a to The route that minimizes the total phase difference between the nodes in the route to the destination node is determined as the route that minimizes the delay.

図6は、遅延情報管理テーブル14aの構成例を示す説明図である。遅延情報管理テーブル14aは、自ノードから宛先ノードまでの経路毎に、データパケットの宛先と、次ノードと、遅延情報(その経路における各ノード間の位相差の合計値)とを対応付けて構成される。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration example of the delay information management table 14a. The delay information management table 14a is configured by associating the destination of the data packet, the next node, and the delay information (the total value of the phase differences between the nodes in the route) for each route from the own node to the destination node. Is done.

データパケット送信管理手段17は、例えばセンサ手段15やアプリケーション手段16から受け取ったデータパケットや、他ノードから受信した中継データパケットを、次の転送先ノードに向けてマルチホップ無線送信するものである。データパケット送信管理手段17は、データパケットのパケットヘッダから宛先ノードを抽出して経路決定手段14に次ノードを問い合わせ、その後経路決定手段14により決定された次ノードに向けて送信する。   The data packet transmission management unit 17 performs multi-hop wireless transmission of a data packet received from the sensor unit 15 or the application unit 16 or a relay data packet received from another node, for example, toward the next transfer destination node. The data packet transmission management unit 17 extracts the destination node from the packet header of the data packet, inquires the route determination unit 14 about the next node, and then transmits it to the next node determined by the route determination unit 14.

また、データパケット送信管理手段17は、自ノードの制御信号1の送信したタイミングから、その直後に他ノードからの制御信号1の受信までの期間を、データパケットの送信タイミングとする。   Further, the data packet transmission management means 17 sets the period from the transmission timing of the control signal 1 of the own node to the reception of the control signal 1 from the other node immediately after that as the transmission timing of the data packet.

(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態のマルチホップ無線ネットワークを構成する各ノードにおける通信経路の計算処理の動作を図面を参照しながら説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the communication path calculation process in each node constituting the multi-hop wireless network of the first embodiment will be described with reference to the drawings.

以下では、図3に示すように、ノードA〜ノードFが配置されたネットワークを例に挙げて説明する。   Hereinafter, as illustrated in FIG. 3, a network in which the nodes A to F are arranged will be described as an example.

初期状態において、各ノードは、近傍ノード情報は保持していない。各ノードA〜Fでは、制御信号送信管理手段12により、少なくとも自ノードのノード識別情報を含む制御信号1が生成され、その制御信号1が送出される。なお、各ノードは、自ノードのノード識別情報が予め割り当てられている。   In the initial state, each node does not hold neighboring node information. In each of the nodes A to F, the control signal transmission management means 12 generates a control signal 1 including at least the node identification information of the own node, and transmits the control signal 1. Each node is pre-assigned with node identification information of its own node.

各ノードA〜Fから送出された制御信号1は、各ノードA〜Fの1ホップ近傍に存在する他ノードにより受信される。この制御信号1がノードにより受信されると、近傍ノード情報管理手段11において、制御信号1に含まれるノード識別情報に基づいて、制御信号1の送信元ノードが近傍ノードとして認識される。   The control signal 1 transmitted from each of the nodes A to F is received by another node existing in the vicinity of one hop of each of the nodes A to F. When the control signal 1 is received by the node, the neighboring node information management unit 11 recognizes the transmission source node of the control signal 1 as a neighboring node based on the node identification information included in the control signal 1.

また、近傍ノード情報管理手段11において、自ノードの制御信号1の送信タイミングと、近傍ノード(この場合、制御信号1の送信元ノード)の制御信号1の受信タイミングとの時間差が算出され、この時間差が位相差として算出される。勿論、複数の近傍ノードが存在する場合には、複数の近傍ノードのそれぞれについて同様に位相差が算出される。   The neighboring node information management means 11 calculates a time difference between the transmission timing of the control signal 1 of the own node and the reception timing of the control signal 1 of the neighboring node (in this case, the transmission source node of the control signal 1). A time difference is calculated as a phase difference. Of course, when there are a plurality of neighboring nodes, the phase difference is similarly calculated for each of the plurality of neighboring nodes.

このようにして、近傍ノード情報管理手段11により求められた近傍ノード情報は、近傍ノード情報管理手段11に管理される。   In this way, the neighboring node information obtained by the neighboring node information management unit 11 is managed by the neighboring node information management unit 11.

そうすると、各ノードA〜Fでは、近傍ノード情報が保持されるので、制御信号送信管理手段12は、近傍ノード情報に基づいて、少なくとも、自ノードのノード識別情報、1ホップ近傍ノードのノード識別情報、1ヒップ近傍ノードとの位相差を含む制御信号2を生成し、制御信号2を所定の時間間隔で送出する。   Then, since the neighboring node information is held in each of the nodes A to F, the control signal transmission management unit 12 at least determines the node identification information of the own node and the node identification information of the one-hop neighboring node based on the neighboring node information. 1 generates a control signal 2 including a phase difference with a hip neighboring node, and sends the control signal 2 at a predetermined time interval.

制御信号2は、無線ネットワークの広範囲に亘って送信される。このとき、例えば、制御信号のパケットヘッダ情報に含まれるTTLを用いて、この制御信号2の生存期間が設定される。これにより、TTLで設定された生存期間だけ、各ノード間でマルチホップされることで、無線ネットワークの広範囲に亘って送信できる。   The control signal 2 is transmitted over a wide area of the wireless network. At this time, for example, the lifetime of the control signal 2 is set using TTL included in the packet header information of the control signal. Thereby, it is possible to transmit over a wide range of the wireless network by being multi-hopped between the nodes for the lifetime set by TTL.

制御信号2が各ノードA〜Fに受信されると、各ノードA〜Fのトポロジー情報管理手段13により、制御信号2に含まれている、送信元ノードのノード識別情報、1ホップ近傍ノードのノード識別情報、1ホップ近傍ノードとの位相差を抽出する。   When the control signal 2 is received by each of the nodes A to F, the topology information management unit 13 of each of the nodes A to F includes the node identification information of the transmission source node included in the control signal 2 and the one-hop neighboring node. Node identification information and a phase difference with a 1-hop neighboring node are extracted.

そして、トポロジー情報管理手段13は、これら、送信元ノードのノード識別情報、1ホップ近傍ノードのノード識別情報、及び、1ホップ近傍ノードとの位相差に基づいて、各ノード間時間差情報13aを作成する。   Then, the topology information management means 13 creates the inter-node time difference information 13a based on the node identification information of the transmission source node, the node identification information of the one-hop neighboring node, and the phase difference from the one-hop neighboring node. To do.

ここで、トポロジー情報管理手段13による各ノード間時間差情報13aの作成処理について図2〜図3を参照して説明する。   Here, the process of creating the inter-node time difference information 13a by the topology information management means 13 will be described with reference to FIGS.

図4は、例えば、図3に示すネットワークトポロジーを構成する場合の、ノードAを中心とした2ホップ先の近傍に存在するノードとの間送信タイミングの関係を示す説明図である。   FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a transmission timing relationship with a node existing in the vicinity of two hops centering on the node A when the network topology illustrated in FIG. 3 is configured, for example.

図4において、円41は、ノードA〜ノード間で、相互に送信タイミングを割り当てる1周期期間を示す。図4の円41上に示す「A」〜「F」の表記は、ノードA〜ノードFにおける制御信号1の送信タイミングを示す。そして、例えば、ノードAのデータパケットの通信タイミングは、ノードAの制御信号1の送信タイミングから、その後に到来した他ノード(この場合ノードB)からの制御信号1の受信タイミングまでの期間に対応する。   In FIG. 4, a circle 41 indicates one cycle period in which transmission timings are assigned to each other between the nodes A to nodes. The notations “A” to “F” shown on the circle 41 in FIG. 4 indicate the transmission timing of the control signal 1 in the nodes A to F. For example, the communication timing of the data packet of the node A corresponds to the period from the transmission timing of the control signal 1 of the node A to the reception timing of the control signal 1 from the other node (node B in this case) that arrives thereafter. To do.

また、図4では、1周期内で、ノードA、ノードB、ノードD、ノードF、ノードE、ノードCの順に、データパケットの送信タイミングが訪れ、この送信順序が周期的になされる。また、位相差dca、dab、dbd、dcf、dfb、は図4の矢印と対応する。   Also, in FIG. 4, the transmission timing of the data packets comes in order of node A, node B, node D, node F, node E, and node C within one cycle, and this transmission order is made periodically. The phase differences dca, dab, dbd, dcf, dfb correspond to the arrows in FIG.

上記のように、制御信号2を無線ネットワーク全体にフラッディングすることにより、各自ノードを中心として、2ホップ先までに存在する他ノードとの間の通信タイミングを認識することができ、これら他ノードと自ノードとの間の位相差の関係を得ることができる。   As described above, by flooding the control signal 2 over the entire wireless network, it is possible to recognize the communication timing with other nodes existing up to two hops around each node, It is possible to obtain a phase difference relationship with the own node.

つまり、例えば、ノードAは、1ホップ近傍に、ノードB及びノードCが存在すること、ノードB→ノードAとノードC→ノードAの接続があること、ノードBとの位相差dba、ノードCとの位相差dcaを含む制御信号2を、無線ネットワークに対しフラッディングする。 That is, for example, node A has node B and node C in the vicinity of one hop, node B → node A and node C → node A are connected, phase difference d ba with node B, node The control signal 2 including the phase difference dca with C is flooded to the wireless network.

また、ノードBは、1ホップ近傍に、ノードA、ノードD及びノードFが存在すること、ノードA→ノードBとノードD→ノードBとノードF→ノードBの接続があること、ノードAとの位相差dab、ノードDとの位相差ddb、ノードFとの位相差dfbを含む制御信号2を、フラッディングする。 Node B has node A, node D and node F in the vicinity of one hop, node A → node B and node D → node B and node F → node B, The control signal 2 including the phase difference d ab , the phase difference d db with the node D, and the phase difference d fb with the node F is flooded.

さらに、ノードF、ノードD等も、同様の内容の制御信号2をフラッディングする。   Further, the node F, the node D, and the like flood the control signal 2 having the same contents.

無線ネットワークにおいて、一定期間経過して、各ノード間で制御信号2の交換が十分に行なわれると、各ノードのトポロジー情報管理手段13は、ネットワークトポロジー情報としてネットワーク全体の各ノードの接続と各ノード間の位相差を参照できる状態になる。   When the control signal 2 is sufficiently exchanged between the nodes after a certain period of time in the wireless network, the topology information management means 13 of each node will connect each node of the entire network and each node as network topology information. The phase difference between them can be referred to.

その結果、ノードAは、1ホップ近傍のノードB及びノードCからの制御信号2と、2ホップ近傍のノードF及びノードDからの制御信号2とに基づいて、図2に示すような、トポロジー情報を作成することができる。   As a result, the node A has a topology as shown in FIG. 2 based on the control signal 2 from the nodes B and C in the vicinity of 1 hop and the control signal 2 from the nodes F and D in the vicinity of 2 hops. Information can be created.

その後、センサデータやアプリケーションデータ等を送信する際、データパケット送信管理手段17は、データパケットの転送先を経路決定手段14に問い合わせをする。   Thereafter, when transmitting sensor data, application data, or the like, the data packet transmission management unit 17 inquires the route determination unit 14 about the transfer destination of the data packet.

データパケット送信管理手段17から転送先の問い合わせがなされると、各ノードA〜Fの経路決定手段14は、図5に示す経路決定処理を行ない、決定した経路による次ノードをデータパケット送信管理手段17に通知する。   When an inquiry about the transfer destination is made from the data packet transmission management unit 17, the route determination unit 14 of each of the nodes A to F performs the route determination process shown in FIG. 5, and the data packet transmission management unit determines the next node according to the determined route. 17 is notified.

すなわち、図5において、データパケット送信管理手段17からデータパケットの宛先が経路決定手段14に与えられると(ステップS101)、経路決定手段14は、トポロジー情報を参照して(ステップS102)、データパケットの宛先までの1又は複数の経路を判定する(ステップS103)。   That is, in FIG. 5, when the destination of the data packet is given from the data packet transmission management unit 17 to the route determination unit 14 (step S101), the route determination unit 14 refers to the topology information (step S102), and the data packet One or a plurality of routes to the destination is determined (step S103).

そして、経路決定手段14は、各ノード間時間差情報13aを参照しながら、1又は複数の経路のそれぞれについて、宛先までの各ノード間の位相差の合計値を算出する(ステップS104)。   Then, the route determination unit 14 calculates the total value of the phase differences between the nodes up to the destination for each of one or a plurality of routes with reference to the inter-node time difference information 13a (step S104).

経路決定手段は、各経路の各ノード間の位相差の合計値を各経路の経路遅延とし、各経路のうち、経路遅延が最小となる経路を選出し(ステップS105)、その選出した経路に基づいて次ノードを決定し(ステップS106)、その次ノードをデータパケット送信管理手段17に通知する(ステップS107)。   The route determination means uses the total value of the phase differences between the nodes of each route as the route delay of each route, and selects the route with the smallest route delay from each route (step S105). Based on this, the next node is determined (step S106), and the next node is notified to the data packet transmission management means 17 (step S107).

例えば、図3において、ノードCが、センサデーやアプリケーションデータ等のデータパケットを生成し、このデータパケットをノードDに向けて送信する場合を例に挙げて説明する。   For example, in FIG. 3, a case where the node C generates a data packet such as sensor data or application data and transmits the data packet to the node D will be described as an example.

この場合、ノードCの経路決定手段14は、ノードCからノードDまでの経路として、経路「ノードC→ノードF→ノードB→ノードD」(以下、第1の経路という。)と、経路「ノードC→ノードA→ノードB→ノードD」(以下、第2の経路という。)とを導く。   In this case, the route determination unit 14 of the node C has a route “node C → node F → node B → node D” (hereinafter referred to as a first route) and a route “from the node C to the node D”. Node C → Node A → Node B → Node D ”(hereinafter referred to as the second route).

そして、経路決定手段14は、各ノード間時間差情報13aを参照して、第1の経路を構成するノード間の位相差の合計値「dcf+dfb+dbd」(以下、第1の経路遅延)を求める。同様に、第2の経路を構成するノード間の位相差の合計値「dca+dab+dbd」(以下、第2の経路遅延)を求める。なお、図6は、ノードCが備える遅延情報例を示す遅延情報管理テーブル14aであり、ノードCを中心として、宛先までの遅延情報と宛先までの経路毎の次ノードとの関係を示すものである。 Then, the path determination unit 14 refers to the inter-node time difference information 13a, and the total value “d cf + d fb + d bd ” (hereinafter referred to as the first path delay) between the nodes constituting the first path. ) Similarly, a total value “d ca + d ab + d bd ” (hereinafter referred to as a second path delay) of the phase differences between the nodes constituting the second path is obtained. FIG. 6 is a delay information management table 14a showing an example of delay information provided in the node C, and shows the relationship between the delay information up to the destination and the next node for each route up to the destination centering on the node C. is there.

経路決定手段14は、第1の経路遅延と第2の経路遅延を比較して、経路遅延が小さい経路を選択する(例えば、この場合、第2の経路遅延が第1の経路遅延より小さいとき、第2の経路を選択する)。   The route determination means 14 compares the first route delay with the second route delay and selects a route having a small route delay (for example, in this case, when the second route delay is smaller than the first route delay). , Select the second route).

そして、経路決定手段14は、第2の経路より、次の転送先ノードであるノードAを次ノードとしてデータパケット送信管理手段17に通知する。なお、図6は、ノードCが備える遅延情報例を示す管理テーブルであり、ノードCを中心として、宛先までの遅延情報と宛先までの経路毎の次ノードとの関係を示すものである。   Then, the route determination unit 14 notifies the data packet transmission management unit 17 of the next transfer destination node, Node A, as the next node from the second route. FIG. 6 is a management table showing an example of delay information provided in the node C, and shows the relationship between the delay information up to the destination and the next node for each route to the destination with the node C as the center.

これにより、データパケット創始管理手段17は、送信しようとするデータパケットの転送先をノードAとしてマルチホップで無線送信する。   As a result, the data packet origin management means 17 performs multi-hop wireless transmission with the transfer destination of the data packet to be transmitted as the node A.

以上で説明した経路決定処理は、各ノードにおいて、中継転送するデータパケットに対しても行なわれる。そして、当該データパケットは、最終的の宛先であるノードDに転送される。   The route determination process described above is also performed on data packets to be relayed and transferred at each node. Then, the data packet is transferred to the node D that is the final destination.

(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、従来の方式ではマルチホップ通信の経路を決定する場合に遅延が少なくなるように中継数が少ない経路を選んでも、実際にはキューイング時間の影響で他の経路よりも宛先へ到達するまでの遅延時間が長くなってしまうことがあったが、第1の実施形態のように、各ノード間の制御信号2の交換によって、相互の送信タイミングスケジュールを交換しておき、各ノード間の送信タイミング時間差を求め、トポロジー情報としてリンクの接続状態をフラッディングするときに、そのリンクのノード間の送信タイミング時間差情報も同時に送信することで、各ノード間の送信タイミング時間差情報に基づいて、遅延が少ない経路を選択することが可能となる。
(A-3) Effects of the First Embodiment As described above, according to the first embodiment, the number of relays is small in the conventional method so that the delay is reduced when determining a multihop communication route. Even if a route is selected, the delay time to reach the destination may actually be longer than other routes due to the influence of queuing time. The transmission timing schedule between the nodes of the link when the mutual transmission timing schedule is exchanged by exchanging the control signal 2 to obtain the transmission timing time difference between the nodes and flooding the connection state of the link as topology information. By transmitting the time difference information at the same time, it is possible to select a route with a small delay based on the transmission timing time difference information between the nodes.

その結果、送信タイミングを管理する方式でも、キューイング時間を短くする経路を適切に選択でき、遅延を小さくすることができる。   As a result, even in the method of managing the transmission timing, it is possible to appropriately select a path for shortening the queuing time and reduce the delay.

(B)他の実施形態
(B−1)第1の実施形態では、制御信号2が、少なくとも、自ノードのノード識別情報、各自ノードを中心として1ホップ近傍に位置する他ノードのノード識別情報、自ノードと各1ホップ近傍ノードとの間の位相差、を有する場合を説明した。しかし、この他に、1ホップ近傍ノードから受信した信号の信号強度情報(受信電力値)を乗せるようにしてもよい。
(B) Other Embodiments (B-1) In the first embodiment, the control signal 2 is at least the node identification information of its own node, and the node identification information of another node located in the vicinity of one hop with each node as a center. The case of having a phase difference between the own node and each 1-hop neighboring node has been described. However, in addition to this, signal strength information (reception power value) of a signal received from a 1-hop neighboring node may be added.

これにより、例えば、各ノードが、ノード間の位相関係(送信タイミング関係)を最適に形成するために、受信電力値に基づいて他ノードとの間の距離を算出し、その距離に基づいて位相関係を形成すべきノードであるか否かを判定する判定機能を備える場合でも、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thereby, for example, in order for each node to optimally form the phase relationship (transmission timing relationship) between the nodes, the distance between the nodes is calculated based on the received power value, and the phase is determined based on the distance. Even when a determination function for determining whether or not a node is to form a relationship is provided, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

(B−2)第1の実施形態で説明した制御信号送信管理手段12の構成は図1に示す構成に限定されない。 (B-2) The configuration of the control signal transmission management unit 12 described in the first embodiment is not limited to the configuration shown in FIG.

例えば、図1では、制御信号1及び制御信号2はともに制御信号送信管理手段12が送信するものとしたが、それぞれの制御信号1又は制御信号を別の構成で送信するようにしてもよい。   For example, in FIG. 1, both the control signal 1 and the control signal 2 are transmitted by the control signal transmission management unit 12, but each control signal 1 or control signal may be transmitted in a different configuration.

また例えば、トポロジー情報管理手段13の機能と近傍ノード情報管理手段11の機能の両者を共に備える機能手段とするようにしてもよい。   Further, for example, a functional unit having both the function of the topology information management unit 13 and the function of the neighboring node information management unit 11 may be used.

(B−3)第1の実施形態では、ネットワークトポロジーの例として2ホップ先までのトポロジー情報を得る場合を例に挙げたが、3ホップ以上としてもよい。 (B-3) In the first embodiment, as an example of the network topology, the case of obtaining topology information up to two hops away is taken as an example. However, three or more hops may be used.

(B−4)制御信号1を用いた通信タイミングの制御処理について
第1の実施形態の各ノードは、上述したように、各ノード間で制御信号1を授受し合うことで通信タイミングを算出する。
(B-4) Communication timing control process using control signal 1 As described above, each node in the first embodiment calculates a communication timing by exchanging control signal 1 between the nodes. .

そこで、以下では、各ノードにおける制御信号1を用いた通信タイミングの制御処理について図面を参照して説明する。   Therefore, hereinafter, communication timing control processing using the control signal 1 in each node will be described with reference to the drawings.

図7は、各ノードの、制御信号1を用いた通信タイミング制御を行なう機能構成を示す機能ブロック図である。   FIG. 7 is a functional block diagram showing a functional configuration for performing communication timing control using the control signal 1 in each node.

図7に示すように、ノード10は、インパルス信号受信手段21、通信タイミング計算手段22、インパルス信号送信手段23、同調判定手段24、データパケット送信管理手段17、センサ手段15、を有する。   As shown in FIG. 7, the node 10 includes an impulse signal reception unit 21, a communication timing calculation unit 22, an impulse signal transmission unit 23, a tuning determination unit 24, a data packet transmission management unit 17, and a sensor unit 15.

なお、以下では、制御信号1をインパルス信号と表記して説明する。   In the following description, the control signal 1 is described as an impulse signal.

図1の近傍ノード情報管理手段11は、制御信号1を用いた通信タイミング制御処理については、図7のインパルス信号受信手段21としての機能を備える。   The neighbor node information management unit 11 in FIG. 1 has a function as the impulse signal reception unit 21 in FIG. 7 for the communication timing control process using the control signal 1.

図1の制御信号送信管理手段12は、制御信号1を用いた通信タイミング制御処理については、図7の通信タイミング計算手段22、インパルス信号送信手段23、同調判定手段24としての機能を備える。   The control signal transmission management unit 12 in FIG. 1 has functions as the communication timing calculation unit 22, the impulse signal transmission unit 23, and the tuning determination unit 24 in FIG. 7 for the communication timing control process using the control signal 1.

インパルス信号受信手段21は、近傍ノード(例えば、そのノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード)が発信した出力インパルス信号を入力インパルス信号Sin11として受信するものである。ここで、インパルス信号はタイミング信号として授受されるものであり、例えば、ガウス分布形状等のインパルス形状を有するものである。受信インパルス信号Spr11は、入力インパルス信号Sin11を波形整形したものでも良く、信号を再生成したものであっても良い。   The impulse signal receiving means 21 receives an output impulse signal transmitted from a nearby node (for example, another node existing in a range where a transmission radio wave of the node reaches) as an input impulse signal Sin11. Here, the impulse signal is transmitted and received as a timing signal, and has an impulse shape such as a Gaussian distribution shape, for example. The reception impulse signal Spr11 may be a waveform-shaped signal of the input impulse signal Sin11 or a signal regenerated.

通信タイミング計算手段22は、受信インパルス信号に基づいて、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号Spr12を形成して出力するものである。なお、通信タイミング計算手段22は、受信インパルス信号Spr11がない場合であっても位相信号Spr12を形成して出力するものとする。   The communication timing calculation means 22 forms and outputs a phase signal Spr12 that defines the communication timing at the node based on the received impulse signal. Note that the communication timing calculation means 22 forms and outputs the phase signal Spr12 even when there is no received impulse signal Spr11.

ここで、当該ノードiの位相信号Spr12の時刻tでの位相値をθi(t)とすると、通信タイミング計算手段22は、受信インパルス信号Spr11に基づいて、例えば下記式(1)及び(2)のように、位相信号Spr12(=θi(t))を非線形振動リズムで変化させる。

Figure 2008258746
Here, assuming that the phase value at time t of the phase signal Spr12 of the node i is θi (t), the communication timing calculation unit 22 may, for example, formulas (1) and (2) below based on the received impulse signal Spr11. As described above, the phase signal Spr12 (= θi (t)) is changed with a nonlinear vibration rhythm.
Figure 2008258746

この位相信号の変化は、近傍のノード同士が逆相(振動の位相が反転位相)又は他の位相になろうとする非線形特性を実現し、その特性を用いて衝突回避を実行させようとしたものである。すなわち、近傍のノード間における出力インパルス信号Sout11の発信タイミングなどが衝突しないように、適当な時間関係(時間差)を形成させようとしている。   This change in phase signal is a result of realizing a non-linear characteristic in which neighboring nodes are opposite in phase (vibration phase is inverted) or other phase, and trying to avoid collision using that characteristic. It is. That is, an appropriate time relationship (time difference) is formed so that the transmission timing of the output impulse signal Sout11 between neighboring nodes does not collide.

なお、以下では、上記式(1)及び(2)を構成する構成要素を簡単に説明する。上記式(1)は、自ノード(ノードiとする)の非線形振動リズムを時間的に変化させる規則(時間発展規則)を示す方程式である。また上記式(1)において、変数tは時間を表わし、関数θiは時刻tにおける自ノードの非線形振動に対する位相を表わす。   In the following, the components constituting the above formulas (1) and (2) will be briefly described. The above equation (1) is an equation indicating a rule (temporal evolution rule) for temporally changing the nonlinear vibration rhythm of its own node (referred to as node i). In the above equation (1), the variable t represents time, and the function θi represents the phase with respect to the nonlinear vibration of the node at time t.

また、上記式(2)において、Δθij(t)は近傍ノードjの位相θj(t)から自ノードiの位相θi(t)を引くことにより得られる位相差である。   In the above equation (2), Δθij (t) is a phase difference obtained by subtracting the phase θi (t) of its own node i from the phase θj (t) of the neighboring node j.

さらに、ωiは固有角振動数パラメータである。また、関数Pj(t)は近傍ノードjから受信した受信インパルス信号Spr11を表わしており、関数R(Δθij(t))は受信インパルス信号Spr11の入力に応じて、自ノードiの基本的なリズムを変化させる応答特性を表現する位相応答関数であり、Nは自ノードが受信インパルス信号Spr11を受信可能な空間的距離範囲に存在する近傍ノードの総数を表わす。   Further, ωi is a natural angular frequency parameter. The function Pj (t) represents the received impulse signal Spr11 received from the neighboring node j, and the function R (Δθij (t)) corresponds to the basic rhythm of the own node i according to the input of the received impulse signal Spr11. N represents the total number of neighboring nodes existing in the spatial distance range in which the node can receive the received impulse signal Spr11.

また、関数ξ(Si(t))は、自ノードiと近傍ノードjとの相対位相差が小さい場合にストレスを蓄積し、蓄積されたストレス値Si(t)に応じてランダムな大きさで位相シフトする働きをする項である。   The function ξ (Si (t)) accumulates stress when the relative phase difference between the node i and the neighboring node j is small, and the function ξ (Si (t)) has a random magnitude according to the accumulated stress value Si (t). It is a term that works to phase shift.

図8及び図9は、通信タイミング計算手段22の機能の意味合いを説明するための説明図である。なお、図8及び図9に示す状態変化は、インパルス信号送信手段23の機能も関係している。   8 and 9 are explanatory diagrams for explaining the meaning of the function of the communication timing calculation means 22. The state changes shown in FIGS. 8 and 9 are also related to the function of the impulse signal transmission means 23.

図8及び図9は、ある1つのノードに着目したときに、着目ノード(自ノード)と近傍ノード(他ノード)との間に形成される関係、すなわち、それぞれの非線形振動リズム間の位相関係が時間的に変化していく様子を示している。   8 and 9 show a relationship formed between a target node (own node) and a neighboring node (another node) when attention is paid to a certain node, that is, a phase relationship between respective nonlinear vibration rhythms. Shows how the changes over time.

図8は、着目ノードiに対して近傍ノードjが1個存在する場合である。図8において、円上を回転する2つの質点の運動は、着目ノードと近傍ノードに対応する非線形振動リズムを表しており、質点の円上の角度がその時刻での位相信号の値を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に射影した点の運動が非線形振動リズムに対応する。後述する(1)式に基づく動作により、2つの質点は相互に逆相になろうとし、仮に、図8(a)に示すように初期状態で2つの質点の位相が近くても、時間経過と共に、図8(b)に示す状態(過渡状態)を経て、図8(c)に示すような2つの質点の位相差がほぼπである定常状態に変化していく。   FIG. 8 shows a case where there is one neighboring node j for the node of interest i. In FIG. 8, the motion of the two mass points rotating on the circle represents the nonlinear vibration rhythm corresponding to the node of interest and the neighboring nodes, and the angle of the mass point on the circle represents the value of the phase signal at that time. Yes. The motion of the point where the rotational motion of the mass point is projected on the vertical or horizontal axis corresponds to the nonlinear vibration rhythm. By the operation based on the expression (1) described later, the two mass points try to be in opposite phases to each other, and even if the phases of the two mass points are close to each other in the initial state as shown in FIG. At the same time, the state (transient state) shown in FIG. 8B is changed to a steady state in which the phase difference between the two mass points is almost π as shown in FIG. 8C.

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

また、図9は、着目ノードiに対して2個の近傍ノードj1、j2が存在する場合を表している。近傍ノードが2個存在する場合においても、上述と同様に、それぞれの質点が回転しながら相互に反発し合うことによって、安定な位相関係(時間的な関係に関する安定性)を形成する。近傍ノード数が3個以上の場合についても同様である。   FIG. 9 shows a case where there are two neighboring nodes j1 and j2 for the node of interest i. Even when there are two neighboring nodes, a stable phase relationship (stability with respect to temporal relationship) is formed by repelling each other while rotating the respective mass points, as described above. The same applies to the case where the number of neighboring nodes is three or more.

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

通信タイミング計算手段22は、得られた位相信号Spr12(=θi(t))を、インパルス信号送信手段23、同調判定手段24及びデータパケット送信管理手段17に出力する。   The communication timing calculation unit 22 outputs the obtained phase signal Spr12 (= θi (t)) to the impulse signal transmission unit 23, the tuning determination unit 24, and the data packet transmission management unit 17.

インパルス信号送信手段23は、位相信号Spr12に基づいて、出力インパルス信号Sout11を送信する。すなわち、位相信号Spr12が所定の位相α(0≦α<2π)になると、出力インパルス信号Sout11を送信する。ここで、所定の位相αは、予めシステム全体で統一しておくことが好ましい。以下では、α=0にシステム全体で統一されているとして説明する。なお、図8の例でいえば、ノードiとノードjとでは、定常状態で相互の位相信号Spr12がπだけずれているので、α=0にシステム全体で統一しても、ノードiからの出力インパルス信号Sout11の送信タイミングと、ノードjからの出力インパルス信号Sout11の送信タイミングとはπだけずれている。   The impulse signal transmission unit 23 transmits the output impulse signal Sout11 based on the phase signal Spr12. That is, when the phase signal Spr12 reaches a predetermined phase α (0 ≦ α <2π), the output impulse signal Sout11 is transmitted. Here, it is preferable that the predetermined phase α is previously unified in the entire system. In the following description, it is assumed that α = 0 is unified throughout the system. In the example of FIG. 8, since the mutual phase signal Spr12 is shifted by π in the steady state between the node i and the node j, even if the system is unified to α = 0, The transmission timing of the output impulse signal Sout11 and the transmission timing of the output impulse signal Sout11 from the node j are shifted by π.

同調判定手段24は、自ノードや1又は複数の近傍ノードの間で行われる出力インパルス信号Sout11の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」(図8(b)、図9(b)参照)あるいは「定常状態」(図8(c)、図9(c)参照)のいずれの状態にあるかを判定するものである。同調判定手段24は、受信インパルス信号Spr11(他ノードの出力インパルス信号Sout11に対応する)及び出力インパルス信号Sout11の発生タイミングを観測し、インパルス信号を授受し合う複数のノードの発生タイミング間の時間差が時間的に安定している場合に「定常状態」であると判定する。なお、この実施形態の場合には、同調判定手段24には、自ノードからの出力インパルス信号Sout11の発生タイミングを捉えるための信号として、出力インパルス信号Sout11に代えて、位相信号Spr12が入力されている。   The tuning determination means 24 is a “transient state” (see FIG. 8B and FIG. 9B) for mutual adjustment of the transmission timing of the output impulse signal Sout11 performed between the own node and one or a plurality of neighboring nodes. Alternatively, it is determined which state is the “steady state” (see FIG. 8C and FIG. 9C). The tuning determination unit 24 observes the generation timing of the reception impulse signal Spr11 (corresponding to the output impulse signal Sout11 of the other node) and the output impulse signal Sout11, and the time difference between the generation timings of a plurality of nodes that exchange the impulse signals. When it is stable over time, it is determined that the state is “steady state”. In the case of this embodiment, the tuning determination means 24 receives the phase signal Spr12 instead of the output impulse signal Sout11 as a signal for capturing the generation timing of the output impulse signal Sout11 from the own node. Yes.

同調判定手段24は、例えば、以下の(a)〜(d)のような処理を実行して同調判定を行なう。   The tuning determination unit 24 performs tuning determination by executing the following processes (a) to (d), for example.

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

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

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

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

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

同調判定手段24は、位相信号Spr12の周期毎に、判定結果を示す同調判定信号Spr13と、受信インパルス信号Spr11の発生タイミングにおける位相信号Spr12の値βの最小値β1をスロット信号Spr14としてデータパケット送信管理手段17に出力する。   The tuning determination means 24 transmits a data packet as a slot signal Spr14 with a tuning determination signal Spr13 indicating a determination result and a minimum value β1 of the value β of the phase signal Spr12 at the generation timing of the reception impulse signal Spr11 for each period of the phase signal Spr12. Output to the management means 17.

なお、最小値β1をスロット信号Spr14として出力するようにしたのは、上述したように、α=0としていることと関係しており、αの値の選定によっては、スロット信号Spr14に適用するβの値は変化する。   Note that the output of the minimum value β1 as the slot signal Spr14 is related to α = 0 as described above, and β applied to the slot signal Spr14 depends on the selection of the value of α. The value of varies.

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

センサ手段15は、後者の場合の一例として書き出したものであり、例えば、音や振動の強度、化学物質の濃度、温度など、物理的又は化学的な環境情報Sin13を検知して観測データSpr15をデータパケット送信管理手段17に出力するものである。   The sensor means 15 is written as an example of the latter case. For example, the sensor means 15 detects physical or chemical environment information Sin13 such as the intensity of sound and vibration, the concentration of chemical substances, and the temperature, and the observation data Spr15 is obtained. This is output to the data packet transmission management means 17.

また、前者の場合には、データパケット送信管理手段17に、近傍ノードが送信したデータ信号(出力データ信号Sout12)が入力データ信号Sin12として受信される。   In the former case, the data packet transmission management means 17 receives the data signal (output data signal Sout12) transmitted by the neighboring node as the input data signal Sin12.

データパケット送信管理手段17は、観測データSpr15及び又は入力データ信号Sin12(両方の場合を含む)を出力データ信号Sout12として他ノードに送信する。データパケット送信管理手段17は、この送信を、同調判定信号Spr13が「定常状態」を示す場合に、後述するタイムスロット(システムなどが割り当てた固定的な時間区間ではないが、「タイムスロット」という用語を用いる)で行ない、同調判定信号Spr13が「過渡状態」を示す場合には送信動作を停止している。なお、出力データ信号Sout12は、出力インパルス信号Sout11と同一周波数帯で送信周波数とするものであっても良い。   The data packet transmission management means 17 transmits the observation data Spr15 and / or the input data signal Sin12 (including both cases) as an output data signal Sout12 to another node. The data packet transmission management means 17 refers to this transmission when the tuning determination signal Spr13 indicates “steady state”. When the tuning determination signal Spr13 indicates “transient state”, the transmission operation is stopped. Note that the output data signal Sout12 may have a transmission frequency in the same frequency band as the output impulse signal Sout11.

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

例えば、図8(c)に示すような「定常状態」の場合、ノードiは、位相θiが0から出力インパルス信号Sout11を送信し始め、位相θiがδ1になる前に、出力インパルス信号Sout11の送信を終了させておき、位相θiがδ1から出力データ信号Sout12を送信し始め、位相θiがβ1−δ2になると(但しβ1≒π)、出力データ信号Sout12の送信が終了させ、それ以降、位相θiが再び0になるまで、出力インパルス信号Sout11の送信も出力データ信号Sout12の送信も停止させる。他方のノードjも、位相θjに基づいて同様な動作を実行するが、位相θiと位相θjとがほぼπだけずれているので、送信動作が競合することはない。ノード数が3以上の場合も同様に動作し、送信動作が競合することはない。   For example, in the “steady state” as shown in FIG. 8C, the node i starts transmitting the output impulse signal Sout11 from the phase θi of 0, and before the phase θi becomes δ1, the node i of the output impulse signal Sout11 The transmission is terminated, the phase θi starts to transmit the output data signal Sout12 from δ1, and when the phase θi becomes β1−δ2 (where β1≈π), the transmission of the output data signal Sout12 is terminated. Until θi becomes 0 again, transmission of the output impulse signal Sout11 and transmission of the output data signal Sout12 are stopped. The other node j also performs the same operation based on the phase θj. However, since the phase θi and the phase θj are substantially shifted by π, the transmission operation does not compete. The same operation is performed when the number of nodes is 3 or more, and transmission operations do not compete.

(B−5)上述した制御信号1を用いた通信タイミングの計算方法は、上記方法に限定されず、特許文献1〜4に記載した方法を広く適用できる。 (B-5) The calculation method of the communication timing using the control signal 1 mentioned above is not limited to the said method, The method described in patent documents 1-4 can be applied widely.

(B−6)第1の実施形態では、空間に分散配置された多数のノードが、相互に無線でデータをやり取りするシステムを想定して説明した。しかし、本発明の利用形態は、無線通信を行なうシステムに限定されない。空間に分散配置された多数のノードが、相互に有線でデータをやり取りするシステムに適用することも可能である。例えば、イーサネット(登録商標)などのように有線接続されたLANシステムに適用することも可能である。また、同様に有線接続されたセンサやアクチュエータ、あるいはサーバなど、異なる種類のノードが混在するネットワークに適用することも可能である。無論、有線接続されたノードと、無線接続されたノードが混在するネットワークに適用することも可能である。 (B-6) In the first embodiment, a description has been given assuming a system in which a large number of nodes distributed in space exchange data with each other wirelessly. However, the usage form of the present invention is not limited to a system that performs wireless communication. It can also be applied to a system in which a large number of nodes distributed in space exchange data with each other by wire. For example, the present invention can be applied to a LAN system connected by wire such as Ethernet (registered trademark). Similarly, the present invention can be applied to a network in which different types of nodes are mixed, such as sensors, actuators, and servers connected in a wired manner. Of course, the present invention can be applied to a network in which nodes connected by wire and nodes connected wirelessly are mixed.

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

(B−7)本発明のノードは、は、ハードウェア資源(例えばCPU等)がプログラムを実行して実現するソフトウェア処理で実現できる。つまり、ノードが備える各種機能構成はプログラムとして格納されるものである。なお、ノードの各種処理をハードウェアで実現するようにしてもよい。 (B-7) The node of the present invention can be realized by software processing realized by a hardware resource (for example, CPU) executing a program. That is, various functional configurations included in the node are stored as programs. Note that various processes of the node may be realized by hardware.

第1の実施形態のノードの内部構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the internal structure of the node of 1st Embodiment. 第1の実施形態のトポロジー情報の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the topology information of 1st Embodiment. 第1の実施形態のノード配置例とネットワークトポロジー情報を示す図である。It is a figure which shows the example of node arrangement | positioning of 1st Embodiment, and network topology information. 第1の実施形態のノードAを中心とした場合の各ノードの送信タイミングの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship of the transmission timing of each node at the time of centering on the node A of 1st Embodiment. 第1の実施形態の経路決定処理の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the route determination process of 1st Embodiment. 第1の実施形態のノードCにおける各経路の遅延情報を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the delay information of each path | route in the node C of 1st Embodiment. 制御信号1を用いたノードの通信タイミング制御の機能構成を示す機能ブロック図である。It is a functional block diagram which shows the function structure of the communication timing control of the node using the control signal 1. FIG. 通信システムでのノード間の同調を説明する説明図(1)である。It is explanatory drawing (1) explaining the tuning between nodes in a communication system. 通信システムでのノード間の同調を説明する説明図(2)である。It is explanatory drawing (2) explaining the tuning between nodes in a communication system.

符号の説明Explanation of symbols

10…ノード、11…近傍ノード情報管理手段、12…制御信号送信管理手段、13…トポロジー情報管理手段、13a…各ノード間時間差情報、14…経路決定手段、15…センサ手段、16…アプリケーション手段、17…データパケット送信管理手段。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Node, 11 ... Neighboring node information management means, 12 ... Control signal transmission management means, 13 ... Topology information management means, 13a ... Inter-node time difference information, 14 ... Path determination means, 15 ... Sensor means, 16 ... Application means 17 Data packet transmission management means.

Claims (10)

通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置において、
1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御手段と、
自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信手段と、
1又は複数の他ノードから受信した上記各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理手段と、
上記通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信手段と
を備えることを特徴とする通信制御装置。
In a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system,
Communication timing control means for adjusting the communication timing time difference with one or more other nodes to control the communication timing of the own node;
Control signal transmission means for multi-hop transmitting a control signal having communication timing time difference information between each of one or a plurality of one-hop neighboring nodes existing in the vicinity of one hop centering on the own node;
Communication timing time difference information for obtaining communication timing time difference information between each of one or a plurality of other nodes existing at least two hops ahead and the own node based on each control signal received from one or a plurality of other nodes Management means;
A communication control apparatus comprising: data communication means for communicating communication data based on the communication timing time difference information.
制御信号は、少なくとも、自ノードのノード識別情報と、上記各1ホップ近傍ノードのノード識別情報と、上記各1ホップ近傍ノードと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報と、を有することを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。   The control signal includes at least node identification information of the own node, node identification information of each of the one-hop neighboring nodes, and communication timing time difference information between each of the one-hop neighboring nodes and the own node. The communication control device according to claim 1. 上記通信タイミング時間差情報管理手段が、上記各制御信号に含まれている情報に基づいて、各ノード間の上記各通信タイミング時間差情報を対応付けたネットワークトポロジー情報を作成するネットワークトポロジー情報作成部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の通信制御装置。   The communication timing time difference information management means includes a network topology information creation unit that creates network topology information in which the communication timing time difference information between the nodes is associated with each other based on information included in each control signal. The communication control apparatus according to claim 1 or 2, characterized by the above. 上記通信タイミング時間差情報管理手段が、上記ネットワークトポロジー情報に基づいて、上記通信データの宛先まで転送させるための1又は複数の経路毎に、各ノード間の上記各通信タイミング時間差情報の合計値を求め、上記各経路毎の上記通信タイミング時間差情報の合計値に基づいて、上記通信データの転送経路を決定する経路決定部を有することを特徴とする請求項3に記載の通信制御装置。   Based on the network topology information, the communication timing time difference information management means obtains a total value of the communication timing time difference information between the nodes for each of one or a plurality of paths for transfer to the destination of the communication data. The communication control device according to claim 3, further comprising: a route determination unit that determines a transfer route of the communication data based on a total value of the communication timing time difference information for each of the routes. 上記経路決定部が、上記通信タイミング時間差情報の合計値が最小の経路を、上記通信データの転送経路として決定することを特徴とする請求項4に記載の通信制御装置。   5. The communication control apparatus according to claim 4, wherein the route determination unit determines a route having a minimum total value of the communication timing time difference information as a transfer route of the communication data. 上記通信タイミング制御手段が、他ノードからのタイミング信号の受信タイミングを利用して、当該ノードのタイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからのタイミング信号の受信タイミングに基づいて、データ信号の送信タイムスロットを決定するタイミング計算部を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の通信制御装置。   The communication timing control means determines the transmission timing of the timing signal of the node using the reception timing of the timing signal from the other node, and based on the transmission timing and the reception timing of the timing signal from the other node, 6. The communication control apparatus according to claim 1, further comprising a timing calculation unit that determines a transmission time slot of the data signal. 請求項1〜6のいずれかに記載の通信制御装置を有することを特徴とするノード。   A node comprising the communication control device according to claim 1. 請求項7に記載のノードを複数有して構成されることを特徴とする通信システム。   A communication system comprising a plurality of nodes according to claim 7. 通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置の通信制御方法において、
通信タイミング制御手段が、1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御工程と、
制御信号送信手段が、自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信工程と、
通信タイミング時間差情報管理手段が、1又は複数の他ノードから受信した上記各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理工程と、
データ通信手段が、上記通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信工程と
を有することを特徴とする通信制御方法。
In a communication control method of a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system,
A communication timing control step in which the communication timing control means adjusts the communication timing time difference with one or more other nodes to control the communication timing of the own node;
A control signal transmitting step for causing the control signal transmitting means to multi-hop transmit a control signal having communication timing time difference information between each of one or a plurality of 1-hop neighboring nodes existing in the vicinity of one hop centering on the own node;
Based on the control signals received from the one or more other nodes by the communication timing time difference information management means, the communication timing between each of the one or more other nodes existing at least two hops ahead and the own node Communication timing time difference information management process for obtaining time difference information;
And a data communication step in which the data communication means communicates the communication data based on the communication timing time difference information.
通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられる通信制御装置の通信制御プログラムにおいて、
コンピュータに、
1又は複数の他ノードとの間で通信タイミング時間差を調整して自ノードの通信タイミングを制御する通信タイミング制御手段、
自ノードを中心として1ホップ近傍に存在する1又は複数の1ホップ近傍ノードのそれぞれの間の通信タイミング時間差情報を有する制御信号をマルチホップ送信させる制御信号送信手段、
1又は複数の他ノードから受信した上記各制御信号に基づいて、少なくとも2ホップ先以上に存在する1又は複数の他ノードのそれぞれと自ノードとの間の通信タイミング時間差情報を求める通信タイミング時間差情報管理手段、
上記通信タイミング時間差情報に基づいて通信データを通信するデータ通信手段
として機能させる通信制御プログラム。
In a communication control program of a communication control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system,
On the computer,
Communication timing control means for controlling the communication timing of the own node by adjusting the communication timing time difference with one or a plurality of other nodes;
Control signal transmission means for multi-hop transmission of a control signal having communication timing time difference information between each of one or a plurality of 1-hop neighboring nodes existing in the vicinity of one hop centering on the own node;
Communication timing time difference information for obtaining communication timing time difference information between each of one or a plurality of other nodes existing at least two hops ahead and the own node based on each control signal received from one or a plurality of other nodes Management means,
A communication control program for functioning as data communication means for communicating communication data based on the communication timing time difference information.
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