JP4196885B2 - Communication timing control device, communication timing control method, node, and communication system - Google Patents

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Description

本発明は、通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムに関し、特に、複数のノードでなる通信システムにおけるデータ通信の衝突回避に関するものである。   The present invention relates to a communication timing control device, a communication timing control method, a node, and a communication system, and more particularly to data communication collision avoidance in a communication system including a plurality of nodes.

空間に分散配置された複数のノードが衝突することなくデータ通信し得るようにするための方式として、TDMA方式、CSMA(CSMA/CAやCSMA/CD)方式などがある(非特許文献1参照)。   As a system for enabling data communication without a collision between a plurality of nodes distributed in space, there are a TDMA system, a CSMA (CSMA / CA and CSMA / CD) system, and the like (see Non-Patent Document 1). .

CSMA方式は、発信しようとするノードは、他のノードが通信中か否かをキャリア(周波数)の存在に基づいて確認し、通信が実行されていないときに発信するものである。しかしながら、CSMA方式の場合、同時に通信可能なチャネル数は少なくなる。   In the CSMA method, a node to be transmitted confirms whether or not another node is communicating based on the presence of a carrier (frequency), and transmits when communication is not being performed. However, in the case of the CSMA system, the number of channels that can be simultaneously communicated decreases.

TDMA方式は、各ノードに異なるタイムスロットを割当て、各ノードは自己に割り当てられているタイムスロットでデータ送信を行うものであり、TDMA方式は、CSMA方式より同時に通信可能なチャネル数を多くし易い。TDMA方式では、通信に供するノードが動的に変化する場合、あるノード(管理ノード)が、各ノードへのタイムスロットを動的に割り当てたりする。
松下温、中川正雄編著、「ワイヤレスLANアーキテクチャ」、共立出版、1996年、p.47、53〜59、69
In the TDMA system, different time slots are assigned to each node, and each node performs data transmission in the time slot assigned to itself. The TDMA system can easily increase the number of channels that can be simultaneously communicated as compared to the CSMA system. . In the TDMA system, when a node used for communication changes dynamically, a certain node (management node) dynamically assigns a time slot to each node.
Matsushita Atsushi, Nakagawa Masao, “Wireless LAN Architecture”, Kyoritsu Shuppan, 1996, p. 47, 53-59, 69

しかし、TDMA方式の場合、タイムスロットの割当てを行う管理ノードが故障すると、通信システム全体がダウンする。また、各ノードに動的にタイムスロットを再割当てする処理は煩雑であり、状況変化に迅速に対応できないことも生じる。   However, in the case of the TDMA system, if the management node that performs time slot allocation fails, the entire communication system goes down. Also, the process of dynamically reassigning time slots to each node is complicated, and it may not be possible to respond quickly to changes in the situation.

また、TDMA方式の場合、各ノードが送信し得るタイムスロットが明確であるが、そのタイムスロットを用いた通信相手が送信側が任意に定めることができる場合には、受信側は自己宛の送信がなされるか否か分からないので、常にデータ信号の受信待ち状態にする必要があり、電力を消耗する。   In the case of the TDMA system, the time slot that each node can transmit is clear. However, if the communication party using the time slot can be arbitrarily determined by the transmitting side, the receiving side cannot transmit to itself. Since it is not known whether or not it is made, it is necessary to always be in a data signal reception waiting state, which consumes power.

例えば、基地局から端末への通信システムにおいて、端末での省電力化の方法として、間欠受信がある。これは、基地局から端末を呼び出すタイミングを取り決めておき、端末は基地局からの信号を受ける時間のみ受信オン状態として信号を受信し、これ以外の間は受信オフにしておくことにより、省電力化を図る方法である。しかし、上述のような受信側が自己宛の送信がいつなされるか分からない状況では、このような省電力化方法を採用することはできない。   For example, in a communication system from a base station to a terminal, there is intermittent reception as a method for saving power at the terminal. This is to save power by arranging the timing for calling the terminal from the base station, receiving the signal in the reception-on state only during the time when the terminal receives the signal from the base station, and turning off the reception during the rest of the time. This is a method to achieve However, such a power saving method cannot be adopted in a situation where the receiving side does not know when transmission addressed to itself is performed.

そのため、管理ノードが各ノードに通信タイミングを指示することなく、各ノードが有効な通信を実行できる柔軟性が高い、しかも、受信側ノードでの省電力化を期待できる通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムが望まれている。   Therefore, a communication timing control device and a communication timing that are highly flexible so that each node can execute effective communication without instructing the communication timing to each node by the management node and that can be expected to save power at the receiving side node. Control methods, nodes and communication systems are desired.

第1の本発明は、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ている通信タイミング制御装置であって、(1)他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受け取ると共に、自ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を間欠的に送信する状態変数信号通信手段と、(2)上記状態変数信号通信手段が受け取った他ノードからの状態変数信号及び遷移の基本速度情報に基づいて、自ノードの動作タイミングを遷移させ、この遷移を反映させた自ノードからの状態変数信号を生成して上記状態変数信号通信手段に与えるタイミング決定手段と、(3)上記状態変数信号通信手段が受信した他ノードの状態変数信号、及び、上記タイミング決定手段が決定した自ノードの動作タイミングに基づいて、自ノードと他ノードとの動作タイミングの関係が安定状態になっているか否かを判定する定常性判定手段と、(4)安定状態と判定されている際に、自ノードの動作タイミングで定まる周期的なデータ送信期間毎にデータ信号を送信するデータ送信手段と、(5)安定状態と判定されている際に、他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信手段と、(6)上記タイミング決定手段が、処理に利用する状態変数信号を送出する他ノードであっても、その他ノードからのデータ信号が当該ノードに到達するか否かで他ノードを分類し、データ信号が当該ノードに到達しない他ノードのデータ送信期間の少なくとも一部の期間に、上記データ受信手段の電源をオフにする受信オン/オフ制御手段とを備えたことを特徴とする。 The first present invention is a communication timing control apparatus provided in each of a plurality of nodes constituting the communication system, the receive state variable signal indicating the operation timing of (1) other nodes, its own node a state variable signal communication means for transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the intermittently, based on the (2) state variables signal and the basic speed information of the transition from the other node receives the state variable signal communication unit transitions the operation timing of the own node, and the timing determining means for supplying to said state variable signal communication means to generate a state variable signal from the local node that reflects this transition, (3) the state variable signal communication unit state variable signals of other nodes but received, and, based on the operation timing of the node where the timing determining means decides, between the own node and other nodes A stationarity determining unit that determines whether relation of work time is in a stable state, (4) when being determined that the stable state, for each periodic data transmission period determined by the operation timing of the node Data transmission means for transmitting a data signal, (5) data reception means for receiving a data signal from another node when it is determined to be in a stable state, and (6) the timing determination means used for processing Even if the other node sends out the state variable signal, the other node is classified based on whether or not the data signal from the other node reaches the node, and the data transmission period of the other node where the data signal does not reach the node. And a reception on / off control means for turning off the power of the data reception means during at least a part of the period.

第2の本発明のノードは、第1の本発明の通信タイミング制御装置を有することを特徴とする。   A node according to a second aspect of the present invention includes the communication timing 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す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の本発明は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する通信タイミング制御方法であって、(1)他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受け取ると共に、自ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を間欠的に送信する状態変数信号通信工程と、(2)上記状態変数信号通信工程が受け取った他ノードからの状態変数信号及び遷移の基本速度情報に基づいて、自ノードの動作タイミングを遷移させ、この遷移を反映させた自ノードからの状態変数信号を生成して上記状態変数信号通信工程に与えるタイミング決定工程と、(3)上記状態変数信号通信工程が受信した他ノードの状態変数信号、及び、上記タイミング決定工程が決定した自ノードの動作タイミングに基づいて、自ノードと他ノードとの動作タイミングの関係が安定状態になっているか否かを判定する定常性判定工程と、(4)安定状態と判定されている際に、自ノードの動作タイミングで定まる周期的なデータ送信期間毎にデータ信号を送信するデータ送信工程と、(5)安定状態と判定されている際に、他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信工程と、(6)上記タイミング決定工程が、処理に利用する状態変数信号を送出する他ノードであっても、その他ノードからのデータ信号が当該ノードに到達するか否かで他ノードを分類し、データ信号が当該ノードに到達しない他ノードのデータ送信期間の少なくとも一部の期間では、上記データ受信工程が機能する構成の電源をオフにする受信オン/オフ制御工程とを含むことを特徴とする。
The fourth of the present invention is a communication timing control method, each of the plurality of nodes constituting the communication system is executed, the receive state variable signal indicating the operation timing of (1) other nodes, the own node movement A state variable signal communication step for intermittently transmitting a state variable signal indicating the operation timing; and (2) the state variable signal received from the other node received by the state variable signal communication step and the basic speed information of the transition. shifts the operation timing of the node, and the timing determination step of providing to the state variable signal communication process to generate a state variable signal from the local node that reflects this transition, (3) the state variable signal communication process received state variable signals of the other nodes, and, based on the operation timing of the node where the timing determination process is determined, movement of the own node and other nodes Sakuta A continuity determination step for determining whether or not the ming relationship is in a stable state, and (4) data determined for each periodic data transmission period determined by the operation timing of the own node when it is determined as a stable state. A data transmission step for transmitting a signal; (5) a data reception step for receiving a data signal from another node when it is determined to be in a stable state; and (6) a state used by the timing determination step for processing. Even in the other node that sends the variable signal, the other node is classified depending on whether or not the data signal from the other node reaches the node, and at least the data transmission period of the other node in which the data signal does not reach the node In a part of the period, a reception on / off control step of turning off a power source configured to function as the data reception step is included.

本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムによれば、管理ノードが存在しなくても、各ノードが有効な通信を柔軟性良く実行できる、しかも、受信に関し、省電力化を達成することができる。   According to the communication timing control device, the communication timing control method, the node, and the communication system of the present invention, each node can flexibly execute effective communication even when there is no management node, and it is also related to reception and power saving. Can be achieved.

(A)第1の実施形態
以下、本発明による通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの第1の実施形態を、図面に基づいて説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a communication timing control device, a communication timing control method, a node, and a communication system according to the present invention will be described with reference to the drawings.

第1の実施形態は、各ノードがインパルス信号を発生し、また、自分以外のノードが発生するインパルス信号を有効に検出することによって、近傍のノードと相互に作用し合い、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定するものであり、また、各ノードをできるだけ省電力化し得るようにしたものである。   In the first embodiment, each node generates an impulse signal, and by effectively detecting an impulse signal generated by a node other than itself, the nodes interact with neighboring nodes, and time is distributed autonomously. The slot allocation is determined, and each node can save power as much as possible.

(A−1)第1の実施形態の構成
図2は、第1の実施形態が意図しているネットワーク内のノード配置例を示すブロック図であり、ノードN1を着目ノードとして示している。図2において、着目ノードN1を中心とする実線円は、他ノードが送信した後述するインパルス信号をノードN1が受信できる範囲を示し、図2の例では、着目ノードN1は、ノードN2、N3、N4が送信したインパルス信号を受信できる。また、実線円より狭い範囲の着目ノードN1を中心とする点線円は、他ノードと着目ノードN1がデータ信号を授受できる範囲を示し、図2の例では、着目ノードN1は、ノードN2及びN3とデータ信号を授受できる。
(A-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 2 is a block diagram showing an example of node arrangement in the network intended by the first embodiment, and shows the node N1 as a node of interest. In FIG. 2, a solid circle centered on the node of interest N1 indicates a range in which the node N1 can receive an impulse signal described later transmitted by another node. In the example of FIG. 2, the node of interest N1 includes nodes N2, N3, The impulse signal transmitted by N4 can be received. A dotted circle centered on the target node N1 in a range narrower than the solid line circle indicates a range in which the other node and the target node N1 can exchange data signals. In the example of FIG. And data signals.

図1は、第1の実施形態の各ノードの内部構成を示すブロック図である。図1において、各ノードは、インパルス信号受信手段11、通信タイミング計算手段12、インパルス信号送信手段13、同調判定手段14、データ通信手段15、近傍ノード位置判定手段16及びオン/オフ判定手段17を有する。   FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal configuration of each node according to the first embodiment. In FIG. 1, each node includes an impulse signal receiving unit 11, a communication timing calculating unit 12, an impulse signal transmitting unit 13, a tuning determining unit 14, a data communication unit 15, a neighboring node position determining unit 16, and an on / off determining unit 17. Have.

インパルス信号受信手段11は、近傍のノード(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)が送信したインパルス信号(宛先情報は含まれていない)を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。インパルス信号受信手段11は、受信したインパルス信号そのもの、それを波形整形したもの、又は、受信したインパルス信号に基づき再生成し直したインパルス信号を通信タイミング計算手段12、同調判定手段14、近傍ノード位置判定手段16及びオン/オフ判定手段17に与える。   The impulse signal receiving means 11 receives an impulse signal (destination information is not included) transmitted by a nearby node (for example, another node existing in a range where the transmitted radio wave of the node reaches). 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 impulse signal reception means 11 is a communication timing calculation means 12, a tuning determination means 14, a neighboring node position, and the received impulse signal itself, a waveform of the impulse signal, or an impulse signal regenerated based on the received impulse signal. The determination unit 16 and the on / off determination unit 17 are given.

通信タイミング計算手段12は、インパルス信号受信手段11から与えられた信号に基づき、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号を形成して出力するものである。ここで、当該ノードをノードiとし、その位相信号の時刻tでの位相値をθi(t)とすると、通信タイミング計算手段12は、(1)式に示すような変化分ずつ位相信号θi(t)を変化させる。なお、(1)式は、非線形振動をモデル化した式であるが、他の非線形振動をモデル化した式を適用することも可能である。また、位相信号θi(t)は、当該ノードの状態変数信号と見ることができる。

Figure 0004196885
The communication timing calculation means 12 forms and outputs a phase signal that defines the communication timing at the node based on the signal given from the impulse signal reception means 11. Here, assuming that the node is the node i and the phase value of the phase signal at the time t is θi (t), the communication timing calculation unit 12 changes the phase signal θi ( t) is changed. The expression (1) is an expression modeling nonlinear vibration, but an expression modeling other nonlinear vibration can also be applied. Further, the phase signal θi (t) can be regarded as a state variable signal of the node.
Figure 0004196885

(1)式は、インパルス信号受信手段11から与えられた信号に応じて、自ノードiの位相信号θi(t)の非線形振動のリズムを変化させる規則を表している。(1)式において、右辺第1項ω(固有角振動数パラメータ)は、各ノードが備える基本的な変化リズム(「自己の動作状態を遷移させる基本速度」に対応する)を表しており、右辺第2項が非線形変化分を表している。ここで、ωの値はシステム全体で同一値に統一している。関数Pk(t)は、近傍ノードNk(図2の場合であればkは2〜4までとする)から受信したインパルス信号に基づいて、インパルス信号受信手段11が出力した信号を表しており、関数R(θi(t),σ(t))は、他ノードからのインパルス信号の受信に応じて自己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、例えば、(2)式に従っている。   Expression (1) represents a rule for changing the rhythm of nonlinear vibration of the phase signal θi (t) of the own node i in accordance with the signal given from the impulse signal receiving means 11. In the equation (1), the first term ω (natural angular frequency parameter) on the right side represents a basic change rhythm (corresponding to “basic speed for transitioning its own operation state”) included in each node, The second term on the right side represents the nonlinear change. Here, the value of ω is unified to the same value throughout the system. The function Pk (t) represents the signal output from the impulse signal receiving means 11 based on the impulse signal received from the neighboring node Nk (k is 2 to 4 in the case of FIG. 2), The function R (θi (t), σ (t)) is a phase response function that expresses a response characteristic that changes its basic rhythm in response to reception of an impulse signal from another node. ).

(2)式は、時刻tにおける位相信号θi(t)の逆相にランダムノイズを重畳させた位相値の正弦波で位相応答関数を定めていることを表している。近傍のノード同士が逆相(振動の位相が反転位相)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インパルス信号の送信タイミングなどが衝突しないように、各ノードの位相信号の値が同じ値になるタイミングに、適当な時間関係(時間差)が形成させようとしている。   Expression (2) represents that the phase response function is defined by a sine wave having a phase value in which random noise is superimposed on the opposite phase of the phase signal θi (t) at time t. Non-linear characteristics in which neighboring nodes are in opposite phases (vibration phase is inverted phase) are realized, and collision avoidance is attempted using the characteristics. That is, an appropriate time relationship (time difference) is formed at the timing when the phase signal value of each node becomes the same value so that the transmission timing of the impulse signal between adjacent nodes does not collide.

(2)式において、関数σ(t)を表現する定数項π[rad]は、近傍のノード同士が逆相になろうとする非線形特性の働きをし、ランダムノイズ関数φ(t)は、その非線形特性にランダムな変動性を与える働きをする(関数φ(t)は、例えば、平均値が0のガウス分布に従う)。ここで、上記非線形特性にランダムな変動性を与えているのは、システムが目的とする安定状態(最適解)に到達せず、別の安定状態(局所解)に陥ってしまう現象に対処するためである。   In the equation (2), the constant term π [rad] representing the function σ (t) functions as a non-linear characteristic in which neighboring nodes are out of phase with each other, and the random noise function φ (t) It functions to give random variability to the nonlinear characteristic (the function φ (t) follows, for example, a Gaussian distribution with an average value of 0). Here, the reason why random variability is given to the non-linear characteristic is to deal with a phenomenon that the system does not reach the target stable state (optimal solution) and falls into another stable state (local solution). Because.

なお、(2)式では、位相応答関数R(θi(t),σ(t))の最も簡単な例としてsin関数を用いる形態を示したが、位相応答関数として他の関数を用いても良い。また、関数σ(t)の定数項πに代え、π以外の定数λ(0<λ<2π)を用いても良く、この場合、近傍のノード同士が逆相ではなく、異なる位相になろうと機能する。   In the equation (2), the form using the sine function is shown as the simplest example of the phase response function R (θi (t), σ (t)), but other functions may be used as the phase response function. good. Further, instead of the constant term π of the function σ (t), a constant λ other than π (0 <λ <2π) may be used. In this case, neighboring nodes are not in antiphase but in different phases. Function.

通信タイミング計算手段12の上述した機能の意味合いを、図3及び図4を用いて詳述する。なお、図3及び図4に示す状態変化は、インパルス信号送信手段13の機能も関係している。   The meaning of the above-described function of the communication timing calculation means 12 will be described in detail with reference to FIGS. The state changes shown in FIGS. 3 and 4 are also related to the function of the impulse signal transmission means 13.

図3及び図4は、ある1つのノードiに着目したときに、着目ノード(自ノード)と近傍のノード(他ノード)j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。   3 and 4 show a relationship formed between a target node (own node) and a neighboring node (other node) j, that is, between each nonlinear vibration rhythm when attention is paid to a certain node i. It shows how the phase relationship of changes with time.

図3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3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。(1)式及び(2)式に基づく動作により、2つの質点には相互に逆相になろうとし、仮に、図3(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3(b)に示す状態(過渡状態)を経て、図3(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. 3 shows a case where there is one neighboring node j for the node of interest i. In FIG. 3, 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 equations (1) and (2), the two mass points try to be in opposite phases to each other, and the phases of the two mass points are close to each other in the initial state as shown in FIG. However, with the passage of time, the state (transient state) shown in FIG. 3B changes to a steady state in which the phase difference between the two mass points is approximately π as shown in FIG. 3C.

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)として回転している。ここで、ノード間でインパルス信号の授受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あうことによって、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α(例えばα=0)のときにインパルス信号を送信するとした場合、互いのノードにおける送信タイミングは、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 for transitioning 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) the 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 each node transmits an impulse signal at a predetermined phase α (for example, α = 0), the transmission timing at each node forms an appropriate time relationship. Will be.

また、図4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あうことによって、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. 4 shows a case where there are two neighboring nodes j1 and j2 for the node of interest i. Even in the case where there are two neighboring nodes, a stable phase relationship (stability related 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12は、得られた位相信号θi(t)を、インパルス信号送信手段13、同調判定手段14、データ通信手段15及びオン/オフ判定手段17に出力する。   The communication timing calculation unit 12 outputs the obtained phase signal θi (t) to the impulse signal transmission unit 13, the tuning determination unit 14, the data communication unit 15, and the on / off determination unit 17.

インパルス信号送信手段13は、位相信号θi(t)に基づいて、インパルス信号を送信出力する。すなわち、位相信号θi(t)が所定の位相α(0≦α<2π)になると、インパルス信号を送信出力する。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。図3の例で言えば、ノードiとノードjとでは、定常状態で相互の位相信号θi(t)及びθj(t)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からのインパルス信号の送信タイミングと、ノードjからのインパルス信号の送信タイミングとはπだけずれる。   The impulse signal transmission means 13 transmits and outputs an impulse signal based on the phase signal θi (t). That is, when the phase signal θi (t) reaches a predetermined phase α (0 ≦ α <2π), an impulse signal is transmitted and output. 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. 3, since the phase signals θi (t) and θj (t) in the steady state are shifted by π at the node i and the node j, the entire system is unified to α = 0. However, the transmission timing of the impulse signal from the node i and the transmission timing of the impulse signal from the node j are shifted by π.

同調判定手段14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の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」(図3(b)、図4(b)参照)あるいは「定常状態」(図3(c)、図4(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14は、インパルス信号の受信タイミング(他ノードの出力インパルス信号に対応する)及びインパルス信号の自ノードからの送信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送信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。同調判定手段14には、自ノードからのインパルス信号の送信タイミングを捉えるための信号として、位相信号θi(t)が入力されている。   The tuning determination unit 14 is configured so that mutual adjustment of the transmission timing of the output impulse signal performed between the own node and one or a plurality of neighboring nodes is “transient state” (see FIGS. 3B and 4B) or It is determined which state is the “steady state” (see FIG. 3C or FIG. 4C). The tuning determination means 14 observes the reception timing of the impulse signal (corresponding to the output impulse signal of the other node) and the transmission timing of the impulse signal from its own node, and between the transmission timings of a plurality of nodes that exchange the impulse signal. When the time difference is stable in time, it is determined that the state is “steady state”. A phase signal θi (t) is input to the tuning determination unit 14 as a signal for capturing the transmission timing of the impulse signal from the own node.

同調判定手段14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う。   The tuning determination unit 14 performs the tuning determination by executing the following processes (a) to (d), for example.

(a)インパルス信号受信手段11からの信号の出力タイミングにおける位相信号θi(t)の値βを、位相信号θi(t)の1周期に亘って観測する。上記の観測を行った結果、得られる位相信号θi(t)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 θi (t) at the output timing of the signal from the impulse signal receiving means 11 is observed over one period of the phase signal θi (t). As a result of the above observation, the values β of the phase signals θi (t) obtained are set to β1, β2,..., ΒN (0 <β1 <β2 <... ΒN <2π), respectively.

(b)観測された位相信号θi(t)の値βに基づいて、隣接値間の差(位相差)Δ1=β1,Δ2=β2−β1,…,ΔN=βN−β(N−1)を算出する。   (B) Based on the value β of the observed phase signal θi (t), the difference between adjacent values (phase difference) 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θi(t)の周期単位に行い、相前後する周期における位相差Δの変化量(差分)γ1=Δ1(τ+1)−Δ1(τ),γ2=Δ2(τ+1)−Δ2(τ),…,γN=ΔN(τ+1)−ΔN(τ)を算出する。ここで、τは、位相信号θi(t)のある周期を示しており、τ+1は、位相信号θi(t)のその次の周期を示している。   (C) The processes of (a) and (b) are performed for each period of the phase signal θi (t), and the amount of change (difference) 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 θi (t), and τ + 1 indicates the next cycle of the phase signal θi (t).

(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 signals.

同調判定手段14は、位相信号θi(t)の周期毎に、判定結果を示す同調判定信号と、インパルス信号の受信タイミングにおける位相信号θi(t)の値βの最小値β1をスロット信号としてデータ通信手段15に出力する。   The tuning determination means 14 performs data by using, as a slot signal, a tuning determination signal indicating a determination result and a minimum value β1 of the value β of the phase signal θi (t) at the reception timing of the impulse signal for each period of the phase signal θi (t). Output to the communication means 15.

データ通信手段15は、他ノードからのデータを受信すると共に、自己が送信元となるデータや、自己が中継するデータを送信するものである。データ通信手段15は、データ送信を、同調判定信号が「定常状態」を示すときに、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、同調判定信号が「過渡状態」を示すときには送信動作を停止する。データ通信手段15は、データ受信を、後述するオン/オフ判定手段17のオン判定結果期間でのみ行う。   The data communication means 15 receives data from other nodes and transmits data that is the transmission source of itself and data that is relayed by the data communication means 15. The data communication means 15 uses the term “time slot” although the data transmission means a time slot (which is not a fixed time interval assigned by the system or the like described later) when the tuning determination signal indicates “steady state”. ) And the transmission operation is stopped when the tuning determination signal indicates “transient state”. The data communication unit 15 performs data reception only during an on determination result period of an on / off determination unit 17 described later.

タイムスロットは、位相信号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、インパルス信号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、位相信号の周期毎の最初の受信インパルス信号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。   The time slot is a period in which the phase signal θi (t) satisfies 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 when the transmission of the impulse signal is finished, 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 received impulse signal for each period of the phase signal. δ1 and δ2 are an impulse signal (including both when the source is the own node and the other node) and a data signal (when the source is the own node and the other node) in the wireless space near the node. Phase width corresponding to a very short time to compensate for the absence of both at the same time.

例えば、図3(c)に示すような「定常状態」の場合、ノードiは、位相θiが0からインパルス信号を送信し始め、位相θiがδ1になる前に、インパルス信号の送信を終了させておき、位相θiがδ1からデータ信号を送信し始め、位相θiがβ1−δ2になると(但しβ1≒π)、データ信号の送信が終了させ、それ以降、位相θiが再び0になるまで、インパルス信号の送信もデータ信号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. 3C, the node i starts transmitting the impulse signal from the phase θi of 0, and ends the transmission of the impulse signal before the phase θi becomes δ1. When the phase θi starts to transmit the data signal from δ1 and the phase θi becomes β1−δ2 (where β1≈π), the transmission of the data signal is terminated, and thereafter, until the phase θi becomes 0 again. The transmission of the impulse signal and the transmission of the data signal 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.

上述のように、固有角振動数パラメータωは、通信システム(ネットワーク)全体で同一の値に統一することとしている。固有角振動数ωが統一されていると、各ノードで不規則にばらついている場合に比べ、定常状態に入りやすく、逆に、固有角振動数ωが統一されていないと、異常なインパルス信号を送信するノードも多くなり、定常状態に入り難い。   As described above, the natural angular frequency parameter ω is unified to the same value in the entire communication system (network). If the natural angular frequency ω is unified, it will be easier to enter the steady state than if it is irregularly distributed at each node. Conversely, if the natural angular frequency ω is not unified, an abnormal impulse signal The number of nodes that transmit the message increases, and it is difficult to enter a steady state.

近傍ノード位置判定手段16及びオン/オフ判定手段17は、当該ノードでの省電力化のために設けられた構成要素である。   The neighboring node position determination unit 16 and the on / off determination unit 17 are components provided for power saving at the node.

近傍ノード位置判定手段16は、受信インパルス信号の相手先のノードについて、自ノードからの距離を分類するものである。近傍ノード位置判定手段16は、受信インパルス信号の相手先ノードとの距離を、例えば、データ信号(及びインパルス信号)を受信可能な距離、インパルス信号のみ受信可能距離のいずれかに分類する。近傍ノード位置判定手段16は、例えば、受信インパルス信号の受信パワーのピーク値などに基づいて自ノードからの距離を分類しても良く、距離計測用のデータ信号を有効に通信し得るかに基づいて自ノードからの距離を分類しても良い。後述する動作説明では、後者であるとして説明を行う。   The neighboring node position determination means 16 classifies the distance from the own node with respect to the destination node of the received impulse signal. The neighboring node position determination means 16 classifies the distance of the received impulse signal with the counterpart node, for example, either a distance where the data signal (and impulse signal) can be received or a distance where only the impulse signal can be received. The neighboring node position determination means 16 may classify the distance from the own node based on, for example, the peak value of the received power of the received impulse signal, and based on whether the data signal for distance measurement can be effectively communicated. The distance from the own node may be classified. In the description of the operation to be described later, the latter will be described.

オン/オフ判定手段17は、近傍ノード位置判定手段16の判定結果を保持し、それに基づいて、各タイムスロットについて、データ信号を受信するか(オン)否か(オフ)を決定し、データ通信手段15の受信動作をオン/オフ制御するものである。   The on / off determination unit 17 holds the determination result of the neighboring node position determination unit 16, and based on the determination result, determines whether to receive a data signal (on) or not (off) for each time slot, and performs data communication. The receiving operation of the means 15 is controlled on / off.

(A−2)第1の実施形態の動作
次に、以上のような各部でなるノードを複数有する第1の実施形態の通信システムの動作を説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the communication system of the first embodiment having a plurality of nodes including the above-described units will be described.

第1の実施形態の通信システムは、(1)近傍ノード間の位相相互作用による定常状態の形成、(2)位相相互作用する近傍ノードの距離の測定、(3)データ信号の送受信という、3段階の手順で動作する。   The communication system of the first embodiment includes (1) formation of a steady state by phase interaction between neighboring nodes, (2) measurement of the distance between neighboring nodes that interact with phase, and (3) transmission and reception of data signals. Operates in a step-by-step procedure.

(1)定常状態の形成
図3及び図4を用いて上述したように、インパルス信号を相互に受信できる範囲の近傍ノード間で位相相互作用が実行され、定常状態が形成される。ここで、図2に示すようなノード配置の場合において、各ノードN1〜N4に対して、図5(a)に示すようにタイムスロットが割り当てられたとする。
(1) Formation of Steady State As described above with reference to FIGS. 3 and 4, a phase interaction is performed between neighboring nodes in a range in which impulse signals can be received from each other, and a steady state is formed. Here, in the case of the node arrangement as shown in FIG. 2, it is assumed that time slots are assigned to the nodes N1 to N4 as shown in FIG.

(2)近傍ノードの距離測定
定常状態になると、ノード(例えばN1)は、自己からのインパルス信号に位置確認要求信号を乗せて送信する。位置確認要求信号は、図2における実線円内に位置する他ノードN2〜N4で受信される。位置確認要求信号を受信したノードN2、N3、N4はそれぞれ、自ノードのデータ信号の送信タイミングのときに、データ信号を使用し、位置確認要求信号に対する返答信号を要求元に送信する。この返答信号の内容などは特に限定されない。
(2) Distance measurement of neighboring nodes When in a steady state, a node (for example, N1) transmits a position confirmation request signal on its own impulse signal. The position confirmation request signal is received by the other nodes N2 to N4 located within the solid line circle in FIG. Each of the nodes N2, N3, and N4 that has received the position confirmation request signal uses the data signal at the transmission timing of the data signal of its own node, and transmits a response signal to the position confirmation request signal to the request source. The content of the response signal is not particularly limited.

位置確認要求信号を送信したノードN1の近傍ノード位置判定手段16は、タイムスロット毎に返答(データ)信号が受信できたか否かを調べ、図6に示すように、自ノードN1から見た全タイムスロットについて、返答信号を含むデータ信号が受信できたか(1)否か(0)を記入したタイムスロット表を作成し、オン/オフ判定手段17に与えて保持させる。   The neighboring node position determination means 16 of the node N1 that has transmitted the position confirmation request signal checks whether or not a response (data) signal has been received for each time slot, and as shown in FIG. For the time slot, a time slot table in which a data signal including a response signal has been received (1) or not (0) is created and given to the on / off determination means 17 for holding.

後述するように、返答信号を含むデータ信号を受信できたタイムスロットについては、そのタイムスロット内でデータ通信手段15の受信部の電源がオン制御され、返答信号を含むデータ信号を受信できなかったタイムスロットについては、そのタイムスロット内でデータ通信手段15の受信部の電源がオフ制御される。   As will be described later, for a time slot in which a data signal including a response signal could be received, the power of the receiving unit of the data communication means 15 was turned on in that time slot, and the data signal including the response signal could not be received. For the time slot, the power supply of the receiving unit of the data communication means 15 is controlled to be turned off within the time slot.

(3)データ信号の受信
自ノードN1からのインパルス信号を送信すると、オン/オフ判定手段17にインパルス送信完了通知が入力される。オン/オフ判定手段17は、タイムスロット表を参照し、ノード番号1のデータ信号の受信有無を調べる。オン/オフ判定手段17は、「0」であるのでデータ通信手段15の受信部の電源をオフにする。
(3) Reception of Data Signal When an impulse signal is transmitted from the own node N1, an impulse transmission completion notification is input to the on / off determination means 17. The on / off determination means 17 refers to the time slot table and checks whether or not the data signal having the node number 1 is received. Since the on / off determination unit 17 is “0”, the power of the receiving unit of the data communication unit 15 is turned off.

インパルス信号受信手段11から、他ノードに係る後続するインパルス信号の受信通知がオン/オフ判定手段17に入力される。オン/オフ判定手段17は、このときにも、タイムスロット表を参照し、ノード番号2のデータ信号の受信有無を調べる。この場合は、「1」であるので、データ通信手段15の受信部の電源をオンにする。   From the impulse signal receiving unit 11, a reception notification of a subsequent impulse signal related to another node is input to the on / off determination unit 17. At this time, the on / off determination means 17 also refers to the time slot table and checks whether or not the data signal of the node number 2 has been received. In this case, since it is “1”, the power of the receiving unit of the data communication means 15 is turned on.

以下同様にして、ノードN3、N4からのインパルス信号を受信し、タイムスロット表のデータ信号受信有無に応じ、受信部の電源をオン/オフする。   Similarly, the impulse signals from the nodes N3 and N4 are received, and the power of the receiving unit is turned on / off according to whether or not the data signal is received in the time slot table.

図5(b)は、定常状態になった時点での各タイムスロットのデータ信号の受信有無を表している。図2で点線円内に位置するノードN2及びN4に割り当てられたタイムスロットではデータ信号を受信可能であり、このときは、受信部の電源がオン状態になっている。また、ノードN3がデータ信号を送信するタイムスロットでは、ノードN1は受信部の電源をオフにしている状態であるが、ノードN1は、図2に示すように、ノードN3からのデータ信号を受信できない位置に位置しているので問題となることはない。   FIG. 5B shows the presence / absence of reception of the data signal in each time slot when the steady state is reached. In FIG. 2, data signals can be received in the time slots assigned to the nodes N2 and N4 located within the dotted circle, and at this time, the power of the receiving unit is turned on. In the time slot in which the node N3 transmits the data signal, the node N1 is in a state where the power of the receiving unit is turned off, but the node N1 receives the data signal from the node N3 as shown in FIG. There is no problem because it is located in a position where it cannot.

(A−3)第1の実施形態の効果
第1の実施形態によれば、各ノードが近傍ノードと相互作用することによって、自律分散的にタイムスロットの割り当てを決定することができる。また、インパルス信号が到達する各他ノードについて、その他ノードからのデータ信号を受信できるかを判定し、データ信号が受信不可である遠距離にある他ノードに割り当てられたタイムスロットでは、データ信号の受信部の電源をオフにするようにしたので、常にオンにしている場合に比べて省電力化を図ることができる。
(A-3) Effect of First Embodiment According to the first embodiment, time slots can be allocated in an autonomous and distributed manner as each node interacts with neighboring nodes. In addition, for each other node to which the impulse signal arrives, it is determined whether the data signal from the other node can be received, and in the time slot assigned to the other node at a long distance where the data signal cannot be received, Since the power supply of the receiving unit is turned off, power saving can be achieved as compared with the case where the receiving unit is always turned on.

(B)第2の実施形態
次に、本発明による通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの第2の実施形態を図面に基づいて説明する。
(B) Second Embodiment Next, a communication timing control device, a communication timing control method, a node, and a communication system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2の実施形態は、第1の実施形態のように、受信部の電源のオン/オフ制御機能を設けたために、有効なデータ受信中に受信部の電源がオフになるような事態を回避しようとしてなされたものである。   In the second embodiment, as in the first embodiment, since the power supply ON / OFF control function of the receiver is provided, a situation in which the power of the receiver is turned off during effective data reception is avoided. It was made in an attempt.

上述した図2に示すノード配置の場合、ノードN1は、ノードN2、N3及びN4とインパルス信号を授受しあい、相互作用で位相関係の定常状態となる。一方、ノードN2に着目してインパルス信号を授受し得る範囲を眺めて見ると、その範囲内の他ノードは、ノードN1、N4及びN5であり、ノードN2は、ノードN1、N4及びN5とインパルス信号を授受しあい、相互作用で位相関係の定常状態となる。   In the case of the node arrangement shown in FIG. 2 described above, the node N1 exchanges impulse signals with the nodes N2, N3, and N4, and enters a steady state in phase relationship through interaction. On the other hand, when looking at the range where the impulse signal can be transmitted / received focusing on the node N2, the other nodes in the range are the nodes N1, N4 and N5, and the node N2 is an impulse with the nodes N1, N4 and N5. Signals are exchanged, and a steady state of phase relationship is established by interaction.

以上のように、ノードN1が相互作用するノードグループと、ノードN2が相互作用するノードグループとが異なるため、同一ノードに対するタイムスロットであっても、図7に示すように、ノードN1から見た場合のタイムスロットの割当て幅(タイムスロット長)と、ノードN2から見た場合のタイムスロットの割当て幅とが異なる場合があり得る。   As described above, since the node group with which the node N1 interacts is different from the node group with which the node N2 interacts, the time slot for the same node is viewed from the node N1, as shown in FIG. The time slot allocation width (time slot length) in this case may differ from the time slot allocation width as viewed from the node N2.

第2の実施形態は、このような状況においても、有効なデータ受信中に受信部の電源がオフになるような事態を回避しようとしてなされたものである。   The second embodiment is intended to avoid a situation in which the power of the receiving unit is turned off during effective data reception even in such a situation.

図8は、第2の実施形態のノードの内部構成を示すブロック図であり、第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。   FIG. 8 is a block diagram showing an internal configuration of a node according to the second embodiment, and the same reference numerals are assigned to the same and corresponding parts as those in FIG. 1 according to the first embodiment.

第2の実施形態のノードは、第1の実施形態のノード構成に加え、タイムスロット計測手段18及びタイムスロット長保持手段19を有する。   The node of the second embodiment includes a time slot measuring unit 18 and a time slot length holding unit 19 in addition to the node configuration of the first embodiment.

タイムスロット計測手段18は、自ノードのタイムスロットのタイムスロット長を測定する機能を担っている。測定されたタイムスロット長は、通信タイミング計算手段12を介して、タイムスロット長保持手段19に与えられるようになされている。タイムスロット長の計測方法は任意であるが、その一方法を後述する動作説明の項で明らかにする。   The time slot measuring means 18 has a function of measuring the time slot length of the time slot of its own node. The measured time slot length is given to the time slot length holding means 19 via the communication timing calculation means 12. The method of measuring the time slot length is arbitrary, but one method will be clarified in the description of the operation described later.

タイムスロット長保持手段19は、自ノードのタイムスロット長と、自ノードと位相相互作用する全ての他ノードのタイムスロット長とを保持するものである。   The time slot length holding means 19 holds the time slot length of the own node and the time slot lengths of all other nodes that are in phase interaction with the own node.

第2の実施形態の通信システムは、(1)近傍ノード間の位相相互作用による定常状態の形成、(2)位相相互作用する近傍ノードの距離の測定、(3)自ノードのタイムスロット長の計測、(4)近傍ノードのタイムスロット長の取込み、(5)データ信号の受信、という手順で動作する。手順(1)及び(2)は第1の実施形態と同様であるので、それ以降の動作を説明する。   The communication system of the second embodiment includes (1) formation of a steady state by phase interaction between neighboring nodes, (2) measurement of the distance of neighboring nodes that interact with phase, and (3) time slot length of the own node. The procedure is as follows: measurement, (4) taking in the time slot length of a neighboring node, and (5) receiving a data signal. Since procedures (1) and (2) are the same as those in the first embodiment, the subsequent operations will be described.

(3)自ノードのタイムスロット長の計測
タイムスロット測定手段18に自ノードからのインパルス信号の送信通知が入力されると、タイムスロット測定手段18は時間計測を開始し、後続するインパルス信号の受信通知がインパルス信号受信手段11から入力されるまでの時間を計測する。タイムスロット測定手段18は、計測結果を、通信タイミング計算手段12を経由し、又は、直接、タイムスロット長保持手段19に与えて、タイムスロット長保持手段19に保持させる。
(3) Measurement of time slot length of own node When a notification of transmission of an impulse signal from the own node is input to the time slot measuring means 18, the time slot measuring means 18 starts time measurement and receives a subsequent impulse signal. The time until the notification is input from the impulse signal receiving means 11 is measured. The time slot measurement unit 18 gives the measurement result to the time slot length holding unit 19 via the communication timing calculation unit 12 or directly, and causes the time slot length holding unit 19 to hold the measurement result.

(4)近傍ノードのタイムスロット長の取込み
定常状態になり、かつ、自ノードのタイムスロットになると、通信タイミング計算手段12は、タイムスロット長保持手段19に保持されている自ノードのタイムスロット長を記入した帯域要求信号を、データ通信手段15からのデータ信号を利用して送信する。
(4) Taking in the time slot length of a neighboring node When a steady state is reached and the time slot of its own node is reached, the communication timing calculation unit 12 sets the time slot length of its own node held in the time slot length holding unit 19 Is transmitted using the data signal from the data communication means 15.

一方、データ通信手段15は、帯域要求信号を受信すると、その帯域要求信号の送信元ノードに係るタイムスロット長として、帯域要求信号に含まれているタイムスロット長をタイムスロット長保持手段19に記述して保持させる。自ノードのタイムスロット番号を「1」とし、後続のタイムスロット内で帯域要求信号を受信すれば、ノード番号「2」にタイムスロット長を記入する。データ通信手段15は、再度、自ノードのタイムスロットになるまで、タイムスロット長を受信し、タイムスロット長保持手段19内に、図9に示すようなタイムスロット長のテーブルを作成する。図9に示すものは、ノードN1内のテーブル例である。   On the other hand, when receiving the band request signal, the data communication unit 15 describes the time slot length included in the band request signal in the time slot length holding unit 19 as the time slot length related to the transmission source node of the band request signal. And hold it. If the time slot number of the own node is “1” and a bandwidth request signal is received in the subsequent time slot, the time slot length is written in the node number “2”. The data communication means 15 receives the time slot length again until it becomes the time slot of its own node, and creates a time slot length table as shown in FIG. 9 in the time slot length holding means 19. FIG. 9 shows an example of a table in the node N1.

タイムスロット長のテーブルのノード番号は、自ノードを「1」とし、インパルス信号を授受し合う他ノードをタイムスロットの割当て順に記述したものである。自ノードのタイムスロット長は、このテーブル上では「0」にする。また、帯域要求信号を受信できないノード(N3)のタイムスロット長も0とする。   The node number in the table of time slot length is that the own node is “1” and other nodes that exchange impulse signals are described in the time slot allocation order. The time slot length of the own node is set to “0” on this table. The time slot length of the node (N3) that cannot receive the band request signal is also set to zero.

(5)データ信号の受信
自ノードに後続するインパルス信号を受信すると、タイムスロット長のテーブルを参照し、図7(a)に示すように、ノードN2のタイムスロット長4だけ受信部をオン状態にする。タイムスロット長が4であるので、ノードN3のインパルス信号を受信した段階では、そのタイムスロット長が終わっておらず、受信部はオン状態のままである。オン状態の場合は、タイムスロット長保持手段19を参照せず、前ノードのタイムスロットがオフになるのを待ち受ける。この場合、ノードN3のタイムスロット開始から時間が1だけ進むとオフ状態になる。ノードN4のインパルス信号を受信すると、タイムスロット幅3だけオン状態にする。以上のようなオン/オフ制御を定常状態の間だけ繰り返し、データ信号を受信する。
(5) Reception of data signal When an impulse signal subsequent to the own node is received, the time slot length table is referred to and the receiving unit is turned on for the time slot length 4 of the node N2, as shown in FIG. To. Since the time slot length is 4, when the impulse signal of the node N3 is received, the time slot length is not over and the receiving unit remains in the on state. In the on state, the time slot length holding means 19 is not referred to, and it waits for the time slot of the previous node to be turned off. In this case, when the time advances by 1 from the start of the time slot of the node N3, it is turned off. When the impulse signal of the node N4 is received, the time slot width 3 is turned on. The on / off control as described above is repeated only during the steady state to receive the data signal.

第2の実施形態によっても、第1の実施形態と同様な受信部の電源のオン/オフ制御により省力化を期待できる。   Also in the second embodiment, the power saving can be expected by the on / off control of the power supply of the receiving unit similar to the first embodiment.

自ノードから見たタイムスロット長を超えてデータ信号が到来してきたとしても、第2の実施形態によれば、受信途中で受信部の電源がオフになることはなく、全て受信でき、言い換えると、自ノードから見たタイムスロット長が、近傍ノードから見たものと違っていても、データ信号を受信不可とすることがなくなるという効果が得られる。   Even if a data signal arrives beyond the time slot length seen from the own node, according to the second embodiment, the power of the receiving unit is not turned off during reception, and all can be received, in other words Even if the time slot length seen from the own node is different from that seen from the neighboring nodes, it is possible to prevent the reception of the data signal.

(C)他の実施形態
第2の実施形態の構成から、近傍ノード位置判定手段16を省略させ、タイムスロット測定手段18及びタイムスロット長保持手段19だけを機能させるようにしても良い。
(C) Other Embodiments From the configuration of the second embodiment, the neighboring node position determination unit 16 may be omitted, and only the time slot measurement unit 18 and the time slot length holding unit 19 may function.

本発明は、通信路が無線通信路の場合だけでなく、通信路が有線通信路であっても適用することができる。   The present invention can be applied not only when the communication path is a wireless communication path but also when the communication path is a wired communication path.

上述した以外でも、本発明は種々の変形例が可能であり、例えば、特願2003−328530号明細書及び図面に、本発明に適用可能な種々の変形例が記載されている。   In addition to the above, various modifications can be made to the present invention. For example, various modifications applicable to the present invention are described in Japanese Patent Application No. 2003-328530 and the drawings.

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の実施形態の通信システムのノードの配置例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of arrangement | positioning of the node of the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図(1)である。It is explanatory drawing (1) of the tuning between nodes in the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図(2)である。It is explanatory drawing (2) of the tuning between nodes in the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態のタイムスロット割当例とデータ信号の受信との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the time slot allocation example of 1st Embodiment, and reception of a data signal. 第1の実施形態のタイムスロット(ノード)別の受信オン/オフの保持情報の説明図である。It is explanatory drawing of the holding information of reception ON / OFF according to the time slot (node) of 1st Embodiment. 第2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 2nd Embodiment. 第2の実施形態のノード別のタイムスロット幅と到来するデータ信号の期間との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the time slot width according to node of 2nd Embodiment, and the period of the incoming data signal. 第2の実施形態のタイムスロット(ノード)別の受信オン期間の保持情報の説明図である。It is explanatory drawing of the holding | maintenance information of the reception ON period according to time slot (node) of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…インパルス信号受信手段、12…通信タイミング計算手段、13…インパルス信号送信手段、14…同調判定手段、15…データ通信手段、16…近傍ノード位置判定手段、17…オン/オフ判定手段、18…タイムスロット計測手段、19…タイムスロット長保持手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Impulse signal reception means, 12 ... Communication timing calculation means, 13 ... Impulse signal transmission means, 14 ... Tuning determination means, 15 ... Data communication means, 16 ... Neighborhood node position determination means, 17 ... On / off determination means, 18 ... time slot measuring means, 19 ... time slot length holding means.

Claims (5)

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ている通信タイミング制御装置であって、
他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受け取ると共に、自ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を間欠的に送信する状態変数信号通信手段と、
上記状態変数信号通信手段が受け取った他ノードからの状態変数信号及び遷移の基本速度情報に基づいて、自ノードの動作タイミングを遷移させ、この遷移を反映させた自ノードからの状態変数信号を生成して上記状態変数信号通信手段に与えるタイミング決定手段と、
上記状態変数信号通信手段が受信した他ノードの状態変数信号、及び、上記タイミング決定手段が決定した自ノードの動作タイミングに基づいて、自ノードと他ノードとの動作タイミングの関係が安定状態になっているか否かを判定する定常性判定手段と、
安定状態と判定されている際に、自ノードの動作タイミングで定まる周期的なデータ送信期間毎にデータ信号を送信するデータ送信手段と、
安定状態と判定されている際に、他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信手段と、
上記タイミング決定手段が、処理に利用する状態変数信号を送出する他ノードであっても、その他ノードからのデータ信号が当該ノードに到達するか否かで他ノードを分類し、データ信号が当該ノードに到達しない他ノードのデータ送信期間の少なくとも一部の期間に、上記データ受信手段の電源をオフにする受信オン/オフ制御手段と
を備えたことを特徴とする通信タイミング制御装置。
A communication timing control device provided in each of a plurality of nodes constituting a communication system,
With receive state variable signal indicating the operation timing of another node, a state variable signal communication means for transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently,
Based on the state variable signal and the basic speed information of the transition from the other nodes that received the above state variable signal communication unit transitions the operation timing of the own node, the state variable signal from the local node that reflects this transition Timing determining means for generating and providing to the state variable signal communication means;
State variable signals of other nodes that received the above state variable signal communication unit, and, based on the operation timing of the node where the timing determination means has determined the relationship between operation timing of the own node and other nodes stable state Continuity determination means for determining whether or not
Data transmission means for transmitting a data signal for each periodic data transmission period determined by the operation timing of the own node when determined to be in a stable state;
A data receiving means for receiving a data signal from another node when the stable state is determined;
Even if the timing determination means is another node that transmits a state variable signal used for processing, the other node is classified according to whether or not the data signal from the other node reaches the node, and the data signal is And a reception on / off control means for turning off the power of the data reception means during at least a part of a data transmission period of another node that does not reach the communication timing control device.
自ノードのデータ送信期間の情報を近傍の他ノードに送信する自ノードデータ送信期間通知手段を備え、
上記受信オン/オフ制御手段は、他ノードから通知されたデータ送信期間は、上記データ受信手段の電源のオン状態を確保する
ことを特徴とする請求項1に記載の通信タイミング制御装置。
A self-node data transmission period notifying means for transmitting information on the data transmission period of the self-node to other nearby nodes;
The communication timing control device according to claim 1, wherein the reception on / off control means ensures the power-on state of the data reception means during a data transmission period notified from another node.
請求項1又は2に記載の通信タイミング制御装置を有することを特徴とするノード。   A node comprising the communication timing control device according to claim 1. 請求項3に記載のノードを複数有す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 3. 通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する通信タイミング制御方法であって、
他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受け取ると共に、自ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を間欠的に送信する状態変数信号通信工程と、
上記状態変数信号通信工程が受け取った他ノードからの状態変数信号及び遷移の基本速度情報に基づいて、自ノードの動作タイミングを遷移させ、この遷移を反映させた自ノードからの状態変数信号を生成して上記状態変数信号通信工程に与えるタイミング決定工程と、
上記状態変数信号通信工程が受信した他ノードの状態変数信号、及び、上記タイミング決定工程が決定した自ノードの動作タイミングに基づいて、自ノードと他ノードとの動作タイミングの関係が安定状態になっているか否かを判定する定常性判定工程と、
安定状態と判定されている際に、自ノードの動作タイミングで定まる周期的なデータ送信期間毎にデータ信号を送信するデータ送信工程と、
安定状態と判定されている際に、他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信工程と、
上記タイミング決定工程が、処理に利用する状態変数信号を送出する他ノードであっても、その他ノードからのデータ信号が当該ノードに到達するか否かで他ノードを分類し、データ信号が当該ノードに到達しない他ノードのデータ送信期間の少なくとも一部の期間では、上記データ受信工程が機能する構成の電源をオフにする受信オン/オフ制御工程と を含むことを特徴とする通信タイミング制御方法。
A communication timing control method executed by each of a plurality of nodes constituting a communication system,
With receive state variable signal indicating the operation timing of another node, a state variable signal communication step of transmitting intermittently the state variable signal indicating the operation timing of the own node,
Based on the state variable signal and the basic speed information of the transition from the other nodes that the state variable signal communication process has received, shifts the operating timing of the own node, the state variable signal from the local node that reflects this transition A timing determination step that generates and gives to the state variable signal communication step;
State variable signals of other nodes that received the state variable signal communication process, and, based on the operation timing of the node where the timing determination process is determined, relation between operation timing of the own node and other nodes stable state A continuity determination step of determining whether or not
A data transmission step of transmitting a data signal for each periodic data transmission period determined by the operation timing of the own node when determined to be in a stable state;
A data receiving step for receiving a data signal from another node when the stable state is determined;
Even if the timing determination step is another node that sends a state variable signal used for processing, the other node is classified according to whether or not the data signal from the other node reaches the node, and the data signal is And a reception on / off control step of turning off the power of the configuration in which the data reception step functions in at least a part of the data transmission period of the other node that does not reach the communication timing control method.
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