JP4232715B2 - Transmission medium access control apparatus, transmission medium access control method, and transmission medium access control program - Google Patents

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Description

本発明は伝送媒体アクセス制御装置、伝送媒体アクセス制御方法、および伝送媒体アクセス制御プログラムに関し、例えば、アドホックネットワークのように、あるノードが他のノードから送信されたデータを中継する対等分散型の通信システムなどに適用して好適なものである。   The present invention relates to a transmission medium access control apparatus, a transmission medium access control method, and a transmission medium access control program. For example, as in an ad hoc network, an equal distributed communication in which a node relays data transmitted from another node. It is suitable for application to a system or the like.

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。   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.

しかしながら、CSMA方式の場合、ノード数(チャネル数)が多くなると、衝突が頻発する等の理由で、同時に通信可能なチャネル数は少なくなる。   However, in the case of the CSMA method, when the number of nodes (number of channels) increases, the number of channels that can be simultaneously communicated decreases due to frequent collisions and the like.

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る。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 transmits data in the time slot assigned to itself. The TDMA system is easier to increase the number of channels that can be simultaneously communicated than 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

ところで、各ノードが上述した管理ノードのような特別なノードからの制御を受けず、自律的に動作する対等分散型の環境で、TDMAを実現することは必ずしも容易ではない。   By the way, it is not always easy to realize TDMA in an equally distributed environment in which each node does not receive control from a special node such as the management node described above and operates autonomously.

また、各ノードが移動性を持つ可能性がある場合などには、TDMAで多重通信を行うノードの組み合わせや、各ノードのタイムスロットなどが動的に変動し得るため、そのような変動に対応するには、各ノードが、タイムスロットの割り当て状況などを示す制御信号(インパルス信号)を常時、受信していることが必要となる。   In addition, when there is a possibility that each node has mobility, the combination of nodes that perform multiplex communication by TDMA, the time slot of each node, etc. can change dynamically. In order to achieve this, each node needs to constantly receive a control signal (impulse signal) indicating the time slot allocation status and the like.

しかしながら、常時、制御信号を受信することは各ノードにおける節電などの観点で不利である。   However, receiving the control signal at all times is disadvantageous in terms of power saving at each node.

このため、各ノードが間欠的に制御信号の受信動作を行う構成も考えられるが、近傍(制御信号が到達する範囲)の全ノードが同時に制御信号を受信しない期間が生じると、新規ノードが近傍に出現した場合など、ノードの移動に対応できない場合が生じるという新たな問題が発生する。新規ノードが近傍に出現したことを近傍の他ノードが検出できなければ、新規ノードに対するタイムスロットの割り当てが正常に行えず、例えば、新規ノードと近傍の他ノードの通信が行えなかったり、新規ノードが送信する制御信号などによって近傍の他ノード間の通信が妨害されたりする可能性があり、効率が低く、信頼性に欠ける。   For this reason, a configuration in which each node intermittently receives a control signal may be considered, but if a period occurs in which all nodes in the vicinity (range where the control signal reaches) do not receive the control signal at the same time, the new node will be in the vicinity A new problem arises that it may not be possible to cope with the movement of a node, such as when it appears on the screen. If other neighboring nodes cannot detect that a new node has appeared in the vicinity, time slot assignment to the new node cannot be performed normally, for example, communication between the new node and other neighboring nodes cannot be performed, or the new node There is a possibility that communication between other nodes in the vicinity may be hindered by a control signal transmitted by, so that efficiency is low and reliability is low.

かかる課題を解決するために、第1の本発明は、周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御装置であって、(1)他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行する状態変数信号通信部と、(2)当該状態変数信号通信部が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信部に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識するタイミング決定部と、(3)自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信するデータ送信部と、(4)他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信部と、(5)前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定する監視期間設定部と、(6)当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信部による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信部に受信動作を行わせる状態変数信号受信動作制御部とを備えたことを特徴とする。 In order to solve such a problem, the first aspect of the present invention executes access control for a transmission medium by allowing the own node to access the transmission medium using any of a plurality of periodically circulated time slots. a transmission medium access controller, the transmission operation of transmitting (1) together with the receiving operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, the state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently a state variable signal communication unit that executes, (2) based on the state variable signals from other nodes to which the state variable signal communication unit has received, shifts the operating timing of the own node, the local node that reflects this transition The state variable signal is generated and given to the state variable signal communication unit, and one or a plurality of other nodes in the vicinity to which the state variable signal reaches is a data signal. A timing determination unit for recognizing a time slot that can be transmitted; (3) a data transmission unit that periodically transmits a data signal for each time slot determined by the operation timing of the own node; and (4) a data signal from another node. (5) When the operation state is in a predetermined steady state, a predetermined monitoring period is set at a predetermined phase position determined on the basis of the time slot of the own node on the cycle. A monitoring period setting unit; and (6) when in the steady state, in a period other than the monitoring period on the cycle, the reception operation by the state variable signal communication unit is stopped, and from other nodes during the monitoring period When the reception status of the state variable signal fluctuates, it is determined that the steady state has collapsed between the one or more other nodes in the vicinity, and a period other than the monitoring period on the period But, characterized in that a state variable signal reception operation control unit to perform a receiving operation to the state variable signal communication unit.

また、第2の本発明では、周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御方法であって、(1)状態変数信号通信部が、他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行し、(2)タイミング決定部が、当該状態変数信号通信部が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信部に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識し、(3)データ送信部が、自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信し、(4)データ受信部が、他ノードからのデータ信号を受信し、(5)監視期間設定部が、前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定し、(6)状態変数信号受信動作制御部が、自ノードが当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信部による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信部に受信動作を行わせることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a transmission medium access control method for performing access control on a transmission medium by allowing the own node to access the transmission medium using any one of a plurality of periodically circulated time slots. there are, (1) a state variable signal communication unit, the receive operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, the transmission operation of transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently is executed, (2) the timing determination unit, based on the state variable signals from other nodes to which the state variable signal communication unit has received, shifts the operating timing of the own node, the local node that reflects this transition The state variable signal is generated and given to the state variable signal communication unit, and one or a plurality of other nodes in the vicinity to which the state variable signal reaches is a data signal. Recognizing a time slot that can be transmitted, (3) the data transmission unit periodically transmits a data signal for each time slot determined by the operation timing of the own node, and (4) the data reception unit is transmitted from another node. (5) when the operation state is in a predetermined steady state, the monitoring period setting unit performs predetermined monitoring at a predetermined phase position determined on the basis of the time slot of the own node during the period. (6) When the state variable signal reception operation control unit is in the steady state, the state variable signal reception operation control unit stops the reception operation by the state variable signal communication unit in a period other than the monitoring period on the cycle. If the reception state of the state variable signal from another node during the monitoring period fluctuates, it is determined that the steady state has collapsed between the one or more other nodes in the vicinity, and the period Even in a period other than the monitoring period, characterized in that to perform the receiving operation to the state variable signal communication unit.

さらに、第3の本発明では、周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御プログラムであって、コンピュータに、(1)他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行する状態変数信号通信機能と、(2)当該状態変数信号通信機能が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信機能に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識するタイミング決定機能と、(3)自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信するデータ送信機能と、(4)他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信機能と、(5)前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定する監視期間設定機能と、(6)当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信機能による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信機能に受信動作を行わせる状態変数信号受信動作制御機能とを実現させることを特徴とする。
Further, according to the third aspect of the present invention, there is provided a transmission medium access control program for performing access control on a transmission medium by causing the own node to access the transmission medium using any one of a plurality of periodically circulated time slots. there, the computer, (1) a state where the receive operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, to perform a transmission operation for transmitting the state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently a variable signal communication function, (2) the state variable signal communication function based on the state variable signals from other nodes received by the transitions the operation timing of the own node, the state of the local node that reflects this transition A variable signal is generated and given to the state variable signal communication function, and one or a plurality of other nodes near the node and the state variable signal reach A timing determination function for recognizing a time slot capable of transmitting a data signal, (3) a data transmission function for periodically transmitting a data signal for each time slot determined by the operation timing of the own node, and (4) another node (5) when the operation state is in a predetermined steady state, and when the operation state is in a predetermined steady state, a predetermined monitoring is performed at a predetermined phase position determined on the basis of the time slot of the own node. A monitoring period setting function for setting a period; and (6) when in the steady state, in a period other than the monitoring period on the period, the reception operation by the state variable signal communication function is stopped, When the reception status of the state variable signal from another node fluctuates, it is determined that the steady state has collapsed between the one or more other nodes in the vicinity, and the period Even in a period other than the monitoring period, characterized in that to realize the state variable signal reception operation control function to perform the receiving operation to the state variable signal communication function.

本発明によれば、対等分散型の環境でTDMAを実現できる上、効率と信頼性を高めることができる。   According to the present invention, TDMA can be realized in an equally distributed environment, and efficiency and reliability can be improved.

(A)実施形態
以下、本発明にかかる伝送媒体アクセス制御装置、伝送媒体アクセス制御方法、および伝送媒体アクセス制御プログラムの実施形態について説明する。
(A) Embodiments Embodiments of a transmission medium access control device, a transmission medium access control method, and a transmission medium access control program according to the present invention will be described below.

本実施形態は新たな通信プロトコルを提案するものである。この通信プロトコルはTDMAの一種である。   This embodiment proposes a new communication protocol. This communication protocol is a kind of TDMA.

(A−1)第1の実施形態の構成
本実施形態にかかる通信システム10の全体構成例を図9に示す。
(A-1) Configuration of the First Embodiment FIG. 9 shows an example of the overall configuration of the communication system 10 according to the present embodiment.

図9において、当該通信システム10は、ノードA〜J、Xを備えている。   In FIG. 9, the communication system 10 includes nodes A to J and X.

各ノードは、インパルス信号およびデータ信号を送信する送信機能、他ノードが送信したインパルス信号およびデータ信号を受信する受信機能、他ノードから送信されたデータ信号を別の他ノードに送信する中継機能など、同じ機能を備えている。インパルス信号は各ノードが自身のタイムスロットの位相位置を他のノードに伝える際などに使用する制御信号(タイミング信号)である。データ信号は、所定の通信アプリケーションで使用するユーザデータである。   Each node has a transmission function for transmitting impulse signals and data signals, a reception function for receiving impulse signals and data signals transmitted from other nodes, a relay function for transmitting data signals transmitted from other nodes to other nodes, etc. Have the same function. The impulse signal is a control signal (timing signal) used when each node transmits the phase position of its own time slot to other nodes. The data signal is user data used in a predetermined communication application.

これによって、各ノードはアドホックネットワークを構成することができる。   As a result, each node can configure an ad hoc network.

なお、タイムスロットは各ノードの送信権を制限するためのものであり、基本的に受信権のほうはすべてのノードが常に保有している。   The time slot is used to limit the transmission right of each node. Basically, the reception right is always held by all nodes.

図9上では、ノードEが送信したデータ信号DEをノードAが中継することによってノードFに届けたり、ノードDが送信したデータ信号DDをノードAが中継することによってノードBに届ける等の無線通信が行われている。   In FIG. 9, wireless such as the node A relays the data signal DE transmitted by the node E to the node F, or the node A relays the data signal DD transmitted by the node D to the node B. Communication is taking place.

なお、前記インパルス信号やデータ信号などの無線信号が届く範囲には物理的な限界(カバーエリア)があるため、各ノードは、自身のカバーエリア内に存在する他ノードにのみ、インパルス信号やデータ信号を届けることができる。また、後述するように、インパルス信号のカバーエリアはデータ信号のカバーエリアより大きくすることが望ましい。   In addition, since there is a physical limit (cover area) in the range in which the radio signal such as the impulse signal and the data signal reaches, each node has only the impulse signal and data in other nodes existing within its own cover area. A signal can be delivered. As will be described later, it is desirable that the coverage area of the impulse signal is larger than the coverage area of the data signal.

各ノードA〜F、Xは例えばノート型パソコンなどのように移動性を有するものであってもよいが、移動性を持たないものであってもよい。   Each of the nodes A to F and X may have mobility, such as a notebook personal computer, but may not have mobility.

図9の例では、ノードA〜Fが相互に、インパルス信号およびデータ信号のカバーエリアに属しているため、インパルス信号およびデータ信号のやり取りが可能である。   In the example of FIG. 9, since the nodes A to F belong to the coverage area of the impulse signal and the data signal, the impulse signal and the data signal can be exchanged.

以下では主として、当初、ノードXが存在せず、既存ノードA〜Fのあいだでインパルス信号およびデータ信号のやり取りが行われているとき、新規ノードXが図示の位置に出現した結果、後で詳述する定常状態が崩壊するケースを想定して説明を進める。   In the following, mainly, when the node X does not initially exist and the impulse signal and the data signal are exchanged between the existing nodes A to F, the result of the new node X appearing at the position shown in FIG. The explanation will be made on the assumption that the steady state described will collapse.

なお、説明を簡単にするため、ノードA〜FおよびX以外のノード(例えば、ノードG〜J)については基本的に言及しないが、実際には、図9に示した以外のデータ信号の通信やインパルスの通信、例えば、ノードDが送信しノードA経由でノードBまで届けられたデータ信号DDが、ノードBによってさらにノードHまで中継されること等が行われてよいことは当然である。   In order to simplify the explanation, nodes other than the nodes A to F and X (for example, the nodes G to J) are not basically mentioned, but actually, communication of data signals other than those shown in FIG. Of course, impulse communication, for example, the data signal DD transmitted from the node D and delivered to the node B via the node A may be further relayed to the node H by the node B and the like.

また、以下の説明では、必要に応じて図10を用いる。図10上の各ノードN1〜N16は、前記ノードA等と同じ機能を持つノードである。   In the following description, FIG. 10 is used as necessary. Each node N1 to N16 in FIG. 10 is a node having the same function as the node A or the like.

図10において、着目ノードN1やN2を中心とする実線円は、他ノードが送信した前記インパルス信号をノードN1やN2が受信できる範囲(インパルス信号のカバーエリア)を示している。図10の例では、着目ノードN1は、ノードN2、N3、N9が送信したインパルス信号を受信でき、着目ノードN2は、ノードN1、N3〜N12が送信したインパルス信号を受信できる。   In FIG. 10, solid line circles centered on the nodes of interest N1 and N2 indicate the range in which the nodes N1 and N2 can receive the impulse signal transmitted by other nodes (coverage area of the impulse signal). In the example of FIG. 10, the target node N1 can receive the impulse signals transmitted from the nodes N2, N3, and N9, and the target node N2 can receive the impulse signals transmitted from the nodes N1, N3 to N12.

また、実線円より狭い範囲の着目ノードN1やN2を中心とする点線円は、他ノードと着目ノードN1やN2がデータ信号を授受できる範囲(データ信号のカバーエリア)を示している。図10の例では、着目ノードN1は、ノードN3とのみデータ信号を授受でき、着目ノードN2は、ノードN3、N7、N8とデータ信号を授受できる。   A dotted circle centered on the target nodes N1 and N2 in a range narrower than the solid circle indicates a range (data signal cover area) in which the other nodes and the target nodes N1 and N2 can exchange data signals. In the example of FIG. 10, the node of interest N1 can exchange data signals only with the node N3, and the node of interest N2 can exchange data signals with the nodes N3, N7, N8.

本実施形態では、図10に示すようにノードの配置に偏りがあっても、各ノードでのタイムスロットをできるだけ均等に割当て(再割当てによる場合を含む)ることができる。   In this embodiment, as shown in FIG. 10, even if there is a bias in the arrangement of the nodes, the time slots in each node can be allocated as evenly as possible (including the case of reassignment).

前記ノードAの内部構成は例えば図1に示す通りである。他のノードB〜F、X、ノードN1〜N16の内部構成もこれと同じである。   The internal configuration of the node A is, for example, as shown in FIG. The internal configurations of the other nodes B to F and X and the nodes N1 to N16 are the same as this.

(A−1−1)ノードの内部構成例
図1において、当該ノードAは、インパルス信号受信手段11と、通信タイミング計算手段12と、インパルス信号送信手段13と、同調判定手段14と、データ信号通信手段15と、タイムスロット幅計測手段16と、角速度変更手段17と、ノード位置検知手段18と、インパルス受信幅格納手段19と、オンオフ制御手段20とを備えている。
(A-1-1) Internal Configuration Example of Node In FIG. 1, the node A includes an impulse signal reception unit 11, a communication timing calculation unit 12, an impulse signal transmission unit 13, a tuning determination unit 14, and a data signal. A communication unit 15, a time slot width measurement unit 16, an angular velocity change unit 17, a node position detection unit 18, an impulse reception width storage unit 19, and an on / off control unit 20 are provided.

このうちインパルス信号受信手段11は、近傍のノード(例えば、自ノードAに関する前記インパルス信号のカバーエリア内に存在する他ノード)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。インパルス信号は、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及び同調判定手段14に与える。   Among these, the impulse signal receiving means 11 receives an impulse signal (not including destination information) transmitted by a nearby node (for example, another node existing in the coverage area of the impulse signal related to the own node A). It is. The impulse signal has, for example, an impulse shape such as a Gaussian distribution shape. The impulse signal receiving unit 11 gives the received impulse signal itself, a waveform-shaped signal thereof, or an impulse signal regenerated based on the received impulse signal to the communication timing calculation unit 12 and the tuning determination unit 14.

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、ノードA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。   The communication timing calculation unit 12 forms and outputs a phase signal that defines the communication timing at the node A based on the signal given from the impulse signal reception unit 11.

ここで、当該ノードAを一般化するためノード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 0004232715
Here, assuming that the node A is a node i in order to generalize the node A and the phase value of the phase signal at time t is θi (t), the communication timing calculation means 12 can change the amount of change shown in the equation (1). The phase signal θi (t) is changed step by step. 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 0004232715

(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、例えば、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k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, for example, 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 k, and the function R (θi (t), σ (t)) This is a phase response function that expresses a response characteristic that changes its basic rhythm in response to the reception of an impulse signal from, for example, according to equation (2).

(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)を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 neighboring 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11及び図12を用いて詳述する。図11及び図12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)i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。   The meaning of the above-described function of the communication timing calculation unit 12 will be described in detail with reference to FIGS. 11 and 12 show a relationship formed between a target node (own node) i and a neighboring node (other node) j when attention is paid to a certain node i, that is, each nonlinear vibration rhythm. The phase relationship between them changes with time.

図11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11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11(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11(B)に示す状態(過渡状態)を経て、図11(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. 11 shows a case where there is one neighboring node j for the node of interest i. In FIG. 11, the motion of two mass points rotating on a circle represents a non-linear vibration rhythm corresponding to the node of interest and 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, as time elapses, the state (transient state) shown in FIG. 11B is changed to a steady state in which the phase difference between the two mass points is almost π as shown in FIG. 11C.

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(位相相互作用)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 (phase interaction) based on the transmission / reception of an impulse signal occurs between nodes, these mass points change their angular velocities (slow and steep), and as a result, a steady state that maintains an appropriate phase relationship To reach. 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12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. 12 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 3 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.

なお、図11及び図12は、着目ノードの近傍にインパルス信号を授受する他のノードが1個又は2個の場合を示したが、図9や図10に例示したように、実際の複数のノードの配置関係はこれら図11や図12が前提とする場合より複雑である。   11 and 12 show the case where there are one or two other nodes that transmit and receive the impulse signal in the vicinity of the node of interest. However, as illustrated in FIG. 9 and FIG. The arrangement relationship of the nodes is more complicated than the cases assumed in FIG. 11 and FIG.

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、データ信号通信手段15及びタイムスロット幅計測手段16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 signal communication unit 15, and the time slot width measurement unit 16.

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11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. 11, 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11(B)、図12(B)参照)あるいは「定常状態」(図11(C)、図12(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(他ノードの出力タイミングに対応する)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 the 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 FIG. 11B and FIG. 12B) or It is determined which state is “steady state” (see FIG. 11C and FIG. 12C). The tuning determination means 14 observes the reception timing of the impulse signal (corresponding to the output timing of the other node) and the transmission timing of the impulse signal from its own node, and the time difference between the transmission timings of a plurality of nodes that exchange the impulse signal Is determined to be in a “steady state” when it is stable over time. 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 observed value β of the phase signal θi (t), 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) in the phase difference Δ in the 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 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-described 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信号通信手段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 signal communication means 15.

データ信号通信手段15は、内部にデータ信号を送信する機能と受信する機能を備えている。これにより、データ信号通信手段15は、他ノードからのデータ信号を受信すると共に、自己が送信元となるデータ信号や、自己が中継するデータ信号を送信することができる。   The data signal communication means 15 has a function of transmitting and receiving a data signal therein. As a result, the data signal communication means 15 can receive a data signal from another node and transmit a data signal that is the transmission source of the data signal and a data signal that is relayed by the data signal communication unit 15.

データ信号通信手段15は、データ送信(データ信号の送信)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(前記管理ノードに相当)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。   The data signal communication means 15 performs data transmission (data signal transmission) in a fixed manner assigned by a time slot (system (corresponding to the management node) described later) when the tuning determination signal indicates “steady state”. The transmission operation is stopped when the tuning determination signal indicates “transient state”.

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11(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)、データ信号の送信を終了させ、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、送信動作が競合してデータ信号などが衝突することはない。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. 11C, 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. If 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 and the data signal or the like does not collide. 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、例えば、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, for example, 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.

上述した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及びデータ信号通信手段15の機能により、割り当てられたタイムスロットを見直すために(タイムスロットの幅をできるだけ均等にするために)、タイムスロット幅計測手段16及び角速度変更手段17が設けられている。タイムスロット幅計測手段16及び角速度変更手段17は、図示しない見直し起動スイッチが操作された場合に機能するようにしても良く、外部からの操作を待たずに、常に機能するものであっても良い。   In order to review the assigned time slot by the functions of the impulse signal receiving means 11, the communication timing calculation means 12, the impulse signal transmission means 13, the tuning determination means 14 and the data signal communication means 15 described above (the width of the time slot is as small as possible). For equality), time slot width measuring means 16 and angular velocity changing means 17 are provided. The time slot width measuring unit 16 and the angular velocity changing unit 17 may function when a review activation switch (not shown) is operated, or may always function without waiting for an external operation. .

タイムスロット幅計測手段16は、当該ノードが受信するインパルス信号の受信間隔を計測するものである。また、タイムスロット幅計測手段16は、1周期(自ノードのインパルス信号の送信間隔)での受信インパルス数を計測し、自ノードとインパルス信号の送受信可能なノード数を調べるものである。さらに、タイムスロット幅計測手段16は、自ノードに割り当てられたタイムスロット幅及び周期から、割り当てタイムスロット幅を広くする制御を行うか否かを判定するものである。   The time slot width measuring means 16 measures the reception interval of the impulse signal received by the node. The time slot width measuring means 16 measures the number of received impulses in one cycle (the transmission interval of the impulse signal of the own node), and examines the number of nodes that can transmit / receive the impulse signal to / from the own node. Further, the time slot width measuring means 16 determines whether or not to perform control to increase the assigned time slot width from the time slot width and period assigned to the own node.

角速度変更手段17は、タイムスロット幅計測手段16が割り当てタイムスロット幅を広くする制御を行うと判定したときに、通信タイミング計算手段12に対して、位相変更を要求することで、インパルス信号の送信タイミングをずらす機能を担っている。   The angular velocity changing means 17 transmits the impulse signal by requesting the communication timing calculating means 12 to change the phase when it is determined that the time slot width measuring means 16 performs control to widen the assigned time slot width. Responsible for shifting the timing.

タイムスロット幅計測手段16および角速度変更手段17の機能を、図13(A)〜(D)を用いてさらに詳細に説明する。
図13(A)および(B)はそれぞれ、図9に示すようなノード配置の場合において、ノードN1、ノードN2から見た各ノードのタイムスロットの割当てを示している。ノードN1から見ると、半径R(実線円の半径)内にノードが4個(ノードN1も含む)あり、ノードN2から見ると、ノードが12個(ノードN2も含む)あり、それぞれ、1周期が4分割(図13(A))、又は、12分割(図13(B))され、タイムスロットが割り振られる。
The functions of the time slot width measuring unit 16 and the angular velocity changing unit 17 will be described in more detail with reference to FIGS.
FIGS. 13A and 13B show the time slot allocation of each node viewed from the nodes N1 and N2 in the case of the node arrangement as shown in FIG. When viewed from the node N1, there are 4 nodes (including the node N1) within the radius R (the radius of the solid circle), and when viewed from the node N2, there are 12 nodes (including the node N2), each of which is one cycle. Is divided into 4 (FIG. 13A) or 12 (FIG. 13B), and time slots are allocated.

図13において「N1」から「N12」を付与したタイムスロットは、それぞれ、図10のノードN1からノードN12に割り当てられたタイムスロットを表している。ノードN1、N2、N3及びN9は同様なノードであるのに拘わらず、近傍ノードの位相相互作用の影響を受け、図13(A)に示すように、割り当てられたタイムスロットの幅に大きな相違を有している。このような割当てのアンバランスを少しでも是正するために(割り当てられたタイムスロットを見直すために)、当該タイムスロット幅計測手段16及び角速度変更手段17が設けられ、タイムスロットの再割り当てがなされる。   In FIG. 13, the time slots given “N1” to “N12” represent the time slots assigned to the node N12 from the node N1 in FIG. Although nodes N1, N2, N3, and N9 are similar nodes, they are affected by the phase interaction of neighboring nodes, and as shown in FIG. have. In order to correct such an imbalance of allocation as much as possible (in order to review the assigned time slot), the time slot width measuring means 16 and the angular velocity changing means 17 are provided, and the time slots are reassigned. .

タイムスロットの再割当ての動作は、(S1)タイムスロット幅拡張必要性の判定、(S2)位相シフト制御、という2段階でなされる。   The time slot reassignment operation is performed in two stages: (S1) determination of necessity for expanding the time slot width and (S2) phase shift control.

(S1)タイムスロット幅拡張必要性の判定
各ノードのタイムスロット幅計測手段16は、自インパルス信号を送信してから次に自インパルス信号を送信するまでの1周期の受信インパルス信号数をカウントし、インパルス信号の受信可能範囲(インパルス信号のカバーエリア内)のノード数を調べる。例えば、ノードN1のタイムスロット幅計測手段16は、図13(A)における<1>のタイミングで、自インパルス信号を送信してから、次に自インパルス信号を送信するまでの1周期の受信インパルス信号数をカウントし、インパルス信号のカバーエリア内のノード数を調べる。これにより、ノードN1のタイムスロット幅計測手段16は、ノード数「4」を得る。また、各ノードのタイムスロット幅計測手段16は、自インパルス信号を送信してから、他ノードからのインパルス信号を受信するまでの時間を計測する。これにより、ノードN1のタイムスロット幅計測手段16は、図13(A)における<1>と<2>の間の時間、<1>と<3>の間の時間、<1>と<9>の間の時間を計測し、これら計測時間を整理することにより、各タイムスロットの割当て時間が得られる。
(S1) Determination of necessity of time slot width expansion The time slot width measuring means 16 of each node counts the number of received impulse signals in one cycle from the transmission of the self impulse signal to the next transmission of the self impulse signal. The number of nodes in the impulse signal receivable range (in the impulse signal cover area) is examined. For example, the time slot width measuring means 16 of the node N1 receives one impulse impulse from the transmission of the self impulse signal at the timing <1> in FIG. 13A until the next transmission of the self impulse signal. Count the number of signals and check the number of nodes in the coverage area of the impulse signal. Thereby, the time slot width measuring means 16 of the node N1 obtains the number of nodes “4”. Further, the time slot width measuring means 16 of each node measures the time from when the impulse signal is transmitted until the impulse signal is received from another node. As a result, the time slot width measuring means 16 of the node N1 causes the time between <1> and <2>, the time between <1> and <3>, and <1> and <9 in FIG. By measuring the time between> and arranging these measurement times, the allocated time of each time slot can be obtained.

以上のようにして1周期分を計測すると、角速度変更手段17は、自ノードのタイムスロット割当て幅が均等に割り当てられた場合に比べて、少ないか否かを判定する。例えば、「2π/ノード数−自ノードのタイムスロット幅」(ここでは差分であるが、比であっても良い)という値が、予め定められている閾値以下ならば、位相シフト制御を行うと判定する。図13(A)の例の場合、ノードN1のタイムスロット幅が均等に割り当てた場合に比べて小さいので、角速度変更手段17によって、位相シフト制御を行うと判定される。   When one period is measured as described above, the angular velocity changing unit 17 determines whether or not the time slot allocation width of the own node is smaller than when the time slot allocation width is allocated equally. For example, if the value “2π / number of nodes−time slot width of own node” (here, a difference but may be a ratio) is equal to or smaller than a predetermined threshold value, phase shift control is performed. judge. In the case of the example in FIG. 13A, the time slot widths of the nodes N1 are smaller than those assigned evenly, so that the angular velocity changing unit 17 determines to perform phase shift control.

なお、位相シフト制御を行うか否かの判定基準は、これに限定されない。例えば、以下のような条件(PA)や条件(PB)が成り立つならば、位相シフト制御を行うようにしても良く、また、複数の条件が満たされる場合に、位相シフト制御を行うようにしても良い。   Note that the criterion for determining whether or not to perform phase shift control is not limited to this. For example, phase shift control may be performed if the following conditions (PA) and conditions (PB) are satisfied, and phase shift control is performed when a plurality of conditions are satisfied. Also good.

条件(PA):自ノードに割り当てられたタイムスロット幅<最大タイムスロット幅/2
条件(PB):自インパルス信号の前後のタイムスロットの合計<最大タイムスロット幅
(S2)位相シフト制御
角速度変更手段17は、自ノードのタイムスロットの終了を規定するインパルス信号を受信したとき(図13(A)の<2>)の位相θi(t)を保持し、次に後続するインパルス信号を受信した時点(図13(A)の<3>)の位相θi(t+1)との位相差を調べ、位相差θi(t+1)−θi(t)を保持する。さらに、角速度変更手段17は、次のインパルス信号を受信した時点(図13(A)の<9>)の位相差θi(t+2)−θi(t+1)を調べ、この位相差が大きければ、インパルス信号の位相θi(t+1)及び位相差θi(t+2)−θi(t+1)を保持する。このような動作を、再び自インパルス信号を送信する段階まで繰り返す。そして、保持している位相+(位相差の1/2)の位置まで、自ノードのインパルス信号の送信位相を変化させる。ノードN1から見ると、ノードN3に割り当てられたタイムスロットが最も大きいので(保持している位相差から分かる)、図14(A)に示すように、この位置に当該ノードN1の位相をシフトし、インパルス信号の送信を開始する。
Condition (PA): Time slot width allocated to own node <maximum time slot width / 2
Condition (PB): Sum of time slots before and after own impulse signal <maximum time slot width (S2) Phase shift control When angular velocity changing means 17 receives an impulse signal defining the end of the time slot of its own node (FIG. 13 (A) <2>) phase θi (t) and the phase difference from phase θi (t + 1) at the time of receiving the next impulse signal (<3> in FIG. 13A) And the phase difference θi (t + 1) −θi (t) is held. Further, the angular velocity changing means 17 examines the phase difference θi (t + 2) −θi (t + 1) at the time of receiving the next impulse signal (<9> in FIG. 13A), and if this phase difference is large, the impulse The signal phase θi (t + 1) and phase difference θi (t + 2) −θi (t + 1) are held. Such an operation is repeated until the self impulse signal is transmitted again. Then, the transmission phase of the impulse signal of the own node is changed to the position of the held phase + (1/2 of the phase difference). From the viewpoint of the node N1, the time slot assigned to the node N3 is the largest (as seen from the retained phase difference), so that the phase of the node N1 is shifted to this position as shown in FIG. The transmission of the impulse signal is started.

図13(C)および(D)は、位相シフト制御を行なった時点でのノードN1、ノードN2のそれぞれから見たタイムスロット幅である。ノードN1は、前後のノードの影響でタイムスロット幅が小さかったのが、割り当て幅が増加する。このとき、図14上では、図14(A)に示す状態から図14(B)に示す状態に遷移する。   FIGS. 13C and 13D show the time slot widths as viewed from each of the node N1 and the node N2 when the phase shift control is performed. The node N1 has a smaller time slot width due to the influence of the preceding and following nodes, but the allocated width increases. At this time, the state shown in FIG. 14A is changed to the state shown in FIG. 14B on FIG.

位相シフト先は単純に最大タイムスロットの範囲内の位相に限定されず、これ以外でも良い。例えば、連続するタイムスロット(次のタイムスロット)が最も大きい位置に移動するようにしても良い。   The phase shift destination is not limited to the phase within the range of the maximum time slot, but may be other than this. For example, you may make it move to the position where a continuous time slot (next time slot) is the largest.

実際には、この例のように、ノードの配置状況などによって、タイムスロットを各ノードに完全に均等に割り当てる(同じ時間幅のタイムスロットを各ノードに割り当てる)ことが難しい場合も少なくないが、以下では、説明を簡単にするため、定常状態では、基本的に各ノードに均等な時間幅のタイムスロットが割り当てられているものとする。   Actually, as in this example, it is often difficult to assign time slots to each node completely evenly (assigning a time slot of the same time width to each node) depending on the arrangement situation of the nodes, In the following, for simplicity of explanation, it is assumed that time slots having an equal time width are basically allocated to each node in a steady state.

前記ノード位置検知手段18は、ノードAの前記カバーエリア内に存在する各ノードのタイムスロットにつきタイムスロットの1周期上における位相位置に関する情報を取得するものである。具体的には、自ノードAのタイムスロットと他ノードの位相差、または自ノードAによるインパルス信号の送信時刻と他ノード(例えば、B)によるインパルス信号の送信時刻の時間間隔を検出すること等により、各ノードの位相位置に関する情報を取得する。   The node position detection means 18 acquires information regarding the phase position in one cycle of the time slot with respect to the time slot of each node existing in the cover area of the node A. Specifically, detecting the phase difference between the time slot of the own node A and another node, or the time interval between the transmission time of the impulse signal by the own node A and the transmission time of the impulse signal by the other node (for example, B), etc. Thus, information on the phase position of each node is acquired.

タイムスロットの1周期上における各ノードの位相位置(各ノードがインパルス信号を送信するタイミングまたは各ノードのタイムスロットに対応)が図4に示す通りであり、A→B→C→…→Fの順番に循環して、各ノードのタイムスロットが到来するものとすると、ノードAは、当該ノード位置検知手段18により、前記1周期上において自ノードの直前にタイムスロットを持つノードがFであることと、そのノードFのタイムスロットFTSの時間幅を検知することができる。同様に、前記1周期上において自ノードの直後にタイムスロットを持つノードがBであることと、そのノードBのタイムスロットBTSまでの期間である自ノードAのタイムスロットATSの時間幅を検知することができる。   The phase position of each node (corresponding to the timing at which each node transmits an impulse signal or the time slot of each node) in one cycle of the time slot is as shown in FIG. 4, and A → B → C →. Assuming that the time slot of each node arrives in circulation in sequence, the node A detects that the node having the time slot immediately before its own node in the one cycle is F by the node position detection means 18. Then, the time width of the time slot FTS of the node F can be detected. Similarly, the node having the time slot immediately after the self node in the one cycle is B, and the time width of the time slot ATS of the self node A that is the period up to the time slot BTS of the node B is detected. be able to.

インパルス受信幅格納手段19は、このノード位置検知手段18が取得した情報をもとに、自ノードAが定常状態において前記1周期上でインパルス信号の受信動作を行う期間(インパルス信号受信動作期間)を示すインパルス信号受信期間情報RT1を格納するものである。   The impulse reception width storage means 19 is a period (impulse signal reception operation period) in which the node A performs an impulse signal reception operation in the one period in a steady state based on the information acquired by the node position detection means 18. Is stored. Impulse signal reception period information RT1 indicating.

このインパルス信号受信動作期間は様々なものに決めることが可能であるが、新規ノードXの出現を確実に検知するためには近傍の全既存ノードA〜Fによるインパルス信号受信動作期間を重ね合わせると、1周期の全期間を漏れなくカバーできるものであることが望ましい。ただし、無線伝送路では、伝送誤りなどに起因して、カバーエリア内でいずれかのノードからインパルス信号が送信されたにもかかわらず他ノードが正常に受信できないこと等も起こり得るため、新規ノードXの出現を確実かつ速やかに検知するには、1周期上の全期間が二重以上に重ねてカバーされていることが好ましい。   The impulse signal receiving operation period can be determined in various ways, but in order to reliably detect the appearance of the new node X, the impulse signal receiving operation periods of all the existing nodes A to F in the vicinity are overlapped. It is desirable that the entire period of one cycle can be covered without omission. However, in a wireless transmission path, due to a transmission error or the like, it is possible that another node cannot receive normally even though an impulse signal is transmitted from any node in the coverage area. In order to detect the appearance of X reliably and promptly, it is preferable that the entire period on one cycle is covered more than twice.

その一方で、節電などの観点では、既存の各ノード(例えば、A)がインパルス信号の受信動作を行う期間は、できるだけ短いほうが有利である。インパルス信号の受信動作を行う期間を短くすれば、受信する信号(インパルス信号やノイズなど)の数を低減し、受信するインパルス信号を処理する期間を短縮することもできるため、各ノードが備える図示しないCPU(中央処理装置)などの処理能力を節約すること等も可能である。   On the other hand, from the viewpoint of power saving or the like, it is advantageous that the period during which each existing node (for example, A) performs an impulse signal reception operation is as short as possible. If the period during which the impulse signal is received is shortened, the number of received signals (impulse signal, noise, etc.) can be reduced, and the period for processing the received impulse signal can be shortened. It is also possible to save processing capacity such as a CPU (central processing unit) that does not.

本実施形態では、一例として、図4では、ノードAがインパルス信号受信動作を行う期間として、RA1,RA2,RA3,RA4を設定している。このうち期間(直接検知用期間)RA1が最も長く、タイムスロットFTSとATSの全期間をカバーしている。しかも、この期間RA1は、FTSとATSを加えた期間よりも、前後(Aからみて、F方向とB方向)に εずつ長い。この εは上述した微小パラメータ(閾値)と同じものであるが、ここでは、前記1周期上の位相差に関する誤差の許容値としての意味を持つ。なお、タイムスロットATSはノードAのためのタイムスロットであり、定常状態において、ノードAは当該タイムスロットATS内でのみ、インパルス信号およびデータ信号を送信する。   In the present embodiment, as an example, in FIG. 4, RA1, RA2, RA3, and RA4 are set as periods in which the node A performs the impulse signal reception operation. Of these, the period (direct detection period) RA1 is the longest and covers the entire period of the time slots FTS and ATS. In addition, this period RA1 is longer by ε in the front and rear directions (F direction and B direction as viewed from A) than the period in which FTS and ATS are added. This ε is the same as the above-mentioned minute parameter (threshold value), but here has a meaning as an allowable value of an error related to the phase difference in one period. The time slot ATS is a time slot for the node A. In a steady state, the node A transmits an impulse signal and a data signal only in the time slot ATS.

同様に、タイムスロットBTSはノードBのためのタイムスロットで、タイムスロットCTSはノードCのためのタイムスロットで、タイムスロットDTSはノードDのためのタイムスロットで、タイムスロットETSはノードEのためのタイムスロットで、タイムスロットFTSはノードFのためのタイムスロットである。定常状態において、各ノードB〜Fは自身のためのタイムスロット内でのみ、インパルス信号およびデータ信号を送信する。   Similarly, time slot BTS is a time slot for node B, time slot CTS is a time slot for node C, time slot DTS is a time slot for node D, and time slot ETS is for node E. The time slot FTS is a time slot for the node F. In steady state, each node B-F transmits an impulse signal and a data signal only within its own time slot.

なお、すべてのノードA〜F、Xがインパルス信号の送信に同じ周波数を用いるものとすると、ノードA自身がインパルス信号を送信しているときに、ノードAが他ノード(例えば、X)の送信したインパルス信号を受信することは電波工学的に難しいため、期間RA1は実際にはAの位相位置(ノードAがインパルス信号を送信するタイミング)でいったん途切れ、Aより前の前半期間RA11と、Aより後の後半期間RA12の2つの期間から構成されることになる。本実施形態では、主として、ノードA〜F、Xがインパルス信号の送信に同じ周波数を用いることを想定している。   If all the nodes A to F and X use the same frequency for transmission of the impulse signal, the node A transmits another node (for example, X) when the node A itself transmits the impulse signal. The period RA1 is actually interrupted once at the phase position of A (the timing at which the node A transmits the impulse signal), and the first half period RA11 before A and A The latter half period RA12 is composed of two periods. In the present embodiment, it is mainly assumed that the nodes A to F and X use the same frequency for transmission of impulse signals.

このような前半期間RA11と後半期間RA12を規定するための前記インパルス信号受信期間情報RT1は、例えば、図3に示すテーブルの形式にまとめることができる。   The impulse signal reception period information RT1 for defining the first half period RA11 and the second half period RA12 can be summarized in the form of a table shown in FIG. 3, for example.

図3のテーブルは、図4に示す1周期を構成するタイムスロットのノードが6つあること、自ノードAより時間T−Tだけ先にインパルス信号を送信する他ノードFのインパルス信号送信時刻の位相位置と自ノードAのインパルス信号送信時刻の位相位置の位相差(先行インパルス位置)が、θ(T−T)であること、自ノードAより時間T−Tだけ後にインパルス信号を送信する他ノードBのインパルス信号送信時刻の位相位置と自ノードAのインパルス信号送信時刻の位相位置の位相差(後続インパルス位置)が、θ(T−T)であることを示している。 Table 3, the node of the time slots constituting one period as shown in FIG. 4 is six, impulse signal transmission of another node F to send previously impulse signal by a time T F -T A than the self node A phase difference of the phase position of the impulse signal transmission time of the time of the phase position and the own node a (prior impulse position), θ F (T F -T a) is that, by the time T B -T a than the self node a The phase difference (subsequent impulse position) between the phase position of the impulse signal transmission time of the other node B that transmits the impulse signal later and the phase position of the impulse signal transmission time of its own node A is θ B (T B −T A ). It is shown that.

前記ノード位置検知手段18は、前記タイムスロット幅計測手段16で実行したように、定常状態において、自インパルス信号を送信してから次に自インパルス信号を送信するまでの1周期の受信インパルス信号数をカウントすることによって、インパルス信号のカバーエリア内のノード数を調べ、1周期を構成するタイムスロットのノードが6つであることを特定できる。   As executed by the time slot width measuring unit 16, the node position detecting unit 18 receives the number of received impulse signals in one cycle from the transmission of the self impulse signal to the next transmission of the self impulse signal in a steady state. By counting the number of nodes in the coverage area of the impulse signal, it can be identified that there are six nodes in the time slot constituting one period.

また、前記1周期上で、自ノードAの位相位置をA→B→C→…とずらしながら、各時点で、自ノードAの直前の位相位置を先行インパルス位置とし、直後の位相位置を後続インパルス位置として行き、自ノードAがインパルス信号を送信した時点で、先行インパルス位置に格納されている内容と、後続インパルス位置に格納されている内容を確定し、保存することによって、図3のθ(T−T)とθ(T−T)が得られる。 In addition, while shifting the phase position of the own node A from A → B → C →. When the node A transmits an impulse signal as the impulse position, the contents stored in the preceding impulse position and the contents stored in the subsequent impulse position are determined and saved, so that θ in FIG. F (T F -T a) and θ B (T B -T a) is obtained.

このような位相差の替わりに、前記時間間隔(ここでは、T−TおよびT−T)のみを保存するようにしてもよい。 Instead of such a phase difference, the time interval (in this case, T F -T A and T B -T A) may be stored only.

前記期間(間接検知用期間)RA2は、図4上でCの位相位置(ノードCがインパルス信号を送信するタイミング)に設定され、Cの位相位置の前後(Cからみて、B方向とD方向)にεずつの時間幅を持っている。   The period (indirect detection period) RA2 is set to a C phase position (timing at which the node C transmits an impulse signal) in FIG. 4, and before and after the C phase position (from the C perspective, the B direction and the D direction). ) Has a time width of ε.

同様に、期間(間接検知用期間)RA3は、図4上でDの位相位置(ノードDがインパルス信号を送信するタイミング)に設定され、Dの位相位置の前後(Dからみて、C方向とE方向)にεずつの時間幅を持ち、期間(間接検知用期間)RA4は、図4上でEの位相位置(ノードEがインパルス信号を送信するタイミング)に設定され、Eの位相位置の前後(Eからみて、D方向とF方向)にεずつの時間幅を持っている。   Similarly, the period (indirect detection period) RA3 is set to the D phase position (timing at which the node D transmits the impulse signal) in FIG. 4, and before and after the D phase position (as viewed from D, in the C direction). E period) has a time width of ε, and the period (indirect detection period) RA4 is set to the E phase position (the timing at which the node E transmits the impulse signal) in FIG. It has a time width of ε in the front and rear direction (D direction and F direction as viewed from E).

前記期間RA1は、ノードFが送信するインパルス信号およびノードBが送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されたか否かを確認するために利用できるほか、前記新規ノードXが近傍に出現して、期間RA1内にインパルス信号を送信した場合には、直接、それを検知(直接検知)するために利用することもできる。   The period RA1 can be used to check whether the impulse signal transmitted from the node F and the impulse signal transmitted from the node B are transmitted at the original phase position, and the new node X appears in the vicinity. When an impulse signal is transmitted within the period RA1, it can also be used to directly detect (directly detect) the impulse signal.

また、例えば、ノードBが直接検知によって新規ノードXが送信したインパルス信号を受信した場合、前記反発などの位相相互作用により、ノードBがインパルス信号を送信する位相位置を変化(この変化幅は、前記εより大きい)させるため、ノードBが送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されなかったことを検知することは、間接的に、新規ノードXがインパルス信号を送信したことを検知(間接検知)することにほぼ等しいので、当該期間RA1は間接検知のために利用することもできる。   For example, when the node B receives an impulse signal transmitted from the new node X by direct detection, the phase position at which the node B transmits the impulse signal is changed by the phase interaction such as the repulsion (this change width is Detecting that the impulse signal transmitted by the node B is not transmitted at the original phase position indirectly detects that the new node X has transmitted the impulse signal (indirectly). This period RA1 can also be used for indirect detection.

ただし、期間RA1内では、既存ノードF、Bによるインパルス信号が送信されていない期間が長いため、当該期間RA1は、主として直接検知のための期間であるといえる。なお、期間RA1内で既存ノードF、Bによって送信されたインパルス信号が本来の位相位置で送信されたか否かを検査しない場合(例えば、単に、その期間(例えば、RA11)内に受信されたインパルス信号の数だけを検査する場合など)には、当該期間RA1は、純粋に直接検知のための期間となる。   However, since the period during which the impulse signals from the existing nodes F and B are not transmitted is long in the period RA1, it can be said that the period RA1 is mainly a period for direct detection. In the case where it is not checked whether or not the impulse signal transmitted by the existing nodes F and B within the period RA1 is transmitted at the original phase position (for example, the impulse received simply during that period (for example, RA11)). In the case where only the number of signals is inspected), the period RA1 is purely a period for direct detection.

前記期間RA2は、ノードCが送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されたか否かを確認するために利用できるほか、前記新規ノードXが近傍に出現して、期間RA2内にインパルス信号を送信した場合には、それを直接検知するために利用することもできる。   The period RA2 can be used to check whether or not the impulse signal transmitted from the node C is transmitted at the original phase position, and the new node X appears in the vicinity, and the impulse signal is transmitted within the period RA2. If sent, it can also be used to detect it directly.

同様に、前記期間RA3は、ノードDが送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されたか否かを確認するために利用できるほか、前記新規ノードXが近傍に出現して、期間RA3内にインパルス信号を送信した場合には、それを直接検知するために利用することもでき、前記期間RA4は、ノードEが送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されたか否かを確認するために利用できるほか、前記新規ノードXが近傍に出現して、期間RA4内にインパルス信号を送信した場合には、それを直接検知するために利用することもできる。   Similarly, the period RA3 can be used to confirm whether or not the impulse signal transmitted by the node D is transmitted at the original phase position, and the new node X appears in the vicinity and the period RA3 falls within the period RA3. When the impulse signal is transmitted, it can be used to directly detect the impulse signal, and the period RA4 is used to confirm whether or not the impulse signal transmitted by the node E is transmitted at the original phase position. In addition to this, when the new node X appears in the vicinity and transmits an impulse signal within the period RA4, it can also be used to directly detect it.

ここで、ノードA自身およびノードF、B以外の既存ノード(例えば、D)が送信するインパルス信号が本来の位相位置で送信されなかったことを検知することは、間接的に、新規ノードXがインパルス信号を送信したことを検知する前記間接検知と同じである。当該既存ノードDが送信するインパルス信号は、当該既存ノードDなどが新規ノードXが送信したインパルス信号を直接検知することによって定常状態が崩壊したとき、前記反発などの新たな位相相互作用を行うため、本来の位相位置で送信されなくなるからである。   Here, detecting that the impulse signal transmitted by the node A itself and the existing nodes other than the nodes F and B (for example, D) is not transmitted at the original phase position is indirectly detected by the new node X. This is the same as the indirect detection for detecting the transmission of the impulse signal. The impulse signal transmitted by the existing node D performs a new phase interaction such as the repulsion when the steady state collapses by directly detecting the impulse signal transmitted by the new node X by the existing node D or the like. This is because transmission is not performed at the original phase position.

新規ノードXがどの位相位置でインパルス信号を送信するかを予測することはできず、例えば期間RA2中に送信する可能性もある。ただし、期間RA2、RA3、RA4は、既存ノードによる本来のインパルス信号が送信される期間以外の期間が短いため、主として間接検知のための期間である。期間RA2,RA3,RA4内で新規ノードXがインパルス信号を送信したか否かを検査しない場合には、当該期間RA2、RA3、RA4は、純粋に間接検知のための期間となる。   The phase position at which the new node X transmits the impulse signal cannot be predicted, and may be transmitted during the period RA2, for example. However, the periods RA2, RA3, and RA4 are mainly periods for indirect detection because the periods other than the period during which the original impulse signal is transmitted by the existing node are short. If it is not checked whether the new node X has transmitted an impulse signal within the periods RA2, RA3, RA4, the periods RA2, RA3, RA4 are purely periods for indirect detection.

インパルス信号がどのような仕様の信号になるか(例えば、送信元のノードを特定する送信元アドレスを含んでいるか否か)は実装に依存するが、送信元を絶対的に識別できる仕様である場合には、既存ノードA〜F以外のノードから送信されたインパルス信号は新規ノードXが送信したものとみなすようにしてもよい。これに対し、送信元を識別できない仕様である場合には、単純に、1つの期間(例えば、RA2あるいはRA11などの1つ)内に受信されたインパルス信号の数をカウントし、2つ以上のインパルス信号が受信された場合に、新規ノードXがインパルス信号を送信したものとみなすようにするとよい。これにより、簡単な検査によって、新規ノードXの出現を直接検知することができる。以下では、主として、インパルス信号は送信元アドレスを含んでいないケースを想定する。   The specification of an impulse signal is a specification that can absolutely identify the transmission source, although it depends on the implementation whether the impulse signal is a signal (for example, whether or not it includes a transmission source address that identifies the transmission source node). In this case, an impulse signal transmitted from a node other than the existing nodes A to F may be regarded as transmitted by the new node X. On the other hand, when the specification is such that the transmission source cannot be identified, the number of impulse signals received within one period (for example, one such as RA2 or RA11) is simply counted, and two or more When the impulse signal is received, the new node X may be regarded as having transmitted the impulse signal. Thereby, the appearance of the new node X can be directly detected by a simple inspection. In the following, it is mainly assumed that the impulse signal does not include a transmission source address.

前記オンオフ制御手段20は、前記インパルス信号受信期間情報RT1をもとにインパルス信号受信手段11をオンまたはオフに切り替えるものである。   The on / off control means 20 switches the impulse signal reception means 11 on or off based on the impulse signal reception period information RT1.

具体的には、図4の例では、1周期中、前記期間RA11,RA12,RA2,RA3,RA4のあいだはインパルス信号受信手段11をオンとし、それ以外の期間はオフとする。   Specifically, in the example of FIG. 4, during one period, the impulse signal receiving means 11 is turned on during the periods RA11, RA12, RA2, RA3, and RA4, and is turned off during the other periods.

以下、上記のような構成を有する本実施形態の動作について説明する。   The operation of the present embodiment having the above configuration will be described below.

(A−2)第1の実施形態の動作
図9に示すノード配置において、近傍の6ノードA〜Fに均等な時間幅のタイムスロットが割り当てられた定常状態で、各ノードA〜FのタイムスロットATS〜FTSが開始する位相位置(各ノードA〜Fがインパルス信号を送信する位相位置)が、図2に示すように、A→B→C→…→Fの順番に循環しているものとする。
(A-2) Operation of First Embodiment In the node arrangement shown in FIG. 9, the time of each node A to F in a steady state in which time slots having an equal time width are allocated to the neighboring six nodes A to F The phase positions where the slots ATS to FTS start (phase positions at which the nodes A to F transmit impulse signals) circulate in the order of A → B → C →... → F, as shown in FIG. And

このとき、ノードAの内部ではノード位置検知手段18等により、前記インパルス信号受信動作期間の一部である前記前半期間RA11と後半期間RA12を規定するための前記インパルス信号受信期間情報RT1に対応する図3に示すテーブルが得られる。また、このテーブル以外にも、前記インパルス信号受信動作期間の残りを示すインパルス信号受信期間情報RT1として、前記期間RA2〜RA4を規定する情報が得られる。そして、これらのインパルス信号受信期間情報RT1は、インパルス信号幅格納手段19内に保存される。   At this time, in the node A, the node position detection means 18 or the like corresponds to the impulse signal reception period information RT1 for defining the first half period RA11 and the second half period RA12 which are part of the impulse signal reception operation period. The table shown in FIG. 3 is obtained. In addition to this table, information defining the periods RA2 to RA4 is obtained as impulse signal reception period information RT1 indicating the remainder of the impulse signal reception operation period. The impulse signal reception period information RT1 is stored in the impulse signal width storage means 19.

つづいてノードA内では、オンオフ制御手段20が、当該インパルス信号受信期間情報RT1に基づいて、インパルス信号受信手段11をオンオフ制御する。これにより、図4に示す期間RA11,RA12,RA2,RA3,RA4のあいだのみ、インパルス信号受信手段11がオンとされ、インパルス信号の受信動作を行う。   Subsequently, in the node A, the on / off control means 20 performs on / off control of the impulse signal reception means 11 based on the impulse signal reception period information RT1. Thereby, only during the periods RA11, RA12, RA2, RA3, and RA4 shown in FIG. 4, the impulse signal receiving means 11 is turned on and the impulse signal receiving operation is performed.

反対に、図4に示した1周期のうち、これらの期間RA11,RA12,RA2,RA3,RA4以外の期間では、インパルス信号受信手段11がオフとされ、インパルス信号の受信動作は行われない。これにより、ノードA内における消費電力や処理能力を節約し、効率を高めることができる。   On the other hand, in one period shown in FIG. 4, the impulse signal receiving means 11 is turned off during the periods other than these periods RA11, RA12, RA2, RA3, and RA4, and the impulse signal receiving operation is not performed. As a result, power consumption and processing capacity in the node A can be saved and efficiency can be increased.

ノードA以外の近傍のノードB〜Fも、ノードAと同様に、自身がインパルス信号を送信する位相位置を基準にインパルス信号受信動作期間を設定するため、各ノードA〜Fのインパルス信号受信動作期間は、図4の1周期上にずれた位相で設定され、1周期の全期間を多重にカバーすることができる。   The nodes B to F in the vicinity other than the node A also set the impulse signal receiving operation period based on the phase position at which the nodes B to F themselves transmit the impulse signal, so that the impulse signal receiving operation of each of the nodes A to F is performed. The period is set with a phase shifted by one period in FIG. 4, and the entire period of one period can be covered in multiple.

例えば、前記直接検知用期間RA1に対応するノードBの直接検知用期間RB1は、図4に示すように、Bの位相位置を中心に、ほぼAの位相位置からCの位相位置に至る期間となるから、AとBのあいだで、前記直接検知期間PA1と重複している。   For example, the direct detection period RB1 of the node B corresponding to the direct detection period RA1 is a period from the phase position of B to the phase position of C, with the phase position of B as the center, as shown in FIG. Therefore, between A and B, it overlaps with the direct detection period PA1.

実際の1周期には、さらに、図4に示していない他ノードC〜Fの直接検知期間や間接検知期間に加えて、ノードBの間接検知期間も設定されるため、上述したように、1周期の全期間が多重にカバーされることになる。   In addition to the direct detection period and indirect detection period of other nodes C to F not shown in FIG. 4, the indirect detection period of node B is also set in one actual cycle. The entire period is covered in multiple.

新規ノードXは、1周期上のあらゆる位相位置でインパルス信号を送信する可能性があるが、図5の例では、BとCのあいだで送信している。この場合、新規ノードXが送信したインパルス信号はまず最初に直接検知期間PB1に対応するノードBと、直接検知期間PC1に対応するノードCによって直接検知される。   Although there is a possibility that the new node X transmits an impulse signal at any phase position on one cycle, it is transmitted between B and C in the example of FIG. In this case, the impulse signal transmitted by the new node X is first directly detected by the node B corresponding to the direct detection period PB1 and the node C corresponding to the direct detection period PC1.

この直接検知に応じて、ノードBおよびCが、自身で送信するインパルス信号の位相位置を変化させると、その変化が、ノードAでも検知されて前記間接検知が行われる。ほかのノードD、E、Fでも同様に、間接検知が行われるため、結局、近傍のすべてのノードA〜Fが定常状態の崩壊を認識する。定常状態の崩壊を認識すれば、各既存ノードA〜Fは、1周期の全期間でインパルス信号を受信するための受信動作を行うようになるので、近傍の全既存ノードA〜Fが、新規ノードXが送信するインパルス信号を直接、受信することができるようになり、新規ノードXを含めた7つのノードによる位相相互作用が行われる。これにより前記過渡状態を経て、7つのノード(A〜FおよびX)による新たな定常状態が形成される。この定常状態の1周期は、例えば、図6に示すものとなる。この定常状態では、ノードXにもタイムスロットが割り当てられるため、当然、ノードXが近傍の他ノード(例えば、A)にデータ信号を送信したり、近傍の他ノードからデータ信号を受信したりすることも可能である。   When the nodes B and C change the phase position of the impulse signal transmitted by themselves according to this direct detection, the change is also detected at the node A and the indirect detection is performed. Similarly, other nodes D, E, and F perform indirect detection, so that all nodes A to F in the vicinity eventually recognize the collapse of the steady state. Recognizing the collapse of the steady state, each of the existing nodes A to F performs the receiving operation for receiving the impulse signal in the entire period of one cycle, so that all the existing nodes A to F in the vicinity are new. The impulse signal transmitted from the node X can be directly received, and phase interaction is performed by seven nodes including the new node X. Thus, a new steady state is formed by seven nodes (A to F and X) through the transient state. One cycle of this steady state is, for example, as shown in FIG. In this steady state, since a time slot is also assigned to the node X, the node X naturally transmits a data signal to another nearby node (for example, A) or receives a data signal from another nearby node. It is also possible.

また、ノードXは自身に割り当てられたタイムスロット内でのみ、インパルス信号の送信やデータ信号の送信を行うため、近傍の他ノードA〜Fの通信を妨害することもない。   Further, since the node X transmits the impulse signal and the data signal only within the time slot allocated to itself, the node X does not disturb the communication of the other nearby nodes A to F.

本実施形態では、図4に示す1周期の全期間が、各既存ノードA〜Fの直接検知用期間によって、少なくとも2重にカバーされているため、新規ノードXがどの位相位置でインパルス信号を送信しても確実に検知することが可能である。例えば、上述したノードBおよびCによる直接検知の際、不測のノイズなどの影響による伝送誤りのため、ノードBまたはCのいずれかで、新規ノードXが送信したインパルス信号が正常に受信できないことも起こり得るが、このようなケースでも、いずれか一方のノード(例えば、B)が直接検知を行うことができれば、他の6ノードA、C〜Fは、間接検知を行うことにより、定常状態の崩壊を認識し、7つのノードA〜FおよびXによる新たな定常状態を形成することができる。したがって本実施形態では、新規ノードXが送信したインパルス信号を検知できず、新規ノードXの出現に対応できないということが起きる可能性がほとんどなく、信頼性が極めて高い。   In the present embodiment, since the entire period of one cycle shown in FIG. 4 is covered at least twice by the period for direct detection of each of the existing nodes A to F, at which phase position the new node X outputs the impulse signal. Even if it is transmitted, it can be reliably detected. For example, at the time of direct detection by the nodes B and C described above, an impulse signal transmitted by the new node X cannot be normally received by either the node B or C due to a transmission error due to an unexpected noise or the like. Even in such a case, if any one of the nodes (for example, B) can perform direct detection, the other six nodes A and C to F can perform steady detection by performing indirect detection. Recognize the collapse and form a new steady state with seven nodes AF and X. Therefore, in this embodiment, the impulse signal transmitted by the new node X cannot be detected, and there is almost no possibility that it cannot cope with the appearance of the new node X, and the reliability is extremely high.

なお、インパルス信号とデータ信号に同じ周波数を用いる場合には、最初に新規ノードXが送信したインパルス信号によって、いずれかの既存ノードのあいだ(例えば、ノードDとAのあいだ)で送受されたデータ信号(例えば、DD)で伝送誤りが発生する可能性があるが、前記直接検知や間接検知により、新規ノードXの出現は直ちに当該既存ノードDおよびAに検知されるため、検知の直前に送信または受信したデータ信号DDを再送制御の対象とすること等も容易であり、この意味で通信の信頼性が高いといえる。   When the same frequency is used for the impulse signal and the data signal, the data transmitted and received between any existing nodes (for example, between nodes D and A) by the impulse signal transmitted by the new node X first. Although a transmission error may occur in a signal (for example, DD), since the appearance of a new node X is immediately detected by the existing nodes D and A due to the direct detection or indirect detection, it is transmitted immediately before detection. Alternatively, the received data signal DD can be easily subjected to retransmission control, and in this sense, it can be said that communication reliability is high.

ノードA以外のノード(Xも含む)も、すべてノードAと同じ機能を備えているため、例えば、新規ノードXにつづく新規ノード(8つ目のノード)が出現した場合などでも、同様な過程を経て、8ノードによる新たな定常状態を形成することが可能である。   Since all nodes other than node A (including X) also have the same function as node A, for example, when a new node (eighth node) following new node X appears, the same process is performed. Through this, it is possible to form a new steady state with 8 nodes.

また、対等分散型の環境では、今回、既存ノードとしたA〜Fなども、新規ノードとなる可能性があるが、そのようなケースでも、以上と同様な動作により対応することが可能であることは当然である。   Further, in an equally distributed environment, the existing nodes A to F may become new nodes, but even in such a case, it is possible to cope with the same operation as described above. It is natural.

(A−3)第1の実施形態の効果
本実施形態によれば、対等分散型の環境でTDMAを実現できる上、効率と信頼性を高めることができる。
(A-3) Effects of the First Embodiment According to the present embodiment, TDMA can be realized in an equally distributed environment, and efficiency and reliability can be improved.

(B)第2の実施形態
以下では、本実施形態が第1の実施形態と相違する点についてのみ説明する。
(B) Second Embodiment Hereinafter, only differences between the present embodiment and the first embodiment will be described.

(B−1)第2の実施形態の構成および動作
構成上、本実施形態が第1の実施形態と相違するのは、ノードA〜F、Xの内部構成に関する点に限られる。本実施形態の特徴は、ノードが前記新規ノードとして振る舞うときに発揮されるものであるため、前記ノードXに注目して説明を進める。
(B-1) Configuration and operation of the second embodiment The configuration is different from the first embodiment in terms of configuration only in respect of the internal configurations of the nodes A to F and X. Since the feature of the present embodiment is exhibited when a node behaves as the new node, the description will be focused on the node X.

本実施形態のノードXの内部構成は例えば図7に示す通りである。その他のノードA〜Fの内部構成もこれと同じである。   The internal configuration of the node X of this embodiment is as shown in FIG. 7, for example. The internal configurations of the other nodes A to F are the same as this.

図7において、当該ノードXは、インパルス信号受信手段11と、通信タイミング計算手段12と、インパルス信号送信手段13と、同調判定手段14と、データ信号通信手段15と、連続インパルス発生手段21と、周期検知手段22と、初期同期タイミング生成手段23とを備えている。   In FIG. 7, the node X includes an impulse signal receiving unit 11, a communication timing calculating unit 12, an impulse signal transmitting unit 13, a tuning determination unit 14, a data signal communication unit 15, a continuous impulse generating unit 21, Period detection means 22 and initial synchronization timing generation means 23 are provided.

このうち図1と同じ符号を付与した各構成要素11〜18の機能は基本的に第1の実施形態と同じなので、その詳しい説明は省略する。なお、図7には図示していないが、本実施形態のノードAが、第1の実施形態と同じ機能を持つ前記タイムスロット幅計測手段16と、角速度変更手段17を備えていてよいことは当然である。   Among these, the functions of the constituent elements 11 to 18 given the same reference numerals as those in FIG. 1 are basically the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted. Although not shown in FIG. 7, the node A of the present embodiment may include the time slot width measuring unit 16 and the angular velocity changing unit 17 having the same functions as those of the first embodiment. Of course.

前記連続インパルス発生手段21は、当該ノードXが前記既存ノードA〜Fのインパルス信号のカバーエリアである前記近傍に出現するとき、前記インパルス信号送信手段13に、連続的なインパルス信号の送信を行わせるものである。この送信は、前記直接検知の確率を高めるために行うものであるため、少なくとも、1周期に複数回おこなうことが望ましいが、直接検知の確率を高めるには、連続的なインパルス信号送信の時間間隔は短ければ短いほどよいといえる。ここでは、当該時間間隔は、前記タイムスロットに関し予め定めた最小の時間幅より短いもの(またはそれより小さな値(例えば、最小時間幅の1/2の時間幅))とすることが望ましい。ただし、必要ならば、当該時間間隔は、1周期を通じて同じでなくてもかまわない。   The continuous impulse generating means 21 transmits a continuous impulse signal to the impulse signal transmitting means 13 when the node X appears in the vicinity of the impulse signal cover area of the existing nodes A to F. It is something to make. Since this transmission is performed in order to increase the probability of the direct detection, it is desirable to perform at least a plurality of times in one cycle. However, in order to increase the probability of direct detection, the time interval between successive impulse signal transmissions The shorter the better, the better. Here, the time interval is preferably shorter than a predetermined minimum time width for the time slot (or a value smaller than that (for example, a time width that is ½ of the minimum time width)). However, if necessary, the time interval may not be the same throughout one period.

各ノードに割り当てられるタイムスロットの時間幅は、近傍のノードの数が増加するほど短くなる傾向があるが、実際の実装では、タイムスロットの時間幅の縮小に一定の限界値(最小値)を設定することが必要になり、前記最小の時間幅が存在する可能性が高い。   The time width of the time slot allocated to each node tends to become shorter as the number of neighboring nodes increases. However, in actual implementation, a certain limit value (minimum value) is set for reducing the time width of the time slot. It is necessary to set, and there is a high possibility that the minimum time width exists.

タイムスロットは上述したように各ノードの送信権を制限するためのもので、基本的に受信権のほうはすべてのノードが常に保有しているが、本実施形態でも、定常状態におけるインパルス信号の受信は、第1の実施形態のような前記インパルス信号受信動作期間に限って行えるものに制限する。本実施形態の場合、インパルス信号受信動作期間を、前記タイムスロットの最小時間幅と同程度の時間幅に設定しても、ほぼ確実に、近傍の各既存ノードA〜Fは、前記直接検知を実行することができる。   As described above, the time slot is for limiting the transmission right of each node. Basically, the reception right is always held by all the nodes, but in this embodiment, the impulse signal in the steady state is also maintained. Reception is limited to that which can be performed only during the impulse signal reception operation period as in the first embodiment. In the case of the present embodiment, even if the impulse signal reception operation period is set to a time width approximately equal to the minimum time width of the time slot, each of the existing existing nodes A to F in the vicinity detects the direct detection. Can be executed.

図8は、連続的なインパルス信号送信の時間間隔が1周期を通じて同じではない例であるが、この図8においても、時間間隔が十分に短いため、1つのインパルス信号受信動作期間(例えば、RA1,RD1)内に、2回以上、新規ノードXが送信したインパルス信号が既存ノードに受信されている。なお、RD1は、ノードDの直接検知用期間である。   FIG. 8 is an example in which the time interval of continuous impulse signal transmission is not the same throughout one period. Also in FIG. 8, since the time interval is sufficiently short, one impulse signal reception operation period (for example, RA1 , RD1), the impulse signal transmitted by the new node X is received by the existing node at least twice. Note that RD1 is a period for direct detection of the node D.

また、前記周期検知手段22は、前記時間間隔によるインパルス信号の送信を継続する時間を検知するものである。これにより、所定の連続発信時間CT1だけ前記時間間隔によるインパルス信号の送信を継続することができる。この連続発信時間CT1はどのように決めてもかまわないが、例えば、基本振動数である前記ωで質点が1周期を回転するのに要する時間をもとに決定してもよく、1周期より長い値、例えば、2周期以上に決定してもよい。これによっても、ノードX以外の近傍のノードA〜Fによる前記直接検知の確率を高めることができる。   The period detection means 22 detects a time during which the impulse signal is continuously transmitted at the time interval. Thereby, transmission of the impulse signal by the said time interval can be continued only for predetermined continuous transmission time CT1. The continuous transmission time CT1 may be determined in any way. For example, the continuous transmission time CT1 may be determined based on the time required for the mass point to rotate one period at the basic frequency ω. You may determine a long value, for example, 2 periods or more. This also increases the probability of the direct detection by nearby nodes A to F other than the node X.

前記初期周期タイミング生成手段23は、当該ノードXが前記近傍で最初にインパルス信号を送信するときの位相位置を決めるものである。この位相位置は、様々な方法で決めることができる。例えば、乱数などを発生することによって、ランダムに決めてもかまわない。また、例えば、ノードXの出現前の6ノードA〜Fによる定常状態で、データ信号の伝送に使用されていないタイムスロットを検知し、そのタイムスロット内の位相位置でノードXの最初のインパルス信号の送信を行わせるように決めてもかまわない。   The initial cycle timing generation unit 23 determines a phase position when the node X first transmits an impulse signal in the vicinity. This phase position can be determined by various methods. For example, it may be determined randomly by generating a random number. Further, for example, in a steady state by the six nodes A to F before the appearance of the node X, a time slot that is not used for data signal transmission is detected, and the first impulse signal of the node X is detected at the phase position in the time slot. You may decide to send

本実施形態の場合、直接検知用期間または間接検知用期間(純粋に間接検知のために用いるものを除く)のいずれかを省略したり、直接検知用期間や間接検知用期間の時間幅を第1の実施形態より短くしても、第1の実施形態と同程度またはそれ以上の確率で、各既存ノードA〜Fが、前記直接検知を実行できる可能性が高いため、第1の実施形態に比べ、近傍の各既存ノードA〜Fがインパルス信号を受信するために使う消費電力や処理能力を、いっそう節約できる可能性が高い。   In the case of this embodiment, either the direct detection period or the indirect detection period (except for those used for purely indirect detection) is omitted, or the time width of the direct detection period or the indirect detection period is set to Even if it is shorter than the first embodiment, each of the existing nodes A to F is likely to be able to execute the direct detection with the same or higher probability as the first embodiment. Compared to the above, there is a high possibility that the power consumption and the processing capacity used by each of the existing nodes A to F in the vicinity to receive the impulse signal can be further saved.

(B−2)第2の実施形態の効果
本実施形態によれば、第1の実施形態の効果と同等な効果を得ることができる。
(B-2) Effect of Second Embodiment According to the present embodiment, an effect equivalent to the effect of the first embodiment can be obtained.

加えて、本実施形態では、近傍の各既存ノード(A〜F)が新規ノード(X)が送信するインパルス信号を受信するために使う消費電力や処理能力を、いっそう節約できる可能性が高い。   In addition, in the present embodiment, there is a high possibility that the power consumption and the processing capability used to receive the impulse signal transmitted by the new node (X) from each existing existing node (A to F) in the vicinity can be further saved.

(C)他の実施形態
上記第1、第2の実施形態では、主として近傍の既存ノードの数が6つの場合について説明したが、近傍の既存ノードの数が6つより少なくてもよく、多くてもよいことは当然である。
(C) Other Embodiments In the first and second embodiments described above, the case where the number of neighboring existing nodes is mainly described has been described. However, the number of neighboring existing nodes may be smaller than six and many. Of course.

また、図10では、円形のカバーエリアを示したが、カバーエリアの形状が必ずしも円形である必要がないことは当然である。カバーエリアの形状は、主として、各ノードが搭載し、無線信号(インパルス信号やデータ信号)の送信や受信に使用するアンテナの指向性によって決まる。   Further, in FIG. 10, a circular cover area is shown, but it is natural that the shape of the cover area is not necessarily circular. The shape of the cover area is mainly determined by the directivity of the antenna mounted on each node and used for transmission and reception of radio signals (impulse signals and data signals).

さらに、上述したように、インパルス信号とデータ信号に異なる周波数を用いたり、各ノードが送信するインパルス信号に異なる周波数を用いる場合には、システムの構成ははるかに容易になる可能性があるが、上記第1、第2の実施形態のようにインパルス信号とデータ信号に同じ周波数を用い、各ノードが送信するインパルス信号に同じ周波数を用いれば、限られた周波数資源を節約することができる。   Furthermore, as described above, if different frequencies are used for the impulse signal and the data signal, or if different frequencies are used for the impulse signal transmitted by each node, the system configuration may be much easier. If the same frequency is used for the impulse signal and the data signal and the same frequency is used for the impulse signal transmitted by each node as in the first and second embodiments, limited frequency resources can be saved.

なお、上記第2の実施形態では、連続的なインパルス信号の送信を、前記時間間隔で、予め定めた前記連続発信時間CT1だけ継続するようにしたが、連続発信時間CT1の値は、位相相互作用の進行状況などに応じて、動的に変更するようにしてもよい。例えば、前記近傍の6つの既存ノードA〜Fのうち少なくとも1つのノード(例えば、A)が、明らかに定常状態の崩壊を認識して新たな定常状態へ向かう位相相互作用を開始したとき(これは、例えば、そのノード(例えば、A)が送信していたインパルス信号の位相位置の変動などから認識できる)には、ノードXは予め定めたCT1に達する前であっても、インパルス信号の連続的な送信を停止するようにしてもよい。これにより、ノードXを含む7ノードA〜F、Xによる新たな定常状態の形成までの時間をいっそう短縮できる可能性がある。   In the second embodiment, the transmission of the continuous impulse signal is continued for the predetermined continuous transmission time CT1 at the time interval. However, the value of the continuous transmission time CT1 is a phase mutual value. You may make it change dynamically according to the progress of an effect | action, etc. For example, when at least one node (for example, A) among the six existing nodes A to F in the vicinity clearly recognizes the collapse of the steady state and starts a phase interaction toward the new steady state (this) Can be recognized from, for example, the fluctuation of the phase position of the impulse signal transmitted by the node (for example, A)), even if the node X does not reach the predetermined CT1, the impulse signal continues. You may make it stop typical transmission. Thereby, there is a possibility that the time until the formation of a new steady state by the seven nodes A to F and X including the node X can be further shortened.

以上の説明では、主としてハードウエア的に本発明を実現したが、本発明は、ソフトウエア的に実現することが可能である。   In the above description, the present invention is realized mainly in hardware, but the present invention can be realized in software.

第1の実施形態で使用するノードの内部構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the internal structural example of the node used by 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるタイムスロットの1周期を示す概略図である。It is the schematic which shows 1 period of the time slot in 1st Embodiment. 第1の実施形態で使用するインパルス信号受信期間情報の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the impulse signal reception period information used in 1st Embodiment. 第1の実施形態で使用するインパルス信号受信動作期間の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the impulse signal receiving operation period used in 1st Embodiment. 第1の実施形態におけるもう1つのタイムスロットの1周期を示す概略図である。It is the schematic which shows 1 period of another time slot in 1st Embodiment. 第1の実施形態で使用するインパルス信号受信期間情報の別な例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of the impulse signal reception period information used in 1st Embodiment. 第2の実施形態で使用するノードの内部構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the internal structural example of the node used by 2nd Embodiment. 第2の実施形態で実行するインパルス信号送信時刻の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the impulse signal transmission time performed in 2nd Embodiment. 第1および第2の実施形態にかかる通信システムの全体構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the example of whole structure of the communication system concerning 1st and 2nd embodiment. 第1の実施形態にかかる通信システムにおける、もう1つの全体構成例(ノードの配置例)を示す概略図である。It is the schematic which shows another whole structure example (arrangement example of a node) in the communication system concerning 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である。It is explanatory drawing 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である。It is explanatory drawing of the tuning between nodes in the communication system of 1st Embodiment. 第1の実施形態の位相シフト前後のタイムスロット幅の変化例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a change of the time slot width before and behind the phase shift of 1st Embodiment. 第1の実施形態の位相シフト前後の位相信号の内容を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the content of the phase signal before and behind the phase shift of 1st Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…通信システム、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…データ信号通信手段、16…タイムスロット幅計測手段、17…角速度変更手段、18…ノード位置検知手段、19…インパルス受信幅格納手段、20…オンオフ制御手段、RA1,RA11,RA12、RA2,RA3,RA4…インパルス信号受信動作期間、A〜J、N1〜N16…ノード、DD、DE…データ信号。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Communication system, 11 ... Impulse signal reception means, 12 ... Communication timing calculation means, 13 ... Impulse signal transmission means, 14 ... Tuning determination means, 15 ... Data signal communication means, 16 ... Time slot width measurement means, 17 ... Angular velocity Changing means, 18 ... node position detecting means, 19 ... impulse reception width storing means, 20 ... on / off control means, RA1, RA11, RA12, RA2, RA3, RA4 ... impulse signal receiving operation period, A to J, N1 to N16,. Node, DD, DE ... Data signal.

Claims (4)

周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御装置であって、
他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行する状態変数信号通信部と、
当該状態変数信号通信部が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信部に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識するタイミング決定部と、
自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信するデータ送信部と、
他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信部と、
前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定する監視期間設定部と、
当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信部による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信部に受信動作を行わせる状態変数信号受信動作制御部とを備えたことを特徴とする伝送媒体アクセス制御装置。
A transmission medium access control apparatus that performs access control on a transmission medium by allowing the own node to access the transmission medium using any of a plurality of time slots that circulate periodically,
With the receiving operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, a state variable signal communication unit for performing a transmission operation of transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently,
Based on the state variable signals from other nodes to which the state variable signal communication unit has received, shifts the operating timing of the own node, the state variable to generate a state variable signal from the local node that reflects this transition A timing determination unit that recognizes a time slot in which one or a plurality of other nodes in the vicinity of which the local node and the state variable signal reach can transmit a data signal, while giving to the signal communication unit;
A data transmission unit that periodically transmits a data signal for each time slot determined by the operation timing of the own node;
A data receiving unit for receiving data signals from other nodes;
A monitoring period setting unit configured to set a predetermined monitoring period at a predetermined phase position determined on the basis of a time slot of the own node on the period when the operation state is in a predetermined steady state;
When in the steady state, during the period other than the monitoring period on the cycle, the reception operation by the state variable signal communication unit is stopped, and the reception state of the state variable signal from other nodes during the monitoring period fluctuated. In this case, it is determined that a steady state has collapsed between the one or more other nodes in the vicinity, and the state variable signal communication unit performs a reception operation even during a period other than the monitoring period on the cycle. A transmission medium access control device comprising a signal reception operation control unit.
請求項1の伝送媒体アクセス制御装置において、
前記近傍に位置するノードの数に応じて、各ノードのタイムスロットの時間幅を変化させる場合、それまで他ノードとの間で前記状態変数信号及びデータ信号を送受していなかった自ノードが、前記近傍に新たに出現するときには、所定値よりも短い時間間隔で、前記状態変数信号通信部に、前記状態変数信号を送信させる状態変数信号送信制御部を備えたことを特徴とする伝送媒体アクセス制御装置。
The transmission medium access control device according to claim 1,
When changing the time width of the time slot of each node according to the number of nodes located in the vicinity, the own node that has not transmitted and received the state variable signal and the data signal with other nodes until then, A transmission medium access comprising: a state variable signal transmission control unit that causes the state variable signal communication unit to transmit the state variable signal at a time interval shorter than a predetermined value when newly appearing in the vicinity. Control device.
周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御方法であって、
状態変数信号通信部が、他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行し、
タイミング決定部が、当該状態変数信号通信部が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信部に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識し、
データ送信部が、自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信し、
データ受信部が、他ノードからのデータ信号を受信し、
監視期間設定部が、前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定し、
状態変数信号受信動作制御部が、自ノードが当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信部による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信部に受信動作を行わせることを特徴とする伝送媒体アクセス制御方法。
A transmission medium access control method for performing access control on a transmission medium by allowing the own node to access the transmission medium using any of a plurality of periodically circulated time slots,
State variable signal communication unit, the receive operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, performs the transmission operation of transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently,
The timing determination unit, based on the state variable signals from other nodes to which the state variable signal communication unit has received, shifts the operating timing of the own node, generates a state variable signal from the local node that reflects this transition And providing the state variable signal communication unit, and recognizing a time slot in which the local node and one or more other nodes in the vicinity where the state variable signal reaches can transmit a data signal,
The data transmission unit periodically transmits a data signal for each time slot determined by the operation timing of the node,
The data receiver receives data signals from other nodes,
When the operation state is in a predetermined steady state, the monitoring period setting unit sets a predetermined monitoring period at a predetermined phase position determined with reference to the time slot of the own node on the cycle,
When the state variable signal reception operation control unit is in the steady state, the state variable signal reception operation control unit stops the reception operation by the state variable signal communication unit in a period other than the monitoring period on the cycle, and the other during the monitoring period. When the reception status of the state variable signal from the node fluctuates, it is determined that the steady state has collapsed among the one or more other nodes in the vicinity, and the state is detected even in a period other than the monitoring period on the cycle. A transmission medium access control method characterized by causing a variable signal communication unit to perform a receiving operation.
周期的に循環する複数のタイムスロットのいずれかを利用して自ノードを伝送媒体にアクセスさせることにより、伝送媒体に対するアクセス制御を実行する伝送媒体アクセス制御プログラムであって、コンピュータに、
他ノードの動作タイミングを示す状態変数信号を受信する受信動作と共に、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送信動作を実行する状態変数信号通信機能と、
当該状態変数信号通信機能が受信した他ノードからの状態変数信号に基づいて、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前記状態変数信号通信機能に与えると共に、自ノード及び状態変数信号が届く近傍の1又は複数の他ノードがデータ信号を送信し得るタイムスロットを認識するタイミング決定機能と、
自ノードの動作タイミングで定まる前記タイムスロット毎に周期的にデータ信号を送信するデータ送信機能と、
他ノードからのデータ信号を受信するデータ受信機能と、
前記動作状態が所定の定常状態にあるとき、前記周期上に、自ノードのタイムスロットを基準として決めた所定の位相位置に所定の監視期間を設定する監視期間設定機能と、
当該定常状態にあるとき、前記周期上の当該監視期間以外の期間では、前記状態変数信号通信機能による受信動作を停止させ、前記監視期間中における他ノードからの状態変数信号の受信状況が変動した場合、前記近傍の1又は複数の他ノードの間で定常状態が崩壊したものと判定して、前記周期上の監視期間以外の期間でも、前記状態変数信号通信機能に受信動作を行わせる状態変数信号受信動作制御機能とを実現させることを特徴とする伝送媒体アクセス制御プログラム。
A transmission medium access control program for performing access control on a transmission medium by causing the own node to access the transmission medium using any of a plurality of time slots that circulate periodically.
With the receiving operation of receiving the state variable signal indicating the operation timing of another node, a state variable signal communication function of executing a transmission operation of transmitting a state variable signal indicating the operation timing of the own node intermittently,
Based on the state variable signals from other nodes to which the state variable signal communication function, received, shifts the operating timing of the own node, the state variable to generate a state variable signal from the local node that reflects this transition A timing determination function for giving a signal communication function and recognizing a time slot in which the local node and one or a plurality of other nearby nodes to which the state variable signal reaches can transmit a data signal;
A data transmission function for periodically transmitting a data signal for each time slot determined by the operation timing of the own node;
A data receiving function for receiving data signals from other nodes;
A monitoring period setting function for setting a predetermined monitoring period at a predetermined phase position determined with reference to the time slot of the own node on the period when the operation state is in a predetermined steady state;
When in the steady state, in the period other than the monitoring period on the cycle, the reception operation by the state variable signal communication function is stopped, and the reception state of the state variable signal from other nodes during the monitoring period fluctuated. In this case, it is determined that a steady state has collapsed between the one or more other nodes in the vicinity, and the state variable signal communication function performs a reception operation even during a period other than the monitoring period on the period. A transmission medium access control program for realizing a signal reception operation control function.
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