JP4345801B2 - 通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、通信タイミング制御プログラム、ノード及び通信システム - Google Patents
通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、通信タイミング制御プログラム、ノード及び通信システム Download PDFInfo
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Description
以下、本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、通信タイミング制御プログラム、ノード及び通信システムの第1の実施形態を図面を参照して説明する。
図2は、第1の実施形態の無線通信ネットワークの全体構成例を示す構成図である。図2において、無線通信ネットワーク1は、多数のノードN1〜N16を有して構成されるものである。
近傍ノード通信タイミング管理手段101は、近傍に位置する他ノード(以下、近傍ノードという)から送信された制御信号を受信し、その受信した制御信号に基づいて、近傍ノードと自ノードとの間の相対的な制御信号の通信タイミング関係を求め、この相対的な制御信号の通信タイミング関係を管理するものである。
制御信号送信タイミング計算手段102は、近傍ノード通信タイミング管理手段101から近傍ノードとの間の通信タイミング関係(例えば、Δθ)を受け取ると、その近傍ノードとの間の通信タイミング関係に基づいて、自ノードの次回の制御信号の送信予定時刻(Ti)を求めるものである。また、制御信号送信タイミング計算手段102は、自ノードの次回の制御信号の送信予定時刻(Ti)を、後述する制御信号送信手段103に与えるものである。
制御信号送信手段103は、制御信号送信タイミング計算手段102から次回の制御信号の送信予定時刻Tiを受け取ると、自ノード内に搭載の時計部(図示省略)を参照しながら、現在時刻Tnowが送信予定時刻Tiになった時に制御信号を送信するものである。
データパケット送信判定手段105は、制御信号送信手段103からデータパケットの送信を開始してもよい旨の通知を受けると、その通知後所定時間Tdが経過するまでの間を通信データのタイムスロットとして判断し、送信バッファ104に保持されている送信データを送信するものである。
送信バッファ104は、送信したい情報を保持するものであり、通信データのタイムスロットの期間に、データパケット送信判定手段105に送信データを与えて送信させるものである。
続いて、第1の実施形態の無線通信ネットワーク1における各ノード100(N1〜N16)の通信タイミング計算処理の動作を図面を参照しながら説明する。
以上のように、第1の実施形態によれば、近傍ノード通信タイミング管理手段101が、他ノードと自ノードとの間の相対的な制御信号の通信タイミング関係を管理し、制御信号の受信時と自ノードの通信タイミングの調整時に、すなわち相対的な通信タイミング関係が変化したときにのみ、他ノードとの間の通信タイミング関係を更新するようにすることで、制御信号の通信タイミングの計算頻度を減少させることができると共に、通信タイミングの計算に係る処理負荷を大幅に削減することができる。
第1の実施形態では、空間に分散配置された多数のノードが、相互に無線でデータのやり取りを行うシステムを想定して説明した。しかし、本発明の利用形態は、無線通信を行うシステムに限定されない。空間に分散配置された多数のノードが、相互に有線でデータをやり取りするシステムにも適用することが可能である。例えば、イーサーネット(登録商標)等のように有線接続されたLANシステムに適用することも可能である。また、同様に、有線接続されたセンサやアクチュエータ、あるいはサーバ等、異なる種類のノードが混在するネットワークに適用することも可能である。無論、有線接続されたノードと、無線接続されたノードが混在するネットワークに適用することも可能である。
Claims (7)
- 通信システムを構成するノードに設けられる通信タイミング制御装置であって、他ノードからの制御信号の通信タイミングを利用して、自ノードの制御信号の通信タイミングを決定し、自ノードの制御信号の通信タイミング及び他ノードの制御信号の通信タイミングに基づいて、データ信号の送信タイムスロットを決定する通信タイミング制御装置において、
他ノードから制御信号の通信タイミングを受信すると、当該他ノードの制御信号の通信タイミングと自ノードの制御信号の通信タイミングとに基づいて、当該他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係を管理する通信タイミング管理手段と、
上記通信タイミング管理手段が管理する上記他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係に基づいて、自ノードの制御信号の送信タイミングを求める送信タイミング計算手段と、
上記送信タイミング計算手段により決定された送信タイミングに制御信号を送信する制御信号送信手段と
を備え、
上記送信タイミング計算手段が、データ信号の送信時間に係る所要位相をθd、動作周期に相当する値をθmaxとし、上記各他ノードとの間の位相差Δθj(jは上記各他ノードを示す)のうち、自ノードの直前に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθminimumとし、また自ノードの直後に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθmaximumとし、
相前後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθminmum+θmax−Δθmaximum<2θdの場合、相前後の上記他ノードの通信タイミングの中間で制御信号を送信するように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd−Δθminimumに対応する時間だけ遅らすように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd+Δθmaximum−θmaxに対応する時間だけ進めるように調整し、
直前の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d −Δθ minimum に対応する時間だけ遅らすように調整し、
直後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d +Δθ maximum −θ max に対応する時間だけ進めるように調整し、
相前後の上記他ノードとの通信タイミングの関係が共にΔθ minmum +θ max −Δθ maximum ≧2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻の調整を行わない
ことを特徴とする通信タイミング制御装置。 - 上記通信タイミング管理手段が、上記制御信号に書かれた情報に基づいて上記他ノードに関する情報を更新するものであり、
上記送信タイミング計算手段が、前記更新された他ノードに関する情報に基づいて次回の制御信号の送信タイミングを調整することを特徴とする請求項1に記載の通信タイミング制御装置。 - 上記通信タイミング管理手段が、上記送信タイミング計算手段により上記次回の制御信号の送信タイミングの調整がなされると、その調整量に応じて他ノードとの間の通信タイミング関係を補正することを特徴とする請求項2に記載の通信タイミング制御装置。
- 通信システムを構成するノードにおいて実現させる通信タイミング制御方法であって、他ノードからの制御信号の通信タイミングを利用して、自ノードの制御信号の通信タイミングを決定し、自ノードの制御信号の通信タイミング及び他ノードの制御信号の通信タイミングに基づいて、データ信号の送信タイムスロットを決定する通信タイミング制御方法において、
通信タイミング管理手段が、他ノードから制御信号の通信タイミングを受信すると、当該他ノードの制御信号の通信タイミングと自ノードの制御信号の通信タイミングとに基づいて、当該他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係を管理する通信タイミング管理工程と、
送信タイミング計算手段が、上記通信タイミング管理手段が管理する上記他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係に基づいて、自ノードの制御信号の送信タイミングを求める送信タイミング計算工程と、
制御信号送信手段が、上記送信タイミング計算手段により決定された送信タイミングに制御信号を送信する制御信号送信工程と
を有し、
上記送信タイミング計算手段が、データ信号の送信時間に係る所要位相をθd、動作周期に相当する値をθmaxとし、上記各他ノードとの間の位相差Δθj(jは上記各他ノードを示す)のうち、自ノードの直前に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθminimumとし、また自ノードの直後に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθmaximumとし、
相前後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθminmum+θmax−Δθmaximum<2θdの場合、相前後の上記他ノードの通信タイミングの中間で制御信号を送信するように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd−Δθminimumに対応する時間だけ遅らすように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd+Δθmaximum−θmaxに対応する時間だけ進めるように調整し、
直前の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d −Δθ minimum に対応する時間だけ遅らすように調整し、
直後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d +Δθ maximum −θ max に対応する時間だけ進めるように調整し、
相前後の上記他ノードとの通信タイミングの関係が共にΔθ minmum +θ max −Δθ maximum ≧2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻の調整を行わない
ことを特徴とする通信タイミング制御方法。 - 通信システムを構成するノードが備えるコンピュータに実現させる通信タイミング制御プログラムであって、他ノードからの制御信号の通信タイミングを利用して、自ノードの制御信号の通信タイミングを決定し、自ノードの制御信号の通信タイミング及び他ノードの制御信号の通信タイミングに基づいて、データ信号の送信タイムスロットを決定する通信タイミング制御プログラムにおいて、
上記コンピュータに、
他ノードから制御信号の通信タイミングを受信すると、当該他ノードの制御信号の通信タイミングと自ノードの制御信号の通信タイミングとに基づいて、当該他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係を管理する通信タイミング管理手段、
上記通信タイミング管理手段が管理する上記他ノードとの間の相対的な通信タイミング関係に基づいて、自ノードの制御信号の送信タイミングを求める送信タイミング計算手段、
上記送信タイミング計算手段により決定された送信タイミングに制御信号を送信する制御信号送信手段
として機能させ、
上記送信タイミング計算手段では、データ信号の送信時間に係る所要位相をθd、動作周期に相当する値をθmaxとし、上記各他ノードとの間の位相差Δθj(jは上記各他ノードを示す)のうち、自ノードの直前に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθminimumとし、また自ノードの直後に制御信号を送信した上記他ノードとの間の通信タイミングの関係をΔθmaximumとし、
相前後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθminmum+θmax−Δθmaximum<2θdの場合、相前後の上記他ノードの通信タイミングの中間で制御信号を送信するように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd−Δθminimumに対応する時間だけ遅らすように調整し、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθd+Δθmaximum−θmaxに対応する時間だけ進めるように調整し、
直前の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d −Δθ minimum に対応する時間だけ遅らすように調整し、
直後の上記他ノードとの間の通信タイミングの関係がΔθ minmum +θ max −Δθ maximum <2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻をθ d +Δθ maximum −θ max に対応する時間だけ進めるように調整し、
相前後の上記他ノードとの通信タイミングの関係が共にΔθ minmum +θ max −Δθ maximum ≧2θ d の場合、自ノードの制御信号の送信予定時刻の調整を行わない
ことを特徴とする通信タイミング制御プログラム。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の通信タイミング制御装置を有することを特徴とするノード。
- 請求項6に記載のノードを複数有して構成されることを特徴とする通信システム。
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