JP4734928B2 - 通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システム - Google Patents

Description

本発明は、通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムに関し、例えば、センサネットワーク、移動体通信ネットワークあるいはＬＡＮ（Local Area Network）上に、空間的に分散配置されたノードに搭載され得る通信タイミング制御装置、ノード及び通信システムに適用し得る。

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）。

例えば、ＴＤＭＡ方式を採用した場合、タイムスロットの割り当てを行なう集中管理ノードが故障したときに通信システムがダウンしてしまう等の問題がある。そのため、集中管理サーバを必要とせず、個々のノードが自律分散的にタイムスロットの割り当てを相互調整することによって、通信データの衝突を回避する方法が種々提案されている（特願２００３−３２８５３０号）。

上記提案されている各ノードが自律分散的にタイムスロットの割り当てを調整する方法は、各ノードが近傍ノードとの間で周期的なインパルス信号の送受信により相互作用することで調整する技術である。すなわち、非線形振動をモデル化した数式を用いて、他ノードがインパルス信号を発信するタイミングに応じて、自ノードがインパルス信号を発信するタイミングを調整する。

これにより、各ノードにおいて、自ノード及び他ノードのインパルス信号の発信タイミングが極力離れるような調整を相互に行なうことにより、自律分散的なタイムスロットの獲得を実現することができる。つまり、自ノードがインパルス信号を送信してから、後続の他ノードがインパルス信号を送信する直前までの間に、自ノードはデータ信号を送信することができ、データ信号の到達範囲内で衝突なしにデータ信号を送受信することができる。

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

ところで、上述したように、ノードが自律分散的に通信タイミングを調整する方法は、近傍ノードから受け取ったインパルス信号に基づいて送信タイミングを計算する。そのため、自ノードのインパルス信号の送信周期は、他ノードからのインパル信号の受信に応じて変動させる自ノードの応答リズムと近傍ノードからのインパルス信号の受信周期が異なる時に変動する。

また、自ノードに先導するノード又は後続するノードとのインパルス信号の送信間隔が狭まる時も、間隔を広げようとする作用を行なうためインパルス信号の送信周期が変動する。

また、近傍ノードのインパルス信号の周期が変動すると自ノードの周期も変動するが、例えば、上述した通信タイミング調整方法を無線環境で適用した場合、例えばフェージング、ノイズ等でも相互作用に影響が発生し、インパルス信号の送受信周期に揺らぎが発生するおそれがある。

そのため、インパルス信号の送受信前後にデータ通信を行わない領域（マージン）を取りデータの衝突が起こらないようにしている。揺らぎ幅が大きいと、マージンが大きく取らなければならずデータ通信の効率が下がる。

そこで、他ノードとの相互作用を安定させ、データ通信の利用効率をさらに上げることができる通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムを実現することを目的とする。

かかる課題を解決するために、第１の本発明の通信タイミング制御装置は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられている通信タイミング制御装置であって、他ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を上記他ノードから受信すると共に、自ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を送信する通信タイミング信号通信手段と、他ノードからの上記通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードが送信する上記通信タイミング信号の送信タイミングを決定する通信タイミング決定手段と、少なくとも自ノードの通信タイミング信号の各送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングを保持するタイミング保持手段と、今回の送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングと、タイミング保持手段が保持する過去の送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングとに基づいて、通信タイミング信号の受信タイミングを補正するタイミング補正手段とを備え、通信タイミング決定手段は、タイミング補正手段により受信タイミングが補正された通信タイミング信号の補正後の受信タイミングを用いて自ノードのデータ発信タイミングを決定することを特徴とする。

第２の本発明のノードは、第１の本発明の通信タイミング制御装置を備えることを特徴とする。

第３の本発明のノードは、第２の本発明のノードを複数有して構成されることを特徴とする。

第４の本発明の通信タイミング制御方法は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられている通信タイミング制御方法であって、他ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を上記他ノードから受信すると共に、自ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を送信する通信タイミング信号通信工程と、他ノードからの上記通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードが送信する上記通信タイミング信号の送信タイミングを決定する通信タイミング決定工程と、少なくとも自ノードの通信タイミング信号の各送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングを保持するタイミング保持工程と、今回の送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングと、タイミング保持手段が保持する過去の送信周期内で受信した通信タイミング信号の受信タイミングとに基づいて、通信タイミング信号の受信タイミングを補正するタイミング補正工程とを備え、通信タイミング決定工程は、タイミング補正工程により受信タイミングが補正された通信タイミング信号の補正後の受信タイミングを用いて自ノードのデータ発信タイミングを決定することを特徴とする。

本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムによれば、自ノードのデータ発信タイミングの送信周期の揺らぎを小さくすることで、他ノードとの相互作用を安定させ、データ通信の利用効率をさらに上げることができる。

（Ａ）第１の実施形態
まず、本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの第１の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態は、例えばアドホックネットワーク等のような対等分散型の通信ネットワークにおいて、空間的に分散配置された複数のノードのそれぞれが有する通信制御手段に、本発明の通信タイミング制御装置及び方法を適用した場合を説明する。

ここで、ノードとは、計算機能や通信機能等を少なくとも有する装置をいい、例えば、コンピュータ、移動通信端末、ＰＤＡ端末等を含むものである。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、本実施形態の通信ネットワーク（通信システム）を構成する各ノードの内部構成を示す機能ブロック図である。また、本実施形態では説明を分かりやすくするため、３台のノード１〜ノード３の間における関係を説明し、図２はそれらノード１〜ノード３の位置関係例を示す図である。なお、ノード２及び３は、ノード１が発信するインパルス信号の到達範囲内に存在するものとして説明する。

図２に示すノード１〜ノード３はそれぞれ同一の内部構成を備えており、図１では、これらを代表するノードとしてノード１０Ａと示して説明する。

図１に示すように、本実施形態のノード１０Ａは、インパルス信号受信手段１１、通信タイミング計算手段１２、インパルス信号送信手段１３、揺らぎ吸収手段１４、タイミング保持手段１５、データ通信手段１６を少なくとも有する。

インパルス信号受信手段１１は、近傍ノード（例えば、ノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード）が発信した出力インパルス信号を入力インパルス信号として受信するものである。また、インパルス信号受信手段１１は、入力インパルス信号に基づく受信インパルス信号を通信タイミング計算手段１２に与えるものである。さらに、インパルス信号受信手段１１は、各インパルス信号の受信時刻を揺らぎ吸収手段１４及びタイミング保持手段１５に与えるものである。

ここで、インパルス信号は、通信タイミング信号として授受されるものであり、例えば、ガウス分布形状等のインパルス形状を有するものである。また、インパルス信号が、自ノードの空間位置を示す宛先情報（例えば、アドレス情報）が付加されていてもよい。なお、受信インパルス信号は、入力インパルス信号を波形整形したものでも良く、信号を再生成したものであっても良い。

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から受信インパルス信号を受け取り、後述するタイミング保持手段１５の保持内容を参照して、受信インパルス信号に基づいて通信タイミングを規定する位相信号を生成するものである。また、通信タイミング計算手段１２は、生成した位相信号をインパル信号送信手段１３に与えるものである。なお、通信タイミング計算手段１２は、受信インパルス信号がない場合であっても位相信号を生成し、出力する。

ここで、通信タイミング計算手段１２が受信インパルス信号に基づいて通信タイミングを規定する位相信号を生成する、基本的な方法について説明する。

ノードｉの位相信号の時刻ｔでの位相値をθ_ｉ（ｔ）とすると、通信タイミング計算手段１２は、受信インパルス信号に基づいて、式（１）に示すように、位相信号（＝θ_ｉ（ｔ））を非線形振動リズムで変化させる。この位相信号の変化は、近傍のノード同士が逆相（振動の位相が反転位相）又は他の位相になろうとする非線形特性を実現し、その特性を用いて衝突回避を実行させようとしたものである。すなわち、近傍のノード間における出力インパルス信号の発信タイミングなどが衝突しないように、適当な時間関係（時間差）を形成させようとしている。

（１）式は、インパルス信号受信手段１１が受信したインパルス信号に応じて、自ノードｉの位相信号θ_ｉ（ｔ）の非線形振動のリズムを変化させる規則を表している。（１）式において、右辺第１項ω（固有角振動数パラメータ）は、各ノードが備える基本的な変化リズム（「自己の動作状態を遷移させる基本速度」に対応する）を表しており、右辺第２項が非線形変化分を表している。ここで、ωの値はシステム全体で同一値に統一している。関数Ｐ_ｋ（ｔ）は、近傍ノードｋ（ｋは１〜Ｎまでとする）から受信したインパルス信号に基づいて、インパルス信号受信手段１１が出力した信号を表しており、関数Ｒ（θ_ｉ（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。（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、近傍ノード間におけるインパルス信号の送信タイミングなどが衝突しないように、各ノードの位相信号の値が同じ値になるタイミングに、適当な時間関係（時間差）が形成させようとしている。

（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。

なお、（２）式では、位相応答関数Ｒ（θ_ｉ（ｔ），σ（ｔ））の最も簡単な例として、ｓｉｎ関数を用いる形式を示したが、位相応答関数として他の関数を用いてもよい。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する機能とする。

通信タイミング計算手段１２の機能の意味合いを図３及び図４を用いて詳述すると以下の通りである。なお、図３及び図４に示す状態変化は、インパルス信号送信手段１３の機能も関係している。

図３及び図４は、ある１つのノードに着目したときに、着目ノード（自ノード）と近傍ノード（他ノード）との間に形成される関係、すなわち、それぞれの非線形振動リズム間の位相関係が時間的に変化していく様子を示している。

図３は、着目ノードｉに対して近傍ノードｊが１個存在する場合である。図３において、円上を回転する２つの質点の運動は、着目ノードと近傍ノードに対応する非線形振動リズムを表しており、質点の円上の角度がその時刻での位相信号の値を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に射影した点の運動が非線形振動リズムに対応する。後述する（１）式に基づく動作により、２つの質点は相互に逆相になろうとし、仮に、図３（ａ）に示すように初期状態で２つの質点の位相が近くても、時間経過と共に、図３（ｂ）に示す状態（過渡状態）を経て、図３（ｃ）に示すような２つの質点の位相差がほぼπである定常状態に変化していく。

２つの質点は、それぞれ固有角振動数パラメータωを基本的な角速度（自己の動作状態を遷移させる基本速度に相当）とする回転をしている。ここで、ノード間でインパルス信号の送受信に基づく相互作用が生じると、これらの質点は、それぞれ角速度を変化（緩急）させ、結果的に、適当な位相関係を維持する定常状態に到達する。この動作は、２つの質点が回転しながら相互に反発しあうことによって、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（例えば０）のときに出力インパルス信号を発信するとした場合、互いのノードにおける発信タイミングは、適当な時間関係を形成していることになる。

また、図４は、着目ノードｉに対して２個の近傍ノードｊ１、ｊ２が存在する場合を表している。近傍ノードが２個存在する場合においても、上述と同様に、それぞれの質点が回転しながら相互に反発しあうことによって、安定な位相関係（時間的な関係に関する安定性）を形成する。近傍ノード数が３個以上の場合についても同様である。

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。

図１に戻り、インパルス信号送信手段１３は、通信タイミング計算手段１２からの位相信号に基づいて、出力インパルス信号を送信するものである。すなわち、位相信号が所定の位相α（０≦α＜２π）になると、出力インパルス信号を送信する。ここで、所定の位相αは、予めシステム全体で統一しておくことが好ましい。以下では、α＝０にシステム全体で統一されているとして説明する。なお、図３の例で言えば、ノードｉとノードｊとでは、定常状態で相互の位相信号がπだけずれているので、α＝０にシステム全体で統一しても、ノードｉからの出力インパルス信号の送信タイミングと、ノードｊからの出力インパルス信号の送信タイミングとはπだけずれている。

また、インパルス信号送信手段１３は、各インパルス信号の送信時刻をタイミング保持手段１５に与えて、保持させるものである。

データ通信手段１６は、他ノードが送信したデータ信号を受信すると共に、自ノードが送信元となるデータ信号や、又は中継するデータ信号を送信するものである。データ通信手段１６は、インパルス信号送信手段１３からの通知を受けて「定常状態」の場合に、後述するタイムスロット（システム等が各ノードに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）でデータ信号を送信するものである。

ここで、タイムスロットは、位相信号θ_ｉ（ｔ）がδ１≦θ_ｉ（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。

例えば、図３（ｃ）に示すような「定常状態」の場合、ノードｉは、位相θ_ｉが０からインパルス信号を送信し始め、位相θ_ｉ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θ_ｉがδ１からデータ信号を送信し始め、位相θ_ｉ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θ_ｉ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θ_ｊに基づいて同様な動作を実行するが、位相θ_ｉと位相θ_ｊとがほぼπだけずれているので、送信動作が競合することはない。ノード数が３以上の場合も同様に動作し、送信動作が競合することはない。

上述のように、固有角振動数パラメータωは、通信システム（ネットワーク）全体で同一の値に統一するとしている。固有角振動数パラメータ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。

タイミング保持手段１５は、インパルス信号送信手段１３から各インパル信号の送信時刻を受け取り、保持するものである。また、タイミング保持手段１５は、各インパルス信号の送信時刻の時間差に基づいて、送信インパルス信号の送信周期の時間を求め、保持するものである。

また、タイミング保持手段１５は、インパルス信号受信手段１１から各インパルス信号の受信時刻を受け取り、それぞれ直前に送信したインパルス信号の送信時刻と各受信インパルス信号の受信時刻との時間関係（時間差）を求め、各受信インパルス信号の時間差を保持するものである。この送信インパルス信号の送信時刻と受信インパルス信号の受信時刻との時間差は、各送信周期におけるインパルス信号の受信タイミングであり、以下ではこれを受信インパルス信号の検知時間差と表現して説明する。

さらに、タイミング保持手段１５は、後述する揺らぎ吸収手段１４が求めた各受信インパルス信号の修正時間差を保持するものである。

なお、本実施形態では、タイミング保持手段１５は、送信インパルス信号の１周期分におけるデータを保持するものとする。

揺らぎ吸収手段１４は、タイミング保持手段１５の保持内容を参照してインパルス信号の送信周期に揺らぎが生じているか否かを判定し、タイミング保持手段１５の保持内容を用いてインパルス信号の送信周期の揺らぎを補正するものである。

揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の揺らぎの補正方法について説明する。揺らぎ吸収手段１４は、インパルス信号が受信されると、各受信インパルス信号の検知時間差を求める。そして、揺らぎ吸収手段１４は、タイミング保持手段１５に保持されている１周期前の各受信インパルス信号の検知時間差を読み出し、今周期の各受信インパルス信号の検知時間差を比較する。このとき、揺らぎ吸収手段１４は、インパルス信号を受信すると、タイミング保持手段１５に保持されている順につけあわせしてそれぞれを比較するものとする。そして、揺らぎ吸収手段１４は、今周期の各受信インパルス信号の検知時間差と１周期前の各受信インパルス信号の検知時間差とに基づいて、各受信インパルス信号の検知時間差の修正をする。このとき、今周期の各受信インパルス信号の検知時間差と、１周期前の各受信インパルス信号の検知時間差とが異なる場合、送信周期に揺らぎが生じていると判定できる。

また、揺らぎ吸収手段１４は、修正した各受信インパルス信号の検知時間差（各受信インパルス信号の修正時間差）をタイミング保持手段１５に保持させる。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、本実施形態の通信システムを構成する各ノードにおける通信タイミングの調整動作について図面を参照して説明する。

本実施形態の各ノードは、インパルス信号を送受信して相互作用をしながら、インパルス信号の送受信タイミングを保存し、この保存内容を利用して自ノードが送信するインパルス信号の送信タイミングの補正を行う。

以下では、タイミングの保存処理を行う相互作用開始直後の１周期目、送信タイミングの補正も行なう２周期目以降についてそれぞれ説明していく。

図５は、各ノードにおける送信タイミングの第１周期目の動作フローチャートであり、図６は、各ノードにおける送信タイミングの第２周期目以降の動作フローチャートである。

また、図７は、本実施形態におけるノード１のインパルス信号の送信周期及び受信インパルス信号の検知タイミングの関係例を示す説明図である。なお、図７（Ａ）及び（Ｂ）はノード２及びノード３のインパルス信号の送信タイミングであり、図７（Ｃ）はノード１のインパルス信号の送信タイミング及び受信インパルス信号の検知タイミングである。

まず、各ノードにおける通信タイミングの第１周期目の動作について図５を参照して説明する。

自ノードにおいて、インパルス信号送信手段１３は通信タイミング計算手段１２からの通知を受けて、インパルス信号送信手段１３はインパルス信号を送信する（ステップ１）。このとき、インパルス信号の送信時刻はタイミング保持手段１５に保持される（ステップ２）。

例えば、図７（Ｃ）では、ノード１からインパルス信号が送信されると、インパルス信号の送信時刻ｔ_１−１がノード１のタイミング保持手段１５に保持される。なお、図７に示されるｔ_K−Ｎは、Ｋがノード番号を示し、Ｎがノード１における送信周期の周期番号を示す。

自ノードがインパルス信号を送信した後、近傍ノードが送信したインパルス信号が、インパルス信号受信手段１１に受信される（ステップ３）。

インパルス信号が受信されると、受信時刻がタイミング保持手段１５に与えられ、保持される。また、タイミング保持手段１５では、自ノードが送信したインパルス信号の送信時刻と当該受信したインパルス信号の受信時刻との時間差から、受信インパルス信号の検知時間差が求められ、保持される（ステップ４）。

また、インパルス信号受信手段１１が受信したインパルス信号は、通信タイミング計算手段１２に与えられ、通信タイミング計算手段１４による位相信号の生成に用いられる。そして、通信タイミング計算手段１４から位相信号が出力されるまで、すなわち、次のインパルス信号の送信タイミングまで、インパルス信号の受信処理及び受信インパル信号の検知時間差の保持処理が繰り返される（ステップ５、ステップ３及び４）。

例えば、図７において、ノード１はノード２が送信時刻ｔ_２−１に送信したインパルス信号を受信する。ノード１は、送信インパルス信号の送信時刻ｔ_１−１と、ノード２からのインパルス信号のノード１における検知時刻との時間差Ｔ_２−１を求める。そして、ノード２からの受信インパルス信号の検知時間差Ｔ_２−１をタイミング保持手段１５が保持する。

また同様に、図７において、ノード１は、ノード３が送信時刻ｔ_３−１に送信したインパルス信号を受信し、送信インパルス信号の送信時刻ｔ_１−１と、ノード３からのインパルス信号のノード１における検知時刻との時間差Ｔ_３−１を求める。そして、ノード３からの受信インパルス信号の検知時間差Ｔ_３−１をタイミング保持手段１５に保持する。

このようにして、インパルス信号の１送信周期内で受信した各インパルス信号の検知時間差を求めることができる。

通信タイミング計算手段１２が各受信インパルス信号に基づいて位相信号を出力すると、自ノードのインパルス信号送信手段１３からインパルス信号が送信される（ステップ５）。これは、送信インパルス信号の第２周期目の開始を示す。

インパルス信号送信手段１３からインパルス信号が送信されると、このインパルス信号の送信時刻と１周期前の送信時刻とに基づいて、第１周期目の周期時間が求められ、その周期時間がタイミング保持手段１５に保持される（ステップ６）。

例えば、図７において、自ノードがインパルス信号を送信すると、そのインパルス信号の送信時刻ｔ_１−２が求められ、前回の送信時刻ｔ_１−１と今回の送信時刻ｔ_１−２とに基づいて、インパルス信号の送信周期の時間Ｔ_１−１が求められる。そして、揺らぎ吸収手段１４が求めたインパルス信号の送信周期の時間Ｔ_１−１はタイミング保持手段１５に保持される。

図８は、ノード１のインパルス信号の送信周期が第Ｎ周期目の場合に、タイミング保持手段１５が保持する内容例を示す。図８に示すように、ノード１のタイミング保持手段１５は、第Ｎ周期目の送信インパルス信号の送信周期の時間Ｔ_{１−（Ｎ−１）}と、ノード２から受信した受信インパルス信号の検知時間差Ｔ_２−Ｎと、ノード３から受信した受信インパルス信号の検知時間差Ｔ_３−Ｎとを有する。

なお、本実施形態では、揺らぎ吸収手段１４及びタイミング保持手段１５がインパルス信号の送信時刻及び受信時刻に基づく時間を保存するものとして説明した。

しかし、上述したように、通信タイミング計算手段１２は相互作用の計算に位相を用いている。

そのため、揺らぎ吸収手段１４及びタイミング保持手段１５は、インパルス信号の送信時点及び受信時点について位相に変換した位相差θを保存するようにしてもよい。

例えば、この場合、第Ｎ周期目におけるノードｋから受信したインパルス信号の検知時間差に基づく位相差θ_ｋは、θ_ｋ＝Ｔ_ｋ−Ｎ／Ｔ_１−Ｎのようにして求めることができる。

次に、インパルス信号の送信周期が第２周期目以降の場合の各ノードにおける動作について説明する。

図６では、第１周期目内に近傍ノードからインパルス信号を受信した後、自ノードからインパルス信号が送信される（ステップ１１）。これにより、ノードにおいて、第２周期目のインパルス信号の送信周期になる。このとき、インパルス信号の送信時刻が測定され、第１周期目のインパルス信号の送信周期の時間がタイミング保持手段１５に保持される（ステップ１２）。この処理は、図５のステップ５及び６に対応する。

自ノードがインパルス信号を送信した後、第１周期目と同様に、近傍ノードからのインパルス信号が、インパルス信号受信手段１１に受信される（ステップ１３）。

そして、図５のステップ４の場合と同様に、インパルス信号の受信時刻がタイミング保持手段１５に与えられ、受信インパルス信号の検知時間差が求められる（ステップ１４）。

第２周期目に受信したインパルス信号の検知時間差が求められると、揺らぎ吸収手段１４は、タイミング保持手段１５が保持する１周期前の受信インパルス信号の検知時間差が保持されている順に読み取り、第２周期目の受信インパルス信号の検知時間差と、第１周期目の受信インパルス信号の検知時間差とを比較し、受信インパルス信号の検知時間差の修正を行なう（ステップ１５）。

ここで、揺らぎ吸収手段１４による受信インパルス信号の検知時間差を修正する方法は、例えば次式に従って、受信インパルス信号の修正時間差Ｔ_Ｋ−Ｎ’を求めることで行なう。

Ｔ_Ｋ−Ｎ’＝１／２（Ｔ_Ｋ−Ｎ＋Ｔ_{Ｋ−（Ｎ−１）}） …（３）
（３）式では、ノードＫから受信したインパルス信号について、今周期の受信インパルス信号の検知時間差と１周期前の受信インパルス信号の検知時間差とを平均した時間差を、受信インパルス信号の修正時間差とする。

例えば、ノード１がノード２からのインパルス信号を受信する場合、その受信インパルス信号の検知時間差が、５秒、５秒、１０秒、５秒、…と変動したとする。この場合、（３）式に従って受信インパルス信号の修正時間差を求めると、５秒、７．５秒、７．５秒、…となる。すなわち、受信インパルス信号の検知時間差の変動幅は、５．０秒から２．５秒に縮小することができる。

揺らぎ吸収手段１４は、インパル信号の受信するたびに、ステップ１３〜１５の処理を繰り返し行なう。また、第２周期内で求められた各受信インパルス信号の検知時間差及び修正時間差はタイミング保持手段１５に保持される（ステップ１４及びステップ１５）。

通信タイミング計算手段１２は、タイミング保持手段１５に保持されている各受信インパルス信号の修正時間差を読み出し、各受信インパルス信号の修正時間差に基づく位相差を用いて、インパルス信号の送信タイミングを規定する位相信号を計算し、出力する。なお、上述と同様に、タイミング保持手段１５は、各受信インパルス信号の修正時間差を位相差に変換して保持するようにしてもよい（ステップ１６）。

このようにして、揺らぎ吸収手段１４が受信インパルス信号の検知時間差を修正することで、その検知時間差の変動幅を縮小することができる。そのため、通信タイミング計算手段１２における送信タイミングの計算に用いられる受信インパルス信号の変動位相差も縮小することができるので、位相信号の位相変動幅も縮小することができる。すなわち、ノードにおける送信タイミングの変動幅を縮小することができる。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、ノードにおけるインパルス信号の送信周期、各周期毎の各受信インパルス信号の検知時間差を求め、これらを用いて受信インパルス信号の検知時間差を修正することで、送信インパルス信号の送信間隔の揺らぎを補正することができる。

また、本実施形態によれば、送信インパルス信号の送信間隔の揺らぎを小さくすることができるので、従来確保していたデータ信号を行なわないとするマージンを小さくすることができるので、結果として、ネットワークの通信利用効率を向上させることができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの第２の実施形態を図面を参照して説明する。

図９は、第２の実施形態に係るノードの内部構成を示す機能ブロック図である。

図９に示すように、第２の実施形態のノード１０Ｂは、インパルス信号受信手段１１、通信タイミング計算手段１２、インパルス信号送信手段１３、揺らぎ吸収手段１４、タイミング保持手段１５、データ通信手段１６、状態取得手段２１、同調判定保持手段２２、を少なくとも有する。

本実施形態のノード１０Ｂが第１の実施形態のノード１０Ａと異なる点は、ノード１０Ｂが、ノードＡが備える構成要件のほかに、状態取得手段２１、同調判定手段２２を設ける点である。

状態取得手段２１は、通信タイミング計算手段１２が計算するインパルス信号の送信タイミングの相互調整の状態を取得し、その状態の変動に応じて揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の揺らぎ補正を行なわせるか又は行なわせないかを決めるものである。

ここで、状態取得手段２１におけるインパルス信号の送信タイミングの相互調整の状態を取得する方法は、種々の方法が考えられるが、例えば、通信タイミング計算手段１２が計算した位相相互作用の計算結果から取得する方法や、同調判定手段２２が判定した状態の判定結果を利用する方法等が考えられる。

通信タイミング計算手段１２の計算結果から取得する方法は、例えば、インパルス信号を受信する近傍ノードの数が変化した場合、通信タイミング計算手段１２が計算した送信タイミングが変化する。そこで、状態取得手段２１は、通信タイミング計算手段１２が計算したインパルス信号の送信タイミングを受け取り、インパルス信号の送信タイミングの位相差の変動幅が閾値以上である場合、過渡状態であると判定し、又閾値未満である場合、定常状態と判定する。

また、同調判定手段２２の判定結果を利用する方法は、状態取得手段２１が同調判定手段２２が過渡状態であるか又は定常状態であるかを示す同調判定信号を受け取り、その同調判定信号に基づいて相互調整の状態を判定する。

また、状態取得手段２１は、過渡状態であると判定した場合には、揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の揺らぎ補正を行なわないようにし、定常状態であると判定した場合には、揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の揺らぎ補正を行なうようにする。

これにより、過渡状態の場合には、揺らぎ補正をしないので、インパルス信号の送信周期の変動を大きくすることができ、定常状態の場合には、揺らぎ補正をして、インパルス信号の送信周期の変動を小さくすることができる。

同調判定手段２２は、通信タイミング計算手段１２が計算したインパルス信号の送信タイミングを受け取り、その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」あるいは「定常状態」のいずれかの状態であるかを判定するものである。また、同調判定手段２２は、各周期毎に、判定結果に応じた同調判定信号を状態取得手段２１に与えるものである。

同調判定手段２２は、受信インパルス信号及びインパルス信号の発生タイミングを観測し、インパルス信号を授受し合う複数のノードの発生タイミング間の時間差が時間的に安定している場合に「定常状態」であると判定する（図３（ｃ）、図４（ｃ）参照）。なお、この実施形態の場合には、同調判定手段２２には、自ノードが出力するインパルス信号の発生タイミングを捉えるための信号として、出力インパルス信号に代えて、位相信号が通信タイミング計算手段１２から入力されている。

同調判定手段２２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。

（ａ）受信インパルス信号の発生タイミングにおける位相信号の値βを、位相信号の１周期に亘って観測する。ここでは、上記の観測を行った結果、得られる位相信号の値βをそれぞれ、β１，β２，…，βＮ（０＜β１＜β２＜…＜βＮ＜２π）とする。

（ｂ）観測された位相信号の値βに基づいて、隣接値間の差（位相差）△１＝β１，△２＝β２−β１，…，△Ｎ＝βＮ−β（Ｎ−１）を算出する。

（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の処理を位相信号の周期単位に行い、相前後する周期における位相差△の変化量（差分）γ１＝△１（τ+１）−△１（τ），γ２＝△２（τ+１）−△２（τ），…，γＮ＝△Ｎ（τ+１）−△Ｎ（τ）を算出する。ここで、τは、位相信号のある周期を示しており、τ＋１は、位相信号のその次の周期を示している。

（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。

なお、γ１＜ε，γ２＜ε，…，γＮ＜εという条件がＭ周期に亘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。

同調判定手段２２は、位相信号の周期毎に、判定結果を示す同調判定信号と、受信インパルス信号の発生タイミングにおける位相信号の値βの最小値β１をスロット信号として状態取得手段２１に出力する。

なお、最小値β１をスロット信号として出力するようにしたのは、上述したように、α＝０としていることと関係しており、αの値の選定によっては、スロット信号に適用するβの値は変化する。

以上、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態によれば、自ノードと他ノードと間の動作状態あるいは動作タイミングの関係を判定する状態取得手段２１を備えることにより、自ノードと他ノードとの間の関係が、安定状態であると判定した場合に揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の補正をさせることができ、不安定状態である場合に揺らぎ吸収手段１４によるインパルス信号の送信周期の補正をさせないようにすることができる。その結果、過渡状態では変動が大きいが、揺らぎ補正を行うことで定常状態への遷移までの時間が遅くなることを防ぐことができるという効果がさらに得られる。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの第３の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態の通信タイミング制御装置及び方法は、自ノードがインパルス信号を受信できるノード毎にインパルス信号の受信タイミングの履歴を保持し、その保持内容から対応するノードからインパルス信号の受信エラーが生じているか否かを判定し、その判定結果から相互作用を行なうノード数を決めて、インパルス信号の送信タイミングを決定する。

つまり、自ノードを中心としたネットワーク（通信システム）構成からたいていの近傍ノードはあらかじめ特定することができる。よって、そのような近傍ノードからインパルス信号の受信タイミングの範囲も予想できる。しかし、実際の受信タイミングが予想できなかった範囲となった場合に履歴情報を用いることで、インパルス信号の送信周期の変動幅を少なくするというものである。これにより、例えば、フェージングやノイズ等の一時的に生じ得る影響を受けず、インパルス信号の送信周期の変動幅を小さくすることができる。

（Ｃ−１）第３の実施形態の構成
図１０は、本実施形態のノードの内部構成を示す機能ブロック図である。本実施形態のノード１０Ｃが第１及び第２の実施形態のノード１０Ａ及び１０Ｂと異なる点は、通信タイミング計算手段３２、揺らぎ吸収手段３４の機能及びタイミング保持手段３５が保持する保持内容であり、その他の構成要件は、図１及び図９に示す構成要件に対応する。

そこで、以下では、通信タイミング計算手段３２、揺らぎ吸収手段３４及びタイミング保持手段３５について、第１及び第２の実施形態で既に説明した機能の説明は省略し、本実施形態に特有の機能を詳細に説明する。

タイミング保持手段３５は、自ノードが送信した各インパルス信号の送信時刻と、送信インパルス信号の送信周期の時間と、各受信インパルス信号の検知時間差と、各受信インパルス信号の修正時間差とを、少なくとも保持するものであり、少なくとも２周期分以上の受信インパルス信号の検知時間差を各ノードごとに保持するものである。これにより、自ノードが相互作用を行なっている近傍ノードから受信したインパルス信号の検知時間差の履歴を保持することができる。

ここで、例えば、インパルス信号に送信元情報を含ませて用いることで、タイミング保持手段３５は、インパルス信号の送信元であるノード毎に受信インパルス信号の検知時間差等の情報を保持する。

なお、インパルス信号に含ませる送信元情報は、各ノードを識別することができる識別情報であり、例えば、自ノードのノード番号（例えば、ＭＡＣ（Media Access Control）アドレス等）を適用できる。勿論、インパルス信号に送信元情報を付与するのではなく、例えば、制御情報の送信元情報等の別の手段により、どのノードからのインパルス信号であるかを認識できるようにしてもよい。

また、タイミング保持手段３５は、揺らぎ吸収手段３４からの指示の下、１周期前でインパルス信号を受信していた近傍ノードから今周期ではインパルス信号を受信しなかった場合、当該近傍ノードに対して未受信フラグを付与し、保持するものである。このように、未受信フラグを用いることで、インパルス信号の受信エラーが生じていないかどうかを確認することができる。

揺らぎ吸収手段３４は、第１及び第２の実施形態と同様に、タイミング保持手段３５を参照して、インパルス信号の送信周期を補正するものである。

また、揺らぎ吸収手段３４は、受信インパルス信号の検知時間差を修正する際、タイミング保持手段３５が保持する内容を参照して、受信したインパルス信号がどの近傍ノードからのものであるかを判断する。これにより、特定のノードからのインパルス信号について検知時間差の変動を見るようにする。

さらに、揺らぎ吸収手段３４は、タイミング保持手段３５が保持する内容を参照して、１周期前でインパルス信号を受信していた近傍ノードから今周期ではインパルス信号を受信しなかった場合、当該近傍ノードに対して未受信フラグを付すようタイミング保持手段３５に指示するものである。

通信タイミング計算手段３２は、タイミング保持手段３５が保持する履歴を参照し、次周期のインパルス信号の受信タイミングの範囲を予想し、その予想範囲内で、インパルス信号を受信しなかった場合に、タイミング保持手段３５に保持されている１周期前の受信インパルス信号の検知時間差を用いて、インパルス信号の送信タイミングを計算するものである。なお、通信タイミング計算手段３２は、予想範囲内でインパルス信号を受信した場合には、通常通りの方法でインパルス信号の送信タイミングを計算する。

（Ｃ−２）第３の実施形態の動作
次に、本実施形態のノードにおける動作について図面を参照して説明する。

まず、ノード１０Ｃにおける第１周期目は、第１の実施形態と同様に、インパルス信号の送信時刻、各受信インパルス信号の検知時間差が求められて、これらがタイミング保持手段３５に保持される。このとき、インパルス信号受信手段１１は、受信したインパルス信号の送信元情報に基づいて送信元ノードを特定し、タイミング保持手段３５は、各受信インパルス信号の検知時間差を各ノード毎に保持する。

次に、ノード１０Ｃにおける第２周期目も、第１の実施形態と同様に、インパルス信号の送信時刻、第１周期目のインパルス信号の送信周期の時間、各受信インパルス信号の検知時間差が求められて、これらがタイミング保持手段３５に保持される。

このとき、インパルス信号受信手段１１は、受信したインパルス信号に含まれている送信元情報に基づいて送信元ノードを特定し、受信インパルス信号の検知時間差を特定した送信元ノードと対応付けて、タイミング保持手段３５に保持させる。これにより、各ノード毎に、２周期分の履歴情報をタイミング保持手段３５が保持することができる。

なお、本実施形態では、インパルス信号に含まれている送信元情報に基づいて印パル信号の送信元ノードを特定して、受信インパルス信号の検知時間差とノードとを対応付けするようにしたが、これ以外の方法で対応付けしてもよい。

例えば、インパルス信号に送信元情報が付与されていない場合は、受信したインパルス信号について、タイミング保持手段３５の保持内容を参照し、第１周期目と第２周期目のノード毎の受信インパルス信号の検知時間差を比較し、それぞれの受信インパルス信号の検知時間差が近いか否かを判断することでノードの対応付けを行なうようにしてもよい。例えば、第１周期目に３個のインパルス信号を受信し、それら受信インパルス信号の検知時間差が５秒、１０及び１５秒であるとする。そして、第２周期目に２個のインパルス信号を受信し、それら受信インパルス信号の検知時間差が５秒、１４秒であるとする。この場合、第２周期目の１番目のインパルス信号は、第１周期目の１番目のインパルス信号と対応させることができ、また第２周期目の２番目のインパルス信号は、第１周期目の３番目のインパルス信号と対応させることができる。

なお、第２周期目において、揺らぎ吸収手段３４は、第１の実施形態と同様に、各受信インパルス信号の検知時間差を修正し、通信タイミング計算手段３２は、この各受信インパルス信号の修正時間差に基づく位相差により、インパルス信号の送信タイミングを計算する。そして、インパルス信号送信手段１３は、通信タイミング計算手段３２が計算した送信タイミングでインパルス信号を送信する。

続いて、ノード１０Ｃにおける第３周期目以降の動作について図１１及び図１２を参照して説明する。

図１１は、第Ｎ周期目におけるノード１のタイミング保持手段３５の保持内容例である。図１に示すように、タイミング保持手段３５は、第Ｎ周期目及び第Ｎ−１周期目の受信インパルス信号の検知時間差を保持すると共に、第Ｎ−１周期の時間及び未受信フラグのＯＮ／ＯＦＦを保持する。

まず、第３周期目以降も同様に、インパルス信号の送信時刻、第２周期目のインパルス信号の送信周期、各受信インパルス信号の検知時間差が求められて、各ノードに対応付けられて各受信インパルス信号の検知時間差がタイミング保持手段３５に保持される（ステップ２１及び２２）。

インパルス信号が受信されると、揺らぎ吸収手段３４は、タイミング保持手段３５の保持内容を参照して、インパルス信号の受信数、すなわち相互作用を行なっているノード数が変化したか否かを確認する（ステップ２３）。

これにより、タイミング保持手段３５の保持内容に基づいて、自ノードが受信するインパルス信号の受信エラーが生じたか否かを判定することができる。

ステップ２３において、相互作用を行なっているノード数が１周期前と同じである場合（変化がない場合）、通信タイミング計算手段３２は、今周期の受信インパルス信号の検知時間差（修正時間差）に基づく位相差を用いてインパルス信号の送信タイミングを計算する（ステップ２５）。

また、ステップ２３において、相互作用を行なっているノード数が１周期前より増加している場合、新規ノードがネットワーク（通信システム）に接続されたものとみなす（例えば、移動可能ノードが通信システム内に入ってきた場合等が考えられる）。この場合、通信タイミング計算手段３２は、増加したノード数で相互作用を行なうように、増加後の受信インパルス信号の検知時間差（修正時間差）に基づく位相差を用いてインパルス信号の送信タイミングを計算する（ステップ２４）。

また、ステップ２３において、相互作用を行なっているノード数が１周期前より減少している場合、揺らぎ吸収手段３４は、インパルス信号の対応付けができなかったノードについて未受信フラグが付与されているか否かを確認する（ステップ２６）。

インパルス信号の対応付けができなかったノードについて未受信フラグが付いていない場合（すなわち、未受信フラグがＯＦＦの場合：図１１参照）、揺らぎ吸収手段３４は当該ノードについて未受信フラグを付すようにタイミング保持手段３５に指示する（ステップ２７）。

そして、今周期では当該ノードからインパルス信号を受信していないが、通信タイミング計算手段３２は、当該ノードの１周期前の受信インパルス信号の検知時間差（修正時間差）を用いて、インパルス信号の送信タイミングを計算する（ステップ２８）。

なお、１周期前で一時的にノード数が増加したが、今周期のノード数の減少し、元のノード数に戻った場合には未受信フラグをＯＦＦにするようにし、通信タイミング計算手段３２は、通常通りインパルス信号の送信タイミングを計算するようにする。

一方、インパルス信号の対応付けができなかったノードについて未受信フラグ付いている場合（未受信フラグがＯＮの場合）、少なくとも２周期間連続して、当該ノードからインパルス信号を受信していないため、当該ノードは自ノードのタイミング信号の到達範囲外に離れたとみなす。そのため、通信タイミング計算手段３２は、当該ノードを減少したノード数で相互作用を行なうものとし、減少後の受信インパルス信号の検知時間差（修正時間差）に基づく位相差を用いてインパルス信号の送信タイミングを計算する（ステップ２９）。

（Ｃ−３）第３の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、タイミング保持手段３５が、少なくとも２周期以上のノード毎の受信インパルス信号の検知時間差の履歴を保持することで、この保持内容から次周期でのインパルス信号の受信タイミングの範囲を予想することができ、この予想範囲内で受信しなければ、タイミング保持手段３５が保持する検知時間差を利用して、自ノードのインパルス送信タイミングを計算することができる。これにより、受信エラーによるインパルス送信タイミングの揺らぎを吸収することができるという効果が得られる。

（Ｄ）他の実施形態
（Ｄ−１）第１の実施形態では、揺らぎ吸収手段１４が、連続する２周期間のそれぞれ対応する受信インパルス信号の検知時間を用いて修正する場合について説明した。しかし、受信インパルス信号の検知時間の修正に用いるデータ数は２個（２周期間）に限定されず、３周期間以上の対応データを用いて、受信インパルス信号の修正時間差を求めてもよい。この場合、タイミング保持手段１５は３周期以上のデータを保持する必要がある。

（Ｄ−２）上述した第１〜第３の実施形態において、インパルス信号受信手段１１及びインパルス信号送信手段１３を別構成として説明したが、同一の構成としてもよい。

（Ｄ−３）上述した第１〜第３の実施形態において、通信タイミング計算手段１２が計算する通信タイミング方法は、インパルス信号に基づいて自律分散的に決定することができれば、上述した方法以外の方法を適用することができる。

（Ｄ−４）本発明は、通信路が無線通信路の場合だけでなく、有線通信路の場合にも適用することができる。

第１の実施形態のノードの内部構成を示す機能ブロック図である。 第１の実施形態の通信システムの概略的な構成図である。 第１の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図（１）である。 第１の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図（２）である。 第１の実施形態のノードにおける送信タイミングの第１周期目の動作フローチャートである。 第１の実施形態のノードにおける送信タイミングの第２周期目以降の動作フローチャートである。 第１の実施形態においてノード１のインパルス信号の送信周期及び受信インパルス信号の検知タイミングの関係例を示す説明図である。 第１の実施形態のタイミング保持手段が保持する内容例を説明する図である。 第２の実施形態のノードの内部構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態のノードの内部構成を示す機能ブロック図である。 第３の実施形態のタイミング保持手段が保持する内容例を説明する図である。 第３の実施形態のノードにおける送信タイミングの動作フローチャートである。

符号の説明

１０Ａ〜１０Ｃ…ノード、１１…インパルス信号受信手段、１２、３２…通信タイミング計算手段、１３…インパルス信号送信手段、１４、３４…揺らぎ吸収手段、１５、３５…タイミング保持手段、１６…データ通信手段、２１…状態取得手段、２２…同調判定手段。

Claims (7)

1. 通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられている通信タイミング制御装置であって、
   他ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を上記他ノードから受信すると共に、自ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を送信する通信タイミング信号通信手段と、
   他ノードからの上記通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードが送信する上記通信タイミング信号の送信タイミングを決定する通信タイミング決定手段と、
   少なくとも自ノードの上記通信タイミング信号の各送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングを保持するタイミング保持手段と、
   今回の送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングと、上記タイミング保持手段が保持する過去の送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングとに基づいて、上記通信タイミング信号の受信タイミングを補正するタイミング補正手段と
   を備え、
   上記通信タイミング決定手段は、上記タイミング補正手段により受信タイミングが補正された上記通信タイミング信号の補正後の受信タイミングを用いて自ノードのデータ発信タイミングを決定することを特徴とする通信タイミング制御装置。
2. 上記タイミング保持手段は、自ノードが送信する上記通信タイミング信号の送信周期時間をも保持し、
   上記通信タイミング決定手段は、上記タイミング保持手段が保持する上記送信周期時間と上記通信タイミング信号の補正後の受信タイミングとの割合を、他ノードとのデータ発信タイミングの時間差として自ノードのデータ発信タイミングを決定する
   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。
3. 少なくとも上記通信タイミング信号通信手段が受信した他ノードの上記通信タイミング信号及び上記通信タイミング決定手段による自ノードの時間差状態に基づいて、自ノードと他ノードとの時間差状態が定常状態であるか否かを判定する定常性判定手段と、
   上記定常性判定手段が定常状態であると判定した場合にのみ、上記タイミング補正手段による上記通信タイミング信号の受信タイミングの補正を行なわせるタイミング補正制御手段と
   を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信タイミング制御装置。
4. 上記タイミング保持手段が、少なくとも２周期以上の履歴情報を保持し、
   上記通信タイミング決定手段が、上記タイミング保持手段の上記履歴情報に基づいて、次周期内での他ノードからの上記通信タイミング信号の受信タイミング範囲を予想し、その予想した受信タイミング範囲に上記通信タイミング信号が受信されなかった場合に、上記タイミング保持手段の上記履歴情報を用いて自ノードのデータ発信タイミングを決定する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信タイミング制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の通信タイミング制御装置を備えることを特徴とするノード。
6. 請求項５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。
7. 通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられている通信タイミング制御方法であって、
   他ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を上記他ノードから受信すると共に、自ノードのデータ発信タイミングを示す通信タイミング信号を送信する通信タイミング信号通信工程と、
   他ノードからの上記通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードが送信する上記通信タイミング信号の送信タイミングを決定する通信タイミング決定工程と、
   少なくとも自ノードの上記通信タイミング信号の各送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングを保持するタイミング保持工程と、
   今回の送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングと、上記タイミング保持手段が保持する過去の送信周期内で受信した上記通信タイミング信号の受信タイミングとに基づいて、上記通信タイミング信号の受信タイミングを補正するタイミング補正工程と
   を備え、
   上記通信タイミング決定工程は、上記タイミング補正工程により受信タイミングが補正された上記通信タイミング信号の補正後の受信タイミングを用いて自ノードのデータ発信タイミングを決定することを特徴とする通信タイミング制御方法。

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