JP5868506B2 - Time synchronization method in wireless network system - Google Patents

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    • H04W56/00Synchronisation arrangements
    • H04W56/001Synchronization between nodes
    • H04W56/002Mutual synchronization

Description

本発明は、無線マルチホップ通信における時刻同期に関する。   The present invention relates to time synchronization in wireless multi-hop communication.

近年、運用、施設コストの低減や無線通信の利便性を活かし、電力消費量の自動検針システムやプラントシステムへの無線通信の利用が進んでいる。それら無線通信においては、複数の無線端末、あるいは、他システムとの干渉を抑制することや、通信帯域を保証することを目的として、無線ネットワークに属する全ての端末が共通の時刻情報に同期し、各無線端末の送信時間を時間分割して管理する時分割多重方式が利用されている。この場合、GPS受信機などの正確な時刻情報を各端末が有することで、無線ネットワーク内の全ての端末の時刻同期を実現できるが、コストが嵩むとともに、屋内や金属扉等で遮断させた場所に設置された端末の時刻同期ができない可能性もある。そこで、無線端末が所定の周期で自端末が持つ時刻情報をマルチキャスト送信し、それを受信した周囲端末が、自端末が持っている時刻情報よりも新しい場合に更新することで、無線通信を利用して時刻同期を実現する方法がある(特許文献1)。また、定期的に、あるいは、管理端末からの指示を受け、無線端末(スレーブ)が、時刻同期したい端末(マスタ)に対し、時刻要求パケットを送信し、該端末から時刻同期応答パケットを受信することで、時刻同期を実現する方法がある(特許文献2)。また、時刻同期情報を利用することなく、通常の上位向き及び下位向きデータ通信の送受信の遅延誤差を利用して同期を実現する方法がある(特許文献3)。   In recent years, the use of wireless communication for automatic meter reading systems and plant systems for power consumption has been promoted taking advantage of the reduction of operation and facility costs and the convenience of wireless communication. In these wireless communications, all the terminals belonging to the wireless network are synchronized with the common time information for the purpose of suppressing interference with a plurality of wireless terminals or other systems and guaranteeing the communication band, A time division multiplexing method is used in which the transmission time of each wireless terminal is managed by time division. In this case, each terminal has accurate time information such as a GPS receiver, so that time synchronization of all terminals in the wireless network can be realized, but the cost is increased and the place is blocked indoors or with a metal door, etc. There is also a possibility that the time of the terminal installed in cannot be synchronized. Therefore, the wireless terminal uses the wireless communication by multicast transmission of the time information held by the own terminal at a predetermined cycle, and updates when the surrounding terminals receiving the information are newer than the time information held by the own terminal. Thus, there is a method for realizing time synchronization (Patent Document 1). Also, periodically or in response to an instruction from the management terminal, the wireless terminal (slave) transmits a time request packet to the terminal (master) that wants time synchronization, and receives a time synchronization response packet from the terminal. Thus, there is a method for realizing time synchronization (Patent Document 2). In addition, there is a method of realizing synchronization by using a transmission / reception delay error of normal upper direction and lower direction data communication without using time synchronization information (Patent Document 3).

特開2011−35699公報JP 2011-35699 A 特開2011−223419公報JP 2011-223419 A 特開2003−50289公報JP 2003-50289 A

しかしながら、これら技術を大規模な無線マルチホップネットワークに適用した場合、以下のような課題がある。たとえば、特許文献1のように定期的に時刻情報パケットを受信する場合、無線通信においてパケットロスが発生した場合、時刻同期調整ができないため、無線システム全体で同期精度を一致させることが困難である。また、特許文献2のように、時刻同期のためにマスタ・スレーブ間の要求、応答型通信を採用した場合、時刻同期のために通信トラフィックを増加させるため、通信帯域が狭い場合、輻輳など通信障害が発生する可能性がある。通信障害により、時刻同期パケットを受信できず、特許文献1と同様に無線システム全体での同期精度を一致させることは困難である。また、特許文献3のように、データ通信を利用する場合、時刻同期調整を実施するタイミングがデータ通信回数に依存するため、無線マルチホップ転送処理を行う回数、すなわち、各端末が実施するデータ通信回数がシステム全体で統一しないため、無線システム全体での同期精度を一致させることが困難である。   However, when these technologies are applied to a large-scale wireless multi-hop network, there are the following problems. For example, when receiving time information packets periodically as in Patent Document 1, if packet loss occurs in wireless communication, time synchronization cannot be adjusted, so it is difficult to match the synchronization accuracy in the entire wireless system. . Further, as in Patent Document 2, when request / response communication between master and slave is adopted for time synchronization, communication traffic is increased for time synchronization. A failure may occur. Due to a communication failure, the time synchronization packet cannot be received, and it is difficult to match the synchronization accuracy of the entire wireless system as in Patent Document 1. In addition, as in Patent Document 3, when data communication is used, the timing for performing time synchronization adjustment depends on the number of data communications, so the number of times wireless multihop transfer processing is performed, that is, data communications performed by each terminal. Since the number of times is not uniform throughout the system, it is difficult to match the synchronization accuracy of the entire wireless system.

本発明の目的は、ネットワーク内の端末情報を無線通信によって収集するようにしたデータ収集システムにおいて、各無線端末の同期精度をシステム全体で一定に保つことをを実現することである。   An object of the present invention is to achieve keeping the synchronization accuracy of each wireless terminal constant throughout the system in a data collection system that collects terminal information in a network by wireless communication.

上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を備える。
無線マルチホップネットワークにおいて、全ての無線端末が無線通信によって、時刻同期する。時刻同期には、データ通信の応答確認パケット又は、時刻同期情報要求パケットとその応答パケットを適宜使い分けて利用して、自端末の親端末と同期する。具体的には、一定のデータ通信トラフィックが発生する場所(端末間)では、データ通信の応答確認パケットにて時刻同期させ、一定のデータ通信トラフィックが発生してない場所では、時刻同期用の通信トラフィックを発生させ、端末間の時刻同期を行う。このように時刻同期の仕方を適宜使い分けることで、無線ネットワーク内の無線端末の同期精度をシステム全体で一定に保つことを実現する。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
In a wireless multi-hop network, all wireless terminals are time synchronized by wireless communication. For the time synchronization, a data communication response confirmation packet or a time synchronization information request packet and its response packet are used appropriately and used to synchronize with the parent terminal of the terminal itself. Specifically, time synchronization is performed with a data communication response confirmation packet at a place where constant data communication traffic occurs (between terminals), and time synchronization communication is performed at a place where constant data communication traffic does not occur. Generate traffic and synchronize time between terminals. By appropriately using the time synchronization method in this way, it is possible to maintain the synchronization accuracy of the wireless terminals in the wireless network constant throughout the system.

更に、時刻同期要求パケットの送信間隔を、過去の近隣のデータトラフィック量に応じて、段階的に伸ばす、あるいは短縮することで、ことで、より精度高く無線端末の同期精度を保つことができる。   Furthermore, by increasing or decreasing the transmission interval of the time synchronization request packet in stages according to the past data traffic volume in the vicinity, the synchronization accuracy of the wireless terminal can be maintained with higher accuracy.

無線ネットワークシステムにおいて、各無線端末の同期精度を一定に保つことが実現可能である。   In the wireless network system, it is possible to keep the synchronization accuracy of each wireless terminal constant.

無線通信システムの全体構成図Overall configuration diagram of wireless communication system 無線通信システムを構成する無線端末及び無線中継端末のハードウェア構成図Hardware configuration diagram of radio terminal and radio relay terminal constituting radio communication system 無線通信システムを構成する無線ゲートウェイのハードウェア構成図Hardware configuration diagram of wireless gateway configuring wireless communication system パケット構成例(データ通信パケット)Packet configuration example (data communication packet) パケット構成例(データ確認応答パケット)Packet configuration example (data acknowledgment packet) パケット構成例(時刻同期情報要求パケット)Packet configuration example (time synchronization information request packet) パケット構成例(時刻同期情報配信パケット)Packet configuration example (time synchronization information distribution packet) 時刻同期パケットフロー図(ユニキャスト確認応答)Time synchronization packet flow diagram (unicast acknowledgment) データ転送フロー図Data transfer flow diagram 時刻要求送信待ち時間の構成図Configuration diagram of time request transmission wait time 各端末の時刻同期情報要求の送信タイミング管理処理Transmission timing management processing of time synchronization information request of each terminal 各端末の無線パケット受信時の処理Processing when each terminal receives wireless packets 各端末の時刻同期情報受信時の処理(時刻同期情報配信パケット)Processing when receiving time synchronization information of each terminal (time synchronization information distribution packet) 各端末の時刻同期情報受信時の処理(データ確認応答パケット)Processing when receiving time synchronization information of each terminal (data confirmation response packet) 時刻同期情報配信パケットの受信と送信要求タイミングの変更シーケンスTime synchronization information distribution packet reception and transmission request timing change sequence 時刻同期情報要求パケットの受信と送信要求タイミングの変更シーケンスTime synchronization information request packet reception and transmission request timing change sequence 実施例2における時刻同期パケットフロー図Time synchronization packet flow diagram in embodiment 2

以下、第一の実施形態1を図1〜図13を用いて説明する。次に、第二の実施形態を、図14を用いて説明する。   Hereinafter, the first embodiment 1 will be described with reference to FIGS. Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

図1〜図4を用いて、無線通信システム構成および無線パケット構成について説明する。次に、図5〜図13を用いて、無線通信システムにおける時刻同期処理の動作概要について説明する。   A wireless communication system configuration and a wireless packet configuration will be described with reference to FIGS. Next, an outline of the operation of the time synchronization process in the wireless communication system will be described with reference to FIGS.

図1は本実施例にかかる無線通信システムの全体構成図である。無線ネットワーク100は、ゲートウェイ101、無線中継端末(ノードA)102、無線中継端末(ノードB)103、無線中継端末(ノードC)104、無線端末(ノードD)105、無線中継端末(ノードE)106、無線中継端末(ノードF)107、無線端末(ノードH)108、無線端末(ノードI)109、無線端末(ノードJ)110、無線端末(ノード(K))111、無線端末(ノードG)112、から構成されている。無線ネットワーク101において各無線端末をつなぐ点線は無線通信可能な通信路を示すものである。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a radio communication system according to the present embodiment. The wireless network 100 includes a gateway 101, a wireless relay terminal (Node A) 102, a wireless relay terminal (Node B) 103, a wireless relay terminal (Node C) 104, a wireless terminal (Node D) 105, and a wireless relay terminal (Node E). 106, wireless relay terminal (node F) 107, wireless terminal (node H) 108, wireless terminal (node I) 109, wireless terminal (node J) 110, wireless terminal (node (K)) 111, wireless terminal (node G) 112). A dotted line connecting each wireless terminal in the wireless network 101 indicates a communication path capable of wireless communication.

図2は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線端末及び無線中継端末のハードウェア構成図である。ここで、無線中継端末と無線端末とはハードウエアとしては同じ物である。これらは無線マルチホップネットワークにおいて、ネットワークトポロジによって、決定されるものである。便宜上、自ノードより下位に他ノードがある場合に無線中継端末と呼び、自ノードが末端の場合に無線端末と呼ぶ。   FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a radio terminal and a radio relay terminal that configure the radio communication system according to the present embodiment. Here, the wireless relay terminal and the wireless terminal are the same hardware. These are determined by the network topology in the wireless multi-hop network. For convenience, when there is another node below the own node, it is called a wireless relay terminal, and when the own node is a terminal, it is called a wireless terminal.

無線端末/無線中継端末201は無線端末ゲートウェイとの無線通信機能を有する組込み機器であり、マイコン202、クロック生成回路209、電源回路210、RF周辺回路211から構成されている。マイコン202はROM203、RAM208から構成されており、電源回路210、クロック生成回路209、RF周辺回路211と接続されている。ROM203は読み出し専用の半導体メモリなどから構成される記憶装置であり、中央制御部204、時刻同期制御部205、経路管理部206、無線通信処理部207から構成されており、RAM208と接続されている。中央制御部204はROMの内のプログラムの実行を制御するものであり、時刻同期制御部205、無線通信処理部207、経路管理部206と接続されている。時刻同期制御部205は時刻基準局である無線端末ゲートウェイから送信される時刻と同期する機能を実現するものであり、受信した同期時刻情報を利用して、クロックの進み具合を調整したり、時刻同期情報を要求するタイミングを決定したりするものである。経路管理部206はネットワーク内端末間のマルチホップ通信における経路を管理するである。   The wireless terminal / wireless relay terminal 201 is an embedded device having a wireless communication function with the wireless terminal gateway, and includes a microcomputer 202, a clock generation circuit 209, a power supply circuit 210, and an RF peripheral circuit 211. The microcomputer 202 includes a ROM 203 and a RAM 208, and is connected to a power supply circuit 210, a clock generation circuit 209, and an RF peripheral circuit 211. The ROM 203 is a storage device composed of a read-only semiconductor memory or the like, and is composed of a central control unit 204, a time synchronization control unit 205, a path management unit 206, and a wireless communication processing unit 207, and is connected to the RAM 208. . The central control unit 204 controls execution of a program in the ROM, and is connected to the time synchronization control unit 205, the wireless communication processing unit 207, and the route management unit 206. The time synchronization control unit 205 realizes a function to synchronize with the time transmitted from the wireless terminal gateway which is a time base station, and adjusts the progress of the clock using the received synchronization time information, The timing for requesting information is determined. The route management unit 206 manages routes in multi-hop communication between terminals in the network.

無線通信処理部207は、無線通信における送受信処理を実現するものである。具体的には、送信する場合の、送信あて先、ホップ数の指定などのパケット組立て処理、及び、受信する場合の、自あて先パケットか否かの判断などのパケット解析処理を行うものであり、通信フレーム記憶部212と接続されている。RAM208は書き換え可能な半導体メモリ素子などの記憶装置であり、無線通信における送受信バッファなどに利用するものであり、ROM203と接続されている。クロック生成回路209はマイコンやRF周辺回路で利用するクロックを生成する回路であり、電源回路210、マイコン202、RF周辺回路211と接続されている。電源回路210は無線端末/無線中継端末自体への電源を供給するものであり、クロック生成回路209、マイコン202、RF周辺回路211と接続されている。RF周辺回路211は無線信号の送信及び受信を行う回路であり、電源回路210、クロック生成回路209、マイコン202と接続されている。なお、無線端末/無線中継端末201は、組み込み機器でなく独立した装置であってもよい。   The wireless communication processing unit 207 implements transmission / reception processing in wireless communication. Specifically, packet assembly processing such as designation of the transmission destination and hop number when transmitting, and packet analysis processing such as determination of whether or not the packet is a self-destination packet when receiving are performed. A frame storage unit 212 is connected. A RAM 208 is a storage device such as a rewritable semiconductor memory element, is used as a transmission / reception buffer in wireless communication, and is connected to the ROM 203. The clock generation circuit 209 is a circuit that generates a clock used in the microcomputer and the RF peripheral circuit, and is connected to the power supply circuit 210, the microcomputer 202, and the RF peripheral circuit 211. The power supply circuit 210 supplies power to the wireless terminal / wireless relay terminal itself, and is connected to the clock generation circuit 209, the microcomputer 202, and the RF peripheral circuit 211. The RF peripheral circuit 211 is a circuit that transmits and receives radio signals, and is connected to the power supply circuit 210, the clock generation circuit 209, and the microcomputer 202. Note that the wireless terminal / wireless relay terminal 201 may be an independent device instead of an embedded device.

図3は本実施例にかかる無線通信システムを構成する無線ゲートウェイのハードウェア構成図である。   FIG. 3 is a hardware configuration diagram of a wireless gateway constituting the wireless communication system according to the present embodiment.

ゲートウェイ無線端末301は無線端末/無線中継端末との無線通信機能、及び、外部ネットワークに接続されている機器と通信を行い、無線ネットワークと外部ネットワークとの接続を実現する機器であり、無線端末/無線中継端末と同様のハードウェア構成に加え、外部ネットワーク接続回路312を有する装置である。外部ネットワーク接続回路312はEthernet(登録商標)、WiFi(登録商標)、光回線、電話網等の外部ネットワークを利用するための機能を実現する回路である。   The gateway wireless terminal 301 is a device that communicates with a wireless communication function with a wireless terminal / wireless relay terminal and a device connected to an external network and realizes a connection between the wireless network and the external network. In addition to the hardware configuration similar to that of the wireless relay terminal, the device includes an external network connection circuit 312. The external network connection circuit 312 is a circuit that realizes a function for using an external network such as Ethernet (registered trademark), WiFi (registered trademark), an optical line, and a telephone network.

図4(A)から図4(D)は本実施例にかかる無線パケット構成図である。これらパケットはそれぞれ、データ通信パケット401、データ確認応答パケット402、時刻同期情報要求パケット403、時刻同期情報配信パケット404である。ここで、データ通信パケット401はある無線端末/無線中継端末から他の無線端末/無線中継端末へアプリーケションなどの要請によりデータを送信するときのパケットである。データ確認応答パケット402は、データ通信パケット401を受信した無線端末/無線中継端末が、そのパケットを送信してきた無線端末/無線中継端末に対して受信したことを確認的に伝えるパケットである。時刻同期情報要求パケット403は、ある無線端末/無線中継端末が他の無線端末/無線中継端末へ時刻情報を要求するときのパケットである。時刻同期情報配信パケット404は、時刻同期情報要求パケットを受信した無線端末/無線中継端末がそのパケットを送信してきた無線端末/無線中継端末に対して自端末が持つ時刻情報を送信するときや、その他の無線端末/無線中継端末も含めて時刻情報をブロードキャストするときのパケットである。   FIG. 4A to FIG. 4D are wireless packet configuration diagrams according to the present embodiment. These packets are a data communication packet 401, a data confirmation response packet 402, a time synchronization information request packet 403, and a time synchronization information distribution packet 404, respectively. Here, the data communication packet 401 is a packet for transmitting data from a certain wireless terminal / wireless relay terminal to another wireless terminal / wireless relay terminal in response to a request for application or the like. The data confirmation response packet 402 is a packet for confirming that the wireless terminal / wireless relay terminal that has received the data communication packet 401 has received the packet to the wireless terminal / wireless relay terminal that has transmitted the packet. The time synchronization information request packet 403 is a packet when a certain wireless terminal / wireless relay terminal requests time information from another wireless terminal / wireless relay terminal. The time synchronization information distribution packet 404 is transmitted when the wireless terminal / wireless relay terminal that has received the time synchronization information request packet transmits the time information that the terminal itself has to the wireless terminal / wireless relay terminal that has transmitted the packet, This is a packet for broadcasting time information including other wireless terminals / wireless relay terminals.

図4(A)にデータ通信パケットを示す。データ通信パケット401は、送信宛先ID405、送信元ID406、シーケンス番号407、パケット長408、データ通信用ペイロード領域409から構成される。送信宛先ID405は、自端末が送信する際に、宛先となる端末のMACアドレスなど、無線パケットの送信宛先を識別するための情報を格納するものである。送信元ID406は、自端末のMACアドレスなど、無線パケットの送信元を識別するための情報を格納するものである。また、シーケンス番号は、送信元IDで特定される無線端末が送信したデータ通信パケット401の順番を示すものであり、データ確認応答パケットとの対応をとるために利用するものである。   FIG. 4A shows a data communication packet. The data communication packet 401 includes a transmission destination ID 405, a transmission source ID 406, a sequence number 407, a packet length 408, and a data communication payload area 409. The transmission destination ID 405 stores information for identifying a transmission destination of a wireless packet, such as a MAC address of a terminal serving as a destination when the terminal itself transmits. The transmission source ID 406 stores information for identifying the transmission source of the wireless packet such as the MAC address of the own terminal. The sequence number indicates the order of the data communication packet 401 transmitted by the wireless terminal specified by the transmission source ID, and is used to correspond to the data confirmation response packet.

パケット長408は、データ通信パケット401の長さを示す情報である。データ通信用ペイロード領域は、送信するアプリケーションデータ、無線マルチホップ経路制御のためのデータなどを格納するものである。   The packet length 408 is information indicating the length of the data communication packet 401. The payload area for data communication stores application data to be transmitted, data for wireless multi-hop route control, and the like.

図4(B)にデータ確認応答パケットを示す。データ確認応答パケット402は、送信宛先ID405、送信元ID406、シーケンス番号407、パケット長408、時刻同期情報410から構成される。シーケンス番号407には、受信したデータ通信パケット401に含まれるシーケンス番号を格納する。時刻同期情報410は、無線ネットワークが同期するための共通の時刻情報であり、データ確認応答パケットが送信される直前の時刻情報を格納するものである。   FIG. 4B shows a data confirmation response packet. The data confirmation response packet 402 includes a transmission destination ID 405, a transmission source ID 406, a sequence number 407, a packet length 408, and time synchronization information 410. The sequence number 407 stores a sequence number included in the received data communication packet 401. The time synchronization information 410 is common time information for synchronizing wireless networks, and stores time information immediately before the data confirmation response packet is transmitted.

図4(C)に時刻同期情報要求パケットを示す。時刻同期情報要求パケット403は、送信宛先ID405、送信元ID406、シーケンス番号407、パケット長408、時刻同期情報要求411、時刻情報要求者ID412から構成される。送信宛先ID406には、時刻同期情報要求を行う端末を指定する情報を格納するものである。特に、無線ネットワーク101のようなツリー構造をとる無線マルチホップネットワークの場合はゲートウェイ無線端末101に近い親端末を指定する情報を格納する。時刻同期情報要求フラグ411は、時刻同期情報要求パケットであることを識別するための情報を格納するものである。時刻情報要求者ID412は、該時刻同期情報要求パケットの送信元を識別するための情報を格納するものであり、送信元ID406と同じ情報であってもよい。   FIG. 4C shows a time synchronization information request packet. The time synchronization information request packet 403 includes a transmission destination ID 405, a transmission source ID 406, a sequence number 407, a packet length 408, a time synchronization information request 411, and a time information requester ID 412. The transmission destination ID 406 stores information specifying a terminal that makes a time synchronization information request. In particular, in the case of a wireless multi-hop network having a tree structure such as the wireless network 101, information specifying a parent terminal close to the gateway wireless terminal 101 is stored. The time synchronization information request flag 411 stores information for identifying a time synchronization information request packet. The time information requester ID 412 stores information for identifying the transmission source of the time synchronization information request packet, and may be the same information as the transmission source ID 406.

図4(D)に時刻同期情報配信パケットを示す。時刻同期情報配信パケット404は、送信宛先ID405、送信元ID406、シーケンス番号407、パケット長408、時刻同期情報410、時刻情報要求者ID412から構成される。時刻情報要求者IDは、受信した時刻同期情報要求パケット403に対応する時刻情報要求者ID412を格納する。   FIG. 4D shows a time synchronization information distribution packet. The time synchronization information distribution packet 404 includes a transmission destination ID 405, a transmission source ID 406, a sequence number 407, a packet length 408, time synchronization information 410, and a time information requester ID 412. The time information requester ID stores a time information requester ID 412 corresponding to the received time synchronization information request packet 403.

次に、図5〜図13を用いて、無線通信システムにおける時刻同期処理の動作概要について説明する。   Next, an outline of the operation of the time synchronization process in the wireless communication system will be described with reference to FIGS.

図5は、本実施例にかかる無線端末間の時刻同期パケットフロー図(ユニキャスト確認応答)である。まずは、時刻同期情報要求パケットを用いた例を説明する。無線ネットワーク100内、無線中継端末(F)107、無線端末(H)108、無線端末(K)109において、無線端末(H)108は、親端末である無線中継端末(F)107に時刻情報要求パケット403を送信し、無線中継端末(F)107は、時刻同期情報配信パケット404をブロードキャストする。無線端末(H)108、及び無線端末(K)109の時刻同期制御部205は、該時刻同期情報パケット404の時刻同期情報410に従って、時刻同期ずれを調整し、時刻同期が終了する。   FIG. 5 is a time synchronization packet flow diagram (unicast confirmation response) between wireless terminals according to the present embodiment. First, an example using a time synchronization information request packet will be described. In the wireless network 100, in the wireless relay terminal (F) 107, the wireless terminal (H) 108, and the wireless terminal (K) 109, the wireless terminal (H) 108 sends time information to the wireless relay terminal (F) 107 that is the parent terminal. The request packet 403 is transmitted, and the wireless relay terminal (F) 107 broadcasts the time synchronization information distribution packet 404. The time synchronization control unit 205 of the wireless terminal (H) 108 and the wireless terminal (K) 109 adjusts the time synchronization deviation according to the time synchronization information 410 of the time synchronization information packet 404, and the time synchronization ends.

次に、データ通信パケットを用いた例を説明する。無線端末(K)109、又は無線端末(H)108は、アプリケーションデータなどをデータ通信パケット401に格納して、無線中継端末(F)に送信する(図5では無線端末(K)109から送信することを説明)。このとき、各データ通信パケットに対応するデータ確認応答パケット402がユニキャストで無線端末(K)109に送信される(無線端末(H)108から送信された場合は無線端末(H)108に送信される)。データ確認応答パケット402を親端末から受信した個端末は、該データ確認応答パケット402の時刻同期情報410に従って、時刻同期ずれを調整する。以上のように、各無線端末は、親端末からブロードキャスト通信された時刻同期情報配信パケット、及び、自端末が送信したデータ通信パケットに対応するデータ確認応答パケットを受信した場合に、該時刻同期情報を利用して時刻を調整する。これにより、無線ネットワー101内の全ての無線端末が無線通信を利用して時刻同期することが可能となる。   Next, an example using a data communication packet will be described. The wireless terminal (K) 109 or the wireless terminal (H) 108 stores application data or the like in the data communication packet 401 and transmits it to the wireless relay terminal (F) (in FIG. 5, transmitted from the wireless terminal (K) 109. Explain what to do). At this time, the data confirmation response packet 402 corresponding to each data communication packet is transmitted to the wireless terminal (K) 109 by unicast (if transmitted from the wireless terminal (H) 108, it is transmitted to the wireless terminal (H) 108. ) The individual terminal that has received the data confirmation response packet 402 from the parent terminal adjusts the time synchronization deviation according to the time synchronization information 410 of the data confirmation response packet 402. As described above, when each wireless terminal receives the time synchronization information distribution packet broadcast-transmitted from the parent terminal and the data confirmation response packet corresponding to the data communication packet transmitted by the own terminal, the time synchronization information is received. Use to adjust the time. This makes it possible for all the wireless terminals in the wireless network 101 to synchronize time using wireless communication.

図6は、本実施例にかかる無線マルチホップ通信におけるデータ転送フロー図である。電力の自動検針やセンサーネットワークのように、各無線端末の情報を無線ネットワーク外のサーバ等に収集する場合、ゲートウェイを経由してデータが収集される。無線マルチホップネットワークの場合は、無線中継端末が、GW宛のパケットであると判断した場合は、パケットを受信した無線中継端末は自分より上位にある親端末にデータ通信パケットを転送する。無線中継端末(A)102は、データ通信パケット401を無線中継端末(C)104から受信した場合、無線パケットの受信処理601において、無線ネットワークの最終宛先がGW101であると判断した場合、親端末であるゲートウェイ無線端末GW101へ転送する。このように、無線マルチホップネットワークでは、無線端末、あるいは無線中継端末からのアプリケーションデータが複数回のユニキャスト通信によりゲートウェイ無線端末GWへ伝送される場合があり、前記ユニキャストにより親端末との時刻同期調整回数は、無線ネットワーク100に属する全ての端末で同一ではなく、ネットワークトポロジによって決定されるものである。具体的には、より上位になることでパケットの送信回数は増える。   FIG. 6 is a data transfer flowchart in the wireless multi-hop communication according to the present embodiment. When collecting information of each wireless terminal in a server or the like outside the wireless network, such as automatic power meter reading or a sensor network, data is collected via a gateway. In the case of a wireless multi-hop network, if the wireless relay terminal determines that the packet is addressed to the GW, the wireless relay terminal that has received the packet transfers the data communication packet to a parent terminal that is higher than itself. When the wireless relay terminal (A) 102 receives the data communication packet 401 from the wireless relay terminal (C) 104, the wireless relay terminal (A) 102 determines in the wireless packet reception processing 601 that the final destination of the wireless network is the GW 101. To the gateway wireless terminal GW101. As described above, in a wireless multi-hop network, application data from a wireless terminal or a wireless relay terminal may be transmitted to the gateway wireless terminal GW by a plurality of times of unicast communication. The number of synchronization adjustments is not the same for all terminals belonging to the wireless network 100, but is determined by the network topology. Specifically, the number of packet transmissions increases by becoming higher.

図7は、各無線端末の時刻要求送信待ち時間を示す図である。時刻要求送信待ち時間701は、固定分(T1)702と、トラフィック依存分(T2)703から構成される。時刻要求送信待ち時間701は、前回時刻同期処理をしてから次の時刻同期情報要求パケットを送信するまでの待ち時間を示すものである。   FIG. 7 is a diagram illustrating the time request transmission waiting time of each wireless terminal. The time request transmission waiting time 701 includes a fixed part (T1) 702 and a traffic-dependent part (T2) 703. The time request transmission waiting time 701 indicates a waiting time from when the previous time synchronization processing is performed to when the next time synchronization information request packet is transmitted.

最小値は同期誤差の調整処理を実施する最短間隔であり、固定分(T1)702である。最大値は無線システム内の同期誤差とクロック性能を踏まえて決定するものであり、無線システム内の同期精度を一定に保つための、同期誤差の調整処理実施の最長間である。固定分(T1)702はシステムで決定した値である。トラフィック依存分(T2)703は近隣の通信トラフィックに依存して決定する値であり、近隣端末における時刻同期情報要求パケット403、および、時刻同期情報配信パケット404のトラフィック量によって決定するものである。ここで、近隣端末とは、同一親端末に属する端末を指す。   The minimum value is the shortest interval at which the synchronization error adjustment process is performed, and is a fixed amount (T1) 702. The maximum value is determined based on the synchronization error and clock performance in the wireless system, and is the longest period of time for performing the synchronization error adjustment processing to keep the synchronization accuracy in the wireless system constant. The fixed part (T1) 702 is a value determined by the system. The traffic dependence (T2) 703 is a value determined depending on neighboring communication traffic, and is determined by the traffic volume of the time synchronization information request packet 403 and the time synchronization information distribution packet 404 in the neighboring terminal. Here, the neighboring terminal refers to a terminal that belongs to the same parent terminal.

これは、自らが時刻同期情報要求パケット403を送信していないにもかかわらず、親端末から時刻同期情報配信パケット404を受信した場合、同一親端末に属する近隣端末が、時刻同期情報配信パケット404を要求したと推定し、次回の時刻同期情報要求パケット403の送信を近隣端末に任せ、時刻同期制御部が時刻要求送信待ち時間を固定分の2倍に延長するものである。これにより、同一親端末に属する子端末から、複数の時刻同期情報要求パケット403が一斉に送信される可能性が減り、時刻情報同期要求パケット403によるトラフィック量の増加を軽減することが可能となる。尚、トラフィック依存分として、延長する時間間隔を固定分 の2倍としたが、必ずしも2倍である必要はない。   This is because, when the time synchronization information distribution packet 404 is received from the parent terminal even though the time synchronization information request packet 403 is not transmitted by itself, neighboring terminals belonging to the same parent terminal The next time synchronization information request packet 403 is left to the neighboring terminal, and the time synchronization control unit extends the time request transmission waiting time to twice a fixed amount. Thereby, the possibility that a plurality of time synchronization information request packets 403 are simultaneously transmitted from child terminals belonging to the same parent terminal is reduced, and an increase in traffic volume due to the time information synchronization request packet 403 can be reduced. . In addition, as the traffic dependence, the extended time interval is twice the fixed amount, but it does not necessarily have to be twice.

図8は、各端末の時刻同期情報要求の送信タイミング管理の動作処理を示すものである。   FIG. 8 shows an operation process of transmission timing management of the time synchronization information request of each terminal.

ステップ801は、無線端末が時刻同期情報要求パケット403の送信タイミングの管理を開始する処理である。   Step 801 is processing in which the wireless terminal starts managing the transmission timing of the time synchronization information request packet 403.

ステップ802は、時刻同期情報要求パケット403の送信予約の有無を確認する処理である。本ステップにおいて、時刻同情報要求の送信タイミング管理が開始されていることを確認する。送信予約されていない場合はステップ803に進み、既に送信予約がされている場合は、ステップ804に進む。   Step 802 is processing for confirming whether or not there is a transmission reservation of the time synchronization information request packet 403. In this step, it is confirmed that the transmission timing management of the same time information request is started. If no transmission reservation has been made, the process proceeds to step 803, and if transmission reservation has already been made, the process proceeds to step 804.

ステップ803は、時刻同期情報要求パケット403の送信予約を行うステップである。本ステップでは、初めての設定であり、要求送信待ち時間として、固定時間(T1)702後の送信をセットする。   Step 803 is a step for making a transmission reservation for the time synchronization information request packet 403. This step is the first setting, and the transmission after the fixed time (T1) 702 is set as the request transmission waiting time.

ステップ804は、自端末内で管理する時刻が時刻同期情報要求パケット403の送信予約時刻を超えているかを判断する処理である。予約時間を超過している場合は、ステップ805に進み、超過してない場合はステップ802に進む。   Step 804 is processing for determining whether the time managed in the own terminal exceeds the transmission reservation time of the time synchronization information request packet 403. If the reserved time has been exceeded, the process proceeds to step 805, and if not, the process proceeds to step 802.

ステップ805は、時刻同期情報要求パケット403の送信処理である。本ステップにおいて、自端末の親端末に時刻同期情報要求パケット403を送信する。   Step 805 is transmission processing of the time synchronization information request packet 403. In this step, a time synchronization information request packet 403 is transmitted to the parent terminal of the own terminal.

ステップ806は、要求送信待ち時間の設定時間を確認する処理である。本ステップにおいて、要求送信待ち時間が、固定時間(T1)702よりも長く設定されている場合は、ステップ807に進み、固定時間(T1)702の方が送信待ち時間よりも長い場合は、ステップ802に進む。要求送信時間は、同一の親端末に属する子端末が他に存在し、該子端末が実施する時刻同期情報要求パケット403の送信により、時刻同期情報配信パケット404を受信できる場合は、自身が時刻同期情報要求パケットを送信する必要がないため、延長する。しかしながら、本ステップを実施した場合(S806でYESになる場合)は、自身が時刻同期情報要求パケットを送信したことになるため、周囲に同一親端末に属する子端末がいないものと判断し、時刻同期情報要求パケットの送信間隔の最短頻度である固定時間(T1)702に戻す。これにより、時刻同期情報配信パケット404を一定間隔で受信できるようになり、時刻同期精度を保つことが可能になる。   Step 806 is processing for confirming the set time for the request transmission waiting time. In this step, if the request transmission waiting time is set longer than the fixed time (T1) 702, the process proceeds to step 807, and if the fixed time (T1) 702 is longer than the transmission waiting time, the step Go to 802. When there is another child terminal belonging to the same parent terminal and the time synchronization information distribution packet 404 can be received by transmission of the time synchronization information request packet 403 performed by the child terminal, the request transmission time is Since there is no need to send a synchronization information request packet, it is extended. However, if this step is performed (YES in S806), it means that it has transmitted a time synchronization information request packet, so it is determined that there are no child terminals belonging to the same parent terminal around, It returns to the fixed time (T1) 702 which is the shortest frequency of the transmission interval of the synchronization information request packet. As a result, the time synchronization information distribution packet 404 can be received at regular intervals, and the time synchronization accuracy can be maintained.

図9は、各端末の無線パケット受信時の動作処理を示すものである。ステップ901は、無線パケットの受信を開始する処理である。   FIG. 9 shows an operation process when each terminal receives a radio packet. Step 901 is processing for starting reception of a wireless packet.

ステップ902は、受信したパケットが、時刻同期情報要求パケット403であるか否かを判断する処理である。時刻同期情報要求パケット403であった場合は、ステップ906に進み、それ以外のパケットであった場合は、ステップ903に進む。   Step 902 is processing for determining whether or not the received packet is the time synchronization information request packet 403. If it is the time synchronization information request packet 403, the process proceeds to step 906, and if it is any other packet, the process proceeds to step 903.

ステップ903は、受信したパケットが、時刻同期情報配信パケット404であるか否かを判断する処理である。時刻同期情報配信パケット404であった場合は、ステップ907に進み、それ以外のパケットであった場合は、ステップ904に進む。   Step 903 is processing for determining whether or not the received packet is the time synchronization information distribution packet 404. If it is the time synchronization information distribution packet 404, the process proceeds to step 907, and if it is any other packet, the process proceeds to step 904.

ステップ904は、受信したパケットが、データ確認応答パケット402であるか否かを判断する処理である。データ確認応答パケット402であった場合は、ステップ910に進み、それ以外のパケットであった場合は、ステップ905に進む。   Step 904 is processing for determining whether or not the received packet is the data confirmation response packet 402. If it is the data confirmation response packet 402, the process proceeds to step 910, and if it is any other packet, the process proceeds to step 905.

ステップ905は、受信したパケットが、データ通信パケット401であるか否かを判断する処理である。データ通信パケット402であった場合は、ステップ910に進み、それ以外のパケットであった場合は、ステップ905に進む。   Step 905 is processing for determining whether or not the received packet is the data communication packet 401. If it is a data communication packet 402, the process proceeds to step 910, and if it is any other packet, the process proceeds to step 905.

ステップ906は、時刻同期情報配信パケット404を送信する処理である。本ステップにおいて、ステップ901で受信した時刻同期情報要求パケット403の送信元端末に対して、時刻同期情報配信パケット404を送信する。   Step 906 is processing for transmitting the time synchronization information distribution packet 404. In this step, the time synchronization information distribution packet 404 is transmitted to the transmission source terminal of the time synchronization information request packet 403 received in step 901.

ステップ907は、時刻同期情報の受信処理を行うものである。本ステップにおいて、ブロードキャスト通信によって受信した時刻同期情報配信パケット404の時刻同期情報410を用いた時刻同期調整処理を行う。   Step 907 is a process for receiving time synchronization information. In this step, a time synchronization adjustment process using the time synchronization information 410 of the time synchronization information distribution packet 404 received by broadcast communication is performed.

ステップ908は、ステップ901で受信したパケットに関して、時刻同期処理に関連する処理以外に実施すべき処理があるか否かを判断する処理である。時刻同期処理以外の処理とは、アプリケーション処理、あるいは、経路制御処理、ネットワークアドレス解決処理などである。実施すべき処理がある場合は、ステップ909に進み、ない場合は無線パケットの受信処理を終了する。   Step 908 is processing for determining whether there is processing to be performed other than processing related to the time synchronization processing for the packet received in step 901. Processing other than time synchronization processing includes application processing, path control processing, network address resolution processing, and the like. If there is a process to be performed, the process proceeds to step 909, and if not, the radio packet reception process is terminated.

ステップ909は、ステップ901で受信したパケットに関して、時刻同期処理に関連する処理以外のパケット受信処理である。   Step 909 is packet reception processing other than processing related to the time synchronization processing for the packet received in step 901.

ステップ910は、時刻同期情報の受信処理を行うものである。本ステップにおいて、ユニキャスト通信によって受信したデータ確認応答パケット402の時刻同期情報410を用いた時刻同期調整処理である。   Step 910 performs time synchronization information reception processing. This step is a time synchronization adjustment process using the time synchronization information 410 of the data confirmation response packet 402 received by unicast communication.

ステップ911は、ステップ901で受信したデータ通信パケットの確認応答を行う処理である。本ステップでは、データ通信パケットの送信元端末に対し、データ確認応答パケットの送信直前の時刻情報を格納したデータ確認応答パケットを送信する。   Step 911 is processing for performing an acknowledgment of the data communication packet received in step 901. In this step, a data confirmation response packet storing time information immediately before the transmission of the data confirmation response packet is transmitted to the transmission source terminal of the data communication packet.

図10は、図9のステップ907の処理、すなわち、各端末が受信した時刻同期情報配信パケット404の時刻同期情報410受信時の動作処理を詳細に説明する図である。   FIG. 10 is a diagram for explaining in detail the processing in step 907 in FIG. 9, that is, the operation processing when the time synchronization information 410 of the time synchronization information distribution packet 404 received by each terminal is received.

ステップ1001は、受信した時刻同期情報配信パケット404の送信元を確認する処理である。送信元が親端末である場合はステップ1002に進み、それ以外の場合は、処理を終了する。   Step 1001 is processing for confirming the transmission source of the received time synchronization information distribution packet 404. If the transmission source is the parent terminal, the process proceeds to step 1002; otherwise, the process ends.

ステップ1002は、受信した時刻同期情報配信パケット404内の時刻情報要求ID412が自端末であるか否かを確認する処理である。時刻情報要求IDが自端末である場合、ステップ1003に進み、自端末ではない場合、ステップ1005に進む。   Step 1002 is a process of confirming whether or not the time information request ID 412 in the received time synchronization information distribution packet 404 is the own terminal. If the time information request ID is the local terminal, the process proceeds to step 1003. If the time information request ID is not the local terminal, the process proceeds to step 1005.

ステップ1003は、受信した時刻同期情報配信パケット404の時刻同期情報410を利用した時刻同期の調整処理である。   Step 1003 is a time synchronization adjustment process using the time synchronization information 410 of the received time synchronization information distribution packet 404.

ステップ1004は、次回の時刻同期情報要求パケット403の送信時間をセットする処理である。次回の送信時間は、現自在の時間に要求送信待ち時間を足した時間である。   Step 1004 is processing for setting the transmission time of the next time synchronization information request packet 403. The next transmission time is a time obtained by adding the request transmission waiting time to the current free time.

ステップ1005は、要求送信待ち時間の長さを確認する処理である。要求送信待ち時間が規定した最長時間である場合、ステップ1003に進み、最長時間でない場合、ステップ1006に進む。   Step 1005 is processing for confirming the length of the request transmission waiting time. If the request transmission waiting time is the prescribed maximum time, the process proceeds to step 1003, and if not, the process proceeds to step 1006.

ステップ1006は、要求送信待ち時間の長さを延長する処理である。本ステップでは、トラフィック依存分(T2)703の長さを延長することで、次回の要求送信待ち時間までの間隔を延ばす。トラフィック依存分(T2)703の長さを延ばす方法は、現在のトラフィック依存分(T2)703に固定時間(T1)702分を更に追加する。尚、トラフィック依存分(T2)703の延長方法は、値が大きくなればよく、これに限らない。   Step 1006 is processing for extending the length of the request transmission waiting time. In this step, by extending the length of the traffic dependence (T2) 703, the interval until the next request transmission waiting time is extended. The method of extending the length of the traffic dependent portion (T2) 703 adds a fixed time (T1) 702 minutes to the current traffic dependent portion (T2) 703. Note that the method for extending the traffic dependence (T2) 703 is not limited to this as long as the value is increased.

図11は、図9のステップ910の処理、すなわち、各端末が受信したデータ確認応答パケット402の時刻同期情報410受信時の動作処理を示すものである。   FIG. 11 shows the processing in step 910 of FIG. 9, that is, the operation processing when receiving the time synchronization information 410 of the data confirmation response packet 402 received by each terminal.

ステップ1101は、受信したデータ確認応答パケット402の送信元を確認する処理である。送信元が親端末である場合はステップ1003進み、それ以外の場合は、処理を終了する。ステップ1003、1004の処理は図10の同じステップ番号の処理と同様のため割愛する。   Step 1101 is processing for confirming the transmission source of the received data confirmation response packet 402. If the transmission source is the parent terminal, the process proceeds to step 1003. Otherwise, the process ends. The processing of steps 1003 and 1004 is the same as the processing of the same step number in FIG.

図12は、時刻同期情報配信パケット404の受信と時刻同期情報要求パケット403の送信タイミング変更シーケンスを示すものである。   FIG. 12 shows a sequence for changing the reception timing of the time synchronization information distribution packet 404 and the transmission timing of the time synchronization information request packet 403.

無線端末(H)108は、時刻t11201に一回目の時刻同期情報要求パケット403送信を予約し、2回目を固定時間(T1)702経過した時刻t21202に予約している。無線端末(K)109は、時刻t31203に一回目の時刻同期情報要求パケット403送信を予約し、2回目を固定時間(T1)702経過した時刻t41204に予約している。図8の各端末の時刻同期情報要求の送信タイミング管理の動作処理に従い、時刻t1に無線端末(K)108が無線中継端末(F)107に時刻同期情報要求パケット403送信し、該パケットを受信した無線中継端末(F)107が、時刻同期情報配信パケット404をブロードキャスト通信し、無線端末(K)108及び、無線端末(F)109が受信する。この場合、無線端末(K)108及び、無線端末(F)109は、図9の各端末の無線パケット受信時の動作処理に従い、次回の時刻同期情報要求パケットの送信時間をセットする。無線端末(K)108は、自ら時刻同情報を要求したため、次回の時刻同期情報要求パケット403の送信時間は、固定時間(T1)702経過した時刻t21202から変更はない。一方、無線端末(K)は自ら時刻同情報を要求していないため、送信待ち時間(T)として、トラフィック依存分として固定時間(T1)702をさらに追加した、時刻t51205に予約し、時刻t31203及び、時刻t41204の予約をキャンセルする。以上より、周辺端末の時刻同期情報要求パケット403を利用して、子端末から親端末に送信される時刻同期情報要求パケット403のトラフィックを削減しつつ、時刻同期誤差を一定に保つことが可能となる。   The wireless terminal (H) 108 reserves the first time synchronization information request packet 403 transmission at time t11201, and reserves the second time at time t21202 when the fixed time (T1) 702 has passed. The wireless terminal (K) 109 reserves the first time synchronization information request packet 403 transmission at time t31203, and reserves the second time at time t41204 when the fixed time (T1) 702 has passed. The wireless terminal (K) 108 transmits the time synchronization information request packet 403 to the wireless relay terminal (F) 107 at time t1, and receives the packet in accordance with the operation processing of the transmission timing management of the time synchronization information request of each terminal in FIG. The wireless relay terminal (F) 107 broadcast-transmits the time synchronization information distribution packet 404, and the wireless terminal (K) 108 and the wireless terminal (F) 109 receive them. In this case, the wireless terminal (K) 108 and the wireless terminal (F) 109 set the transmission time of the next time synchronization information request packet in accordance with the operation processing at the time of reception of the wireless packet of each terminal in FIG. Since the wireless terminal (K) 108 requested the same time information itself, the transmission time of the next time synchronization information request packet 403 is not changed from the time t21202 when the fixed time (T1) 702 has passed. On the other hand, since the wireless terminal (K) does not request the same time information itself, the transmission waiting time (T) is reserved at time t51205 to which a fixed time (T1) 702 is further added as a traffic-dependent portion, and time t31203 And the reservation at time t41204 is canceled. As described above, it is possible to keep the time synchronization error constant while reducing the traffic of the time synchronization information request packet 403 transmitted from the child terminal to the parent terminal using the time synchronization information request packet 403 of the peripheral terminal. Become.

図13は、データ確認応答パケット402、及び、時刻同期情報配信パケット404の受信と時刻同期情報要求パケット403の送信タイミング変更シーケンスを示すものである。   FIG. 13 shows a sequence for receiving the data confirmation response packet 402 and the time synchronization information distribution packet 404 and changing the transmission timing of the time synchronization information request packet 403.

図12の通信トラフィックに加え、無線端末(H)108から無線中継端末(F)107へのデータ通信パケットが発生した場合の時刻同期情報要求パケット403の送信タイミング変更シーケンスを示すものである。   13 shows a transmission timing change sequence of the time synchronization information request packet 403 when a data communication packet from the wireless terminal (H) 108 to the wireless relay terminal (F) 107 is generated in addition to the communication traffic of FIG.

無線端末(H)108が時刻t61301に無線中継端末(F)107へのデータ通信パケットを送信し、無線中継端末(F)107が無線端末(H)108にデータ確認応答パケット402を送信する。データ確認応答パケット402を受信した無線端末(H)108は、図11のデータ確認応答パケット402の時刻同期情報410受信時の動作処理に従い、時刻t2の送信予約をキャンセルし、次回の時刻同期情報要求パケット403を、固定時間(T1)702経過した時刻t71302に予約する。
以上より、データ通信を頻繁に実施するような無線端末、及び無線中継端末は、データ確認応答パケットによる時刻同期調整処理が実施できる。そのため、時刻同期誤差を一定に保ちつつ、不要な時刻同期情報要求パケット403のトラフィックの削減が可能である。
The wireless terminal (H) 108 transmits a data communication packet to the wireless relay terminal (F) 107 at time t61301, and the wireless relay terminal (F) 107 transmits a data confirmation response packet 402 to the wireless terminal (H) 108. The wireless terminal (H) 108 that has received the data confirmation response packet 402 cancels the transmission reservation at time t2 in accordance with the operation processing when receiving the time synchronization information 410 of the data confirmation response packet 402 in FIG. The request packet 403 is reserved at time t71302 when the fixed time (T1) 702 has elapsed.
As described above, a wireless terminal and a wireless relay terminal that frequently perform data communication can perform time synchronization adjustment processing using a data confirmation response packet. Therefore, unnecessary time synchronization information request packet 403 traffic can be reduced while keeping the time synchronization error constant.

第1の実施例は、自端末周辺の通信トラフィック、特に、時刻同期情報配信パケット404のトラフィック量に応じて時刻同期情報要求パケットの送信間隔を調整し、また、データ通信が定期的に発生する無線端末は、自らが送信する時刻同期情報要求パケットの送信間隔を遅らせることにより、時刻同期情報要求パケットを削減しつつ、無線ネットワーク内の時刻同期精度を一定以上に保つことが可能であった。これは、データ確認応答パケットを受信した場合、送信宛先ID405、送信元ID406の両方を確認するような無線通信方式を利用して無線ネットワークを構築する場合の本発明の実施形態であった。   In the first embodiment, the transmission interval of the time synchronization information request packet is adjusted according to the communication traffic around the terminal itself, in particular, the traffic volume of the time synchronization information distribution packet 404, and data communication occurs periodically. By delaying the transmission interval of the time synchronization information request packet transmitted by the wireless terminal, it is possible to reduce the time synchronization information request packet and keep the time synchronization accuracy in the wireless network at a certain level or more. This is an embodiment of the present invention in the case where a wireless network is constructed using a wireless communication method that confirms both the transmission destination ID 405 and the transmission source ID 406 when a data confirmation response packet is received.

第2の実施例では、データ確認応答パケットを受信した場合、送信元ID406のみ確認するような無線通信方式を利用して無線ネットワークを構築する場合の本発明の実施形態について説明する。   In the second embodiment, an embodiment of the present invention will be described in the case where a wireless network is constructed using a wireless communication method in which only the transmission source ID 406 is confirmed when a data confirmation response packet is received.

まず、本実施例にかかる無線通信システム構成、無線パケット構成、無線通信システムにおける時刻同期処理の動作概要について説明する。   First, the outline | summary of the operation | movement of the time synchronization process in a radio | wireless communications system structure, a radio | wireless packet structure, and a radio | wireless communications system concerning a present Example is demonstrated.

本実施例にかかる無線通信システム(図1)、端末のハードウェア構成(図2及び3)、無線パケット構成(図4)、時刻要求送信待ち時間の構成(図7)、
各端末の時刻同期情報要求の送信タイミング管理処理(図8)、各端末の無線パケット受信時の処理手順(図9)、各端末の時刻同期情報受信時の処理手順1(図10)、各端末の時刻同期情報受信時の処理手順2(図11)は実施例1と同様である。
Wireless communication system according to the present embodiment (FIG. 1), terminal hardware configuration (FIGS. 2 and 3), wireless packet configuration (FIG. 4), time request transmission waiting time configuration (FIG. 7),
Each terminal's time synchronization information request transmission timing management processing (FIG. 8), each terminal's wireless packet reception procedure (FIG. 9), each terminal's time synchronization information reception procedure 1 (FIG. 10), Processing procedure 2 (FIG. 11) when receiving time synchronization information of the terminal is the same as in the first embodiment.

図14は、本実施例にかかる無線端末間の時刻同期パケットフロー図である。無線ネットワーク100内、無線中継端末(F)107、無線端末(H)108、無線端末(K)109において、無線端末(H)108は、親端末である無線中継端末(F)107に時刻情報要求パケット403を送信し、無線中継端末(F)107は、時刻同期情報配信パケット404をブロードキャストする。無線端末(H)108、及び無線端末(K)109は、該時刻同期情報パケット404の時刻同期情報410に従って、時刻同期ずれを調整する。次に、無線端末(K)109、無線端末(H)108は、アプリケーションデータなどをデータ通信パケット401に格納して、無線中継端末(F)に送信する。このとき、各データ通信パケットに対応するデータ確認応答パケット402がユニキャストで無線端末(K)109、無線端末(H)108に送信される。ユニキャスト通信、ブロードキャスト通信であっても、無線電波としては、同様に届く可能性が高く、本実施例では、送信元ID406が自端末の親端末であった場合、各端末の無線パケット受信時の処理手順(図9)、及び、各端末の時刻同期情報受信時の処理手順2(図11)に従って時刻同期ずれを調整する。これにより、無線ネットワー101内の全ての無線端末が無線通信を利用して時刻同期することが可能となる。   FIG. 14 is a time synchronization packet flow diagram between wireless terminals according to the present embodiment. In the wireless network 100, in the wireless relay terminal (F) 107, the wireless terminal (H) 108, and the wireless terminal (K) 109, the wireless terminal (H) 108 sends time information to the wireless relay terminal (F) 107 that is the parent terminal. The request packet 403 is transmitted, and the wireless relay terminal (F) 107 broadcasts the time synchronization information distribution packet 404. The wireless terminal (H) 108 and the wireless terminal (K) 109 adjust the time synchronization deviation according to the time synchronization information 410 of the time synchronization information packet 404. Next, the wireless terminal (K) 109 and the wireless terminal (H) 108 store application data and the like in the data communication packet 401 and transmit them to the wireless relay terminal (F). At this time, the data confirmation response packet 402 corresponding to each data communication packet is transmitted to the wireless terminal (K) 109 and the wireless terminal (H) 108 by unicast. Even in the case of unicast communication or broadcast communication, there is a high possibility that the radio wave will arrive in the same way. In this embodiment, when the transmission source ID 406 is the parent terminal of the own terminal, each terminal receives a radio packet. The time synchronization deviation is adjusted according to the processing procedure (FIG. 9) of FIG. 9 and the processing procedure 2 (FIG. 11) when receiving the time synchronization information of each terminal. This makes it possible for all the wireless terminals in the wireless network 101 to synchronize time using wireless communication.

以上より、データ通信を頻繁に実施するような無線端末、及び無線中継端末が同一親端末に接続されている無線ネットワークトポロジを構成した場合、データ確認応答パケットによる時刻同期調整処理が実施できるため、時刻同期誤差を一定に保ちつつ、不要な時刻同期情報要求パケット403のトラフィックの削減が可能である。   As described above, when configuring a wireless network topology in which a wireless terminal that frequently performs data communication and a wireless relay terminal are connected to the same parent terminal, time synchronization adjustment processing by a data confirmation response packet can be performed. It is possible to reduce the traffic of the unnecessary time synchronization information request packet 403 while keeping the time synchronization error constant.

また、本発明によると無線ネットワーク内の時刻同期に必要な通信トラフィックを削減するため、ネットワーク全体の通信トラフィックを抑えることができ、ある一定のデータ通信トラフィックを発生させるようなセンサネットワークや電力の自動検針ネットワークにおいて、1つのゲートウェイ配下に存在する無線端末数を増加させることが可能となり、システム全体のコスト削減にも効果的である。   In addition, according to the present invention, the communication traffic necessary for time synchronization in the wireless network is reduced, so that the communication traffic of the entire network can be suppressed, and a sensor network that automatically generates a certain amount of data communication traffic or power automatic In the meter-reading network, the number of wireless terminals existing under one gateway can be increased, which is effective in reducing the cost of the entire system.

また、本発明によると、時刻同期情報配信パケットを定期的にかつ受動的に受信するのではなく、能動的に要求することができるため、無線端末間のクロックのハードウェア個体差があっても、無線ネットワーク内の時刻同期誤差を一定に保つことが可能になるため、高いクロック精度を要求しなくてよく、無線端末のコスト削減にも効果的である。   In addition, according to the present invention, the time synchronization information distribution packet can be actively requested instead of being periodically and passively received. Since the time synchronization error in the wireless network can be kept constant, it is not necessary to require high clock accuracy, which is effective for reducing the cost of the wireless terminal.

100…無線ネットワーク、101…ゲートウェイ無線端末(GW)、102…無線中継端末(A)、103…無線中継端末(B)、104…無線中継端末(C)、105…無線端末(D)、106…無線中継端末(E)、107…無線中継端末(F)、108…無線端末(H)、109…無線端末(I)、110…無線端末(J)、111…無線端末(K)、112…無線端末(G)、202…マイコン、203…ROM、204…中央制御部、205…時刻同期制御部、206…経路管理部、207…無線通信処理部、208…RAM、209…クロック生成回路、210…電源回路、211…RF周辺回路、301…ゲートウェイ無線端末、312…外部ネットワーク接続回路、401…データ通信パケット、402…データ確認応答パケット、403…時刻同期情報要求パケット、404…時刻同期情報配信パケット、405…送信宛先ID、406…送信元ID、407…シーケンス番号、408…パケット長、409…データ通信用ペイロード領域、409…時刻同期情報、410…時刻同期情報要求フラグ、410…時刻同期情報要求者ID、601…無線パケットの受信処理、701…時刻要求送信待ち時間(T)、702…固定分(T1)、702…トラフィック依存分(T2)、1201…時刻(t1)、1202…時刻(t2)、1204…時刻(t3)、1204…時刻(t4)、1205…時刻(t5)、1301…時刻(t6)、1302…時刻(t7)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Wireless network, 101 ... Gateway wireless terminal (GW), 102 ... Wireless relay terminal (A), 103 ... Wireless relay terminal (B), 104 ... Wireless relay terminal (C), 105 ... Wireless terminal (D), 106 ... wireless relay terminal (E), 107 ... wireless relay terminal (F), 108 ... wireless terminal (H), 109 ... wireless terminal (I), 110 ... wireless terminal (J), 111 ... wireless terminal (K), 112 ... Wireless terminal (G), 202 ... Microcomputer, 203 ... ROM, 204 ... Central control unit, 205 ... Time synchronization control unit, 206 ... Path management unit, 207 ... Wireless communication processing unit, 208 ... RAM, 209 ... Clock generation circuit 210 ... Power supply circuit, 211 ... RF peripheral circuit, 301 ... Gateway wireless terminal, 312 ... External network connection circuit, 401 ... Data communication packet, 402 ... Data confirmation response packet, 403 ... Time synchronization information request packet, 404 ... Time synchronization Information distribution packet, 405 ... transmission destination ID, 406 ... transmission source ID, 407 ... sequence 408 ... packet length, 409 ... payload area for data communication, 409 ... time synchronization information, 410 ... time synchronization information request flag, 410 ... time synchronization information requester ID, 601 ... radio packet reception processing, 701 ... time request Transmission waiting time (T), 702 ... fixed part (T1), 702 ... traffic dependent part (T2), 1201 ... time (t1), 1202 ... time (t2), 1204 ... time (t3), 1204 ... time (t4) ), 1205 ... time (t5), 1301 ... time (t6), 1302 ... time (t7).

Claims (7)

複数の無線端末の間で無線パケットを通信する無線端末において、
他の無線端末と無線パケットを通信する通信部と、
他の無線端末と時刻同期をとる時刻同期制御部と、を備え、
前記時刻同期制御部は、時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を自端末周辺の通信トラフィックに応じて、動的に延長又は短縮し、
自端末からの要求なしで前記他の無線端末から前記時刻同期情報を受信した場合は、自端末が前記時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を所定の間隔だけ延長することを特徴とする無線端末。
In a wireless terminal that communicates wireless packets between multiple wireless terminals,
A communication unit that communicates wireless packets with other wireless terminals;
A time synchronization control unit that synchronizes time with other wireless terminals,
The time synchronization control unit dynamically extends or shortens the transmission interval of packets requesting time synchronization information according to the communication traffic around the terminal ,
A wireless communication device that, when receiving the time synchronization information from the other wireless terminal without a request from the own terminal, extends a transmission interval of a packet for requesting the time synchronization information by a predetermined interval. Terminal.
請求項に記載の無線端末において、
前記時刻同期制御部は、
前回時刻同期処理をしてから前記パケットの送信間隔を経過して、自端末から前記時刻同期情報を要求して当該時刻同期情報を受信した場合は、前記時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を最短間隔に短縮することを特徴とする無線端末。
The wireless terminal according to claim 1 ,
The time synchronization control unit
When the packet transmission interval elapses after the previous time synchronization processing, and when the time synchronization information is received from the own terminal and the time synchronization information is received, the packet transmission interval requesting the time synchronization information A wireless terminal characterized by shortening to the shortest interval.
請求項1または、2のいずれか一項に記載の無線端末において、
前記時刻同期制御部は、
前記他の無線端末から、データ通信の確認応答内にある時刻情報を受信して時刻同期誤差を調整し、自端末からの時刻同期情報を要求するパケットの送信時間を延長することを特徴とする無線端末。
In the wireless terminal according to claim 1 or 2 ,
The time synchronization control unit
Receiving time information in a data communication confirmation response from the other wireless terminal, adjusting a time synchronization error, and extending a transmission time of a packet requesting time synchronization information from the own terminal; Wireless terminal.
請求項1乃至のいずれか一項に記載の無線端末と、外部ネットワークへの接続を可能にするゲートウェイとを備える無線ネットワークシステム。 Wireless network system comprising a wireless terminal according to any one of claims 1 to 3, and a gateway that allows connection to an external network. 複数の無線端末の間で無線パケットを通信する通信方法において、
他の無線端末と無線パケットを通信する通信ステップと、
他の無線端末と時刻同期をとる時刻同期ステップと、を備え、
前記時刻同期ステップは、時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を自端末周辺の通信トラフィックに応じて、動的に延長するあるいは短縮し、
自端末からの要求なしで前記他の無線端末から前記時刻同期情報を受信した場合は、前記時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を延長することを特徴とする通信方法。
In a communication method for communicating wireless packets between a plurality of wireless terminals,
A communication step of communicating wireless packets with other wireless terminals;
A time synchronization step for synchronizing time with other wireless terminals,
The time synchronization step dynamically extends or shortens the transmission interval of packets requesting time synchronization information according to the communication traffic around the terminal ,
A communication method characterized by extending a transmission interval of packets requesting the time synchronization information when the time synchronization information is received from the other wireless terminal without a request from the own terminal.
請求項に記載の通信方法において、
前記時刻同期ステップは、
前回時刻同期処理をしてから前記パケットの送信間隔を経過して、自端末から前記時刻同期情報を要求して当該時刻同期情報を受信した場合は、前記時刻同期情報を要求するパケットの送信間隔を最短間隔に短縮することを特徴とする通信方法。
The communication method according to claim 5 , wherein
The time synchronization step includes:
When the packet transmission interval elapses after the previous time synchronization processing, and when the time synchronization information is received from the own terminal and the time synchronization information is received, the packet transmission interval requesting the time synchronization information Is shortened to the shortest interval.
請求項5または6のいずれか一項に記載の通信方法において、
前記時刻同期ステップは、前記他の無線端末から、データ通信の確認応答内にある時刻情報を受信して時刻同期誤差を調整し、自端末からの時刻同期情報を要求するパケットの送信時間を延長することを特徴とする通信方法。
The communication method according to any one of claims 5 and 6 ,
The time synchronization step receives time information in the data communication confirmation response from the other wireless terminal, adjusts the time synchronization error, and extends the transmission time of the packet requesting the time synchronization information from the own terminal. A communication method characterized by:
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