JP5930952B2 - 無線通信システム、無線通信装置及び時刻補正方法 - Google Patents
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Description
そのため、例えば中継用の無線機を介するマルチホップ通信に適用が困難な点や、他のシステムとの連携が困難になることが考えられる。
図1、図2及び図3は、本発明の実施形態に係る無線通信システムの概略構成を示す図である。
マスターノード101は、マスターノード101の基準時刻から無線通信パケットのマスターノード101における送受信時刻を取得し、スレーブノード102a〜cにおける通信パケットの送受信時刻と、マスターノード101における通信パケットの送受信時刻から、マスターノード101においてスレーブノード102a〜cの時刻情報を補正する。詳細な時刻補正方法に関しては後述する。
スマートメータ402a〜dは、工場406、集合住宅407及び一般住宅408a〜bなどに設置され、電力量計の値、ガスや水の使用量などのデータをデータセンター410や、電力会社や、ガス会社などの営業所411に通信網409を介して伝送する。通信網409は、マスターノード、スレーブノード及び中継ノード以外の通信システムを指し、光通信などが該当する。
以下、本発明の第1の実施形態に関して、図面を参照しながら説明する。
このとき、スレーブノード502はデータパケットの送信開始時刻T501を記憶する。
式1
基準時刻補正時間T506=(T502−T501)−T505 式2
式1の(T503―T502)の項は、マスターノード501における応答時間を表し、応答時間が既知の場合、既知の値を代入しても良い。既知の値を代入する場合は、T503を記憶しなくても良い。式1の(T504−T501)の項は、データパケットの送信開始から応答パケットの受信開始までの時間を表し、スレーブノード502からマスターノード501までの伝搬遅延時間及びマスターノード501からスレーブノード502までの伝搬遅延時間の伝搬遅延時間2回分と、マスターノード501における応答時間を合わせた時間を表す。このことから、{(T504−T501)―(T503−T502)}は、2回分の伝搬遅延時間を表し、2で割ることで伝搬遅延時間T505を求めることが出来る。すなわち、式1によってマスターノード501とスレーブノード502の時刻差の有無に関わらず同じ値(伝播の遅延時間)を得ることができる。一方、式2の(T502−T501)の項は、マスターノード501とスレーブノード502の時刻差に伝搬遅延時間T505が加算された時間である。そのため、(T502−T501)の項から伝搬遅延時間T505を減算することで、マスターノード501の基準時刻とスレーブノード502のタイマーの時刻差である基準時刻補正時間T506を求めることが出来る。
応答パケット506の後に、スレーブノード502から送られるデータパケットには、データパケット505の送信時刻と応答パケット506の受信時刻が付されている。これによって、パケットの送受信ごとに逐次マスターノードとスレーブノードの時刻差を求めることができる。
図5は、本発明の第1の実施形態に係るマスターノードの概略構成を示すブロック図である。図5のマスターノード601は、図4のマスターノード501に相当する。マスターノード601は、スレーブノードから受信したデータパケット602に含まれる時刻情報をマスターノード601に内蔵された基準タイマー606に対応した時刻に補正した補正後時刻としてデータに付加したデータパケット603を出力する。マスターノード601は、無線通信処理部604と、送受信時刻取得部605と、基準タイマー606と、スレーブノード別基準時刻補正処理部607と、外部インターフェース608とを有する。
図6は、本発明の第1の実施形態に係るスレーブノードの概略構成を示すブロック図である。図6のスレーブノード701は、図4のスレーブノード502に相当する。スレーブノード701は、外部装置から入力されたデータパケット702に含まれるデータ取得時刻送受信時刻を加えて時刻情報としてデータに付加したデータパケット703を出力する。スレーブノード701は、外部インターフェース704と、無線通信処理部705と、送受信時刻取得部706と、タイマー707とを有する。
以下、本発明の第2の実施形態に関して、図面を参照しながら説明する。
このとき、スレーブノード802はデータパケットの送信開始時刻T801をデータパケット803に付加する。
式3は、マスターノード801とスレーブノード802の時刻差に伝搬遅延時間が加算された時間であり、伝搬遅延時間が必要となる時刻補正精度と比較して十分に小さい場合に基準時刻補正時間T803とすることが出来る。
応答パケットを受信した場合には、次のデータパケットを作成しS401へ戻る。
以下、本発明の第3の実施形態に関して、図面を参照しながら説明する。
式4は、マスターノード1101とスレーブノード1102の時刻差に伝搬遅延時間が加算された時間であり、伝搬遅延時間が必要となる時刻補正精度と比較して十分に小さい場合に基準時刻補正時間T1103とすることが出来る。
次に、データパケットから取得したトリガーパケット受信時刻と、マスターノード1101側の基準タイマー606から取得したトリガーパケットの送信時刻とを用いて基準時刻補正時間を演算し、スレーブノード識別子とシーケンス番号に対応させて記録する(S606)。そして、データパケット内の時刻情報を基準時刻補正時間で補正し(S607)、補正後時刻を付したパケットを作成し、外部へ出力する(S608)。
以下、本発明の第4の実施形態に関して、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第5の実施形態に関して、図面を参照しながら説明する。
本発明は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードによっても実現できる。この場合、プログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ(又はCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード自体、及びそれを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、CD−ROM、DVD−ROM、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−R、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROMなどが用いられる。
102、302、701、1501 スレーブノード
303、403 中継ノード
305 集約装置
409 通信網
304 センサ/アクチュエータ
306 通信ネットワーク
307 監視装置
308 制御装置
402 スマートメータ
410 データセンター
411 営業所
604、705、1303、1403、1503 無線通信処理部
605、706 送受信時刻取得部
606 基準タイマー
607、1404、1603 スレーブノード別基準時刻補正処理部
608、704 外部インターフェース
707、1504 タイマー
1402 通信タイムスケジューリング部
1502 送信タイミング制御部
1602 クロック誤差補正部
Claims (11)
- 基準タイマーを有するマスターノードと、前記マスターノードと無線通信により通信パケットを送受信するスレーブノードと、から構成される無線通信システムにおいて、
前記スレーブノードは、
前記マスターノードとの通信に用いる第一の通信パケットの受信時刻又は送信時刻を自ノードのタイマーから取得し、取得した受信時刻又は送信時刻を表す情報を前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、
前記基準タイマーから取得した前記第一の通信パケットの送信時刻又は受信時刻と、前記スレーブノードから送信された前記第一の通信パケットの受信時刻又は送信時刻と、から前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めて、前記スレーブノードから送信されるにデータに付された時刻を補正し、
前記スレーブノードは、
前記マスターノードへ送信する前記第一の通信パケットの送信時刻T1´、及び、前記マスターノードから送信される第二の通信パケットの受信時刻T2´を自ノードのタイマーから取得し、取得した時刻T1及び時刻T2´を表す情報を第三の通信パケットによって前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、前記第一の通信パケットの受信時刻T1と、前記第二の通信パケットの送信時刻T2を前記基準タイマーから取得し、取得した時刻T1及び時刻T2と、前記第三の通信パケットによって通知された時刻T1´及び時刻T2´とから前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1において、前記マスターノードは、複数の前記スレーブノードと無線通信によて通信パケットを送受信するものであって、
複数の前記スレーブノードは、それぞれ自ノードが有するタイマーに従って測定対象から測定データを取得し、前記測定データにデータの取得時刻を付して前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、複数の前記スレーブノードが有するタイマーと前記基準タイマーとの時刻差を前記スレーブノードごとに求めて、各スレーブノードから送信された前記測定データの取得時刻を補正することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項2において、
前記マスターノードは、
複数の前記スレーブノードが有するタイマーと、前記基準タイマーと、の時刻差を前記スレーブノードごと対応付けて記憶する記憶部を備えることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項3において、
前記マスターノードは、
前記スレーブノードごとに対応づけられた前記基準タイマーとの時刻差から、各スレーブノードの通信パケットの送信タイミング又は測定対象から測定データを取得するタイミングを定めたタイムスケジュールを作成して複数の前記スレーブノードへ送信し、
複数の前記スレーブノードそれぞれは、前記マスターノードから送信された前記タイムスケジュールに従って通信パケットの送信又は測定対象から測定データの取得を行うことを特徴とする無線通信システム。 - 請求項3において、
前記マスターノードは、前記基準タイマーと前記スレーブノードが有するタイマーとの時刻差の履歴から、前記スレーブノードのタイマーに誤差が発生するタイミングを予測し、予測したタイミングで、前記スレーブノードごとに記憶された前記基準タイマーとの時刻差を修正することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1において、
前記スレーブノードは、前記第一の通信パケットの送信時刻T1´を自ノードのタイマーから取得するとともに、当該第一の通信パケットに送信時刻T1´を表す情報付して前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、前記第一の通信パケットの受信時刻T1を前記基準タイマーから取得し、取得した時刻T1´と前記第一の通信パケットによって通知された時刻T1とを比較して前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1において、
前記スレーブノードは、前記第一の通信パケットの受信時刻T1´を自ノードのタイマーから取得し、取得した時刻T1´を表す情報を第二の通信パケットによって前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、前記第一の通信パケットの送信時刻T1を前記基準タイマーから取得し、取得した時刻T1と記第二の通信パケットによって通知された時刻T1´を比較して前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めることを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1において、さらに第二の基準タイマーを有する第二のマスターノードを備え、
前記マスターノードは、前記スレーブノードから受信したデータを前記第二のマスターノードへ中継して無線通信するものであって、
前記マスターノードは、前記第二のマスターノードとの通信に用いる第二の通信パケットの受信時刻又は送信時刻を自ノードの前記基準タイマーから取得し、取得した受信時刻又は送信時刻を前記第二のマスターノードへ送信し、
前記第二のマスターノードは、前記第二の基準タイマーから取得した前記第二の通信パケットの送信時刻又は受信時刻と、前記マスターノードから送信された前記第二の通信パケットの受信時刻又は送信時刻と、から前記基準タイマーと前記第二の基準タイマーの時刻差を求めて記憶することを特徴とする無線通信システム。 - 請求項1に記載の無線通信システムに用いる無線通信装置において、
基準タイマーを有する無線通信装置であって、スレーブノードが測定対象から取得した測定データを含む通信パケットを無線通信によって受信し、
前記スレーブノードが有するタイマーによって取得された、第一の通信パケットの受信時刻又は送信時刻を表す情報を、前記スレーブノードから受信し、
前記基準タイマーから取得した前記第一の通信パケットの送信時刻又は受信時刻と、前記スレーブノードから送信された前記第一の通信パケットの受信時刻又は送信時刻と、から前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めて前記測定データに付された時刻を補正することを特徴とする無線通信装置。 - 請求項1に記載の無線通信システムに用いる無線通信装置において、
基準タイマーを有するマスターノードと通信を行う無線通信装置であって、自装置が有するタイマーに従って測定対象から測定データを取得し、前記測定データにデータの取得時刻を付して前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードとの通信に用いる第一の通信パケットの受信時刻又は送信時刻を自ノードの前記タイマーから取得し、取得した受信時刻又は送信時刻を前記マスターノードへ送信することを特徴とする無線通信装置。 - マスターノードが有する基準タイマーと、前記マスターノードと無線通信を行うスレーブノードが有するタイマーの時刻差を補正する時刻補正方法であって、
前記スレーブノードは、前記マスターノードとの通信に用いる通信パケットの受信時刻又は送信時刻を自ノードの前記タイマーから取得し、取得した受信時刻又は送信時刻を前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、前記基準タイマーから取得した前記通信パケットの送信時刻又は受信時刻と、前記スレーブノードから送信された前記通信パケットの受信時刻又は送信時刻と、から前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めて、前記スレーブノードから送信されるデータに付された時刻を補正し、
前記スレーブノードは、
前記マスターノードへ送信する前記第一の通信パケットの送信時刻T1´、及び、前記マスターノードから送信される第二の通信パケットの受信時刻T2´を自ノードのタイマーから取得し、取得した時刻T1及び時刻T2´を表す情報を第三の通信パケットによって前記マスターノードへ送信し、
前記マスターノードは、前記第一の通信パケットの受信時刻T1と、前記第二の通信パケットの送信時刻T2を前記基準タイマーから取得し、取得した時刻T1及び時刻T2と、前記第三の通信パケットによって通知された時刻T1´及び時刻T2´とから前記スレーブノードのタイマーと前記基準タイマーの時刻差を求めることを特徴とする時刻補正方法。
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