JP2009065352A - Communication control device, communication control method, communication control program and communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、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、アドホックネットワーク又はLAN(Local Area Network)に接続された複数の機器から構成されるシステム等のように、分散配置された多数のノードや移動体に設置されたノードが、相互にデータ通信を行なう場合において、電波干渉等による通信データの衝突を回避する方法に関するものである。 The present invention relates to a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system, such as a system composed of a plurality of devices connected to a sensor network, an ad hoc network, or a LAN (Local Area Network). Thus, the present invention relates to a method for avoiding communication data collision due to radio wave interference or the like when a large number of nodes arranged in a distributed manner or nodes installed in a mobile body perform data communication with each other.
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通信タイミングを相互調整することによって、発信衝突を回避する方法として、特許文献1〜特許文献7に開示される技術がある。
There is a technique disclosed in
特許文献1〜特許文献7に記載される方法では、各ノードが近傍ノードとの間で周期的にインパルス信号(自ノードの発信タイミングを示す制御信号)を送受信することによって通信タイミングの相互調整を行なう。これにより、インパルス信号の電波到達範囲内のノード間で、1周期(インパルス信号の発信周期)の期間を相互に分割する自律的なタイムスロット割当を実現する。ここで、インパルス信号は、必ずしもインパルス状の波形を有する信号である必要はなく、一般的な制御信号と同様にパケット等で構成することが可能である。そこで、以下では、このインパルス信号をタイミング制御信号とも呼ぶ。タイミング制御信号の発信周期を、以後、単に周期と呼ぶ。各ノードが送信するタイミング制御信号の電波到達範囲は、当該ノードが通信タイミング調整を行なう相互作用範囲に対応する。
In the method described in
近傍ノード間におけるタイミング制御信号の送受信方法にはいくつかの形態がある。1番目の形態は、図2(a)に示すように、タイミング制御信号の電波到達範囲を、データ信号の電波到達範囲よりも広くし、例えば、その比を2倍程度とする。この場合、タイミング制御信号とデータ信号との送信電力比を調節することによって、電波到達範囲の比を設定する。タイミング制御信号とデータ信号との電波到達範囲の比を、このようにする理由は、隠れ端末などによる発信衝突の発生を回避するためである。 There are several forms of transmission / reception methods of timing control signals between neighboring nodes. In the first form, as shown in FIG. 2A, the radio wave arrival range of the timing control signal is made wider than the radio wave arrival range of the data signal, and the ratio is, for example, about twice. In this case, the ratio of the radio wave coverage is set by adjusting the transmission power ratio between the timing control signal and the data signal. The reason for setting the ratio of the radio wave arrival range between the timing control signal and the data signal in this way is to avoid the occurrence of a transmission collision caused by a hidden terminal or the like.
2番目の形態は、図2(b)に示すように、タイミング制御信号とデータ信号の電波到達範囲は同一(つまり、送信電力は同一)とし、他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自身の内部に生成した当該ノードに対する仮想位相を、自身がタイミング制御信号を送信する際に付加する方法である(特許文献5参照)。 In the second form, as shown in FIG. 2B, the radio wave arrival ranges of the timing control signal and the data signal are the same (that is, the transmission power is the same), and based on the timing control signal received from another node, This is a method of adding a virtual phase for the node generated inside itself when transmitting a timing control signal (see Patent Document 5).
着目ノードからタイミング制御信号を受信したノード(図2(b)における実線の円内のノード)は、自ノードの内部に着目ノードに対する仮想位相が存在しなければ新たに生成し、すでに存在する場合はその値を調整する。生成あるいは調整された仮想位相の値は、その後、固有角振動数に相当する一定の速度で変化する。そして、自ノードがタイミング制御信号を送信する際に、現時刻における着目ノードに対する仮想位相の値を付加して送信する。このようにすることで、着目ノードの位相情報が1ホップ先のノード(図2(b)における実線の円内のノード)を介して間接的に2ホップ先(図2(b)において、点線の円内のノードで実線の円内に含まれないもの)のノードに伝えられる。 The node that has received the timing control signal from the target node (the node in the solid circle in FIG. 2B) is newly generated if the virtual phase for the target node does not exist within the own node, and already exists Adjust its value. The generated or adjusted virtual phase value thereafter changes at a constant speed corresponding to the natural angular frequency. Then, when the own node transmits the timing control signal, the value is added with the value of the virtual phase for the node of interest at the current time. By doing so, the phase information of the node of interest is indirectly 2 hops ahead (a dotted line in FIG. 2B) via the 1 hop ahead node (node in the solid line circle in FIG. 2B). Nodes that are not included in the solid circle).
上記では、着目ノードの位相情報が2ホップ先のノードに間接的に伝えられる仕組みついて説明したが、すべてのノードの位相情報が同様にして2ホップ先のノードに伝えられる。したがって、通信タイミング調整における相互作用範囲は、各ノードの2ホップ近傍範囲となる。 In the above description, the mechanism in which the phase information of the node of interest is indirectly transmitted to the node that is 2 hops ahead has been described. However, the phase information of all the nodes is similarly transmitted to the node that is 2 hops away. Therefore, the interaction range in the communication timing adjustment is a 2-hop neighborhood range of each node.
上記の特許文献1〜特許文献7に開示される通信タイミング制御方法を用いた場合、一般に、周期内における各ノードの送信順序が発信衝突回避という条件下で、ランダムに決定されるため、しばしば通信遅延が非常に大きくなる場合が発生するという問題がある。以下に、この問題について具体的に説明する。
When using the communication timing control method disclosed in the
図3は、ノードの空間配置と送信経路の例を示す図である。図3において、すべてのノードで定期的にトラヒックが発生する状況を想定する。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of spatial arrangement of nodes and transmission paths. In FIG. 3, a situation is assumed in which traffic periodically occurs in all nodes.
例えば、ノード1で発生したトラヒックを、隣接ノードを介してマルチホップで送信していき、最終的にノード6に到達させる場合の通信遅延の大きさについて考える。
For example, consider the magnitude of communication delay in the case where traffic generated in
すべてのノードでトラヒックが発生しているので、発信衝突を回避する何らかの方法が必要となる。これに対して、上記特許文献1〜特許文献7に開示される通信タイミング制御方法を用いれば、近傍ノード間における発信衝突を回避すべく、個々のノードが自律的にタイムスロットを獲得する。
Since traffic is occurring at all nodes, some way to avoid outgoing collisions is required. On the other hand, if the communication timing control method disclosed in
しかし、各ノードが獲得するタイムスロットの順序関係は、送信経路とは無関係である。そのため、最悪のケースでは、図4に示すような形態になり、通信遅延が大きくなるという問題が発生する。以下、図4が表す内容について説明する。 However, the time slot order relationship acquired by each node is independent of the transmission path. Therefore, in the worst case, the configuration is as shown in FIG. 4 and a problem that the communication delay becomes large occurs. Hereinafter, the contents represented by FIG. 4 will be described.
図4は、周期T内で各ノードが獲得したタイムスロットの位置と通信遅延の関係を示す図である。周期内において、ノード1が先頭スロット、ノード2が最後尾のスロット、ノード3がノード2の直前のスロット、ノード4がノード3の直前のスロット、ノード5がノード4の直前のスロットを獲得した場合を示している。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the position of the time slot acquired by each node within the period T and the communication delay. Within the period,
この場合、ある時刻にノード1で発生したトラヒックは、次の先頭スロットの開始時刻までノード1において保持され、その後、先頭スロットを用いてノード2に送信される。ノード2に到達したトラヒックは、最後尾のスロットの開始時刻までノード2において保持され、その後、最後尾のスロットを用いてノード3に送信される。以下、同様にして、それぞれのノードで自ノードのタイムスロットになるまで保持された後、最終的に送信データがノード6に到達する。
In this case, the traffic generated in the
以上の過程において、各ノードでそれぞれ1周期近くトラヒックを保持する時間が発生するから、トラヒックが送信先に到達するまでに時間がかかり、通信遅延が大きくなってしまう。図4の例の場合、結局、ノード1から5ホップ先のノード6に到達させるのに、5周期近い通信遅延が発生することになる。
In the above process, each node has time to hold traffic for almost one period, so it takes time for the traffic to reach the transmission destination and communication delay increases. In the case of the example in FIG. 4, a communication delay of nearly 5 cycles occurs after the
そのため、各ノードにおいて、他ノードとの間で通信タイミングを相互調整して、自ノードの通信タイミングを決定する際に、データ信号の送信経路情報(送信経路情報、中継順序情報を含む)に従った通信タイミングを求めることができる通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード及び通信システムが求められている。 Therefore, each node adjusts the communication timing with other nodes to determine the communication timing of the own node, and follows the transmission path information (including transmission path information and relay order information) of the data signal. There is a need for a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system that can determine the communication timing.
かかる課題を解決するために、第1の本発明の通信制御装置は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに搭載される通信制御装置において、(1)他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信手段と、(2)他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算手段と、(3)データ信号の送信経路情報を参照して、通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認手段と、(4)位相順序確認手段による位相状態の順序が送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整手段とを備えることを特徴とする。 In order to solve such a problem, a communication control apparatus according to a first aspect of the present invention is a communication control apparatus mounted on each of a plurality of nodes constituting a communication system, and (1) indicates a data transmission timing of another node. Timing control signal communication means for receiving a timing control signal or transmitting a timing control signal indicating the timing of data transmission of the own node; (2) Based on the timing control signal received from another node, A communication timing calculation means for obtaining the communication timing of the own node by changing the phase state; and (3) a phase for confirming the order of the phase states obtained by the communication timing calculation means with reference to the transmission path information of the data signal. If the order of the phase states by the order confirmation means and (4) phase order confirmation means does not correspond to the transmission path information, Characterized in that it comprises a phase adjusting means for changing the over de phase.
第2の本発明の通信制御方法は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに搭載される通信制御装置の通信制御方法において、(1)タイミング制御信号通信手段が、他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信工程と、(2)通信タイミング計算手段が、他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算工程と、(3)位相順序確認手段が、データ信号の送信経路情報を参照して、通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認工程と、(4)位相調整手段が、位相順序確認手段による位相状態の順序が送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整工程とを有することを特徴とする。 A communication control method according to a second aspect of the present invention is a communication control method for a communication control device mounted on each of a plurality of nodes constituting a communication system. (1) The timing control signal communication means transmits data from other nodes. A timing control signal communication step of receiving a timing control signal indicating timing or transmitting a timing control signal indicating timing of data transmission of the own node; and (2) timing received by the communication timing calculation means from another node. A communication timing calculation step of obtaining a communication timing of the own node by changing a phase state in the own node based on the control signal; and (3) a phase order confirmation unit refers to the transmission path information of the data signal and performs communication. A phase order confirmation step for confirming the order of the phase states obtained by the timing calculation means; and (4) phase adjustment. Stage, if the order of phase states by the phase sequence confirmation means does not correspond to the transmission path information, and having a phase adjustment step of changing the phase of the node.
第3の本発明の通信制御プログラムは、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに搭載される通信制御装置を機能させる通信制御プログラムにおいて、通信制御装置を、(1)他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信手段、(2)他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算手段、(3)データ信号の送信経路情報を参照して、通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認手段、(4)位相順序確認手段による位相状態の順序が送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整手段として機能させる通信制御プログラム。 A communication control program according to a third aspect of the present invention is a communication control program for causing a communication control device mounted in each of a plurality of nodes constituting a communication system to function, wherein (1) data transmission of other nodes is performed. Timing control signal communication means for receiving a timing control signal indicating timing or transmitting a timing control signal indicating timing of data transmission of the own node; (2) based on the timing control signal received from another node; Communication timing calculation means for determining the communication timing of the own node by changing the phase state at the node, (3) Checking the order of the phase states determined by the communication timing calculation means with reference to the transmission path information of the data signal Phase order confirmation means, (4) The phase state order by the phase order confirmation means is the transmission path information. If not respond, the communication control program to function as a phase adjusting means for changing the phase of the node.
第4の本発明のノードは、通信システムを構成するノードが、第1の本発明の通信制御装置を備えるものである。 In the node of the fourth aspect of the present invention, a node constituting the communication system includes the communication control apparatus of the first aspect of the present invention.
第5の本発明の通信システムは、第4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。 A communication system according to a fifth aspect of the present invention includes a plurality of nodes according to the fourth aspect of the present invention.
本発明によれば、各ノードにおいて、他ノードとの間で通信タイミングを相互調整して、自ノードの通信タイミングを決定する際に、データ信号の送信経路情報に従った通信タイミングを求めることができ、その結果、通信遅延を低減することができる。 According to the present invention, in each node, when the communication timing of the own node is determined by mutually adjusting the communication timing with other nodes, the communication timing according to the transmission path information of the data signal can be obtained. As a result, communication delay can be reduced.
(A)第1の実施形態
以下では、本発明の通信制御装置、通信制御方法、通信制御プログラム、ノード及び通信システムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
(A) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of a communication control device, a communication control method, a communication control program, a node, and a communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1の実施形態は、無線通信ネットワーク(無線システム)を構成する複数のノードのそれぞれが本発明を備え、各ノードが送信経路情報に従ったタイムスロットを獲得する場合の実施形態を例示する。 The first embodiment exemplifies an embodiment in which each of a plurality of nodes constituting a wireless communication network (wireless system) includes the present invention, and each node acquires a time slot according to transmission path information.
以下の第1の実施形態では、送信経路情報が各ノードに予め与えられていると仮定する。すなわち、各ノードは、自ノードがどのノードからデータを受信して、どのノードにデータを送信するかという情報を保持していると仮定する。 In the following first embodiment, it is assumed that transmission path information is given to each node in advance. That is, it is assumed that each node holds information on which node it receives data from and to which node the data is transmitted.
(A−1)第1の実施形態の構成
図1は、第1の実施形態のノードの内部構成を示す内部構成図である。図1において、第1の実施形態のノード10は、タイミング制御信号受信部11、通信タイミング計算部12、タイミング制御送信部13、データ通信部14、を少なくとも有して構成される。
(A-1) Configuration of First Embodiment FIG. 1 is an internal configuration diagram illustrating an internal configuration of a node according to the first embodiment. In FIG. 1, the node 10 of the first embodiment is configured to include at least a timing control
タイミング制御信号受信部11は、近傍ノードが発信した出力タイミング制御信号を入力タイミング制御信号として受信し、受信した他ノードのタイミング制御信号を通信タイミング計算部12に与えるものである。
The timing control
通信タイミング計算部12は、タイミング制御信号受信部11から他ノードのタイミング制御信号を受け取ると、他ノードのタイミング制御信号に基づいて、自ノードの通信タイミングを規定する位相信号を形成し、この位相信号の位相値(位相情報ともいう)をタイミング制御信号送信部13及びデータ通信部14に与えるものである。
Upon receiving the timing control signal of the other node from the timing control
ここで、通信タイミング計算部12による位相信号の位相モデル形成方法(通信タイミングの制御方法)としては、特に限定されるものではなく、特許文献1〜特許文献7に記載の方法を広く適用することができる。
Here, the phase model formation method (communication timing control method) of the phase signal by the communication
なお、第1の実施形態では、通信タイミング計算部12が、特許文献5に記載の仮想位相モデル形成方法を適用する場合を例示して説明する。
In the first embodiment, a case where the communication
すなわち、通信タイミング計算部12は、他ノードのタイミング制御信号の受信の際、その発信元ノードに対する仮想的な位相モデル(以下、仮想位相モデルと呼ぶ)を自ノード内部に生成する。この仮想位相モデルを用いて、擬似的に他ノードの位相を算出し、自ノードと他ノードとの間の位相差を時間連続的に観測可能とする。
That is, when receiving the timing control signal of another node, the communication
ここで、通信タイミング計算部12が形成する位相信号の位相モデルについて図5及び図6を用いて説明する。なお、図5及び図6に示す状態変化は、タイミング制御信号送信部13の機能も関係している。
Here, the phase model of the phase signal formed by the communication
図5及び図6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。 5 and 6 show a relationship formed between a target node (own node) and a neighboring node (another node) when attention is paid to a certain node, that is, a phase relationship between respective nonlinear vibration rhythms. Shows how the changes over time.
図5は、着目ノードiに対して近傍ノードjが1個存在する場合を示す。図5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と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(位相値)を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に投影した点の運動が非線形振動リズムに対応する。後述する式(1.1)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5(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5(b)に示す状態(過渡状態)を経て、図5(c)に示すような2つの質点の位相差がほぼπである定常状態に変化していく。 FIG. 5 shows a case where there is one neighboring node j for the node i of interest. In FIG. 5, the motion of two mass points rotating on a circle represents a non-linear vibration rhythm corresponding to the node of interest and neighboring nodes, and the angle of the mass point on the circle is the value of the phase signal (phase) at that time. Value). The motion of the point where the rotational motion of the mass point is projected on the vertical or horizontal axis corresponds to the nonlinear vibration rhythm. By the operation based on the equation (1.1) described later, the two mass points try to be in opposite phases to each other, and even if the two mass points are close to each other in the initial state as shown in FIG. With the passage of time, the state (transient state) shown in FIG. 5B is changed to a steady state where the phase difference between the two mass points is almost π as shown in FIG. 5C.
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、ノード間でタイミング制御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、それぞれの角速度を変化(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、それぞれのノードは、所定の位相α(例えば、α=0)のときに出力タイミング制御信号を発信するものとした場合、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。 Each of the two mass points rotates with the natural angular frequency parameter ω as a basic angular velocity (corresponding to a basic velocity that changes its own operation state). Here, when an interaction based on transmission / reception of a timing control signal occurs between nodes, these mass points change (slow and steep) their respective angular velocities, and consequently reach a steady state that maintains an appropriate phase relationship. . This operation can be regarded as forming a stable phase relationship by repelling each other while the two mass points rotate. In the steady state, as described later, when each node transmits an output timing control signal at a predetermined phase α (for example, α = 0), the transmission timing at each node is appropriate. A time relationship is formed.
また、図6は、着目ノードiに対して2個の近傍ノードj1及びj2が存在する場合を示している。近傍ノードが2個存在する場合においても、上述と同様に、それぞれの質点が回転しながら相互に反発しあうことによって、安定な位相関係(時間的な関係に関する安定性)を形成する。近傍ノード数が3個以上の場合についても同様である。 FIG. 6 shows a case where there are two neighboring nodes j1 and j2 for the node of interest i. Even in the case where there are two neighboring nodes, a stable phase relationship (stability related to temporal relationship) is formed by repelling each other while rotating the respective mass points as described above. The same applies to the case where the number of neighboring nodes is 3 or more.
上述の安定な位相関係(定常状態)の形成は、近傍ノード数の変化に対して非常に適応的(柔軟)な性質をもつ。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。以上が、通信タイミング計算部12の基本的な機能である。
The formation of the stable phase relationship (steady state) described above has a very adaptive (flexible) property with respect to changes in the number of neighboring nodes. For example, it is assumed that one neighboring node is added when there is one neighboring node with respect to the node of interest and a stable phase relationship (steady state) is formed. The steady state once collapses, but after passing through the transient state, a new steady state in the case where there are two neighboring nodes is reformed. In addition, when a neighboring node is deleted or does not function due to a failure or the like, an adaptive operation is performed in the same manner. The above is the basic function of the communication
本発明の通信タイミング計算部12は、位相順序関係評価部121、位相シフト実行部122、位相演算部123を少なくとも有している。
The communication
ここで、位相順序評価部121は、自ノードの位相と、相互作用範囲内のすべての他ノードに対する仮想位相モデルを参照し、位相の順序関係が送信経路情報と整合しているか否かを判断するものである。
Here, the phase
ここで、送信経路情報は、上述したように予め与えられているものである。例えば、最終的な宛先ノードが発信するタイミング制御信号を各ノード間でマルチホップ転送する場合、各ノードは受信したタイミング制御信号の宛先ノードからのホップ数を観測する。そして、宛先ノードからのホップ数が最小のものを、自ノードから宛先ノードまでのホップ数として保持しておく。この場合、この自ノードから宛先ノードまでのホップ数を送信経路情報とすることができる。 Here, the transmission path information is given in advance as described above. For example, when the timing control signal transmitted from the final destination node is transferred between the nodes in a multihop manner, each node observes the number of hops from the destination node of the received timing control signal. Then, the one with the smallest number of hops from the destination node is held as the number of hops from the own node to the destination node. In this case, the number of hops from this node to the destination node can be used as transmission path information.
また、位相順序評価部121による位相の順序関係の判断方法については、動作の項で詳細に説明する。
A method for determining the phase order relationship by the phase
位相シフト実行部122は、位相順序評価部121により位相の順序関係が送信経路情報と整合していないと判断された場合に、自ノードの位相をシフト(位相の順序関係を変化)させるものである。また、位相シフト実行部122は、自ノードの位相シフト結果を位相演算部123に与える。位相シフト実行部122による自ノードの位相シフトの方法の詳細については動作の項で説明するが、これにより、自ノードが、自律的に、送信経路情報に依存した順序関係のタイムスロットを獲得することができる。
The phase
位相演算部123は、他ノードのタイミング制御信号に基づいて、自ノードの通信タイミングを規定する位相信号の位相を形成するものである。また、位相シフト演算部123は、位相シフト実行部122による位相シフト結果を取り込み、自ノードの位相シフト後の位相信号も形成するものである。位相演算部123は、後述する式(1.1)及び式(1.2)を用いて位相信号を形成する。
The
タイミング制御信号送信部13は、通信タイミング計算部12から位相情報(位相信号の位相値)を受け取ると、この位相情報に基づいて、出力タイミング制御信号を送信するものである。
When receiving the phase information (phase signal phase value) from the communication
ここで、出力タイミング制御信号の送信タイミングとしては、例えば、位相信号の位相値が所定の位相α(0≦α<2π)のタイミングで送信する方法を適用することできる。なお、この所定の位相αは、予めシステム全体で統一さえておくことが好ましい。例えば、第1の実施形態では、所定の位相αはα=0でシステム全体で統一されているものとする。 Here, as the transmission timing of the output timing control signal, for example, a method of transmitting the phase signal at a timing where the phase value of the phase signal is a predetermined phase α (0 ≦ α <2π) can be applied. In addition, it is preferable that the predetermined phase α is previously unified in the entire system. For example, in the first embodiment, it is assumed that the predetermined phase α is uniform throughout the system with α = 0.
データ通信部14は、自ノードにおいて送信データが発生した場合に、そのデータを出力データ信号として送信するものである。また、データ通信部14は、他ノードが送信したデータを入力データとして受信し、このデータを出力データとして送信先に送信するものである。
The
データ通信部14は、通信タイミング計算部12から位相情報を受け取り、位相関係が定常状態を示す場合に、後述するタイムスロット(システム等が割り当てた固定的な時間区間ではないが、第1の実施形態では「タイムスロット」という用語を用いる)で行なうものである。なお、データ通信部14は、位相関係が過渡状態を示す場合、送信動作を停止している。なお、出力データ信号は、出力タイミング制御信号と同一周波数帯で送信周波数とするものであってもよい。
The
タイムスロットは、位相信号の位相θi(t)が、δ1≦θi(t)≦β1−δ2である期間である。タイムスロットの開始点(そのときの位相信号の値をδ1とする)は、出力タイミング制御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タイミング制御信号の受信タイミングより多少オフセット分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、タイミング制御信号(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。δ1及びδ2は、例えば、ノードの設置状況下で実験的に決定することができるものである。 The time slot is a period in which the phase θ i (t) of the phase signal is δ 1 ≦ θ i (t) ≦ β 1 −δ 2 . The start point of the time slot (the value of the phase signal at that time is δ 1 ) is the timing when the transmission of the output timing control signal is completed, and the end point of the time slot (the value of the phase signal at that time is β 1 −δ 2 ) is set to a timing slightly before the offset δ 2 from the reception timing of the first timing control signal for each period of the phase signal. δ 1 and δ 2 are a wireless space in the vicinity of the node, and a timing control signal (including both the case where the transmission source is the own node and the other node) and a data signal (when the transmission source is the own node) Phase width corresponding to a very short time to compensate for the absence of both at the same time. For example, δ 1 and δ 2 can be determined experimentally under node installation conditions.
例えば、図5(c)に示すような「定常状態」の場合、ノードiは、位相θiが0から出力タイミング制御信号を送信し始め、位相θiがδ1になる前に、出力タイミング制御信号の送信を終了させておき、位相θiがδ1から出力データ信号を送信し始め、位相θiがβ1−δ2になると(但しβ1≒π)、出力データ信号の送信を終了させ、それ以降、θiが再び0になるまで、出力タイミング制御信号の送信も出力データ信号の送信も停止させる。他方のノードjも、位相θjに基づいて同様な動作を実行するが、位相θiと位相θjとがほぼπだけずれているので、送信動作が競合することはない。ノード数が3個以上の場合も同様に、送信動作が競合することはない。 For example, in the “steady state” as shown in FIG. 5C, the node i starts transmitting the output timing control signal from the phase θ i of 0, and before the phase θ i becomes δ 1 , the output timing The transmission of the control signal is terminated, and when the phase θ i starts to transmit the output data signal from δ 1 and the phase θ i becomes β 1 −δ 2 (where β 1 ≈π), the output data signal is transmitted. Thereafter, the transmission of the output timing control signal and the transmission of the output data signal are stopped until θ i becomes 0 again. The other node j performs the same operation based on the phase θ j , but the transmission operation does not compete because the phase θ i and the phase θ j are shifted by approximately π. Similarly, when the number of nodes is three or more, transmission operations do not compete.
(A−2)第1の実施形態の動作
次に、第1の実施形態のノードにおける通信タイミングの制御処理の動作について図面を参照しながら詳細に説明する。
(A-2) Operation of the First Embodiment Next, the operation of the communication timing control process in the node of the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
以下では、図3に示すように、図1の構成を有するノードを多数分散配置させた状況において、近傍ノード間で、タイミング制御信号の送受信方法として仮想位相モデルの計算方法を採用した場合の動作を説明する。勿論、タイミング制御信号の送受信方法は、特に限定されるものではなく、他の方法(例えば、図2(a)に示す方法)を適用することができる。 In the following, as shown in FIG. 3, in a situation where a large number of nodes having the configuration of FIG. 1 are distributed in a distributed manner, operation when a virtual phase model calculation method is adopted as a method of transmitting and receiving timing control signals between neighboring nodes. Will be explained. Of course, the method for transmitting and receiving the timing control signal is not particularly limited, and other methods (for example, the method shown in FIG. 2A) can be applied.
まず、各ノード10において、通信タイミング計算部12により、位相信号の位相を形成する演算処理が行なわれ、位相信号の位相値(位相情報)が求められると、タイミング制御信号送信部13により出力タイミング制御信号が送信される。
First, in each node 10, when the arithmetic processing for forming the phase of the phase signal is performed by the communication
これにより、各ノード10は、1ホップ近傍のノード間でタイミング制御信号の送受信を行ない、通信タイミングの相互調整が実行される。 Thereby, each node 10 transmits / receives a timing control signal between the nodes near 1 hop, and mutual adjustment of a communication timing is performed.
また、タイミング制御信号送信部13は、自ノードが送信するタイミング制御信号に、「1ホップ近傍範囲に存在するすべての他ノードに対するノード番号」及び「仮想位相」の情報を付加して送信する。
Further, the timing control
従って、各ノード10が1ホップ近傍範囲に存在する他ノードからタイミング制御信号を受信すると、各ノード10は、「1ホップ近傍範囲に存在するすべての他ノードに対するノード番号」及び「仮想位相」の情報に基づいて、間接的に2ホップ近傍範囲の他ノードに対する位相情報を得ることができる。 Therefore, when each node 10 receives a timing control signal from another node existing in the vicinity of one hop, each node 10 has “node numbers for all other nodes existing in the vicinity of one hop” and “virtual phase”. Based on the information, it is possible to indirectly obtain phase information for other nodes in the vicinity of the 2-hop range.
各ノード10が他ノードのタイミング制御信号を受信すると、通信タイミング計算部12は、その受信タイミングで、2ホップ近傍範囲の他ノードに対する位相情報を用いて、当該ノードに対する仮想位相モデルを生成し、以後、受信のたびに、その仮想位相の値を調整する。
When each node 10 receives the timing control signal of the other node, the communication
そして、通信タイミング計算部12における演算は、2ホップ近傍範囲のすべての他ノードに対する仮想位相を用いて実行される。このように、通信タイミング計算部12による通信タイミング調整における相互作用範囲は、各ノード10の2ホップ近傍範囲で行なわれる。
And the calculation in the communication
次に、通信タイミング計算部12における演算処理について説明する。通信タイミング計算部12の演算処理は、例えば、次式(1.1)及び(1.2)を用いて行なう。
Next, calculation processing in the communication
式(1.1)及び(1.2)は、非線形振動子が結合した系をモデル化した数式に、適切な変形を施したものである。
ここで、変数tは時間を表し、θi(t)は、時刻tにおける自ノードiの位相を表す。θi(t)は、mod2π(2πで割った余り)の演算を施すことにより、常に、区間0≦θi(t)<2πの値を取るものとする。
Here, the variable t represents time, and θ i (t) represents the phase of the own node i at time t. It is assumed that θ i (t) always takes a value of
d/dtは時間tに関する微分演算を表す記号であり、dθi(t)/dtは位相θi(t)を時間tで微分した状態変数を表す。 d / dt is a symbol representing a differential operation with respect to time t, and dθ i (t) / dt represents a state variable obtained by differentiating phase θ i (t) with respect to time t.
ωiは、固有角振動数パラメータであり、各ノード固有の振動リズムを表す。ここでは、一例として、ωiの値をあらかじめ全ノードで同一の値に統一しておくものと仮定する。 ω i is a natural angular frequency parameter and represents a vibration rhythm unique to each node. Here, as an example, it is assumed that the value of ω i is previously unified to the same value in all nodes.
ΔΘij(t)は、相互作用範囲内の他ノードjに対する仮想位相Θij(t)と、自ノードiの位相θi(t)との位相差である。ただし、位相差ΔΘij(t)は、2πを加算した値にmod2π(2πで割った余り)の演算を施すことにより、便宜的に区間0≦ΔΘij(t)<2πの値を取るものとする。
ΔΘ ij (t) is a phase difference between the virtual phase Θ ij (t) with respect to another node j in the interaction range and the phase θ i (t) of the own node i. However, the phase difference ΔΘ ij (t) takes a value of
R(ΔΘij(t))は、位相差ΔΘij(t)に応じて自ノードの振動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る。図7は、位相応答関数R(ΔΘij(t))の具体例を示す説明図である。この位相応答関数は、自ノードと近傍ノードとの位相差を位相φc以上にする力学的特性を備える。
式(1.3)〜(1.5)においてφd及びαは定数パラメータを表し、これらの値は実験的に決定するものである。 In equations (1.3) to (1.5), φd and α represent constant parameters, and these values are determined experimentally.
定数パラメータφdは、データの発信に最低限必要な位相幅φc以上の値を取る(φd≧φc)。ただし、第1の実施形態において、位相応答関数の関数形は上記形態に限定されないことに注意されたい。自ノードと近傍ノードとの位相差を位相幅φc以上にする力学的特性を与える関数は、種々の関数形を用いて実現可能である。 The constant parameter φd takes a value greater than or equal to the minimum phase width φc necessary for data transmission (φd ≧ φc). However, it should be noted that in the first embodiment, the function form of the phase response function is not limited to the above form. A function that gives a mechanical characteristic that makes the phase difference between its own node and a neighboring node greater than or equal to the phase width φc can be realized by using various function forms.
R(ΔΘij(t))を含む項のN^(ハット)iは時刻tにおける仮想位相モデルの総数、Kは結合定数パラメータを表す。ここで、結合定数パラメータKは、位相の時間発展に対するR(ΔΘij(t))を含む項の寄与度を決定するパラメータであり、その値は実験的に決定することができるものである。 In the term including R (ΔΘ ij (t)), N ^ (hat) i represents the total number of virtual phase models at time t, and K represents a coupling constant parameter. Here, the coupling constant parameter K is a parameter that determines the contribution of a term including R (ΔΘ ij (t)) to the time evolution of the phase, and its value can be determined experimentally.
{Θij(t)|∀j}は、自ノード内部に生成された「相互作用範囲内の他ノードiに対する仮想位相Θij(t)」の集合を表し、この集合の全要素が関数Z({Θij(t)|∀j},θi(t))の独立変数(関数への入力変数)になっていることを表している。 {Θ ij (t) | ∀ j} denotes the set of generated inside the own node "virtual phase theta ij to other nodes i within an interaction range (t)", all elements are function Z of the set ({Θ ij (t) | ∀ j}, θ i (t)) is an independent variable (an input variable to the function).
Z({Θij(t)|∀j},θi(t))は、自ノードiの位相θi(t)と、相互作用範囲内のすべての他ノードjに対する仮想位相Θij(t)を参照し、位相の順序関係が送信経路情報と整合していない場合に、それに応じて自ノードiの位相をシフト(位相の順序関係を変化)させる働きをする関数である。この関数Z({Θij(t)|∀j},θi(t))は、位相シフト実行部122により演算処理される関数である。
Z ({Θ ij (t) | ∀ j}, θ i (t)) includes a phase θ i (t) of the node i, the virtual phase theta ij (t to all other nodes j in interaction range ), When the phase order relationship is not consistent with the transmission path information, the function of shifting the phase of its own node i (changing the phase order relationship) accordingly. The function Z ({Θ ij (t) | ∀ j}, θ i (t)) is a function that is the arithmetic processing by the phase
上記のR(ΔΘij(t))には、位相の順序関係を変化させる働きはない。また、上記特許文献5等に開示されるストレス応答関数ξ(Si(t))は、位相をシフト(位相の順序関係を変化)させる働きを有するが、送信経路情報とは無関係に機能する。それに対して、Z({Θij(t)|∀j},θi(t))は、送信経路情報に依存して位相の順序関係を変化させる働きを有する点が異なる。ノード間における位相の順序関係は、そのまま各ノードが獲得するタイムスロットの順序関係に対応する。従って、関数Z({Θij(t)|∀j},θi(t))の機能を新たに付加することにより、各ノードが自律的に、送信経路情報に依存した順序関係でタイムスロットを獲得する動作が実行される。
The above R (ΔΘ ij (t)) has no function of changing the phase order relationship. Further, the stress response function ξ (S i (t)) disclosed in
次に、第1の実施形態の通信タイミング計算部12による送信経路情報に依存した位相シフト処理の動作について図8を参照して具体的に説明する。
Next, the operation of the phase shift process depending on the transmission path information by the communication
図8は、通信タイミング計算部12による送信経路情報に従って位相をシフトさせる処理を示す動作フローチャートである。
FIG. 8 is an operation flowchart showing a process of shifting the phase according to the transmission path information by the communication
以下では、各ノードがマルチホップでデータを送信する最終的な宛先を、宛先ノードと呼ぶ。例えば、シンクノードにデータを収集するネットワークの場合、シンクノードが宛先ノードとなる。また、例えば、図3において、ノード6が最終的な宛先とすれば、ノード6が宛先ノードである。ここでは、宛先ノードからのホップ数(送信経路情報)が、あらかじめ各ノードに与えられていると仮定する。この宛先ノードからのホップ数(送信経路情報)については、例えば、次のようにして与えることができる。宛先ノードからタイミング制御信号と同等の信号を発信し、マルチホップで転送しながら転送回数をカウントして、各ノードに到達するまでのホップ数を観測する。各ノードは、自ノードで観測されたホップ数の最小値を、「自ノードから宛先ノードまでのホップ数」として保持する。このような処理を事前に行なうことにより、前記のホップ数を各ノードにあらかじめ与えておくことができる。
Hereinafter, the final destination where each node transmits data in multi-hop is referred to as a destination node. For example, in the case of a network that collects data in a sink node, the sink node is the destination node. For example, in FIG. 3, if the
まず、通信タイミング計算部12において、位相順序関係評価部121は、上述の「自ノードから宛先ノードまでのホップ数」に基づいて、自ノードが宛先ノードから1ホップ数のノードであるか否かを判断する(ステップS101)。
First, in the communication
そして、自ノードが宛先ノードから1ホップ数のノードである場合、位相シフト実行部122は、位相シフトを行なわないようにする(ステップS102)。すなわち、位相シフト実行部122は、Z({Θij(t)|∀j},θi(t))=0とすることで、関数Z({Θij(t)|∀j},θi(t))の機能を実行させない。
Then, when the own node is a node having one hop number from the destination node, the phase
一方、自ノードが宛先ノードから1ホップ数のノードでない場合には、以下のように処理する。 On the other hand, when the own node is not a node having one hop number from the destination node, the following processing is performed.
まず、位相順序関係評価部121は、自ノードiの位相θi(t)と、相互作用範囲内のすべての他ノードjに対する仮想位相Θij(t)を参照し(ステップS103)、自ノードiの送信先ノードの位相を基準として、位相が大きくなる方向に順に観測していき、ノード間の位相差が所定値C以上である区間を検出する(ステップS104)。なお、この所定値Cは実験的に決定することができるものである。
First, the phase order
ノード間の位相差が所定値C以上である区間を検出した場合、位相順序関係評価部121は、その検出した区間に係る先頭ノードの位相と、送信先ノードの位相との間に、自ノードiの位相が存在するか否かを判断する(ステップS105)。
When a section in which the phase difference between the nodes is equal to or greater than the predetermined value C is detected, the phase order
そして、自ノードiの位相が検出区間の先頭ノードの位相と送信先ノードの位相との間に存在していない場合に、位相シフト実行部122は、自ノードiの位相を検出した区間にシフトする(ステップS106)。
Then, when the phase of the own node i does not exist between the phase of the head node and the phase of the transmission destination node in the detection section, the phase
なお、ステップS104においてノード間の位相差が所定値C以上の区間の検出ができなかった場合、及び、ステップS105において自ノードiの位相が検出区間の先頭ノードの位相と送信先ノードの位相との間に存在している場合には、ステップS102に移行し、位相シフト実行部122は位相シフトを行なわない。
Note that if the phase difference between the nodes is not detected in step S104 in the phase difference of the predetermined value C or more, and the phase of the own node i is the phase of the first node and the phase of the destination node in the detection interval in step S105. If it exists, the process proceeds to step S102, and the phase
ここで、図3に示すようにノード6を宛先ノードとする場合の動作を具体的に説明する。
Here, the operation when the
まず、宛先ノード6までのノード1〜ノード5は、それぞれが保持している宛先ノード6までのホップ数を参照し、送信経路情報に依存した位相信号の位相シフト処理を行なうか否かを判断する。
First, the
例えば、ノード6が宛先ノードであるから、ノード6からのホップ数が1であるノード5は位相シフト処理を実行しない。逆に、ノード1〜ノード4は、ノード6からのホップ数が1でないから、位相シフト処理を実行する。
For example, since the
図9(a)は、ノード1〜ノード5のそれぞれの動作開始直後(すなわち初期状態)のノード間の位相状態を示す図である。図9(a)に示すように、初期状態では、各ノード1〜ノード5の位相の順序関係はランダムである。
FIG. 9A is a diagram illustrating the phase state between the nodes immediately after the start of the operation of each of the
今、例えばノード4に着目する。ノード4において、位相順序関係評価部121は、送信先であるノード5の位相を基準として位相が大きくなる方向(図9(a)では反時計周りの方向)に観測していき、ノード間の位相が所定値C以上である区間を検出する。図9(a)では、ノード5から反時計回り方向に観測していくと、ノード5の位相の直後の位相とノード2の位相との間の位相差が所定値C以上であると検出する。
Now, focus on
次に、ノード4において、位相順序関係評価部121は、この検出した区間の先頭位相であるノード2の位相から、送信先であるノード5の位相までの間に、自ノード4の位相が存在しているか否かを判断する。
Next, in the
この場合、ノード4の位相はノード2の位相とノード5の位相との間に存在しないから、位相シフト実行部122は、検出したノード2の位相とその後続の位相(ノード5を基準として反時計回り方向に観測して、ノード5の直後の位相)との間に、自ノード4の位相をシフトする。
In this case, since the phase of the
以上では、ノード4に着目して位相シフト処理の動作を説明したが、ノード1〜ノード3においても同様の動作がなされる。さらに、ノード5では位相シフト処理を実行しないため、ノード5の位相が他ノード1〜4の基準となる。その結果、ノード5の位相を基準として、ノード1〜4のそれぞれの位相の間に順序関係が形成される。
In the above, the operation of the phase shift process has been described focusing on the
図9(b)は、ノード1〜ノード5で送信経路情報に従って位相シフトさせて収束状態となったときの位相状態を示す図である。また、図10は、各ノードが獲得した通信タイムスロットの位置と通信遅延の関係を示す図である。なお、図10に示す通信タイムスロットは図9(b)に示す順序関係に対応する。
FIG. 9B is a diagram illustrating a phase state when the
なお、ノード1〜ノード5のそれぞれは、相互作用範囲内の他ノード(2ホップ近傍範囲内の他ノード)の位相しか観測できない。例えば、ノード4は、ノード1の位相を観測することができない。従って、図9(b)では、わかり易く説明するために、同一図面上に、ノード1、2、3、4、5のすべての位相を記載して示しているが、実際は、相互作用範囲内の他ノードの位相情報だけを用いて行なわれることに注意されたい。
Note that each of the
図9(b)において、ノード4とノード5との位相の間に、別のノードの位相が存在するが、ノード1〜5以外のノード(周囲のノード)も同様に動作しているため、このような形態になり得る。ただし、図9(b)と図10で示した形態は、あくまでも一例である。また、ノード4とノード5との間の位相の間に存在する隣接位相の差は、上記の一定値Cよりも小さい。ノード3とノード4との間や、ノード1とノード2との間についても同様である。
In FIG. 9B, there is a phase of another node between the phases of the
しかし、図4に示す従来の通信遅延と図10に示す第1の実施形態による通信遅延の一例とを比較すればわかるように、第1の実施形態にように、関数Z({Θij(t)|∀j},θi(t))に基づく位相シフト動作を導入することにより、各ノードが獲得するタイムスロットの位置が送信経路に依存して決定されるようになり、その結果、通信遅延が低減される。 However, as can be seen by comparing the conventional communication delay shown in FIG. 4 with the example of the communication delay according to the first embodiment shown in FIG. 10, as in the first embodiment, the function Z ({Θ ij ( t) | By introducing a phase shift operation based on | ∀ j}, θ i (t)), the position of the time slot acquired by each node is determined depending on the transmission path, and as a result, Communication delay is reduced.
(A−3)第1の実施形態の効果
以上のように、第1の実施形態によれば、複数のノードがタイミング制御信号を送受信することによって、自律分散的に通信タイミングを相互調整するデータ通信方法において、送信経路情報に従って通信タイミングを示す位相信号の位相をシフトすることにより、各ノードが獲得するタイムスロットの位置を送信経路順序に従った順序にすることができるので、通信遅延を低減することができる。
(A-3) Effect of the First Embodiment As described above, according to the first embodiment, data in which a plurality of nodes mutually adjust communication timing in an autonomous and distributed manner by transmitting and receiving timing control signals. In the communication method, by shifting the phase of the phase signal indicating the communication timing according to the transmission path information, the position of the time slot acquired by each node can be set in the order according to the transmission path order, thereby reducing the communication delay. can do.
(B)他の実施形態
第1の実施形態において、通信タイミング計算部が算出する自ノードのタイミング制御信号の位相の計算方法は、式(1.1)及び(1.2)で示す演算式を用いる場合に限定されるものではなく、広く適用することができる。
(B) Other Embodiments In the first embodiment, the calculation method of the phase of the timing control signal of the own node calculated by the communication timing calculation unit is an arithmetic expression represented by equations (1.1) and (1.2). It is not limited to the case of using, but can be widely applied.
例えば、ルンゲ・クッタ法等の一般的な数値計算法を用いて、ソフトウェアとしてノード上に実装可能である。ルンゲ・クッタ法は、微分方程式を差分化(連続時間変数tを離散化)して得られる差分方程式(漸化式)を用いて状態変数の変化(時間発展)を計算する手法の1つである。また、特許文献2に開示される形態と同様に、ルンゲ・クッタ法よりも簡易な他の差分化方法により得られる差分方程式を用いて状態変数の変化を計算することも可能である。さらに、式(1.1)、及び(1.2)と同様の動作をする電子回路を構成すれば、ハードウェアとしてノード上に実装することも可能である。
For example, it can be implemented on a node as software using a general numerical calculation method such as the Runge-Kutta method. The Runge-Kutta method is one of the techniques for calculating the change (time evolution) of a state variable using a difference equation (recurrence formula) obtained by differentiating a differential equation (discretizing a continuous time variable t). is there. Similarly to the form disclosed in
第1の実施形態では、無線通信ネットワークの例として、各ノードがセンサデータを送信するセンサネットワークを例示した。しかし、センサネットワークに限定されず、ノード間で自律分散的に通信タイミングを形成して無線通信を実現する無線通信ネットワークに広く適用できる。 In the first embodiment, a sensor network in which each node transmits sensor data is illustrated as an example of a wireless communication network. However, the present invention is not limited to a sensor network, and can be widely applied to a wireless communication network that realizes wireless communication by forming communication timing autonomously and distributed between nodes.
第1の実施形態では、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。 The first embodiment has been described assuming a system in which a large number of distributed nodes exchange data with each other wirelessly. However, the utilization form of the present invention is not limited to a system that performs wireless communication. The present invention can also be applied to a system in which a large number of nodes distributed in a space exchange data with each other by wire. For example, the present invention can be applied to a LAN system connected by wire such as Ethernet (registered trademark). Similarly, the present invention can be applied to a network in which different types of nodes are mixed, such as wired sensors or actuators or servers. Of course, the present invention can be applied to a network in which nodes connected by wire and nodes connected wirelessly are mixed.
また、図1において、タイミング制御信号送信部とタイミング制御信号受信部とデータ通信部とは、同一の構成としてもよい。 In FIG. 1, the timing control signal transmission unit, the timing control signal reception unit, and the data communication unit may have the same configuration.
第1の実施形態における通信タイミング計算手段が実現する機能は、ハードウェア資源が処理プログラムを実行することにより実現されるソフトウェア処理によるものを想定するが、実現可能であれば、電気回路等で構成されたハードウェアにより実現するようにしてもよい。 The function realized by the communication timing calculation means in the first embodiment is assumed to be based on software processing in which hardware resources are executed by executing a processing program. You may make it implement | achieve with the hardware made.
10…ノード、11…タイミング制御信号受信部、12…通信タイミング計算部、121…位相順序関係評価部、122…位相シフト実行部、123…位相演算部、13…タイミング制御信号送信部、14…データ通信部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Node, 11 ... Timing control signal receiving part, 12 ... Communication timing calculation part, 121 ... Phase order relation evaluation part, 122 ... Phase shift execution part, 123 ... Phase operation part, 13 ... Timing control signal transmission part, 14 ... Data communication department.
Claims (7)
他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信手段と、
他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算手段と、
データ信号の送信経路情報を参照して、上記通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認手段と、
上記位相順序確認手段による位相状態の順序が上記送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整手段と
を備えることを特徴とする通信制御装置。 In a communication control device mounted on each of a plurality of nodes constituting a communication system,
Timing control signal communication means for receiving a timing control signal indicating the timing of data transmission of another node or transmitting a timing control signal indicating the timing of data transmission of the own node;
Based on a timing control signal received from another node, a communication timing calculation means for changing a phase state in the own node and obtaining a communication timing of the own node;
Referring to the transmission path information of the data signal, phase order confirmation means for confirming the order of the phase states obtained by the communication timing calculation means,
A communication control apparatus comprising: a phase adjustment unit that changes a phase of the own node when an order of phase states by the phase order confirmation unit does not correspond to the transmission path information.
上記位相順序確認手段が上記検出区間の先頭位相と送信先の位相との間に自ノードの位相が存在しないことを確認した場合、上記位相調整手段が、自ノードの位相を上記検出区間にシフトさせるものである
ことを特徴とする請求項1に記載の通信制御装置。 The phase order confirmation means observes in order in the direction in which the phase increases with reference to the transmission destination of the own node, detects a section where the phase difference is equal to or greater than a predetermined value, and detects the leading phase and transmission destination of this detection section To check whether the phase of its own node exists between
When the phase order confirmation unit confirms that the phase of the own node does not exist between the start phase and the transmission destination phase of the detection interval, the phase adjustment unit shifts the phase of the own node to the detection interval. The communication control device according to claim 1, wherein
タイミング制御信号通信手段が、他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信工程と、
通信タイミング計算手段が、他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算工程と、
位相順序確認手段が、データ信号の送信経路情報を参照して、上記通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認工程と、
位相調整手段が、上記位相順序確認手段による位相状態の順序が上記送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整工程と
を有することを特徴とする通信制御方法。 In the communication control method of the communication control device mounted on each of a plurality of nodes constituting the communication system,
A timing control signal communication step in which the timing control signal communication means receives a timing control signal indicating the timing of data transmission of another node or transmits a timing control signal indicating the timing of data transmission of the own node;
A communication timing calculation step for determining a communication timing of the own node by changing a phase state in the own node based on a timing control signal received from another node,
A phase order confirming step for confirming the order of the phase states obtained by the communication timing calculating means with reference to the transmission path information of the data signal;
And a phase adjustment step of changing a phase of the own node when the phase order by the phase order confirmation unit does not correspond to the transmission path information.
上記通信制御装置を、
他ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を受信したり、自ノードのデータ発信のタイミングを示すタイミング制御信号を送信したりするタイミング制御信号通信手段、
他ノードから受信したタイミング制御信号に基づいて、自ノードにおける位相状態を変化させて、自ノードの通信タイミングを求める通信タイミング計算手段、
データ信号の送信経路情報を参照して、上記通信タイミング計算手段により求められた位相状態の順序を確認する位相順序確認手段、
上記位相順序確認手段による位相状態の順序が上記送信経路情報に対応しない場合、自ノードの位相を変化させる位相調整手段
として機能させる通信制御プログラム。 In a communication control program for causing a communication control device mounted on each of a plurality of nodes constituting a communication system to function,
The communication control device is
A timing control signal communication means for receiving a timing control signal indicating the timing of data transmission of another node or transmitting a timing control signal indicating the timing of data transmission of the own node;
Based on the timing control signal received from another node, the communication timing calculation means for changing the phase state in the own node and obtaining the communication timing of the own node,
Phase order confirmation means for confirming the order of the phase states obtained by the communication timing calculation means with reference to the transmission path information of the data signal,
A communication control program that functions as a phase adjustment unit that changes the phase of the own node when the phase state sequence by the phase sequence confirmation unit does not correspond to the transmission path information.
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