CN1667996A - 通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统。管理节点不对各节点指示通信定时，各节点可灵活地执行有效的通信。在各个构成通信系统的多个节点中设置通信定时控制装置。通信定时控制装置具备：状态变量信号通信单元，在获取表示其他节点的动作状态或动作定时的状态变量信号的同时，间隔地发送本节点的状态变量信号；定时确定单元，根据所获取的来自其他节点的状态变量信号及转移基本速度信息，使本节点的动作状态或动作定时转移，生成反映该转移的、来自本节点的状态变量信号；和控制信号接收单元，接收来自外部的、用以规定转移基本速度信息的控制信号。

Description

通信定时控制装置、 通信定时控制方法、节点及通信系统

技术领域

本发明涉及一种通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统，尤其是涉及避免由多个节点构成的通信系统中的数据通信冲突。

背景技术

作为在空间中分散配置的多个节点可不冲突地进行数据通信的方式，具有TDMA方式、CSMA(CSMA/CA或CSMA/CD)方式等(参照非专利文献1)。

CSMA方式是要发信的节点根据载波(频率)的存在来确认其他节点是否在通信中，在未执行通信时发信的方式。CSMA方式时可同时通信的信道数少。

TDMA方式是对各节点分配不同的时隙，各节点利用分配给自己的时隙进行数据发送的方式。TDMA方式与比CSMA方式相比，可同时通信的信道数易增多。在TDMA方式中，供通信的节点动态地变化时，某节点(管理节点)动态地分配对各节点的时隙。

非专利文献1：松下温、中川正雄编著「无线LAN结构」、共立出版、1996年、p.47、53-59、69

发明内容

但是，TDMA方式时，若进行时隙分配的管理节点产生故障，则通信系统整体停机。另外，对各节点动态地再分割时隙的处理是烦杂的，也不能迅速地对应情况变化。并且，TDMA方式时还不能变更时隙本身的宽度。

因此，期望管理节点不对各节点指示通信定时，各节点就可执行有效的通信的、灵活性高的通信定时控制装置、通信定时控制方式、节点及通信系统。

为解决该问题，第1发明是一种分别设置在构成通信系统的多个节点中的通信定时控制装置，其特征在于，具备：状态变量信号通信单元，接收表示其他节点的动作状态或动作定时的状态变量信号，并间歇发送表示本节点的动作状态或动作定时的状态变量信号；定时确定单元，根据上述状态变量信号通信单元接收的、来自其他节点的状态变量信号及转移基本速度信息，使本节点的动作状态或动作定时转移，生成反映该转移的、来自本节点的状态变量信号后，将其提供给上述状态变量信号通信单元；和控制信号接收单元，接收来自外部的、用以规定转移基本速度信息的控制信号。

第2发明的节点的特征在于：具有第1发明的通信定时控制装置。

第3发明的控制用节点的特征在于，具有控制信号形成发送单元，按照与第2发明的节点中的定时确定单元所利用的转移基本速度信息相对应的间隔发送控制信号。

第4发明的中继用节点的特征在于，具有中继单元，中继发送第3发明的控制用节点所发送的控制信号。

第5发明的通信系统的特征在于，具有多个第2发明的节点，并至少具有第3发明的控制用节点。

第6发明是一种在构成通信系统的多个节点中分别执行的通信定时控制方法，其特征在于，包含：状态变量信号通信步骤，接收表示其他节点的动作状态或动作定时的状态变量信号，并间歇发送表示本节点的动作状态或动作定时的状态变量信号；定时确定步骤，根据在上述状态变量信号通信步骤中接收的、来自其他节点的状态变量信号及转移基本速度信息，使本节点的动作状态或动作定时转移，生成反映该转移的、来自本节点的状态变量信号后，将其提供给上述状态变量信号通信步骤；和控制信号接收步骤，接收来自外部的、用以规定转移基本速度信息的控制信号。

根据本发明，可提供一种管理节点不对各节点指示通信定时，各节点就可执行有效的通信的、灵活性高的通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统。而且，由于对各节点统一提供来自外部的、间断的控制信号，所以可将与其他节点的动作定时等变为容易成为规定的稳定状态的定时。

附图说明

图1是表示第1实施方式的通信系统(网络)整体结构的示意框图。

图2是表示第1实施方式的节点A的内部结构的功能框图。

图3是表示第1实施方式的通信系统中节点间同步的说明图(1)。

图4是表示第1实施方式的通信系统中节点间同步的说明图(2)。

图5是表示第1实施方式的信标节点B的内部结构的功能框图。

图6是表示第1实施方式的各节点的动作的顺序图。

图7是表示第1实施方式的信标信号的发送定时的说明图。

图8是表示第2实施方式的节点A的内部结构的功能框图。

图9是表示第2实施方式的某范围内节点间相位信号的关系的说明图。

图10是表示第3实施方式的节点A的内部结构的功能框图。

图11是表示第4实施方式的通信系统(网络)的整体结构的示意框图。

图12是表示第4实施方式的从信标节点BS的内部结构的功能框图。

图13是表示第4实施方式的节点A的主要部分结构的功能框图。

具体实施方式

(A)第一实施方式

下面，参照附图来说明根据本发明的通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统的第1实施方式。

第1实施方式是各节点产生脉冲信号，另外，有效地检测自己以外的节点产生的脉冲信号，由此与附近的节点相互作用配合，自律分散地确定时隙的分配的方式。另外，在各节点产生脉冲信号时，使必需的固有角振动数(频率)参量在系统整体(全部节点)中稳定。

图1是表示第1实施方式的通信系统(网络)的整体结构的示意框图。第1实施方式的通信系统分散配置供数据通信的多个节点A、和对全部节点A提供如后述的信标信号的唯一的信标节点B。

另外，任一节点A也可兼具信标节点B的功能。另外，各节点A、B也可以是固定配置的节点，另外，也可以是可移动的节点。

图2是表示节点A的内部结构的功能框图。节点A具有：脉冲信号接收单元11、通信定时计算单元12、脉冲信号发送单元13、同步判定单元14、数据通信单元15、固有振动数接收单元16及固有振动数存储单元17。另外，作为通信定时控制装置，构成要素如下：脉冲信号接收单元11、通信定时计算单元12、脉冲信号发送单元13、同步判定单元14、数据通信单元15、固有振动数接收单元16及固有振动数存储单元17。

脉冲信号接收单元11接收附近的节点A(例如，在其节点的发信电波到达的范围内存在的其他的节点)发送的脉冲信号(不包含目的地信息)。这里，脉冲信号是作为定时信号被收发的信号，例如，是具有高斯分布形状等脉冲形状的信号。脉冲信号接收单元11将接收到的脉冲信号本身、波形成形接收到的脉冲信号后的信号、或根据接收到的脉冲信号再生成并更改的脉冲信号提供给通信定时计算单元12及同步判定单元14。

通信定时计算单元12根据脉冲信号接收单元11提供的信号，形成规定在该节点中的通信定时的相位信号后输出。这里，设该节点为节点i，设其相位信号在时刻t中的相位值为θi(t)，通信定时计算单元12使如(1)式所示的单位变化量的相位信号θi(t)变化。另外，(1)式是使非线性振动模块化的公式，但也可适用其他使非线性振动模块化的公式。另外，相位信号θi(t)可视为该节点的状态变量信号。

【数1】

$d{\mathrm{\θ}}_i\left(t\right)/\mathrm{dt}=\mathrm{\ω}+\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{P}_k\left(t\right)\·R({\mathrm{\θ}}_i\left(t\right),\mathrm{\σ}\left(t\right))---\left(1\right)$

R(θ_i(t)，σ(t))＝sin(θ_i(t)+σ(t))    (2)

σ(t)＝π+φ(t)

θi(t)：节点i的相位信号

ω：固有角振动数参量

Pk(t)：从附近节点接收的接收脉冲信号

R(θ1(t)，σ(t))：相位响应函数

φ(t)：随机噪声函数

(1)式表示对应从脉冲信号接收单元11提供的信号，使本节点i的相位信号θi(t)的非线性振动的节奏变化的规则。在(1)式中，右边第1项ω(固有角振动数参量)表示各节点具备的基本的变化节奏(对应「使自己的动作状态转移的基本速度」)，右边第2项表示非线性变化量。这里，ω的值在系统整体中统一成相同值。函数Pk(t)表示根据从附近节点k(k为1至N)接收的脉冲信号，脉冲信号接收单元11输出的信号，函数R(θi(t)，σ(t))是表现对应于从其他节点接收脉冲信号来使自己的基本节奏变化的响应特性的相位响应函数，例如，根据(2)式。(2)式表示以使随机噪声重叠在时刻t的相位信号θi(t)的反相上的相位值的正弦波来确定相位响应函数。

附近的节点A彼此实现构成反相(振动的相位是反转相位)的非线性特性，并使用该特性执行冲突避免。即，在各节点的相位信号的值为相同值的定时时，形成适当的时间关系(时间差)，以使附近的节点A间的脉冲信号的发送定时等不冲突。

在式(2)中，表现函数σ(t)的常数项π[rad]执行附近的节点A彼此变为反相的非线性特性的作用，随机噪声函数φ(t)执行向该非线性特性提供随机的变动性的作用(函数φ(t)例如依照平均值为0的高斯分布)。这里，向上述非线性特性提供随机的变动性是为了应付系统未达到目的的稳定状态(最佳解)、陷于其他稳定状态(局部解)的现象。

另外，在(2)式中，表示用sin函数作为相位响应函数R(θi(t)，σ(t))最简单的实例的方式，但也可用其他函数作为相位响应函数。另外，也可用π以外的常数λ(0＜λ＜2π)替代函数σ(t)的常数项π，这时，在附近的节点A彼此不是反相、而是成为不同的相位。

用图3及图4详细说明通信定时计算单元12上述功能的细节。另外，图3及图4表示的状态变化也关系脉冲信号发送单元13的功能。

图3及图4表示在着眼于某1个节点A时，着眼节点(本节点)与附近节点A(其他节点)之间形成的关系，即，各非线性振动节奏间的相位关系按时间变化的情况。

图3是对着眼节点i存在1个附近节点j的情况。在图3中，圆上旋转的2个质点的运动表示对应着眼节点和附近节点的非线性振动节奏，质点圆上的角度表示该时刻中相位信号的值。向纵轴或横轴上投影质点旋转运动的点的运动对应于非线性振动节奏。通过基于(1)式及(2)的动作，2个质点互相成为反相，假设如图3(a)所示，既便在初始状态下2个质点的相位接近，时间经过的同时，经图3(b)所示的状态(过渡状态)，变化成如图3(c)所示的2个质点的相位差大致是π的恒定状态。

2个质点分别将固有角振动数参量ω作为基本的角速度(与使自己的动作状态转移的基本速度相当)来旋转。这里，若在节点A间产生基于脉冲信号的收发的相互作用，则这些质点分别使角速度变化(缓急)，结果，达到维持适当的相位关系的恒定状态。该动作可视为通过2个质点边旋转边互相排斥，形成稳定的相位关系。如后述，在恒定状态中，各节点在规定相位α(例如α＝0)时发送脉冲信号的情况下，各个节点中的发送定时形成适当的时间关系。

另外，图4表示对着眼节点i存在2个附近节点j1、j2的情况。既便存在2个附近节点时，也与上述相同，通过各质点边旋转边互相排斥，形成稳定的相位关系(涉及时间关系的稳定性)。附近节点数在3个以上时也相同。

上述稳定的相位关系(恒定状态)的形成对附近节点数的变化，具有非常适应(灵活)的性质。例如，现在，在对着眼节点存在1个附近节点，并形成稳定的相位关系(恒定状态)时，追加1个附近节点。虽然恒定状态暂时崩溃，但经过渡状态之后，再形成附近节点为2个情况下的新的恒定状态。另外，在删除附近节点时或因故障等不工作时，也同样地进行适当的动作。

通信定时计算单元12将得到的相位信号θi(t)输出到脉冲信号发送单元13、同步判定单元14及数据通信单元15。

脉冲信号发送单元13根据相位信号θi(t)，发送输出脉冲信号。即，若相位信号θi(t)变成规定的相位α(0≤α＜2π)，则发送输出脉冲信号。这里，最好是规定的相位α预先在系统整体中统一。下面说明在系统整体中统一成α＝0。以图3为例，在节点i和节点j中，在恒定状态下相位信号θi(t)及θj(t)互相只偏差π，所以既便在系统整体中统一成α＝0，来自节点i的脉冲信号的发送定时与来自节点j的脉冲信号的发送定时也只偏差π。

同步判定单元14判定在本节点和1个或多个附近节点之间进行的输出脉冲信号的发送定时的互相调整是否在「过渡状态」(参照图3(b)、图4(b))或「恒定状态」(参照图3(c)、图4(c))之一的状态。同步判定单元14观测脉冲信号的接收定时(对应其他节点的输出脉冲信号)及脉冲信号从本节点的发送定时，在收发脉冲信号的多个节点的发送定时间的时间差在时间上稳定时，判定为「恒定状态」。对同步判定单元14输入相位信号θi(t)，作为用于捕捉来自本节点脉冲信号的发送定时的信号。

同步判定单元14例如执行如下面(a)-(d)的处理来进行同步判定。

(a)经过相位信号θi(t)的1个周期，观测自脉冲信号接收单元11的信号输出定时的相位信号θi(t)的值β。进行上述观测的结果，使得到的相位信号θi(t)的值β分别为β1，β2，...，βN(0＜β1＜β2＜...＜βN＜2π)。

(b)根据观测的相位信号θi(t)的值β，算出邻近值间的差(相位差)Δ1＝β1，Δ2＝β2-β1，...，ΔN＝βN-β(N-1)。

(c)在相位信号θi(t)的周期单位进行上述(a)及(b)的处理，算出相前后周期中的相位差Δ的变化量(差分)γ1＝Δ1(τ+1)-Δ1(τ)，γ2＝Δ2(τ+1)-Δ2(τ)，...，γN＝ΔN(τ+1)-ΔN(τ)。这里，τ表示相位信号θi(t)的某个周期，τ+1表示相位信号θi(t)的下一周期。

(d)在任一上述变化量γ都比微小参量(阈值)ε小时，即，在γ1＜ε，γ2＜ε，...，γN＜ε时，判定为「恒定状态」。

另外，也可将经过M周期、满足γ1＜ε，γ2＜ε，...，γN＜ε的条件的情况判定为恒定状态。越增大M的值，则越能在稳定性更高的状态中判定为「恒定状态」。另外，也可根据一部分接收脉冲信号，进行「恒定状态」的判定。

同步判定单元14，在相位信号θi(t)的每个周期，将表示判定结果的同步判定信号和脉冲信号的接收定时的相位信号θi(t)的值β的最小值β1，作为间隙信号输出到数据通信单元15。

数据通信单元15在接收来自其他节点A的数据的同时，发送自己为发送端的数据或自己中继的数据。数据通信单元15在同步判定信号表示「恒定状态」时，在后述的时隙(不是系统等分配的固定的时间区间，但使用「时隙」的用语)中进行数据发送，同步判定信号表示「过渡状态」时停止发送动作。

时隙是相位信号θi(t)是δ1≤θi(t)≤β1-δ2的期间。时隙的开始点(使此时相位信号的值为δ1，是脉冲信号的发送结束了的定时，时隙的结束点(设此时相位信号的值为β1-δ2)为比相位信号的每个周期最先的接收脉冲信号的定时稍向前偏置δ2的定时。δ1或δ2是在该节点10附近的无线空间，为补偿脉冲信号(发送端包含本节点的情况、其他节点的情况两者)和数据信号(发送端包含本节点的情况、其他节点的情况两者)未同时存在、对应极短时间的相位宽度。

例如，在如图3(c)所示的「恒定状态」时，节点i从相位θi为0起开始发送脉冲信号，在相位θi变成δ1之前，结束脉冲信号的发送，从相位θi为δ1起开始发送数据信号，若相位θi变成β1-δ2(其中，β1π)，结束数据信号的发送，之后，在相位θi再次变成0之前，停止脉冲信号的发送、数据信号的发送。另外，节点j也根据相位θj执行相同的动作，但由于相位θi和相位θj仅大致偏差π，所以发送动作不互相竞争。节点数3以上时也同样地动作，发送动作不互相竞争。

如上所述，固有角振动数参量ω在通信系统(网络)整体中统一成相同的值。若统一了固有角振动数ω，则与在各节点中不规则地分散的情况相比，更容易进入恒定状态，相反，若不统一固有角振动数ω，则发送异常的脉冲信号的节点也多，难以进入恒定状态。

第1实施方式为实现固有角振动数ω在通信系统(网络)中的统一，在设置信标节点B的同时，在节点A内设置固有振动数接收单元16及固有振动数存储单元17。

在说明节点A中的固有振动数接收单元16及固有振动数存储单元17的功能之前，说明信标节点B的内部结构。图5是表示信标B的内部结构的功能框图。信标节点B具有定时生成单元21及信标信号发送单元22。

定时生成单元21具有定时信号的输出功能，在固有振动数(固有角振动数)ω的每个周期T中，将定时信号输入提供给信标信号发送单元22。周期T例如可通过计数高速时钟来把握。另外，信标节点B具备固有振动数(固有角振动数)ω的可变设定元件。定时生成单元21也可输出基于该可变设定元件的设定的固有振动数ω所对应的定时信号。

信标信号发送单元22在每次从定时生成单元21输入定时信号时，向外部发送信标信号(无线标识信号)。

通过各节点A接收信标节点B的信标信号发送单元22发送的信标信号。

固有振动数接收单元16接收信标信号，得到固有振动数(固有角振动数)ω，存储在固有振动数存储单元17中。固有振动数存储单元17存储由固有振动数接收单元16提供的固有振动数ω的值，由通信定时计算单元12适当参照存储的固有振动数ω的值。

另外，在固有振动数存储单元17存储的固有振动数ω不是固定值，信标节点B的定时生成单元21变更定时信号的生成周期T时，信标信号的发送周期也变化，由此，由节点A的固有振动数接收单元16输出的固有振动数也变化，结果，固有振动数存储单元17存储的固有振动数也变化。

图6是表示通信定时控制流程的顺序图。另外，图6中表示的信号只是控制信号，未记述数据信号的收发。图6中的「○」表示基本角速度或相位信号的变更定时。

如图7所示，信标节点B的定时生成单元21在时间间隔T的每个信标信号发送定时X(t)，将信标发送要求提供给信标信号发送单元22。这样，由信标信号发送单元22对网络发送信标信号，各节点A-1、A-2、...通过固有振动数接收单元16接收信标信号(S1)。

固有振动数接收单元16根据这次接收的信标信号及前次接收的信标信号的接收定时，修正变更固有振动数ω，存储在固有振动数存储单元17(S2)。各节点A-1、A-2、...分别使用例如信标信号接收时间间隔T(连续的信标信号接收时刻X(t-1)及X(t)的时间差)，根据(3)式计算变更固有振动数ω。

2π/T＝2π/(X(t)-X(t-1))＝ω             (3)

各节点A-1、A-2、...分别使用存储在固有振动数存储单元17中的固有振动数ω，边通过通信定时计算单元12生成相位信号，边变更相位响应函数。

根据上述第1实施方式，可取得下面的效果。

在现有TDMA方式中，管理节点一维进行时隙的分配，但在第1实施方式中，不存在管理节点，通过各节点与附近的节点相互作用，可自律分散地确定时隙的分配。即，各个节点自律地相互调整时隙的分配。因此，在第1实施方式中，可防止因管理节点的故障，在其管理下的全部节点不能通信的问题。

另外，在第1实施方式中，在系统的一部分产生节点的追加或删掉、或故障或移动等变化时，与其变化关连的节点组可自律且适当地进行时隙的再分配，另外，不与其变化关连的节点组可不变更时隙，仍继续进行数据通信。

并且，由于上述时隙自律的相互调整在附近的节点间进行，所以在超过发信电波的到达距离、互相不产生影响的节点间，可同时发送数据，即，在第1实施方式中，在系统的各处时间上重复进行数据的发送，但在具有产生电波干扰的可能性的任意的附近节点之间，通过自律地相互调整时隙的分配，实现避免发送数据冲突的动作。

并且，在第1实施方式中，例如还可取得仅发生通讯(traffic)的节点进行脉冲信号发送的动作方式。这时，既便产生通讯的节点与时间同时变化，每次也可有效地再分配时隙，可实施基于产生通讯的节点组的效率的数据通信。

另外，根据第1实施方式，在网络中设置以固定时间间隔T发送信标信号的信标节点B，各节点A接收信标信号，使信标周期和固有角振动数一致，所以在各节点间统一固有振动数ω，若在各节点间未统一固有振动数ω，则难以保持恒定状态，但可通过统一来改善。

并且，由于各节点A用从信标节点B接收的固定时间间隔T的信标信号来确定固有振动数ω，所以不必在各节点A中预先设定固有振动数ω，另外，在想利用网络状态等变更固有振动数ω的值时，可只变更信标节点B，不必变更全部节点。

(B)第2实施方式

下面，根据附图说明基于本发明的通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统的第2实施方式。

第2实施方式的通信系统(网络)也具有一般的节点A和信标节点B，信标节点B与第1实施方式相同，根据第1实施方式变更节点A。

图8是表示第2实施方式的节点A的内部结构框图。对与第1实施方式的图2相同、对应的部分附以相同符号来表示。

该第2实施方式若与第1实施方式相比，则省略存储重新计算的固有振动数的固有振动数存储单元17，另外，变更固有振动数接收单元16及通信定时计算单元12的功能。

第2实施方式中，若固有振动数接收单元16接收信标信号，则将信标信号原样提供给通信定时计算单元12。

通信定时计算单元12将由固有振动数接收单元16提供的信标信号视为接收的脉冲信号，进行规定的计算(上述的(1)式及(2)式)。

图9表示在包含信标节点B的某范围内节点间的相位信号的关系。另外，在信标节点B中，由于不存在通信定时计算单元12，所以没有相位信号，但图9表示使信标信号的输出开始定时为相位0，根据固有振动数ω进行相位变化。

如图9所示，在范围内没有供数据通信的节点A时，仅相位变化信标节点B。

若在该范围内增加节点A-1作为供数据通信的节点，则来自信标节点B的信标信号(处理为脉冲信号)对节点A-1造成影响，相互的相位关系变化。如上所述，信标节点B的相位根据固有振动数ω稳定地变化，信标节点B以固定时间间隔发送信标信号。另外，节点A-1根据上述的(1)式及(2)式，使相位信号的相位变化，所以若作用成与信标信号的到来定时为反相位(相位差为π)，变成相位关系稳定的稳定状态(恒定状态)，则其相位关系如图9所示，以由固有振动数ω确定的固定时间间隔T发送脉冲信号。

并且，根据该状态，若增加节点A-2作为供数据通信的节点，则信标节点B、节点A-1、节点A-2的输出信号(信标信号、脉冲信号)相互影响，节点A-1及节点A-2的相位信号的相位根据上述的(1)式及(2)式变化。而且，若相位关系变成稳定状态，则如图9(c)所示，以由固有振动数ω确定的固定时间间隔T，信标节点B发送信标信号，节点A-1及节点A-2分别发送脉冲信号。

如上所述，既便将信标信号与脉冲信号同样处理，每次追加或移动、删掉节点A，相位关系变化，在稳定状态中，各节点A分别以由固有振动数ω确定的固定时间间隔T发送脉冲信号。这样，从信标节点B向各节点A提供固有振动数ω的信息。

通过第2实施方式，伴随各节点A边相互协作边自律地调整定时，可取得与第1实施方式相同的效果。

另外，根据第2实施方式，还将信标信号与脉冲信号一起输入到节点A的通信定时计算单元12，并将信标信号视为脉冲信号来计算相位信号，所以不设置固有振动数存储单元，可从信标节点B向各节点A传播固有振动数，节点A的结构可比第1实施方式简化。

另外，在第2实施方式，对信标节点B也分配数据发送间隙，使用该间隙，可从信标节点B向全部节点A发送同文电报数据

(C)第3实施方式

下面，参照附图说明本发明的通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统的第3实施方式。

第3实施方式的通信系统(网络)也具有一般的节点A和信标节点B，信标节点B与第1实施方式的节点B相同，根据第1或第2实施方式的节点A变更节点A。

图10是表示第3实施方式的节点A的内部结构框图，对与第2实施方式的图8相同、对应的部分附以相同符号来表示。

该第3实施方式若与第2实施方式相比，不同点在于不仅将固有振动数接收单元16接收的信标信号提供给通信定时计算单元12，还提供给同步判定单元14。另外，不同点还在于同步判定单元14利用由固有振动数接收单元16提供的信标信号，同步判定与附近节点间的相位关系是否变成稳定状态(恒定状态)。

下面，说明第3实施方式的同步判定单元14执行的同步判定动作。

第3实施方式的同步判定单元14确认来自各节点A的脉冲信号的接收定时与信标信号的输入定时的时间间隔的稳定性后进行同步判定。

设在信标信号的输入定时中来自通信定时计算单元12的相位信号的值为β0，设在来自各节点A的脉冲信号的接收定时中来自通信定时计算单元12的相位信号的值为β1、β2、...、βN，首先，算出信标信号的输入定时与来自各节点A的脉冲信号的接收定时的相位差Δ0＝β0、Δ1＝β1-β0、...、ΔN＝βN-β0。在信标信号的周期单位中进行该算出处理。

接着，求出该相位差的变化量γ0＝Δ0(τ+1)-Δ0(τ)、γ1＝Δ1(τ+1)-Δ1(τ)、...、γN＝ΔN(τ+1)-ΔN(τ)。

然后，若这些相位差的变化量全部小于或等于预定值ε，即，γ1≤ε，γ2≤ε，...，γN≤ε，则判定为稳定状态。

如上所述，在第1及第2实施方式中，根据值β1、β2、...、βN进行同步判定，但在该第3实施方式中，还利用信标信号的输入定时下的、来自通信定时计算单元12的相位信号的值β0来进行同步判定。由于信标信号在其他节点A的动作等中不被左右地稳定地进行相位变化，所以若变成稳定状态，各节点A的脉冲信号的发送间隔接近信标信号的发送间隔。因此，可通过确认来自各节点A的脉冲信号的接收定时和信标信号的输入定时的时间间隔的稳定性，判定是过渡状态还是稳定状态(恒定状态)。

通过第3实施方式也可取得与第2实施方式同样的效果，同时，还取得可提高同步判定精度的效果。另外，根据第3实施方式，因与成为基准的信标信号的输入定时相比，所以还可搜索哪个节点A未收敛成稳定状态。

(D)第4实施方式

下面，根据附图来说明本发明的通信定时控制装置、通信定时控制方法、节点及通信系统的第4实施方式。

图11是表示第4实施方式的通信系统(网络)的整体结构的示意框图。第4实施方式的通信系统分散配置供数据通信的多个节点A、对节点A提供信标信号的唯一的主信标节点BM、和对节点A提供信标信号的多个从信标节点BS。即，第4实施方式中配置多个信标节点。

另外，任一节点A也可兼具信标节点BM、BS的功能。另外，各节点A、BM、BS也可以是固定地配置的节点，另外，也可以是可移动的节点。

主信标节点BM发送信标信号，其结构与已述实施方式的信标节点B相同(参照图5)，省略其功能说明。

各从信标节点BS具有若从其他信标节点BM、BS接收信标信号，则发送信标信号的信标信号的中继功能。

如图12所示，各从信标信号BS具有固有振动数接收单元31及信标信号发送单元32。固有振动数接收单元31与第2、第3实施方式的节点A中的固有振动数接收单元21同样地接收信标信号，将接收信标信号提供给信标信号发送单元32。信标信号发送单元32与已述实施方式的信标节点B中的信标信号发送单元22相同，取入输入的接收信标信号作为定时信号后发送信标信号。

固有振动数接收单元31及信标信号发送单元32作用，以使至从信标节点BS的信标信号和来自从信标节点B的信号相同。即，主信标节点BM、从信标节点BS无区别，发送的信标信号相同。

第4实施方式中的节点A的内部结构与已述实施方式大致相同，但不同之处在于，如图13所示，在固有振动接收单元16的前段设置滤波单元18。该第4实施方式的情况具有将来自多个信标节点BM、BS的信标信号提供给节点A，因与信标节点BM、BS的距离不同，有可能多个信标信号的接收定时错位。因此，设置滤波单元18，仅接收来自1个信标节点B的信标信号。另外，固有振动数接收单元16判定接收定时错位的多个信标信号是否到来，确定正态地接收的信标信号，对滤波单元18进行指示。

接收定时错位的多个信标信号是否到来的判定如下面例示的那样进行。例如，先确定最小间隙，这样，在信标信号的到来间隔小时，判定为多个信标信号到来，另外，例如若是只来自1个信标节点的信标信号，则以相等间隔接收，所以检测信标信号的接收间隔，若接收间隔有大小，则判定为多个信标信号到来。

根据第4实施方式，在取得与已述实施方式同样的效果的同时，还可取得如下的效果。

通过设置多个信标节点，从信标节点中继从主信标节点发送的信标信号，既便大规模的网络(通信系统)，也可通过系统整体，各节点进行适当的通信定时控制。

在固有振动数接收单元16的前段设置滤波单元18，判定是否从多个信标节点接收信标信号，由于只从1个信标节点接收，所以既便设置多个信标节点，也可抑制各节点A中固有振动数ω的值，容易使节点A成为稳定状态。

(E)其他的实施方式

在上述各实施方式中，固有振动数接收单元16表示信标信号的接收专用单元，但也可使固有振动数接收单元16和脉冲信号接收单元兼用。例如，也可仅使附加信标信号和脉冲信号的识别ID不同，根据识别ID，判别接收的信号是信标信号还是脉冲信号，对应于判别结果，切换接收信号的传递对象的单元。

另外，在上述实施方式中，示出各节点A为了进行根据(1)式及(2)式的状态转移(相位信号的变动)，用信标信号通知或传播固有振动数ω，但既便演算式是其他情况，只要使用固有振动数，则可适用本发明。

并且，在上述实施方式中，表示各节点A中的固有振动数是相同的值，但也可因节点A而使固有振动数不同。但是，既便如ω和2×ω那样固有振动数不同，也要求是以相同信标信号通知或传播得到的关系。例如，在发送对应于固有振动数ω的信标信号时，在固有振动数为2×ω的节点A中，也可将信标信号的接收间隔的一半视为自点A中信标信号的接收间隔来处理。

本发明具有对各节点通知或传播定时确定要求的信息的特征，根据脉冲信号，自律分散地确定通信定时的方法本身，不限于上述实施方式，可有各种变形例，例如，在特愿2003-328530号说明书及附图中记载各种变形例。

本发明中通信路径不只是无线通信路径，既便通信路径是有线通信路径时，也可适用。

Claims (13)

1、一种分别设置在构成通信系统的多个节点中的通信定时控制装置，其特征在于，具备：

状态变量信号通信单元，接收表示其他节点的动作状态或动作定时的状态变量信号，并间歇发送表示本节点的动作状态或动作定时的状态变量信号；

定时确定单元，根据上述状态变量信号通信单元接收的、来自其他节点的状态变量信号及转移基本速度信息，使本节点的动作状态或动作定时转移，生成反映该转移的、来自本节点的状态变量信号后，将其提供给上述状态变量信号通信单元；和

控制信号接收单元，接收来自外部的、用以规定转移基本速度信息的控制信号。

2、根据权利要求1所述的通信定时控制装置，其特征在于：

上述控制信号接收单元根据控制信号的到达时间系列，得到转移基本速度，并且，

还具备基本速度信息保持单元，保持上述控制信号接收单元得到的转移基本速度信息，

上述定时确定单元利用上述基本速度信息保持单元保持的转移基本速度信息。

3、根据权利要求1所述的通信定时控制装置，其特征在于：

上述控制信号接收单元将接收的控制信号提供给上述定时确定单元；

上述定时确定单元将输入的控制信号与从其他节点接收的状态变量信号同样处理后，使本节点的动作状态或动作定时转移。

4、根据权利要求1-3之一所述的通信定时控制装置，其特征在于，还具有：

恒定性判定单元，根据上述控制信号接收单元接收的控制信号、上述状态变量信号通信单元接收的其他节点的状态变量信号、及上述定时确定单元确定的本节点的动作状态或动作定时，判定本节点和其他节点的动作状态或动作定时的关系是否处于稳定状态。

5、一种节点，其特征在于：

具有如权利要求1-4之一所述的通信定时控制装置。

6、一种控制用节点，其特征在于，具有：

控制信号形成发送单元，按照与权利要求5所述的节点中的定时确定单元所利用的转移基本速度信息相对应的间隔来发送控制信号。

7、根据权利要求6所述的控制用节点，其特征在于：

上述控制信号形成发送单元能够变更上述控制信号的发送间隔。

8、一种中继用节点，其特征在于，具有：

中继单元，中继发送如权利要求6或7所述的控制用节点所发送的控制信号。

9、一种通信系统，其特征在于，具有：

多个如权利要求5所述的节点，依据如权利要求6或7所述的控制用节点。

10、根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于：

任一节点兼为控制用节点。

11、根据权利要求9或10所述的通信系统，其特征在于：

具有一个或多个如权利要求8所述的中继用节点。

12、根据权利要求11所述的通信系统，其特征在于：

任一节点兼为中继用节点。

13、一种在构成通信系统的多个节点中分别执行的通信定时控制方法，其特征在于，包含：

状态变量信号通信步骤，接收表示其他节点的动作状态或动作定时的状态变量信号，并间歇发送表示本节点的动作状态或动作定时的状态变量信号；

定时确定步骤，根据在上述状态变量信号通信步骤中接收的、来自其他节点的状态变量信号及转移基本速度信息，使本节点的动作状态或动作定时转移，生成反映该转移的、来自本节点的状态变量信号后，将其提供给上述状态变量信号通信步骤；和

控制信号接收步骤，接收来自外部的、用以规定转移基本速度信息的控制信号。

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