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時刻同期方法及びそれに用いる通信装置及びノード コモンズ

国内特許コード P110004849
整理番号 05-027JP01
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2007-542784
登録番号 特許第4982759号
出願日 平成18年11月1日(2006.11.1)
登録日 平成24年5月11日(2012.5.11)
国際出願番号 JP2006321887
国際公開番号 WO2007052709
国際出願日 平成18年11月1日(2006.11.1)
国際公開日 平成19年5月10日(2007.5.10)
優先権データ
  • 特願2005-320573 (2005.11.4) JP
発明者
  • 田中 久陽
  • 太田 大輔
出願人
  • 国立大学法人電気通信大学
発明の名称 時刻同期方法及びそれに用いる通信装置及びノード コモンズ
発明の概要

複数のノードが互いに無線接続されており、時刻情報を記載したビーコンをビーコン周期で送受信して各ノードの時刻同期を行うアドホックネットワークにおいて各ノードが実行する時刻同期方法が提供される。その時刻同期方法は、1ビーコン周期毎に乱数を用いてスロット数を生成する生成ステップと、前記スロット数に対応するビーコン送信時刻までに他ノードからのビーコンを受信していないとき、前記スロット数に基づいてビーコン送信をキャンセルするか否かを判定する判定ステップと、前記判定ステップでビーコン送信をキャンセルすると判定した場合にビーコン送信をキャンセルし、ビーコン送信をキャンセルしないと判定した場合に、前記ビーコン送信時刻に自ノードの時刻情報を記載したビーコンを送信するステップとを有する。

従来技術、競合技術の概要


近年、アクセスポイントを必要とせず無線で接続できるパーソナルコンピュータ、PDA、センサノード等のノード(端末ともいう)のみで構成されるアドホックネットワークの開発が進められている。



IEEE802.11プロトコル(非特許文献1参照)を用いたアドホックネットワークにおいては、各ノードはそれぞれの内部にもつ時刻をお互いにビーコンを送受信することにより更新していく。その結果、過渡状態の後に、全てのノードの時刻が一致して時刻同期が達成される。
図1にアドホックネットワークの一例の構成図を示す。同図中、アドホックネットワークは複数のノードA~Fから構成される。各ノードA~Fは具体的にはパーソナルコンピュータ、PDA、センサノード等の通信デバイスであり、各ノードは直接通信可能な半径R(通信範囲)のセルを有している。なお、半径Rはノード毎にある程度のバラツキを持っている。



図1に示すようなアドホックネットワークを構成するノードのもつ時刻を制限された消費電力の下で自律分散的に同期させ維持するために、各ノードは以下に示す第1~第3の機能を有している。



第1の機能は、図2に示すように、一定周期(例えば100msec)でアクティブモードとパワーセーブモードの2つのモードを繰り返す。図2において、アクティブモードに対応してコンテンションウィンドウが設定され、このコンテンションウィンドウはW+1(Wは例えば31)個のバックオフスロット(1バックオフスロットは例えば50μsec)に分割される。バックオフスロットは0からWまでの整数値であるスロット数により特定される。



第2の機能は、アクティブモードの期間中に他のノードと競合を行い、勝ち残ったノードが自ノードの時刻を記載したビーコンを周りに送信し、他のノードはビーコン送信を行わない。



第3の機能は、条件1~3が同時に満たされる時のみ、自ノードの時刻を受信したビーコンに記載されている時刻に更新することで時刻同期を行う。
(条件1)そのノードがその時アクティブモードの期間中である。
(条件2)到来するビーコンがコリジョンを生じない。
(条件3)受信したビーコンに記載されている時刻が、自ノードのもつ時刻より進んでいる(値が大きい)。
従来のアドホックネットワークにおけるビーコン送信ノードの選定方法について図3A、図3Bを用いて説明する。いま、ノードA、B、Cが互いに同一セル内に存在するものとする。図3Aに示すように、ノードA、B、Cはそれぞれビーコン周期毎にランダムにスロット数(ビーコン送信予定時刻)を生成する。この場合、ノードCが最小のスロット数(=2)を与えられ、ノードAのスロット数(=6)、ノードBのスロット数(=9)を与えられたとする。



このとき、図3Bに示すように、ノードCは、このスロット数(=2)に対応する時刻においてビーコン送信を行い、ノードA、Bはこれを受信する。ビーコンを受信したノードA、Bは各々のスロット数(=6,9)に予定されているビーコン送信をキャンセルし、ビーコン送信を行わない。これにより、ビーコン送信ノードの選定はノード間による競合のみにより行われる。

【非特許文献1】IEEE Std.802.11 Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specification,http://standards.ieee.org/grtieee802/download/802.11-1999.pdf

産業上の利用分野


本発明は、時刻同期方法及びそれに用いる通信装置及びノードに関する。より詳細には、本発明は、複数のノードが互いに無線接続されており、時刻情報を記載したビーコンをビーコン周期で送受信して時刻同期を行うアドホックネットワークの時刻同期方法及びそれに用いる通信装置及びノードに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数のノードが互いに無線接続されており、時刻情報を記載したビーコンをビーコン周期で送受信して各ノードの時刻同期を行うアドホックネットワークにおいて各ノードが実行する時刻同期方法であって、
1ビーコン周期毎に乱数を用いてスロット数を生成する生成ステップと、
前記スロット数に対応するビーコン送信時刻までに他ノードからのビーコンを受信していないとき、前記スロット数に基づいてビーコン送信をキャンセルするか否かを判定する判定ステップと、
前記判定ステップでビーコン送信をキャンセルすると判定した場合にビーコン送信をキャンセルし、ビーコン送信をキャンセルしないと判定した場合に、前記ビーコン送信時刻に自ノードの時刻情報を記載したビーコンを送信するステップと
を有することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項2】
請求項1記載の時刻同期方法において、
前記判定ステップでの判定の結果に基づきビーコン送信をキャンセルした後、1ビーコン周期分だけ自ノードをアクティブモードとするステップを有することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項3】
請求項1記載の時刻同期方法において、
前記判定ステップでの判定の結果に基づきビーコン送信をキャンセルした後、1ビーコン周期分だけ任意の確率で自ノードをアクティブモードまたはパワーセーブモードとするステップを有することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項4】
請求項1記載の時刻同期方法において、
前記判定ステップでの判定の結果に基づきビーコン送信をキャンセルした後、1ビーコン周期分だけ前記スロット数に基づく確率で自ノードをアクティブモードまたはパワーセーブモードとするステップを有することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項5】
請求項1乃至4のいずれか1項記載の時刻同期方法において、
ビーコン送信をキャンセルしたとき、自ノードの時刻が所定時刻である場合に、1ビーコン周期分だけ自ノードをアクティブモードとするステップを有することを特徴とする時刻同期方法。
【請求項6】
複数のノードが互いに無線接続されており、時刻情報を記載したビーコンをビーコン周期で送受信して各ノードの時刻同期を行うアドホックネットワークのノードを構成する通信装置であって、
1ビーコン周期毎に乱数を用いてスロット数を生成するスロット数生成手段と、
前記スロット数に対応するビーコン送信時刻までに他ノードからのビーコンを受信していないとき、前記スロット数に基づいてビーコン送信をキャンセルするか否かの判定を行う判定手段と、
前記判定手段でビーコン送信をキャンセルすると判定した場合にビーコン送信をキャンセルし、ビーコン送信をキャンセルしないと判定した場合に、前記ビーコン送信時刻に前記通信装置の時刻情報を記載したビーコンを送信するビーコン送信制御手段と
を有することを特徴とする通信装置。
【請求項7】
請求項6記載の通信装置において、
ビーコン送信をキャンセルしたとき、前記通信装置の時刻が所定時刻である場合に、1ビーコン周期分だけ前記通信装置をアクティブモードとするアクティブモード設定手段を有することを特徴とする通信装置。
【請求項8】
請求項6または7記載の通信装置を有することを特徴とするノード。
【請求項9】
複数のノードが互いに無線接続されており、時刻情報を記載したビーコンをビーコン周期で送受信して各ノードの時刻同期を行うアドホックネットワークのノードを構成するコンピュータを、
1ビーコン周期毎に乱数を用いてスロット数を生成するスロット数生成手段、
前記スロット数に対応するビーコン送信時刻までに他ノードからのビーコンを受信していないとき、前記スロット数に基づいてビーコン送信をキャンセルするか否かの判定を行う判定手段、
前記判定手段でビーコン送信をキャンセルすると判定した場合にビーコン送信をキャンセルし、ビーコン送信をキャンセルしないと判定した場合に、前記ビーコン送信時刻に前記コンピュータの時刻情報を記載したビーコンを送信するビーコン送信制御手段、
として機能させるためのプログラム。
【請求項10】
請求項9記載のプログラムにおいて、
前記コンピュータを、ビーコン送信をキャンセルしたとき、前記コンピュータの時刻が所定時刻である場合に、1ビーコン周期分だけ前記コンピュータをアクティブモードとするアクティブモード設定手段として更に機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項11】
請求項9または10に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
産業区分
  • 伝送方式
  • 省エネルギー
  • 電信
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007542784thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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