(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる無線チャネルで動作される、異なる複数の無線ネットワークの時刻同期のための方法であって、各無線ネットワークは、データを測定するための少なくとも１つのデータセンサと、当該測定されたデータが送られる先のゲートウェイとを有し、単一のタイムマスタが、関連する全てのネットワークの前記異なる無線チャネルで交互に時刻同期メッセージをブロードキャストする、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、少なくとも１つの無線ネットワークに対して複数のデータセンサが用いられる、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、前記時刻同期メッセージは、前記異なる無線ネットワークに連続的に送信される、方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記時刻同期メッセージは、周期的に送信される、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記同期メッセージが送信されるところの時間間隔は、各個別の無線ネットワークに特異的である、方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記無線ネットワークのうちの少なくとも１つは、低電力ネットワークである、方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記無線ネットワークは、複数の身体装着データセンサを備えたボディセンサネットワークである、方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、異なる人に属する２つのボディセンサネットワークが用いられる、方法。
【請求項９】
請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の方法であって、前記単一のタイムマスタは、全てのネットワークに対して時刻同期メッセージをブロードキャストすることに加えて、関連する少なくとも１つの又は全ての無線ネットワークに付加的情報をブロードキャストする、方法。
【請求項１０】
異なる無線チャネルで動作される、複数の異なる無線ネットワークの群であって、各無線ネットワークは、データを測定するための少なくとも１つのデータセンサと、前記データセンサからの当該測定されたデータを受信するためのゲートウェイとを有し、時刻同期メッセージを関連する全てのネットワークの前記異なる無線チャネルで交互にブロードキャストするよう適合させられた単一のタイムマスタが設けられる、ネットワーク群。
【請求項１１】
請求項１０に記載の群であって、前記無線ネットワークのうちの少なくとも１つは、低電力ネットワークである、群。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の群であって、前記無線ネットワークは、複数の身体装着型データセンサを備えたボディセンサネットワークである、群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークの分野に関し、特に、無線ボディセンサネットワークの時刻同期の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
殆ど全ての無線ボディセンサネットワーク用途は、異なるセンサノードから発したデータの同期を必要としている。フラッディング時刻同期プロトコル（ＦＴＳＰ；Flooding Time Synchronization Protocol）などの時間同期プロトコルは、同じネットワークに属する全てのノードを同期化するための解決策を提供する。ＦＴＳＰは、ＭＡＣレイヤにおいてタイムスタンプの付された時刻同期メッセージを周期的にブロードキャストするタイムマスタに依拠している。受信ノードは、この時刻同期メッセージのそれらの局部到来時刻を当該時刻同期メッセージに含まれるタイムスタンプと比較し、それらのクロックを同期するようタイムマスタに対するクロックスキューを推定するためにこれを用いる。
【０００３】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅのような低電力低レート無線技術は、無線センサネットワーク構築、そしてまたボディセンサネットワーク用途のための最初の選択のためにデザインされている。しかしながら、ＩＥＥＥ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅの集合させられた生データレートは、チャネル当たり２５０Ｋビット／ｓに限定されており、これは、１００Ｋビット／ｓ又は１３Ｋバイト／ｓ前後の用途のための有効な帯域幅に変わるものである。したがって、より大なる帯域幅を必要とする用途（体動捕捉システム、ＥＥＧ，ＥＭＧなど）は、一般的に、当該システムを異なる無線チャネルにつき動作する複数の個別ネットワークに分割する。
【０００４】
これは、異なるチャネルにおいて動作するネットワークにわたり時刻同期の問題を引き起こす。単純明快な方法でＦＴＳＰプロトコルを適用することは、ネットワーク当たり１つのタイムマスタを持ち、全てのタイムマスタを互いに同期させる必要があることとなり、これは、込み入って複雑な方策を導くこととなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、簡単で効率的かつ信頼性の高い態様で複数の異なる無線ネットワークの時刻同期の実現性を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、異なる複数の無線ネットワークの時刻同期のための方法であって、各無線ネットワークは、データを測定するための少なくとも１つのデータセンサと、当該測定されたデータが送られる先のゲートウェイとを有し、関連する全てのネットワークに時刻同期メッセージをブロードキャストする共通タイムマスタが用いられる、方法によって達成される。
【０００７】
したがって、本発明の基本的思想は、ネットワーク全ての時刻同期に関与する共通のタイムマスタを用いることである。したがって、本発明によれば、ネットワーク毎の個別のタイムマスタの代わりに全ネットワークに対して単一のタイムマスタだけが用いられる。このことは、非常に簡単なシステムデザインを規定するものである。何故なら、タイムマスタは１つしか必要でないので、異なるネットワークの異なるタイムマスタどうしの同期が必要でないからである。これに加え、センサノードすなわちデータセンサのプロトコル実施を変える必要もない。センサノードに対してただ１つのタイムマスタがその局部タイムマスタとして存在しており、これは何ら違いを見出すことができない。結果として、変更を伴うことなく、センサノードを、単一のネットワークだけ又は複数のネットワークに絡む用途のために用いることができる。
【０００８】
本発明の好適実施例によれば、少なくとも１つの無線ネットワークに対して複数のデータセンサが用いられる。より好ましくは、全ての無線ネットワークが同期を必要とする複数のデータセンサを有するのが良い。
【０００９】
さらに、本発明の好適実施例によれば、前記異なる無線ネットワークは、異なる無線チャネルにおいて動作させられる。さらに、本発明の好適実施例によれば、当該時刻同期メッセージは、異なる無線チャネル、好ましくはそれぞれの無線ネットワークに関係する無線チャネルにおいて伝送される。これに関して、さらに好ましいのは、このような無線チャネルだけが用いられ、当該チャネルにおいて関連の無線ネットワークが動作するようにすることである。したがって、使用されていない無線チャネルが省略される。
【００１０】
概して、当該時刻同期メッセージは、それぞれの無線ネットワークに種々の方法で送信されることができる。但し、本発明の好適実施例によれば、前記時刻同期メッセージは、前記異なる無線ネットワークに連続的に送信される。さらに、本発明の好適実施例によれば、前記時刻同期メッセージは、周期的に送信される。これに関して、前記同期メッセージが送信されるところの時間間隔は、各個別の無線ネットワークに特異的であることも好ましい。したがって、このようにして、それぞれの無線ネットワークの要件に同期を個別に適合させることができる。
【００１１】
本発明の好適実施例によれば、前記無線ネットワークのうちの少なくとも１つは、低電力ネットワークであり、好ましくは、無線ネットワークの全てが低電力ネットワーク、例えばＺｉｇＢｅｅネットワークであることが良い。
【００１２】
本発明は、無線ボディセンサネットワークに対して特に有用である。このことは、本発明の好適実施例によれば無線ネットワークの各々が複数の身体装着型データセンサを有することを意味している。これらデータセンサは、１人だけでも装着することができる。但し、様々な人に属する２つ以上のボディセンサネットワークを用いることも好ましい。
【００１３】
さらに、本発明の好適実施例によれば、共通のタイムマスタが付加的な機能のために用いることができる。このことは、全てのネットワークに時刻同期メッセージをブロードキャストすることに加えて、本発明のこの好適実施例により、タイムマスタは、少なくとも１つの、好ましくは関連する全ての無線ネットワークに付加的情報をブロードキャストするために用いられることを意味している。特に、当該タイムマスタは、全てのネットワークに関連したネットワーク管理情報、例えば干渉などを伴わない空きチャネルのリストを送信することができる。
【００１４】
上記目的は、さらに、複数の異なる無線ネットワークの群であって、各無線ネットワークは、データを測定するための少なくとも１つのデータセンサと、前記データセンサからの当該測定されたデータを受信するためのゲートウェイとを有し、時刻同期メッセージを関連の全てのネットワークにブロードキャストするよう適合させられた共通タイムマスタが設けられる、ネットワーク群によって達成される。
【００１５】
この無線ネットワーク群の好適実施例は、上述したように本発明による方法の好適実施例に関係する。
【００１６】
特に、本発明の好適実施例によれば、前記異なる無線ネットワークは、異なる無線チャネルにおいて動作させられるように適合させられている。さらに、本発明の好適実施例によれば、前記無線ネットワークのうちの少なくとも１つは、低電力ネットワークである。好ましくは、関連する全てのネットワークは、低電力無線ネットワークであるのが良い。特に、前記無線ネットワークは、複数の身体装着型データセンサを備えたボディセンサネットワークであるものとするのが好ましい。さらに、本発明の好適実施例によれば、好ましくは各ネットワークの対応するゲートウェイを介して、データセンサからデータを受信するデータ収集器（コレクタ）が設けられる。
【００１７】
好ましくは、本発明は、次の用途に用いられる。
・例えば単一チャネル（およそ１２Ｋバイト／ｓ）において利用可能な帯域幅を超えた全てのボディセンサネットワーク用途
・筋活動を捕捉するためのＥＭＧ（筋電図検査法）システム：１６センサ×１０００サンプル／ｓ×２バイト／サンプル＝３２Ｋバイト／ｓ
・脳活動を記録するためのＥＥＧ（脳波計）：２４チャネル×５１２サンプル／ｓ×２バイト／サンプル＝２４Ｋバイト／ｓ
・動き技術のための全人体動き捕捉（スポーツ科学、リハビリテーション、人間工学、生体力学研究）、キャラクタアニメーション（映画、コマーシャル、ゲーム）、仮想現実（トレーニング及びシミュレーション、ライブエンターテイメント）：１６慣性センサ×５００サンプル／ｓ×（２＋２＋２）バイト／サンプル＝４８Ｋバイト／ｓ
・例えば複数の人の間での同期を必要とする全てのボディセンサネットワーク用途
・グループ（ダンスアンサンブル、同期ジャンプ、同期したパラシュート降下など、騎手／馬など）の同時性を測定するための慣性センサを備えた体動捕捉センサ
・例えば複数の無線センサネットワークの同期化
・照明環境構築、照明シーン
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下、本発明のこれらの態様及びその他の態様を、以下に説明する実施例を参照して詳しく説明する。
【図１】本発明の第１の実施例による無線ネットワーク群を概略的に示す図。
【図２】本発明の第２の実施例による無線ネットワーク群を概略的に示す図。
【図３】タイムスタンプメッセージをブロードキャストするためにどのようにしてタイムマスタが当該ネットワークのチャネルを通じて漂動動作するかの手法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明によれば、ネットワーク毎に個々のタイムマスタを用いるのではなく、種々の無線チャネルにおいて動作する全てのネットワークのためにただ１つしかタイムマスタを用いないことが提案される。さらに、好適な方策は、唯一無二のタイムマスタが全ての無線チャネルにおいてその時刻同期メッセージを連続的にブロードキャストすることである。
【００２０】
図１は、本発明の実施例による無線ネットワーク群を概略的に示している。ここでは、これを、ＦＴＳＰ及び異なる無線チャネルｃＡ及びｃＢで動作する２つの別個のボディセンサネットワークＡ，Ｂを同期させる必要があるケースについて示している。ネットワークＡは、チャネルｃＡにおいて動作し、それらの読取値をゲートウェイＡ．０に送る４つの身体装着センサＡ．１，Ａ．２，Ａ．３，Ａ．４からなる。さらに、ネットワークＢは、チャネルｃＢにおいて動作し、それらの読取値をゲートウェイＢ．０に送る４つの身体装着センサＢ．１，Ｂ．２，Ｂ．３，Ｂ．４からなる。データ収集器（コレクタ）ＤＣが設けられ、これは、両方のゲートウェイＡ．０及びＢ．０から全てのセンサＡ．１，Ａ．２，Ａ．３，Ａ．４，Ｂ．１，Ｂ．２，Ｂ．３，Ｂ．４からのデータを受信する。タイムマスタＴＭは、ネットワークＡ及びネットワークＢに交互にタイムスタンプメッセージを周期的にブロードキャストする。このため、タイムマスタＴＭは、両方の無線チャネルｃＡとｃＢとで往復する形で切り替わる。
【００２１】
これにより次の利点を奏する。タイムマスタは１つしかなく、これにより異なるネットワークのタイムマスタどうしの同期化が必要ないので、簡単なシステムデザインが得られる。また、センサＡ．１，Ａ．２，Ａ．３，Ａ．４，Ｂ．１，Ｂ．２，Ｂ．３，Ｂ．４のＦＴＳＰ実現形態を変える必要もない。センサＡ．１，Ａ．２，Ａ．３，Ａ．４，Ｂ．１，Ｂ．２，Ｂ．３，Ｂ．４に対して、ただ１つのタイムマスタＴＭが、その局部タイムマスタとして存在し、これは違いを見出すことができない。変更なしの結果として、センサＡ．１，Ａ．２，Ａ．３，Ａ．４，Ｂ．１，Ｂ．２，Ｂ．３，Ｂ．４は、単一のネットワークＡ又はＢだけ或いは複数のネットワークＡ及びＢを絡めた用途のために用いることができる。
【００２２】
同じようにして、異なる人Ｐ．１，Ｐ．２に属するボディセンサネットワークどうしの同期化を、２人のユーザに絡む用途に対して図２に示されるように得ることができる。概して、この構成及び方法は、前述したものと同じであり、ボディセンサネットワークは、２人の異なる人Ｐ．１，Ｐ．２に分かれるだけであり、人Ｐ．１は、一方のネットワークＡを備え、人Ｐ．２は、他方のネットワークＢを備える。
【００２３】
ＩＥＥＥ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅネットワークについて、図３は、ＦＴＳＰプロトコルに記述されているようにタイムスタンプメッセージをブロードキャストするよう全１６のＩＥＥＥ８０２．１５．４／ＺｉｇＢｅｅチャネル１０〜２６を通じてどのようにしてタイムマスタが漂動するかの可能な手法を示している。異なるネットワークのセンサノードは、時間シフトされたタイムスタンプメッセージを受信する。タイムマスタは、常に、ブロードキャストにより時刻同期メッセージをタイムスタンプするので、異なるネットワークにおける時間シフトされた受信は、ＦＴＳＰアルゴリズムの精度に影響を及ぼさない。センサノード（「タイムスレーブ」）は、これまでと同じ方法でＦＴＳＰプロトコルを実施する。これらノードのため、時刻同期メッセージが、フルタイムで各自のネットワークに属する局部タイムマスタから発せられるように見える。したがって、本発明のこの実施例による方策は、全てのＦＴＳＰタイムスレーブ実現形態とともに何ら変更を伴うことなく機能する。
【００２４】
全てのチャネルを通じて漂動し時刻同期メッセージをブロードキャストすることに代えて、タイムマスタは、ネットワーク識別子及び対応のチャネルのリストを維持することができる。この場合、タイムマスタは、時刻同期メッセージをそのリスト上にあるネットワークへブロードキャストすることを限定する。また、このリストは、時刻同期メッセージが送られる間隔のためのネットワーク特有の設定を含むことができる。このようにして、精度に関するネットワークの様々な要件が提供可能となる。さらに、タイムマスタは、全体のネットワークマネージャとしてより包括的な役割を担うことができる。専ら時刻同期メッセージをブロードキャストすることに代えて、この場合、タイムマスタは、全てのネットワークに関連したネットワーク管理情報、例えば干渉のない空きチャネルのリストをブロードキャストする。
【００２５】
以上、本発明を、図面及びこれまでの記述において詳細に図示し説明したが、このような図示及び説明は、例示するもの又は模範的なものとみなされるものであり、限定するものではなく、本発明は、開示した実施例に限定されるものではない。
【００２６】
開示した実施例に対する他の変形例は、図面、開示内容及び付属の請求項を検討することにより、請求項記載の発明を実施する当業者により理解され実現されることのできるものである。請求項において、「有する」なる文言は、他の要素又はステップを排除するものではなく、名詞の単数表現は、複数を排除するものではない。或る特定の方策が相互に異なる従属請求項において挙げられているに過ぎない点は、これら方策の組み合わせが活用できないことを意味するものではない。請求項におけるいかなる参照符号も、当該範囲を限定するものと解釈してはならない。
【図１】
0005449208.tif 000002
【図２】
0005449208.tif 000003
【図３】
0005449208.tif 000004