(57)【要約】【課題】格子状以外のノード配置を有する通信システムにおいても、最適な時分割通信を実現することができ、より通信効率を高くすることができるようにする。【解決手段】本発明の通信制御装置は、通信システムを構成する各ノードが搭載するものであって、近傍ノードのノードタイプ情報の受信と、自ノード及び他ノードのノードタイプ情報の送信をするノードタイプ情報通信手段と、近傍ノードの状態変数信号の受信と、自ノードの状態変数信号の送信をする状態変数信号通信手段と、他ノードのノードタイプ情報に基づいて、自ノードのノードタイプを選択するノードタイプ選択手段と、自ノード及び他ノードのノードタイプ情報と、近傍ノードの状態変数信号とに基づいて、予め定められている位相応答関数及び同期アライアンス関数に基づく時間発展規則に従って、自ノードの位相の状態を変化させ、自ノードのデータ発信タイミングを決定する手段とを備える。【選択図】      図１
2006211585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ている通信制御装置であって、
近傍ノードが選択したノードタイプ情報を受け取ると共に、自ノードが選択したノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報を送信するノードタイプ情報通信手段と、
近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードの状態変数信号を受け取ると共に、自ノードのデータ発信のタイミングを表す位相の状態変数信号を送信する状態変数信号通信手段と、
上記ノードタイプ情報通信手段が受け取った他ノードのノードタイプ情報に基づいて、自ノードのノードタイプを選択するノードタイプ選択手段と、
上記ノードタイプ選択手段が選択した自ノードのノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報と、近傍ノードの状態変数信号とに基づいて、予め定められている位相応答関数及び同期アライアンス関数に基づく時間発展規則に従って、自ノードの位相の状態を変化させ、自ノードのデータ発信タイミングを決定する通信タイミング計算手段と
を備えることを特徴とする通信制御装置。
【請求項２】
上記ノードタイプ選択手段が、
自ノードと他ノードとが同一のノードタイプを選択しているかの重複選択程度を表す適応度に応じて、各ノードタイプの選択のしやすさを決定し、この決定したノードタイプの選択のしやすさに基づいて各ノードタイプが選択される確率を算出するタイプ選択確率算出部と、
上記タイプ選択確率算出部が算出した各ノードタイプの選択確率に基づいてノードタイプ選択を実行するタイプ選択実行部と、
上記タイプ選択実行部により選択された特定のノードタイプが所定区間継続して選択されたときに、自ノードのノードタイプの収束を判定する収束判定部と
を有することを特徴とする請求項１に記載の通信制御装置。
【請求項３】
上記ノードタイプ情報通信手段は、上記ノードタイプ選択手段が自ノードからｎ（ｎは自然数）ホップで到達可能なノード集合に対するノードタイプ情報を用いる場合、「自ノードからｎホップで到達可能なノード範囲」よりも広域の「ｍホップ（ｍ＞ｎ，ここで、ｍ，ｎは自然数）で到達可能なノード範囲」に信号を送信することを特徴とする請求項１又は２に記載のノード通信制御装置。
【請求項４】
上記位相応答関数は、他ノードの位相状態に対して自ノードの位相状態を反発させる方向に変化させる力学的特性を備えるものであり、
上記同期アライアンス関数は、他ノードの位相状態に対して自ノードの位相状態を同期させる方向に変化させる力学的特性を備えるものであり、
上記通信タイミング計算手段は、上記他ノードのノードタイプ情報が自ノードが選択したノードタイプ情報と同一の場合、上記同期アライアンス関数による力学的特性を発現させ、上記他ノードのノードタイプ情報が自ノードが選択したノードタイプ情報と異なる場合、上記位相応答関数による力学的特性を発現させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の通信制御装置。
【請求項５】
ノードタイプを選択決定する際、上記ノードタイプ選択手段による処理結果を受け取り、ノードタイプの種類数を自律的に決定するノードタイプ数決定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の通信制御装置。
【請求項６】
上記ノードタイプ数決定手段が、
上記ノードタイプ選択手段から適応度を受け取り、その適応度の時系列情報に基づいて、所定期間適応度が高くならないときに、不適応度を表すストレス値を算出するストレス値算出部と、
上記ストレス値算出部が算出したストレス値を累積した累積ストレス値が、閾値を超えた場合に、ノードタイプ数を増加するノードタイプ数増加部と
を有する請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項７】
上記ノードタイプ数決定手段が、
上記ノードタイプ選択手段から適応度を受け取り、所定期間内の適応度の時系列情報に時刻に応じた所定の重み係数を付加して、不適応度を表すストレス値を算出するストレス値算出部と、
上記所定期間内の適応度の時系列情報のうち最大値とする時刻から所定時間以上経過している場合、上記ストレス値算出部が算出したストレス値を累積し、その累積ストレス値が閾値を超えた場合に、ノードタイプ数を増加させるノードタイプ数増加部と
を有する請求項５に記載の通信制御装置。
【請求項８】
上記ノードタイプ数決定手段が、
上記ノードタイプ選択手段から適応度を受け取り、適応度の時系列情報に基づいて、所定期間、適応度が最大値あるいは閾値以上の値を取り、かつ、現在のノードタイプ数が初期のタイプ数より大きい場合に、ノードタイプ数を減少させるノードタイプ数減少部も有することを特徴とする請求項６及び７に記載の通信制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の通信制御装置を搭載することを特徴とするノード。
【請求項１０】
請求項９に記載のノードを複数配置して有することを特徴とする通信システム。
【請求項１１】
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ている通信制御方法であって、
近傍ノードが選択したノードタイプ情報を受け取ると共に、自ノードが選択したノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報を送信するノードタイプ情報通信工程と、
近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードの状態変数信号を受け取ると共に、自ノードのデータ発信のタイミングを表す位相の状態変数信号を送信する状態変数信号通信工程と、
上記ノードタイプ情報通信工程が受け取った他ノードのノードタイプ情報に基づいて、自ノードのノードタイプを選択するノードタイプ選択工程と、
上記ノードタイプ選択工程が選択した自ノードのノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報と、近傍ノードの状態変数信号とに基づいて、予め定められている位相応答関数及び同期アライアンス関数に基づく時間発展規則に従って、自ノードの位相の状態を変化させ、自ノードのデータ発信タイミングを決定する通信タイミング計算工程と
を備えることを特徴とする通信制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信制御装置、通信制御方法、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、あるいは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、空間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。
【背景技術】
【０００２】
空間に分散配置された複数のノードが衝突することなくデータ通信し得るようにするための方式として、ＴＤＭＡ方式、ＣＳＭＡ（ＣＳＭＡ／ＣＡやＣＳＭＡ／ＣＤ）方式などがある（非特許文献１）。
【０００３】
しかし、ＴＤＭＡ方式の場合、タイムスロットの割り当てを行なう集中管理ノードが故障したときに通信システムがダウンしてしまう等の問題があるために、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タイムスロットの割り当てを相互調整することによって、通信データの衝突を回避する方法が種々提案されている。
【０００４】
上記提案されている各ノードが自律分散的にタイムスロットの割り当てを調整する方法は、各ノードが近傍ノードとの間で周期的なインパルス信号の送受信により相互作用することで調整する技術である。
【０００５】
すなわち、非線形振動をモデル化した数式を用いて、他ノードがインパルス信号を発信するタイミングに応じて、自ノードがインパルス信号を発信するタイミングを調整するものである。これにより、各ノードおいて、自ノード及び他ノードのインパルス信号の発信タイミングが極力離れるような調整を相互に行うことにより、自律分散的なタイムスロットの獲得を実現することができる。
【０００６】
また、各ノードが格子状に空間配置された場合に、隣接（第１近傍範囲）ノード間だけでタイムスロットを相互分割する最適な時分割通信の形態を実現する技術もある。
【０００７】
この格子状に空間配置されたノードによる最適な時分割通信の形態は、近傍（第３近傍範囲）ノード間で発信衝突の発生する恐れがない特定の位置関係にあるノード間の発信タイミングを同期させることにより、隣接（第１近傍範囲）ノード間だけで１周期の時間を相互分割するタイムスロット割当を実現するものである。これにより、個々のノードが獲得するタイムスロットを最大化することができる。その意味で最適な時分割通信が実現可能となり、理想的なレベルの高い通信効率を得ることができる。
【非特許文献１】松下温、中川正雄編著、「ワイヤレスＬＡＮアーキテクチャ」、共立出版、１９９６年、ｐ．４７、５３〜５９、６９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した各ノードによる最適な時分割通信を実現する通信制御方法は、複数のノードを格子状に空間配置した通信システム（ネットワーク）を前提とするものである。そのため、格子状以外のノード配置形態を取った通信システム（ネットワーク）においては適用できないという問題があった。
【０００９】
したがって、格子状以外のノード配置形態を取る場合に、上述した通信制御方法を適用しても、隣接（第１近傍）ノード間だけでタイムスロットを相互分割する最適な時分割通信を実現することが困難となり、理想的なレベルの高い通信効率を得ることが困難であった。
【００１０】
そこで、格子状以外のノード配置を有する通信システムにおいても、最適な時分割通信を実現することができ、より通信効率を高くすることができる通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる課題を解決しようとするために、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ている通信制御装置であって、（１）近傍ノードが選択したノードタイプ情報を受け取ると共に、自ノードが選択したノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報を送信するノードタイプ情報通信手段と、（２）近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードの状態変数信号を受け取ると共に、自ノードのデータ発信のタイミングを表す位相の状態変数信号を送信する状態変数信号通信手段と、（３）ノードタイプ情報通信手段が受け取った他ノードのノードタイプ情報に基づいて、自ノードのノードタイプを選択するノードタイプ選択手段と、（４）ノードタイプ選択手段が選択した自ノードのノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報と、近傍ノードの状態変数信号とに基づいて、予め定められている位相応答関数及び同期アライアンス関数に基づく時間発展規則に従って、自ノードの位相の状態を変化させ、自ノードのデータ発信タイミングを決定する通信タイミング計算手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
第２の本発明のノードは、第１の本発明の通信制御装置を有することを特徴とする。
【００１３】
第３の本発明の通信システムは、第２の本発明のノードを複数配置して有することを特徴とする。
【００１４】
第４の本発明の通信制御方法は、第１の本発明の通信制御装置に対応する方法である。具体的には、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ている通信制御方法であって、（１）近傍ノードが選択したノードタイプ情報を受け取ると共に、自ノードが選択したノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報を送信するノードタイプ情報通信工程と、（２）近傍ノードのデータ発信のタイミングを表す位相が反映された近傍ノードの状態変数信号を受け取ると共に、自ノードのデータ発信のタイミングを表す位相の状態変数信号を送信する状態変数信号通信工程と、（３）ノードタイプ情報通信工程が受け取った他ノードのノードタイプ情報に基づいて、自ノードのノードタイプを選択するノードタイプ選択工程と、（４）ノードタイプ選択工程が選択した自ノードのノードタイプ情報及び他ノードのノードタイプ情報と、近傍ノードの状態変数信号とに基づいて、予め定められている位相応答関数及び同期アライアンス関数に基づく時間発展規則に従って、自ノードの位相の状態を変化させ、自ノードのデータ発信タイミングを決定する通信タイミング計算工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムによれば、格子状以外のノード配置を有する通信システムにおいても、最適な時分割通信を実現することができ、より通信効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による通信制御装置、通信制御方法、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述する。
【００１７】
本実施形態は、複数のノードから構成されるセンサネットワークシステムに、本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムを適用した場合を図面を参照して説明する。
【００１８】
（Ａ−１）第１の実施形態のノード
図１は、本実施形態に係るノードの通信制御装置としての構成を概略的に示した機能ブロック図である。また、図２は、各ノード１０の内部構成を示す機能ブロック図である。
【００１９】
図２において、ノード１０は、インパルス信号受信手段１１、通信タイミング計算手段１２、インパルス信号送信手段１３、同調判定手段１４、データ通信手段１５、センサ１６、ノードタイプ選択手段１７、ノードタイプ信号受信手段１８、ノードタイプ信号送信手段１９、を少なくとも有する。なお、通信制御装置としては、インパルス信号受信手段１１、通信タイミング計算手段１２、インパルス信号送信手段１３、同調判定手段１４、ノードタイプ選択手段１７が構成要素となっている。
【００２０】
インパルス信号受信手段１１は、近傍ノード（例えば、そのノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード）が発信した出力インパルス信号を入力インパルス信号Ｓｉｎ１１として受信するものである。ここで、インパルス信号はタイミング信号として授受されるものであり、例えば、ガウス分布形状等のインパルス形状を有するものである。なお、相互作用信号として用いるインパルス信号に、自ノードの空間位置を示す情報（アドレス情報）を付加（重畳）するようにしてもよい。また、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１は、入力インパルス信号Ｓｉｎ１１を波形整形したものでも良く、信号を再生成したものであっても良い。
【００２１】
通信タイミング計算手段１２は、その詳細は後述するが、ノードタイプ選択手段１７が選択したタイプ情報及び受信インパルス信号Ｓｐｒ１１に基づいて、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号Ｓｐｒ１２を形成して出力するものである（なお、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１がない場合であっても位相信号Ｓｐｒ１２を形成して出力する）。
【００２２】
ここで、当該ノードｉの位相信号Ｓｐｒ１２の時刻ｔでの位相値をθｉ(ｔ)とすると、通信タイミング計算手段１２は、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１に基づいて、後述するように、位相信号Ｓｐｒ１２(＝θｉ(ｔ))を非線形振動リズムで変化させる。この位相信号の変化は、近傍のノード同士が逆相（振動の位相が反転位相）又は他の位相になろうとする非線形特性を実現し、その特性を用いて衝突回避を実行させようとしたものである。すなわち、近傍のノード間における出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の発信タイミングなどが衝突しないように、適当な時間関係（時間差）を形成させようとしている。
【００２３】
通信タイミング計算手段１２の機能の意味合いを図３及び図４を用いて詳述すると以下の通りである。なお、図３及び図４に示す状態変化は、インパルス信号送信手段１３の機能も関係している。
【００２４】
図３及び図４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ゆく様子を示している。
【００２５】
図３は、着目ノードｉに対して近傍ノードｊが１個存在する場合である。図３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を表している。質点の回転運動を縦軸あるいは横軸に射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（５）式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３（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３（ｂ）に示す状態（過渡状態）を経て、図３（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。
【００２６】
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、ノード間でインパルス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、それぞれのノードが所定の位相（例えば０）のときに出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を発信するとした場合、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。
【００２７】
また、図４は、着目ノードｉに対して２個の近傍ノードｊ１、ｊ２が存在する場合を表している。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。
【００２８】
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）な性質を持つ。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。
【００２９】
以上、図３及び図４は、着目ノードｉに対して近傍ノードｊが１個の場合（図３参照）及び２個の場合（図４参照）における安定な位相関係（定常状態）の形成について説明した。
【００３０】
本実施形態の通信タイミング計算手段１２は、後述する（５）式を用いることで相互に安定な位相関係の形成を導くものである。
【００３１】
また、通信タイミング計算手段１２は、得られた位相信号Ｓｐｒ１２(＝θｉ(ｔ))を、インパルス信号送信手段１３、同調判定手段１４及びデータ通信手段１５に出力する。
【００３２】
インパルス信号送信手段１３は、位相信号Ｓｐｒ１２に基づいて、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を送信するものである。すなわち、位相信号Ｓｐｒ１２が所定の位相α（０≦α＜２π）になると、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を送信する。ここで、所定の位相αは、予めシステム全体で統一しておくことが好ましい。以下では、α＝０にシステム全体で統一されているとして説明する。なお、図３の例で言えば、ノードｉとノードｊとでは、定常状態で相互の位相信号Ｓｐｒ１２がπだけずれているので、α＝０にシステム全体で統一しても、ノードｉからの出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の送信タイミングと、ノードｊからの出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の送信タイミングとはπだけずれている。
【００３３】
同調判定手段１４は、自ノードや１又は複数の近傍ノードの間で行われる出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」（図３（ｂ）、図４（ｂ）参照）あるいは「定常状態」（図３（ｃ）、図４（ｃ）参照）のいずれの状態にあるかを判定するものである。同調判定手段１４は、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１（他ノードの出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１に対応する）及び出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の発生タイミングを観測し、インパルス信号を授受し合う複数のノードの発生タイミング間の時間差が時間的に安定している場合に「定常状態」であると判定する。なお、この実施形態の場合には、同調判定手段１４には、自ノードからの出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の発生タイミングを捉えるための信号として、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１に代えて、位相信号Ｓｐｒ１２が入力されている。
【００３４】
同調判定手段１４は、例えば、以下の（ａ）〜（ｄ）のような処理を実行して同調判定を行う。
【００３５】
（ａ）受信インパルス信号Ｓｐｒ１１の発生タイミングにおける位相信号Ｓｐｒ１２の値βを、位相信号Ｓｐｒ１２の１周期に亘って観測する。ここでは、上記の観測を行った結果、得られる位相信号Ｓｐｒ１２の値βをそれぞれ、β１，β２，…，βＮ(０＜β１＜β２＜…＜βＮ＜２π)とする。
【００３６】
（ｂ）観測された位相信号Ｓｐｒ１２の値βに基づいて、隣接値間の差（位相差）△１＝β１，△２＝β２−β１，…，△Ｎ＝βＮ−β（Ｎ−１）を算出する。
【００３７】
（ｃ）上記（ａ）及び（ｂ）の処理を位相信号Ｓｐｒ１２の周期単位に行い、相前後する周期における位相差△の変化量（差分）γ１＝△１(τ+１)−△１(τ)，γ２＝△２(τ+１)−△２(τ)，…，γＮ＝△Ｎ(τ+１)−△Ｎ(τ)を算出する。ここで、τは、位相信号Ｓｐｒ１２のある周期を示しており、τ＋１は、位相信号Ｓｐｒ１２のその次の周期を示している。
【００３８】
（ｄ）上述の変化量γが、いずれも微小パラメータ（閾値）εよりも小さい場合、すなわち、γ１＜ε，γ２＜ε，…，γＮ＜εの場合に、「定常状態」であると判定する。
【００３９】
なお、γ１＜ε，γ２＜ε，…，γＮ＜εという条件がＭ周期にわたって満足される場合を定常状態と判定するようにしても良い。Ｍの値を大きくするほど、より安定性の高い状態で「定常状態」と判定できる。また、一部の受信インパルス信号Ｓｐｒ１１に基づいて、「定常状態」の判定を行っても構わない。
【００４０】
同調判定手段１４は、位相信号Ｓｐｒ１２の周期毎に、判定結果を示す同調判定信号Ｓｐｒ１３と、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１の発生タイミングにおける位相信号Ｓｐｒ１２の値βの最小値β１をスロット信号Ｓｐｒ１４としてデータ通信手段１５に出力する。
【００４１】
なお、最小値β１をスロット信号Ｓｐｒ１４として出力するようにしたのは、上述したように、α＝０としていることと関係しており、αの値の選定によっては、スロット信号Ｓｐｒ１４に適用するβの値は変化する。
【００４２】
当該ノード１０は、他のノードから受信したデータを中継して送信する機能と、自己を送信元とするデータ送信機能とを有している。
【００４３】
センサ１６は、後者の場合の一例として書き出したものであり、例えば、音や振動の強度、化学物質の濃度、温度など、物理的又は化学的な環境情報Ｓｉｎ１３を検知して観測データＳｐｒ１５をデータ通信手段１５に出力するものである。
【００４４】
また、前者の場合には、データ通信手段１５に、近傍ノードが送信したデータ信号（出力データ信号Ｓｏｕｔ１２）が入力データ信号Ｓｉｎ１２として受信される。
【００４５】
データ通信手段１５は、観測データＳｐｒ１５及び又は入力データ信号Ｓｉｎ１２（両方の場合を含む）を出力データ信号Ｓｏｕｔ１２として他ノードに送信するものである。データ通信手段１５は、この送信を、同調判定信号Ｓｐｒ１３が「定常状態」を示す場合に、後述するタイムスロット（システムなどが割り当てた固定的な時間区間ではないが、「タイムスロット」という用語を用いる）で行ない、同調判定信号Ｓｐｒ１３が「過渡状態」を示す場合には送信動作を停止している。なお、出力データ信号Ｓｏｕｔ１２は、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１と同一周波数帯で送信周波数とするものであっても良い。
【００４６】
タイムスロットは、位相信号Ｓｐｒ１２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、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１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Ｓｐｒ１２の周期毎の最初の受信インパルス信号Ｓｐｒ１１のタイミングより多少のオフセット分δ２だけ前のタイミングとしている。δ１やδ２は、当該ノード１０の近傍の無線空間で、インパルス信号（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１０の設置状況下で実験的に決定する。
【００４７】
例えば、図３（ｃ）に示すような「定常状態」の場合、ノードｉは、位相θｉが０から出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を送信し始め、位相θｉがδ１になる前に、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１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Ｓｏｕｔ１２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Ｓｏｕｔ１２の送信が終了させ、それ以降、位相θｉが再び０になるまで、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１の送信も出力データ信号Ｓｏｕｔ１２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以上の場合も同様に動作し、送信動作が競合することはない。
【００４８】
（Ａ−２）ノードタイプ信号受信手段１８及びノードタイプ信号送信手段１９の詳細
ノードタイプ信号受信手段１８は、他ノードが発信した出力ノードタイプ信号を入力ノードタイプ信号として受信し、受信したノードタイプ信号をノードタイプ選択手段１７に与えるものである。各ノードは、ノードタイプ信号受信手段１８が近傍ノードからブロードキャストで送信されたノードタイプ信号に含まれているタイプ情報を格納する。後述するノードタイプ選択手段１７は、この格納された近傍ノードのタイプ情報に基づいて自ノードについてのタイプ選択を行なうものである。
【００４９】
ノードタイプ信号送信手段１９は、ノードタイプ選択手段１７が選択したタイプ情報を受け取り、そのタイプ情報を示すノードタイプ信号をブロードキャストで送信するものである。ノードタイプ信号送信手段１９は、例えば、従来のCSMA／CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）方式を用いて実現することができる。
【００５０】
ここで、ノードタイプ信号とは、通信システムを構成する各ノードが選択したタイプ情報を示す信号である。図５は、ノード間で送受信されるノードタイプ信号に含まれるタイプ情報の構造例であって、ノードｉに格納されるタイプ情報例を示す。
【００５１】
図５において、ノードｉの第１近傍範囲のノードとは、ノードタイプ信号の発信電波到達距離をｒとした場合、ノードｉからｒの距離範囲内に存在するノード、すなわちノードｉからの１ホップで到達可能（ノードｉの発信が直接到達可能）なノードを意味する。ここで、ノードタイプ信号の発信電波到達距離ｒは、簡単のため、全てのノードで同一と仮定する。さらに、ノードｉの第ｋ近傍範囲（ｋ＝1,2,3,…）のノードとは、ノードｉからｋホップで到達可能（ノードｉから他ノードの中継を経て、全部でｋ回の発信で到達可能）なノードを意味する。
【００５２】
また、図５において、Οk（ｋ＝1,2,3,…）は、ノードｉの第(ｋ−１)近傍範囲を除いた第ｋ近傍範囲のノード集合を表す。なお、Οｉのｉはノード番号を示し、表記上の制限からΟｉの表記は省略する。τ(＊)は、タイプあるいはタイプ集合を表す。すなわち、ノードは、近傍ノードから受信したタイプ情報から、近傍ノードが自ノードｉから何ホップで到達可能な範囲に存在し、近傍ノードが選択したタイプ情報を知ることができる。なお、図５では、一例としてｋの最大値が３の場合を記載したが、一般に、ｋの最大値は自由に取ることができる。
【００５３】
ノードタイプ信号送信手段１９は、ノードタイプ信号をブロードキャストで送信するが、この際、自ノードが選択したタイプ情報だけでなく、図５に示すような、近傍ノードから受信したタイプ情報を含む信号を送信する。
【００５４】
なお、ノードタイプ信号に含めるタイプ情報は、近傍ノードから受信した全てのタイプ情報である必要はなく、例えば、格納した近傍ノードのタイプ情報が、図５のように、ノードｉのτ(Ο１)，τ(Ο２)，τ(Ο３)である場合に、ノードタイプ信号に含めて送信するタイプ情報を、τ(Ο１)，τ(Ο２)のように、第３近傍範囲のノード集合のタイプ情報を除外することも可能である。この場合、ノードタイプ信号送信手段１９は、自ノードが選択したタイプ情報に併せて、２ホップで到達可能な近傍ノードのタイプ情報を送信することになる。
【００５５】
したがって、ノードｉが１ホップで到達可能な近傍ノードからノードタイプ信号を受信すると、実際にはノードｉから３ホップ離れた近傍ノードのタイプ情報まで得られることになる。すなわち、図５のように、ノードｉのτ(Ο１)，τ(Ο２)，τ(Ο３)まで近傍ノードのタイプ情報を得ることができる。ただし、これが実現されるためには、３ホップのノードタイプ信号の送信が必要になる。
【００５６】
（Ａ−３）ノードタイプ選択手段１７の詳細
ノードタイプ選択手段１７は、ノードタイプ信号受信手段１８が受信し、格納した近傍ノードのタイプ情報に基づいて、自ノードのタイプを選択するものである。また、ノードタイプ選択手段１７は、選択した自ノードのタイプ情報をノードタイプ信号送信手段１９及び通信タイミング計算手段１２に与えるものである。
【００５７】
また、ノードタイプ選択手段１７は、自ノードのタイプ選択動作を、一定周期で繰り返し実行する。なお、このタイプ選択の繰り返し動作は、各ノード間で同期させて実行させる必要はなく、一般に非同期で実行させることができる。勿論、各ノード間で同期させて実行させるようにしてもよい。
【００５８】
ここで、ノードタイプ選択手段１７によるタイプ選択の方法について詳細に説明する。
【００５９】
以下の説明において、各ノードに格納される近傍ノードのタイプ情報を、τ（Ο１），τ（Ο２），…，τ（Οｎ）と仮定して説明する。また、ノードタイプの種類を１，２，…，Ｎtyp（Ｎtyp：自然数）の番号で表す。
【００６０】
さらに、ノードｉからｎホップで到達可能なノードであって、タイプσ（σ∈{１，２，…，Ｎtyp}）を選択しているノード集合をΑｎとする。なお、表記上の制限からΑｉの表記を省略する。ノード集合Αｎの要素数、すなわち、ノードｉからｎホップで到達可能なノードであって、タイプσ（σ∈{１，２，…，Ｎtyp}）を選択しているノードの総数を｜Αｎ(σ)｜とする。なお、表記上の制限からΑｉの表記は省略する。ノードｉからｎホップで到達可能なノードの総数を｜Νｎ｜とする。なお、表記上の制限からΝｉの表記を省略する。
【００６１】
今、ノードｉがタイプσを選択している（すなわち、τ(ｉ)＝σ）と仮定する。このとき、まず、ノードタイプ選択手段１７は、ノードｉからｎホップで到達可能なノード集合の中で、ノードｉと同じタイプσを選択しているノードの総数｜Αｎ(σ)｜に基づいて、ノードｉの適応度Ｆi(σ)を求める。
【００６２】
ここで、ノードｉの適応度Ｆi(σ)は、（１）式で定義される。
【数１】
2006211585.tif 000003
【００６３】
適応度Ｆi(σ)は、０＜Ｆi(σ)≦１の値を取り、ノードｉと同じタイプσを選択しているノードが多いほど（つまり、重複選択が多いほど）低い値、逆に少ない（つまり、重複選択が少ない）ほど高い値となる。ノードｉと同じタイプσを選択しているノードが存在しない場合のみ、適応度Ｆi(σ)＝１となる。
【００６４】
したがって、適応度Ｆi(σ)は、自ノードと近傍ノードとが同一タイプを選択（重複選択）している程度を表す評価尺度であり、重複選択が少ないほど高い値を示す。
【００６５】
次に、ノードタイプ選択手段１７は、適応度Ｆi(σ)に基づいて、ノードｉにおける各タイプρ（ρ∈{１，２，…，Ｎtyp}）の選択しやすさfi(ρ)を求める。
【００６６】
ここで、ノードｉにおける各タイプの選択のしやすさfi(ρ)は（２）式で定義される。
【数２】
2006211585.tif 000004
【００６７】
タイプρの選択しやすさfi(ρ)は、適応度Ｆi(σ)が高いとき、Αｎ(σ)の値が０であるタイプ以外は選択されにくく、逆に、適応度Ｆi(σ)が低いとき、Αｎ(σ)の値が０のほか、比較的小さい値を取る場合も選択されやすいという特徴を持つ評価尺度である。
【００６８】
これは、適応度Ｆi(σ)が高いときは、近傍ノードが選択していないタイプ以外は選択されにくく、逆に、適応度Ｆi(σ)が低いときは、近傍ノードが選択していないタイプのほか、少数個の近傍ノードが選択しているタイプも選択されやすいということを意味する。
【００６９】
タイプρの選択しやすさfi(ρ)にこのような特徴を備えさせることで、一部のノードでタイプ選択が収束しない状態に陥る現象を抑制することができる。
【００７０】
次に、ノードタイプ選択手段１７は、こうして得られたタイプρの選択しやすさfi(ρ)に基づいて、ノードｉが各タイプρを選択する確率Ｐi(ρ)を求める。
【００７１】
このノードｉが各タイプρを選択する確率Ｐｉ(ρ)は（４）式で定義される。
【数３】
2006211585.tif 000005
【００７２】
ノードｉにおいて、ノードタイプ選択手段１７は、上記（１）〜（４）式を用いて、各タイプρ（ρ∈{１，２，…，Ｎtyp}）を選択する確率Ｐi(ρ)を算出し、この確率Ｐi(ρ)に基づいてタイプ選択を行なう。
【００７３】
つまり、ノードｉがタイプσを選択しているとき、その適応度Ｆi(σ)に応じて決まる各タイプρの選択しやすさfi(ρ)に基づく確率Ｐi(ρ)を算出し、この確率Ｐi(ρ)に基づいてタイプ選択（タイプ選択の更新）が実行される。
【００７４】
また、タイプ選択処理は一定周期で繰り返し実行され、例えば、適応度Ｆi(σ)≧ｃ（ｃは実験的に決定する定数）であり、特定のタイプが持続的に（例えば、Ｎ周期以上持続して（Ｎ：自然数））選択されたとき、収束したと判定する。
【００７５】
第１の実施形態では、簡単のため、タイプの種類数に相当するＮtypの値は、全てのノードで均一と仮定する。また、Ｎtypの値は、あらかじめ実験的に決定する。
【００７６】
図６は、ノードｉのノードタイプ選択手段による上記（１）〜（４）式を用いたタイプ選択の処理手順の例を示すフローチャートである。
【００７７】
図６において、まず、ノードタイプ選択手段１７において、自ノードｉのタイプの初期値が設定される（Ｓ１）このとき、タイプの初期値は、ランダムに決定することができる。
【００７８】
タイプの初期値が決定後、ノードタイプ信号受信手段１８が近傍ノードからノードタイプ信号を受信すると、そのノードタイプ信号に含まれている近傍ノードのタイプ情報が格納される。
【００７９】
そして、所定の繰り返し周期で、ノードタイプ選択手段１７は、格納されている近傍ノードのタイプ情報を読み出し、（１）式を用いて適応度Ｆi(σ)を算出する（Ｓ２）。
【００８０】
ここで、図６におけるＦi[t]は、ノードｉにおける時刻ｔの適応度Ｆi(σ)を表す。この時刻ｔとは１周期を単位とする離散時間（ｔ＝０，１，２，…）を表す。
【００８１】
ノードタイプ選択手段１７において、時刻ｔにおける適応度Ｆi[t]が算出されると、その算出された適応度Ｆi[t]は、１周期前である時刻ｔ−１における適応度Ｆi[t-1]と比較される（Ｓ３）。
【００８２】
そして、時刻ｔの適応度Ｆi[t]が時刻ｔ−１の適応度Ｆi[t-1]より大きいとき（Ｆi[t]＞Ｆi[t-1]）、ノードタイプ選択手段１７において、時刻ｔの適応度Ｆi[t]は乱数δ（０＜δ＜１）と比較されて、適応度Ｆi[t]が乱数δより小さければ（Ｆi[t]＜δ）、Ｓ５に進む（Ｓ４）。
【００８３】
また逆に、適応度Ｆi[t]が乱数δ以上であれば（Ｆi[t]≧δ）、時刻ｔにおけるタイプ選択の更新はせずに、次の時刻ｔ＋１における処理に移るため、Ｓ２に進み、次の周期（時刻ｔ＋１）で適応度が算出される。
【００８４】
このように適応度Ｆi[t]に基づいてタイプ選択の判定をするのは、適応度Ｆi[t]が１周期前の値よりも増加して、比較的高い値を取っている場合においても、タイプ選択の更新が実行される状態を確率的に発生させる効果を持つ。これにより、一部のノードでタイプ選択が収束しない状態に陥る現象を抑制することができるからである。
【００８５】
一方、Ｓ３において、時刻ｔの適応度Ｆi[t]が時刻ｔ−１の適応度Ｆi[t-1]より小さいあるいは変化がないとき（Ｆi[t]≦Ｆi[t-1]）、Ｓ５に進む。
【００８６】
Ｓ５では、（２）〜（４）式を用いて、時刻ｔにおける各タイプρ（ρ∈{１，２，…，Ｎtyp}）を選択する確率Ｐi(ρ)が算出される（Ｓ５）。ここで、Ｐi[t,ρ]は、時刻ｔにおける各タイプρの選択確率Ｐi(ρ)を表す。
【００８７】
時刻ｔにおける各タイプρの選択確率Ｐi[t,ρ]が算出されると、ノードタイプ選択手段１７において、算出した各タイプρの選択確率Ｐi[t,ρ]に基づいて、いずれか１つのタイプが選択（タイプ選択の更新）される（Ｓ５）。
【００８８】
ノードタイプ選択手段１７において、時刻ｔにおけるタイプが選択（更新）され、その後、一定周期でタイプ選択処理が繰り返し実行され、例えば、適応度Ｆi(σ)≧ｃ（ｃは実験的に決定する定数）であり、特定のタイプが持続（例えば、Ｎ周期以上持続）して選択されたとき、タイプが収束したと判定され、終了する（Ｓ６）。
【００８９】
一方、タイプが収束していないと判定されたときには、引き続き時刻ｔ＋１におけるタイプ選択処理をするように、Ｓ２に戻り、繰り返しタイプ選択処理が行なわれる（Ｓ６）
以上のようにして、ノードタイプ選択手段１７により自ノードのタイプが選択されると、その選択したタイプ情報が、ノードタイプ信号送信手段１９に与えられて、ノードタイプ信号送信手段１９から近傍ノードに発信される。
【００９０】
（Ａ−４）通信タイミング計算手段１２の詳細
続いて、上述した通信タイミング計算手段１２の詳細な構成について図面を参照して説明する。
【００９１】
上述したように、通信タイミング計算手段１２は、受信インパルス信号（タイミング信号）とノードタイプ選択手段１７が選択したタイプ情報に基づいて、出力インパルス信号の発信するタイミングを決定するための計算を行なうものである。
【００９２】
図７は、通信タイミング計算手段１２における機能例を具体的に示した機能ブロック図である。図７において、通信タイミング計算手段１２は、インパルス信号復調手段２１、位相拡散同期アライアンス手段２２、インパルス信号変調手段２３を有する。
【００９３】
インパルス信号復調手段２１は、他ノードから受信した受信インパルス信号Ｓｐｒ１１を復調して、他ノードの空間位置を示す情報と、その他ノードのタイミング信号とに分離するものである。
【００９４】
位相拡散同期アライアンス手段２２は、内部に後述する同期アライアンス手段３６を有し、ノードタイプ選択手段１７から自ノードのタイプ情報を受け取ると共に、インパルス信号復調手段２１から他ノードのタイミング信号を受け取り、後述するように、それら自ノードのタイプ情報及び他ノードのタイミング信号とに基づいて、自ノードの通信タイミングを決定するための位相計算を実行するものである。また、位相拡散同期アライアンス手段２２は、位相計算により得られた自ノードの位相信号Ｓｐｒ１２を、インパルス信号変調手段２３に与えると共に、インパルス信号送信手段１３、同調判定手段１４及びデータ通信手段１５にも与えるものである。
【００９５】
インパルス信号変調手段２３は、位相拡散同期アライアンス手段２２の位相計算結果である自ノードの位相信号Ｓｐｒ１２を受け取り、その自ノードの位相信号Ｓｐｒ１２に基づいて自ノードのタイミング信号を生成し、これを変調する（得られる信号を変調インパルス信号とする）ものである。
【００９６】
ここで、タイミング信号の生成は、インパルス信号送信手段１３における動作に基づいて行う。本実施形態では、インパルス信号送信手段１３は、通信タイミング計算手段１２で生成された変調インパルス信号を、出力インパルス信号として他ノードに発信する機能だけを担うものとする。
【００９７】
次に、位相拡散同期アライアンス手段２２の詳細構成について、図８の機能ブロック図を参照しながら説明する。
【００９８】
図８において、位相拡散同期アライアンス手段２２は、位相算出手段３１、衝突率算出手段３２、蓄積ストレス算出手段３３、ストレス応答関数値算出手段３４、位相応答関数特性決定手段３５、同期アライアンス手段３６を有する。
【００９９】
通信タイミング計算手段１２は、上述したように、出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を決定するための計算を行うものである。通信タイミング計算手段１２は、この発信タイミングを決定するための計算を、例えば、（５）式のような非線形振動をモデル化した数式を用いて行う。
【数４】
2006211585.tif 000006
【０１００】
（５）式は、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１（相互作用範囲に存在する他ノードが発信した出力インパルス信号を受信することによって得られる信号）の入力に応じて、自ノード（ノードｉ）の非線形振動のリズムを時間的に変化させる規則（時間発展規則）を表す方程式である。
【０１０１】
また、各ノードｊは、ノードタイプ選択手段１７の処理結果として得られる自ノードのタイプ情報τ(ｊ)をインパルス信号に付加して発信するようにしてもよい。この場合、（５）及び（６）式は、他ノードの位相情報を表現するタイミング信号と、他ノード及び自ノードのタイプ情報に基づいて、自ノードの位相状態を変化させる時間発展規則を表すものとなる。自ノードは、（５）及び（６）式により算出された位相状態に基づいて、特定の位相（タイミング）でインパルス信号を（インパルス信号送信手段により）発信する。
【０１０２】
以下、（５）及び（６）式における各記号の意味と処理の詳細を説明する。（５）式において、変数ｔは時間（連続時間）を表す。上述したノードタイプ選択手段１７の詳細説明において、１周期の単位とする離散時間を表す記号として同じ記号ｔを用いて説明したが、ここでは、それと異なる意味を示すものである。
【０１０３】
関数θｉ(ｔ)は、時刻ｔにおける自ノードの非線形振動に対する位相を表す。関数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。
【０１０４】
また、△θｉｊ（ｔ）は、（６）式に示すように、他ノードｊの位相θｊ(ｔ)から自ノードｉの位相θｉ(ｔ)を引くことにより得られる位相差である。各ノードが位相θｉ(ｔ)＝０のときに出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を発信すると仮定すると、自ノードｉが観測可能な位相差△θｉｊ(ｔ)は、他ノードｊから出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を受信したタイミングにおける値のみであり、１周期に１回となる。
【０１０５】
このとき、位相差△θｉｊ(ｔ)は、（６）式に示されるように、△θｉｊ(ｔ)＝−θｉ(ｔ)となる。ただし、位相差△θｉｊ(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≦△θｉｊ(ｔ)＜２πの値を取るものとする。本実施形態では、位相差△θｉｊ(ｔ)を上記のように与えられる量とする。上記の説明では、各ノードが位相θｉ(ｔ)＝０のときに出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を発信すると仮定したが、このような仮定をしても一般性を失うものではない。
【０１０６】
ωｉは、固有角振動数パラメータであり、各ノードが備える基本的なリズムを表す。ここでは、一例として、ωｉの値をあらかじめシステム全体で同一の値に統一しておくものと仮定する。
【０１０７】
関数Ｐｊ（ｔ）は、他ノードｊが発信した出力インパルス信号Ｓｏｕｔ１１を受信して得られる信号（受信インパルス信号）である。
【０１０８】
各ノード（ノードｉ）は、ノードタイプ選択手段１７の処理結果として得られる自ノードのタイプ情報τ(ｉ)をインパルス信号に付加して発信する。なお、その場合、タイプ情報のインパルス信号の付加処理はインパルス信号送信手段１３が実行する。関数Ｐｊ（ｔ）は、受信したインパルス信号からタイプ情報τ(ｊ)を分離した後のタイミング信号を表す。その場合、インパルス信号受信手段１１が、他ノードｊから受信したインパルス信号をタイミング信号関数Ｐｊ（ｔ）とタイプ情報τ(ｊ)に分離する。
【０１０９】
ノードタイプ選択手段１７で用いる近傍ノードのタイプ情報が、自ノードｉにおいてτ(Ο１)，τ(Ο２)，…，τ(Οｎ)である場合、インパルス信号は、「自ノードからｎホップで到達可能なノード範囲」よりも広域の「ｍホップ（ｍ＞ｎ，ここで、ｍ，ｎは自然数）で到達可能なノード範囲」に送信する。例えば、各ノードは、「自ノードから(ｎ＋１)ホップで到達可能なノード範囲」に対してインパルス信号を送信する。このｍホップ先のノードへのインパルス信号の送信方法は、種々の方式を用いることができるが、例えば、所定の方法により他ノードの中継を利用して実現することが可能である。また例えば、ｍホップ先のノードに直接到達可能な電波強度でインパルス信号を発信すれば、中継なしで送信することも可能である。
【０１１０】
関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))は、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１の入力に応じて自ノードの基本的な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。位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))は、他ノードの位相に対して、自ノードの位相θｉ(ｔ)を斥力が働く方向に変化（反発）させる非線形特性を有する。（５）式において、記号Ｘｉは、自ノードの相互作用範囲に存在する反発させるべきノード集合を表す。集合Ｘｉは、自ノードの相互作用範囲に存在するノード集合から後述する集合Ｙｉに属する要素を除いた集合である。これにより、関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))を含む項は、受信インパルス信号Ｓｐｒ１１が、相互作用範囲内に存在する反発させるべき他ノード（すなわち、相互作用範囲内の他ノードから後述する特定の他ノードを除いた他ノード）が発信したインパルス信号である場合に対してのみ、他ノードの位相に対して自ノードの位相を反発させる力学的特性を表現する。
【０１１１】
その際、反発させるべきノードが発信した信号であるか否かの判定は、自ノードと他ノードのタイプ情報を比較することによって行なう。他ノードが自ノードと異なるタイプである場合、反発させるべきノードが発信した信号である（すなわち、発信ノードは集合Ｘｉの要素である）と判定される。
【０１１２】
同期アライアンス関数Ｈ(△θｉｊ(ｔ))は、位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))と同様に、受信インパルス信号の入力に応じて自ノードの基本的なリズムを変化させる応答特性を表現する関数である。しかし、その応答特性が位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))とは異なる。つまり、同期アライアンス関数Ｈ(△θｉｊ(ｔ))は、「相互作用範囲（自ノードからｍホップで到達可能なノード範囲）に存在する特定の他ノード」と「自ノード」とを同期（位相を一致）させる非線形特性を備える。（５）式において、記号Ｙｉは、自ノードの相互作用範囲に存在する同期させるべきノード集合を表す。従って、関数Ｈ(△θｉｊ(ｔ))を含む項は、受信インパルス信号が、相互作用範囲に存在する同期させるべきノードが発信した信号である場合に対してのみ、自ノードの位相を同期させる力学的特性を発現する。その際、同期させるべきノードが発信した信号であるか否かの判定は、自ノードと他ノードのタイプ情報を比較することによって行う。他ノードが自ノードと同一タイプである場合、同期させるべきノードが発信した信号である（すなわち、発信ノードは集合Ｙｉの要素である）と判定される。
【０１１３】
このような特性を備える関数Ｈ(△θｉｊ(ｔ))は、次の（７−１）及び（７−２）式に示される関数形を用いて実現することができる。ただし、上記の力学的特性を実現する関数形は、以下の例に限定されない。
【数５】
2006211585.tif 000007
【０１１４】
ストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))は、自ノードと他ノードとの相対位相差が小さい場合にストレスを蓄積し、蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)に応じてランダムな大きさで位相シフト（位相状態変化）を実行する働きをする項である。ここで、相対位相差とは次のように定義される量である。
【０１１５】
位相差△θｉｊ、相対位相差Ｅとすると
Δθｉｊ≦π  のとき  Ｅ＝Δθｉｊ    …（８）
Δθｉｊ＞π  のとき  Ｅ＝２π−Δθｉｊ    …（９）
すなわち、関数ξ(Ｓｉ(ｔ))は、蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)に対する応答特性を表現する関数である。
【０１１６】
（Ａ−５）位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))及びストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))の具体例
続いて、上述した位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))及びストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))の具体例について説明する。
【０１１７】
まず、ここでは、位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))及びストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))の具体例を説明するために、これら関数に関連する用語、（ア）「データ発信の衝突」、（イ）「衝突率（衝突時間を基準とする場合）」、（ウ）「衝突率（衝突回数を基準とする場合）」について説明する。
【０１１８】
（ア）「データ発信の衝突」
（ア−１）  各ノードがデータの発信を行うために最低限必要なタイムスロットの大きさＷｍｉｎに対応する位相幅をφｃとする。位相幅φｃは、Ｗｍｉｎと固有振動数パラメータωｉの積（φｃ＝Ｗｍｉｎ・ωｉ）として算出することができる。また、Ｗｍｉｎは、用途等に応じて決まる定数パラメータである。
【０１１９】
（アー２）  各ノードにおいて、インパルス信号を受信可能な空間的距離範囲に存在する近傍ノードとの相対位相差が、上記位相幅φｃよりも小さい場合は「データ発信の衝突が生起している」ものとする。複数の受信インパルス信号Ｓｐｒ１１に対して、１つでも相対位相差が位相幅φｃよりも小さいものが存在する場合は衝突が生起しているものとする。
【０１２０】
（イ）「衝突率（衝突時間を基準とする場合）」の算出方法の一例
自ノード（ノードｉ）において、時刻ｔにデータ発信の衝突が生起しているか否かを表す関数として、関数ｘｉ(ｔ)を（１０）式に示すように定義する。
【数６】
2006211585.tif 000008
【０１２１】
関数ｘｉ(ｔ)は、時刻ｔに衝突が生起しているとき（collision）に１、そうでないとき（else）に０の値を取る関数である。すると、ｎ周期間における累積衝突時間ｙｉ(ｔ)は、（１１）式に示すように、関数ｘｉ(ｔ)の値をｎ周期に渡って累積（時間積分）することによって得られる。（１１）式において、Ｔｉはノードｉの周期を表す。累積衝突時間ｙｉ(ｔ)は、ｎ周期間において関数ｘｉ(ｔ)が１の値を取る時間の総和を表し、関数ｘｉ(ｔ)の値を観測することによって算出することができる。
【０１２２】
このような累積衝突時間ｙｉ(ｔ)を最大累積衝突時間で規格化した値ｃｉ(ｔ)は、ｎ周期間に生起した衝突の時間的な割合を表し、これを衝突率と定義する。ここで、最大累積衝突時間は、累積衝突時間ｙｉ(ｔ)の最大値である。各ノードが、大きさＷｍｉｎ(＝φｃ／ωｉ)のタイムスロットを用いて発信を行うと仮定すると、ｎ周期間における累積衝突時間の最大値は、ｎ・Ｗｍｉｎ（＝ｎ・φｃ／ωｉ）となる。従って、衝突率ｃｉ(ｔ)は、（１２）式を用いて算出することができる。
【０１２３】
但し、各ノードの位相θが（５）式に従って変化するため、周期Ｔｉは、毎周期ごとに異なる値を取り得る。このため、累積衝突時間ｙｉ(ｔ)が、最大累積衝突時間ｎ・Ｗｍｉｎを超える場合、すなわち、衝突率ｃｉ(ｔ)が１を超える場合が発生し得る。ここでは、衝突率ｃｉ(ｔ)が１を超える場合は、１として扱うものとする。
【０１２４】
上記の衝突率の定義では、一例として、同時に複数の衝突が生起しているか否かを考慮しない形態を示した。しかし、衝突率の定義方法は、上記の方法に限定されないものである。例えば、同時に複数の衝突が生起している場合を考慮する方法を用いることも可能である。また、上記の衝突率の定義では、衝突時間を基準に衝突率を算出したが、衝突回数を基準に衝突率を算出することも可能である。
【０１２５】
（ウ）「衝突率（衝突回数を基準とする場合）」の算出方法の一例
（Ｓ１）１周期単位に衝突が生起したか否かを観測する。但し、１周期内に衝突が複数回生起した場合においても、衝突の有無だけを問題にするものとし、カウントを１とする。
【０１２６】
（Ｓ２）ｎ周期間に生起した衝突回数、すなわち、累積衝突数γをカウントする。
【０１２７】
（Ｓ３）そして、累積衝突数γを最大累積衝突数（ｎ周期間に生起し得る最大衝突回数ｎ）で規格化した値を衝突率と定義する。すなわち、衝突率ｃｉ(ｔ)を、次の（１０）式によって定義し、（１３）式を用いて、衝突率を算出する。
【０１２８】
ｃｉ(ｔ)＝γ／ｎ    …（１３）
（１３）式の定義式を用いて衝突率を算出する場合においても、（１２）式の場合と同様に、衝突率が１を超える場合が発生し得る。衝突率が１を超える場合は、１として扱うものとする。また、上記の衝突率の定義では、一例として、１周期内における複数回の衝突を考慮しない形態（衝突の有無だけを問題にする形態）を示したが、これを考慮する形態を用いることも可能である。
【０１２９】
以上の（イ）及び（ウ）の項で説明した衝突率の定義（衝突時間を基準とする場合、及び、衝突回数を基準とする場合）は、衝突時間や衝突回数を一般化して衝突量と呼ぶことにすると、次のように表現することができる。
【０１３０】
ｎ周期間における累積衝突量を観測し、それを最大累積衝突量（ｎ周期間に生起し得る最大衝突量）で規格化した値を衝突率と定義する。
【０１３１】
図７における衝突率算出手段３２は、（１２）式又は（１３）式で定義された衝突率ｃｉ(ｔ)を算出するものである。
【０１３２】
次に、位相算出手段３１が内部で算出処理している位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))の具体例とその機能を説明する。
【０１３３】
位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))は、例えば、（１４−１）〜（１４−３）の関数形を用いて実現することができる。ただし、位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))の関数形は以下の例に限定されない。
【数７】
2006211585.tif 000009
【０１３４】
上式において、φｄ及びαは、定数パラメータを表し、その値は実験的に決定する。定数パラメータφｄは、データ発信に最低限必要な位相幅φｃ以上の値をとる（φｄ≧φｃ）。上記の位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))は、近傍ノードｊの位相に対して、自ノードｉの位相θｉ（ｔ）を斥力が働く方向に変化させる非線形特性を有する。自ノードと近傍ノードとの相対位相差△θｉｊ(ｔ)がφｄの場合に斥力が働く方向に変化させる特性を備える。位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))にこのような特性を備えさせることにより、自ノードと近傍ノードとの相対位相差△θｉｊ(ｔ)を衝突回避に必要な位相幅φｃ以上にする力学的特性を与えている。
【０１３５】
また、位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))は、（１５−１）〜（１５−４）及び（１６）の関数形を用いても実現することができる。
【数８】
2006211585.tif 000010
【０１３６】
（１５−１）〜（１５−４）式及び（１６）式は、近傍ノード間において、均等な位相差が形成されるようにした位相応答関数Ｒ(△θｉｊ(ｔ))である。上式において、ｐは均等な位相差を決定する定数パラメータである。この形態の位相応答関数を用いる場合、定数パラメータｐの値を、タイプの種類数Ｎtypと一致させることにより、各ノードは、Ｎtyp種類のタイプの近傍ノードとの間で、ほぼ均等な位相差パターン（１周期をほぼ均等にＮtyp分割する位相差パターン）を形成することが可能である。
【０１３７】
次に、蓄積ストレス算出手段３３及びストレス応答関数値算出手段３４の順次の算出処理によって求められるストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))の具体例とその機能とを説明する。
【０１３８】
ストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))は、例えば、以下の（１７−１）式、（１７−２）式、（１８−１）式、（１８−２）式及び（１９）式によって規定されるものである。
【数９】
2006211585.tif 000011
【０１３９】
（１９）式における関数ｓ(ｃｉ(ｔ))は、時刻ｔにおける衝突率ｃｉ(ｔ)に対するストレス値を表す関数である。例えば、衝突率ｃｉ(ｔ)が高いほど、大きなストレス値を示すような特性を備える関数として実現する。一例としては、シグモイド関数などの非線形関数を用いて、衝突率ｃｉ(ｔ)の増大とともに、急激に大きなストレス値を示すような特性を備える関数が挙げられる。
【０１４０】
（１９）式で定義される関数Ｓｉ(ｔ)は、時刻ｔにおけるストレス値ｓ(ｃｉ(ｔ))を蓄積（時間積分）した値を示す関数である。蓄積する時間区間は、前回、蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)に応じてランダムな位相シフトを実行した時刻ｔｓから現在の時刻ｔまでである。つまり、関数Ｓｉ(ｔ)は、ランダムな位相シフトを実行すると、一旦、値がリセットされ、その時刻から再度ストレス値ｓ(ｃｉ(ｔ))を蓄積していく動作を繰り返す。関数Ｓｉ(ｔ)における積分演算は、時間ｔが離散化して与えられる場合、各時刻におけるストレス値ｓ(ｃｉ(ｔ))の総和として計算することができる。蓄積ストレス算出手段３３が、蓄積ストレスＳｉ(ｔ)を算出する。
【０１４１】
（１８−１）式又は（１８−２）式で定義される関数ｑ(Ｓｉ(ｔ))は、蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)に応じた確率で乱数値を返す関数である。確率Ｓｉ(ｔ)で値μを返し、確率１−Ｓｉ(ｔ)で値０を返す。値μは、区間ε≦μ＜δ内の乱数であり、値ε及びδは、実験的に決定する定数パラメータである。
【０１４２】
ストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))は、蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)をｎ周期ごとに評価し、それに応じた確率で乱数値（μ又は０）を返す関数である。ストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))を、ストレス応答関数値算出手段３４が算出する。
【０１４３】
従って、上述した（５）式に示すように、非線形振動のモデルに対してストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))を導入することにより、（Ｉ）蓄積されたストレス値Ｓｉ(ｔ)がｎ周期ごとに評価され、（II）その評価値に基づく確率でランダムな位相シフトが実行される、という動作が実現される。つまり、衝突によるストレス値の蓄積が大きい場合ほど、高い確率でランダムな位相シフトが実行されることになる。ｎ周期の整数倍の時刻以外では、ストレス応答関数ξ(Ｓｉ(ｔ))の値は０であり、ランダムな位相シフトは実行されない。但し、ストレスの蓄積は、前述したようにｎ周期間とは限らず、前回、ランダムな位相シフトを実行した時刻ｔｓから現在の時刻ｔまでであることに注意を要する。これは、例えば、ストレス値ｓ(ｃｉ(ｔ))が小さくても、ｎ周期以上の長時間に渡って持続的に蓄積され続けると、やがてストレス値の蓄積Ｓｉ(ｔ)が大きくなり、ランダムな位相シフトが実行され得ることを意味する。
【０１４４】
位相算出手段３１は、ストレス応答関数値ξ(Ｓｉ(ｔ))を適用しながら、（５）式によって定まる位相θｉ(ｔ)を算出する。
【０１４５】
なお、以上のような演算を適宜実行する通信タイミング計算手段１２を、ソフトウェアによって実現しても良く、また、演算を実行する電子回路群によるハードウェアによって実現しても良く、さらには、ソフトウェアとハードウェアとを混在させて実現しても良い。
【０１４６】
また、例えば、（５）式で示した演算の実行手段は、文献２「戸川隼人著、「ＵＮＩＸワークステーションによる科学技術計算ハンドブック―基礎篇Ｃ言語版」、サイエンス社発行」に開示されるルンゲ・クッタ法などの一般的なソフトウェアとしてノード上に実装することができる。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）を計算する手法の一つである。また、同文献に開示される形態と同様に、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。
【０１４７】
各ノードが、それぞれ（５）及び（６）式の演算を実行することにより、相互作用範囲のノード間に適切な位相関係が形成される。例えば、ｍ＝ｎ＋１とした場合、形成される位相関係は、任意のノードｉに着目したとき、第ｎ近傍範囲に存在するノードとは、異なるタイプを選択しているため有意な位相差を形成する。さらに、第(ｎ＋１)近傍範囲に存在するノードから第ｎ近傍範囲に存在するノードを除いたノード集合の中で、自ノードと同一タイプを選択しているノードと位相が同期（一致）する。このような状態がすべてのノードで実現されることにより、各ノードｉに対して、第ｎ近傍範囲に存在するノード集合（ただし、ノードｉは除く）の中で、相互に発信衝突の発生する恐れがない位置関係にあるノード間の位相が同期することになる。したがって、ノードｉが第ｎ近傍範囲に存在する他ノードとの間に形成する位相差は、位相が同期した複数の他ノードが存在している分、大きくすることが可能になる。すなわち、任意のノードｉは従来示されている方法に比べて、大きなタイムスロットを獲得することが可能になる。
【０１４８】
（Ａ−６）第１の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、近傍ノードのタイプ情報に基づいて自ノードのタイプ情報を選択するノードタイプ選択手段１７を備え、通信タイミング計算手段１２が、ノードタイプ選択手段１７の処理結果と近傍ノードのタイミング信号とに基づいて、複数ノード間の発信タイミング（位相拡散同期アライアンス）を実現することにより、格子状以外のノード配置形態を取る場合においても、複数ノード間で相互にタイムスロットを分け合う最適な時分割通信の形態を実現することができる。
【０１４９】
その結果、各ノードｉに対して第ｎ近傍範囲に存在するノード集合（ただし、ノードｉは除く）の中で、相互に発信衝突の発生する恐れがない位置関係にあるノード間の位相が同期し、ノードｉが第ｎ近傍範囲に存在するノードとの間に形成する位相差を、より大きくすることができる。すなわち、各ノードは、より大きなタイムスロットを獲得することが可能になる。したがって、従来文献に示した方法を用いた場合に比べて、高い通信効率を得ることが可能になる。
【０１５０】
（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第２の実施形態を図面を参照して説明する。
【０１５１】
第１の実施形態では、ノードタイプ選択手段１７によるタイプ選択が収束した後、通信タイミング計算手段１２が、ノードタイプ選択手段１７の収束した処理結果を用いて発信タイミングを計算する場合について説明した。つまり、第１の実施形態では、「ノードタイプ選択処理」と「通信タイミングの算出処理」とを一旦分離し、先に前処理として「ノードタイプ選択処理」を繰り返し動作させる場合について説明した。
【０１５２】
これに対して、第２の実施形態では、「ノードタイプ選択処理」と「通信タイミングの算出処理」とを並列に実行する場合について説明する。
【０１５３】
（Ｂ−１）第２の実施形態の構成及び動作
図９は、第２の実施形態の通信タイミング計算手段２１２の機能ブロック図である。
【０１５４】
第２の実施形態の構成が第１の実施形態と異なる点は主に２点存在する。１点目は、ノードタイプ信号送受信手段１８及び１９を別に設けず、インパルス信号送受信手段１１及び１３を用いて、実行開始時点からノードタイプ信号（他ノードｊとその近傍ノードのタイプ情報）をインパルス信号に付加して送受信する点である。
【０１５５】
また２点目は、ノードタイプ選択手段２１７でタイプ選択を更新すると、その都度、更新結果を通信タイミング計算手段２１２に入力して、インパルス信号の発信タイミングを決定する計算に反映させる点である。
【０１５６】
以下では、第２の実施形態に特有のノードタイプ選択手段２１７及び通信タイミング計算手段２１２の処理を中心に詳細に説明し、第１の実施形態で既に説明したそれ以外の構成の処理についての詳細な説明は省略する。
【０１５７】
インパルス信号受信手段２１１は、近傍ノードが発信したインパルス信号を受信するものである。上述したように、本実施形態、インパルス信号には近傍ノードのタイプ情報が付加されている。そのため、インパルス信号受信手段２１１は、受信したインパルス信号に付加されているタイプ情報を分離し、それら分離した他ノードのインパルス信号とタイプ情報とをノードタイプ選択手段２１７に与えるものである。
【０１５８】
ノードタイプ選択手段２１７は、インパルス信号受信手段２１１から他ノードのインパルス信号とタイプ情報を受け取り、自ノードのタイプ情報を選択するものである。ノードタイプ選択手段２１７は、自ノードのタイプ情報を選択（更新）するたびに、通信タイミング計算手段２１２にタイプ情報を与えるものである。
【０１５９】
ここで、インパルス信号受信手段からのインパルス信号に付加されているタイプ情報は、自ノードのタイプ情報τ(ｉ)だけでなく、近傍ノードから受信したタイプ情報を含む。
【０１６０】
なお、ノードタイプ選択手段２１７におけるタイプ選択の方法は、第１の実施形態で説明した（１）〜（４）式を用いて求める処理を適用する。
【０１６１】
通信タイミング計算手段２１２は、ノードタイプ選択手段２１７から受け取ったタイプ情報及び他ノードのインパルス信号に基づいて、出力インパルス信号の発信タイミングを決定するものである。なお、通信タイミング計算手段２１２における発信タイミングの算出方法は、基本的に第１の実施形態で説明した方法を適用するので、詳細な説明は省略する。
【０１６２】
なお、第１の実施形態でも説明したが、ノードタイプ選択手段２１７で用いる近傍ノードのタイプ情報が、ノードｉにおいてτ(Ο１)，τ(Ο２)，…，τ(Οｎ)である場合、インパルス信号は、自ノードから「ｎホップで到達可能なノード範囲」よりも広域の「ｍホップ（ｍ＞ｎ，ここで、ｍ，ｎは自然数）で到達可能なノード範囲」に送信する。例えば、各ノードは、「自ノードから(ｎ＋１)ホップで到達可能なノード範囲」に対してインパルス信号を送信する。このｍホップ先のノードへのインパルス信号の送信方法は、種々の方式を用いることができるが、例えば、所定の方法により他ノードの中継を利用して実現することが可能である。また例えば、ｍホップ先のノードに直接到達可能な電波強度でインパルス信号を発信すれば、中継なしで送信することも可能である。
【０１６３】
次に、第２の実施形態における動作を図１０を参照して説明する。図１０は、ノードｉのノードタイプ選択手段２１７による（１）〜（４）式を用いたタイプ選択処理の手順と、選択処理及び通信タイミング計算処理と連携関係を示すフローチャートである。図１０において、図６で説明した対応処理については対応する符号を付して示す。
【０１６４】
第１の実施形態と同様に、ノードタイプ選択手段２１７において、時刻ｔの適応度Ｆｉ[t]が求められ、時刻ｔの適応度Ｆｉ[t]が時刻ｔ−１の適応度Ｆｉ[t-1]と比較され、Ｆｉ[t]＞Ｆｉ[t-1]の場合、図１０のＳ１１に進む。
【０１６５】
Ｓ１１において、時刻ｔにおける適応度Ｆｉ[t]が乱数δと比較され、Ｆｉ[t]≧δのとき、時刻ｔでのタイプ選択は更新せず、次の時刻t+1での適応度の算出をすると共に、通信タイミング計算手段２１２にその旨を通知し、更新しないタイプ情報に基づいてタイミング算出処理をさせる（Ｓ１３）。
【０１６６】
また、Ｆｉ[t]≦Ｆｉ[t-1]の場合あるいはＦｉ[t]＜δのとき、Ｓ１２において、時刻ｔにおける各タイプρの選択確率Ｐi[t,ρ]が算出され、算出した各タイプρの選択確率Ｐi[t,ρ]に基づいて、いずれか１つのタイプが選択（タイプ選択の更新）される（Ｓ１２）。
【０１６７】
その結果、タイプ選択が更新されると、通信タイミング計算手段２１２にその旨を通知し、更新しないタイプ情報に基づいてタイミング算出処理をさせる（Ｓ１３）。
【０１６８】
また、Ｓ６の収束判定は、ノードタイプ選択手段２１７のタイプ選択処理に対する収束判定を実行する。この収束判定方法は、第１の実施形態と同様である。また、ノードタイプ選択手段２１７のタイプ選択処理が収束すると、自ノードが選択するタイプが確定するので、タイプ選択に関する動作を停止することができる。
【０１６９】
このとき、図１０では、通信タイミング計算手段の処理のみを実行することになる。また、ノードタイプ選択手段の処理が収束して、一定時間が経過した状態（近傍ノードも収束状態であることが見込める状態）では、発信するインパルス信号に付加するノードタイプ情報を、自ノード（ノードｉ）のタイプ情報τ(ｉ)だけにすることも可能である。
【０１７０】
（Ｂ−２）第２の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１７１】
また、本実施形態によれば、ノードタイプ信号を送受信するためのノードタイプ送受信手段を備える必要がないので、ノード構成の小さくすることができる。
【０１７２】
（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第３の実施形態を説明する。
【０１７３】
第３の実施形態は、通信タイミング計算手段による位相計算方法が第１及び第２の実施形態と異なる。
【０１７４】
すなわち、第３の実施形態の構成は、第１及び第２の実施形態の構成を適用することができるが、第１及び第２の実施形態の通信タイミング計算手段１２及び２１２における位相計算に用いる式が異なる。但し、インパルス信号は位相信号に置き換えられる。そのため、本実施形態では、第１及び第２の実施形態で説明した通信タイミング計算手段１２及び２１２が位相計算に用いる式について説明する。
【０１７５】
第３の実施形態において、通信タイミング計算手段１２及び２１２は、例えば、（２０−１）及び（２０−２）式に従って、仮想位相モデルを用いて位相信号を擬似的に生成する形態である。
【０１７６】
これにより、相互作用信号としてはインパルス信号が用いられるが、通信タイミング計算手段の計算には、擬似的に生成された位相信号が用いられる。
【数１０】
2006211585.tif 000012
【０１７７】
ただし、位相応答関数Ｒ(Δθｉｊ(ｔ))を含む項のＮｘはノード集合Ｘｉの要素数、Ｋｘは結合定数パラメータを表す。また、同期アライアンス関数Ｈ(Δθｉｊ(ｔ))を含む項のＮｙはノード集合Ｙｉの要素数、Ｋｙは結合定数パラメータを表す。
【０１７８】
ここで、結合定数パラメータＫｘ、Ｋｙは、それぞれ位相の時間発展に対する関数Ｒ(Δθｉｊ(ｔ))を含む項と関数Ｈ(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。
【０１７９】
以上、本実施形態によれば、第１及び第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１８０】
また、本実施形態は、通信タイミング計算手段１２及び２１２における位相計算の際、仮想位相モデルを用いて擬似的に位相信号を生成するようにしたので、位相計算の精度がより高まり、近傍ノード間における位相関係の形成動作がより安定させることができる。
【０１８１】
（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第４の実施形態を説明する。
【０１８２】
第１〜第３の実施形態では、ノードタイプ選択手段１７及び２１７におけるタイプ種類数Ｎtypの値は、全てのノードで均一と仮定し、その値はあらかじめ実験的に決定するものとして説明した。
【０１８３】
これに対して、第４の実施形態では、各ノードのタイプ選択過程で、それぞれタイプ種類数Ｎtypを自律的に決定する手段（タイプ数決定手段）を付加する場合を説明する。これにより、タイプの種類数Ｎtypは、ノードごとに異なる値を取り得るようになる。
【０１８４】
また、その値はノードタイプ選択手段の処理過程で決定される。その結果、複数のノードから構成されるネットワークにおいて、例えば、部分領域によってノード配置密度が異なる場合に、ノードごとにタイプ種類数Ｎtypが自律的に適応し、それぞれの領域に適した分割数で各ノードがタイムスロットを獲得する動作が実現される。
【０１８５】
（Ｄ−１）第４の実施形態の構成
図１１は、第４の実施形態のノードの主な構成を示す機能ブロック図であり、ノードタイプ選択手段３１７と接続するタイプ数決定手段３０１を少なくとも有する。
【０１８６】
なお、図１１は図２に示す第１の実施形態に対応するノード構成形態に対してタイプ数決定手段３０１を設けた場合である。また、タイプ数決定手段３０１とノードタイプ選択手段３１７との関係を詳細に説明するため、図１１では図２で説明した通信タイミング計算手段１２等のノード構成の記載を省略している。勿論、第２及び第３の実施形態のノード構成形態に対しても同様に適用可能である。
【０１８７】
ノードタイプ選択手段３１７は、第１の実施形態と同様に、格納された近傍ノードのタイプ情報に基づいて自ノードのタイプ選択をするものである。また、ノードタイプ選択手段３１７は、タイプ選択の際に、時刻ｔごとに求めた適応度Ｆi[t]をタイプ数決定手段３０１に与えるものである。また、ノードタイプ選択手段３１７は、タイプ数決定手段３０１からタイプの種類数を受け取り、そのタイプ種類数Ｎtypが一定期間更新されない場合、タイプ種類数Ｎtypは収束し確定したと判断し、その確定したタイプ種類数を用いて、第１の実施形態と同様にして、自ノードのタイプ選択を行うものである。
【０１８８】
タイプ数決定手段３０１は、ノードタイプ選択手段３１７から時刻ｔごとの適応度Ｆi[t]を受け取り、所定周期に亘る適応度の最大値maxＦiが一定期間更新されない場合に、（２１）式に従ってストレス値ｚiを求め、その累積ストレス値Ｚiが閾値εを超えたときに、タイプの種類数Ｎtypを更新し、ノードタイプ選択手段３１７に通知するものである。
【０１８９】
（Ｄ−２）第４の実施形態の動作
以下、各ノードｉがタイプの種類数Ｎtypを自律的に決定する手段の処理方法の例を図１２のフローチャートを参照して説明する。
【０１９０】
図１２において、まず、ノードｉにおけるタイプの種類数Ｎtypの初期値をＮstとする（Ｓ２１）。初期値Ｎstは、実験的に決定する定数パラメータである。例えば、全ノード一律に、Ｎst＝５とする。
【０１９１】
次に、第１の実施形態と同様に、ノードタイプ選択手段３１７による適応度Ｆi[t]の算出処理が開始する（Ｓ２２）。このとき、ノードタイプ選択手段３１７により時刻ｔの適応度Ｆi[t]が求められると、その適応度は、タイプ数決定手段３０１に与えられる。
【０１９２】
タイプ数決定手段３０１において、ノードタイプ選択手段３１７により算出された各周期の適応度Ｆi[t]を受け取ると、１周期単位で得られた適応度Ｆi[t]を格納していき、常に、現在の時刻ｔからＭ周期前までの適応度｛Ｆi[t]，Ｆi[t-1],Ｆi[t-2]，・・・，Ｆi[t-M]｝を保持するようにする（Ｓ２３）。
【０１９３】
また、タイプ数決定手段３０１において、保持された適応度｛Ｆi[t]，Ｆi[t-1],Ｆi[t-2]，・・・，Ｆi[t-M]｝の集合のおける最大値を求め、保持する（Ｓ２４）。ここで、保持された適応度の集合における最大値をmaxＦiと示す。
【０１９４】
ここで、適応度の最大値maxＦiは、１周期単位に現在の時刻ｔの適応度Ｆi[t]と比較され、maxＦi＜Ｆi[t]ならば更新される。ただし、maxＦi＝１のとき、現在の時刻ｔの適応度Ｆi[t]＝１ならば、更新したものとして以後の処理を実行する。
【０１９５】
次に、最大値maxＦiが一定期間（例えば、Ｌ周期，ここで、Ｌは自然数）更新されない場合、（２１）式で与えられるストレス値ｚiを算出する（Ｓ２５、Ｓ２６）。ただし、（２１）式は一例であり、ストレス値の算出方法は次式に限定されないことに注意されたい。
【数１１】
2006211585.tif 000013
【０１９６】
（２１）式において、右辺第２項は、最大値maxＦiが一定期間更新されなかったときの「適応度Ｆi[t]の平均値」を表す。また、適応度Ｆi[t]は、０＜Ｆi(σ)≦１の値を取る変数である。したがって、ストレス値ｚiは、最大値maxＦiが一定期間更新されなかったときの「不適応度の平均値」を表している。
【０１９７】
ストレス値ｚiは、最大値maxＦiが一定期間更新されない状態が発生するたびに算出され、その都度、累積ストレス値を表す変数Ｚiに累積加算される（Ｓ２７）。なお、累積ストレス値Ｚiの初期値は０である。
【０１９８】
累積ストレス値Ｚiが閾値εを超えたとき（Ｓ２８）、すなわち、Ｚi＞εのとき、確率δでタイプの種類数Ｎtypを更新する（Ｓ２９）。ここで、ε，δは実験的に決定する定数パラメータである。また、同時に累積ストレス値Ｚｉを０にリセットする。
【０１９９】
また、タイプの種類数の更新は、Ｎtyp[t+1]＝Ｎtyp[t]＋１（Ｎtyp[t]は時刻ｔにおけるタイプの種類数）により実行する。
【０２００】
上記の処理により、タイプの種類数が一定期間以上更新されない場合に、タイプの種類数が確定（収束）したと判定する。タイプの種類数が確定すれば、第１の実施形態と同様にノードタイプ選択手段の処理が収束した後に、通信タイミング計算手段１２の処理を実行する。
【０２０１】
なお、図１２に示す処理例は、第４の実施形態の発明を第１の実施形態で示した方法に適用した場合を例にとって説明したが、第２及び第３の実施形態で示した方法に適用することも可能である。
【０２０２】
（Ｄ−３）第４の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０２０３】
また、本実施形態によれば、各ノードが自律的にノードタイプ種類数Ｎtypを決定するタイプ数決定手段を備えることにより、複数のノードから構成されるネットワークにおいて、例えば、部分領域によってノード配置密度が異なる場合に、ノードごとにタイプの種類数が自律的に適応し、それぞれの領域に適した分割数で各ノードがタイムスロットを獲得する動作が実現される。よって、通信効率を高めることができる。
【０２０４】
（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明の通信制御装置、通信制御方法、ノード及び通信システムの第５の実施形態を説明する。
【０２０５】
第４の実施形態では、タイプ数決定手段３０１が、タイプ選択の過程で、タイプの種類数Ｎtypを自律的に決定した。その決定方法は、タイプの種類数Ｎtypを初期値Ｎstから増加させる形態であり、一旦、増加したタイプの種類数Ｎtypは減少することはない。しかし、各ノードがそれぞれタイプの種類数Ｎtypを増加させる処理を実行するため、一部のノードにおいて、最適値より大きな値を取って収束してしまう場合が発生し得る。
【０２０６】
そこで、第５の実施形態では、タイプ数決定手段３０１が、タイプの種類数Ｎtypを増加させるだけでなく、減少させる機能を有する場合について説明する。
【０２０７】
（Ｅ−１）第５の実施形態の構成
第５の実施形態の構成が、第４の実施形態の構成と異なる点は、タイプ数決定手段３０１の機能を有する点である。
【０２０８】
具体的には、第５の実施形態のタイプ数決定手段３０１は、ノードタイプ選択手段３１７からの適応度の時系列情報に基づいて、ノードタイプの種類数を減少させる機能と、ノードタイプの種類数を増加させる機能とを有する。
【０２０９】
なお、第５の実施形態のタイプ数決定手段３０１によるノードタイプの種類数を増加させる方法は、第４の実施形態で説明した方法と異なるので、この点も詳細に説明する。
【０２１０】
以下では、図１１に示すノードの機能ブロック図を用いて説明する。なお、図１１は、図２に示す第１の実施形態に対応するノード構成形態に適用した場合であるが、第２及び第３の実施形態に対応するノード構成形態にも適用可能である。
【０２１１】
第５の実施形態のタイプ数決定手段３０１は、ノードタイプ選択手段３１７から時刻ｔごとの適応度Ｆi[t]を受け取り、受け取った適応度Ｆi[t]に基づいて後述する所定処理を行ない、タイプの種類数Ｎtypを増加又は減少させ、その増加又は減少させたタイプの種類数Ｎtypをノードタイプ選択手段３１７に通知するものである。
【０２１２】
（Ｅ−２）第５の実施形態の動作
以下に、各ノードｉがタイプの種類数Ｎtypを自律的に決定するタイプ数決定手段３０１によるタイプ種類数決定処理を図１３及び図１４を参照して説明する。
【０２１３】
図１３は、タイプ数決定手段３０１によるタイプ種類数増加処理の動作フローチャートであり、図１４は、タイプ数決定手段３０１によるタイプ種類数減少処理の動作フローチャートである。
【０２１４】
図１３において、まず、ノードｉにおけるタイプの種類数Ｎtypの初期値をＮstとする（Ｓ３１）。初期値Ｎstは、実験的に決定する定数パラメータである。例えば、全ノード一律に、Ｎst＝５とする。
【０２１５】
次に、第１の実施形態と同様に、ノードタイプ選択手段３１７による適応度Ｆi[t]の算出処理が開始する（Ｓ３２）。このとき、ノードタイプ選択手段３１７が適応度Ｆi[t]を算出すると、その適応度Ｆi[t]はタイプ数決定手段３０１に与えられる。
【０２１６】
タイプ数決定手段３０１において、適応度Ｆi[t]がノードタイプ選択手段３１７から与えられると、１周期単位に得られる適応度Ｆi[t]を格納していき、常に、現在の時刻ｔからＭ周期前までの適応度｛Ｆi[t]，Ｆi[t-1],Ｆi[t-2]，・・・，Ｆi[t-M]｝を保持しておく（Ｓ３３）。
【０２１７】
ここで、この保持された適応度の集合（以後、適応度集合と呼ぶ）における最大値をmaxＦiとする（Ｓ３４）。
【０２１８】
上記の適応度集合において、最大値maxＦiを与える要素（Ｆi[t]，Ｆi[t-1], Ｆi[t-2]，・・・，Ｆi[t-M]のいずれか）は、一般に複数存在し得る。つまり、複数の時刻における適応度が最大値maxＦiを与える場合が存在する。
【０２１９】
第５の実施形態では、これに基づいて最大値maxＦiを与える基準時刻ｔpを以下のように定義する。
【０２２０】
（１）maxＦi＝１のとき、適応度集合においてmaxＦiを与える時刻の内、最新の時刻（現在の時刻ｔに最も近い時刻）を基準時刻tpとする（Ｓ３５及びＳ３６）。
【０２２１】
（２）maxＦi＜１のとき、適応度集合においてmaxＦiを与える時刻の内、最も古い時刻（現在の時刻ｔから最も遠い時刻）を基準時刻tpとする（Ｓ３５及びＳ３７）。
【０２２２】
また、適応度集合を用いて、（２２）式で与えられるストレス値ｚiを算出する（Ｓ３８）。
【０２２３】
ここで、exp(*)は指数関数，ｃは実験的に決定する定数パラメータをそれぞれ表す。ただし、（２２）式は一例であり、ストレス値の算出方法は次式に限定されないことに注意されたい。（２２）式において、右辺第２項の括弧内は、「適応度Ｆi[t]の加重平均」を表す。ｃ＞０と仮定すれば、Ｆi[t]，Ｆi[t-1], ・・・，Ｆi[t-M]の順に大きな重み係数が付加されていることになり、現在の時刻ｔに近い適応度ほど、ストレス値への寄与度が高いことを意味する。また、適応度Ｆi[t]は、０＜Ｆi(σ)≦１の値を取る変数であるから、ストレス値ｚiは、「適応度Ｆi[t]の加重平均に基づいて算出される不適応度」を表している。
【数１２】
2006211585.tif 000014
【０２２４】
ストレス値ｚiは、現在の時刻と最大値maxＦiを与える基準時刻ｔpとの差が、一定期間（ここでは、Ｌ周期と仮定する；Ｌは自然数）以上の場合（Ｓ３９）、累積ストレス値を表す変数Ｚiに累積加算される（Ｓ４０）。累積ストレス値Ｚiの初期値は０である。すなわち、
ｔ−tp≧Ｌのとき    Ｚi[ｔ＋１]＝Ｚi[ｔ]＋ｚi[ｔ]            …（２３）
なお、Ｚi[t]，ｚi[ｔ]は、それぞれ時刻ｔにおける累積ストレス値，及びストレス値を示す。
【０２２５】
ｔ−tpの値は１周期単位に評価され、ｔ−tp≧Ｌが満足されるたびに、累積ストレス値Ｚiにストレス値ｚiを累積加算する。
【０２２６】
累積ストレス値Ｚiが大きくなって閾値εを超えると、すなわち、Ｚi＞εが満足されると（Ｓ４１）、確率δでタイプの種類数Ｎtypを更新（増加）する（Ｓ４３）。また、同時に累積ストレス値Ｚiを０にリセットする。ここで、ε，δは実験的に決定する定数パラメータである。
【０２２７】
ただし、タイプの種類数Ｎtypの更新（増加）は、Ｎtyp＜Ｎi(max)の場合のみ実行する（Ｓ４２）。
【０２２８】
ここで、Ｎi(max)はタイプの種類数の最大値を与える定数パラメータであり、その値は実験的に決定する。
【０２２９】
Ｓ４３において、タイプの種類数の更新は、次の（２４）式により実行する。
【０２３０】
Ｎtyp[t+1]＝Ｎtyp[t]＋１                          …（２４）
なお、Ｎtyp[t]は時刻ｔにおけるタイプの種類数を示す。
【０２３１】
上記の処理により、累積ストレス値Ｚiが閾値εを超えるたびに、タイプの種類数が確率的に増加していく。（２３）及び（２４）式の処理は以下の意味をもつ。
【０２３２】
maxＦi＝１のとき、ｔ−tpの値が比較的小さな値を取るため、ｔ−tp≧Ｌが満足されず、累積ストレス値Ｚiの値は変化しない場合が多い。それに対して、maxＦi＜１のときは、ｔ−tpの値が比較的大きな値を取るため、ｔ−tp≧Ｌが満足され、累積ストレス値Ｚiにストレス値ｚiが累積加算される場合が多い。したがって、maxＦi＜１の過程では、頻繁にストレス値ｚiが累積ストレス値Ｚiに累積加算されていくが、maxＦi＝１になると、ほとんど累積加算されず、累積ストレス値Ｚiが増加しなくなる。それによって、maxＦi＜１のときは、タイプの種類数が増加しやすく、maxＦi＝１になると、タイプの種類数の増加が停止する動作を実現している。
【０２３３】
続いて、図１４を参照して、タイプ数決定手段３０１によるタイプ種類数減少処理を説明する。
【０２３４】
上述したように、第５の実施形態のタイプ数決定手段３０１は、タイプ数の種類数を増加させるだけでなく、減少させる処理も実行する。
【０２３５】
図１３の説明と同様に、ノードｉにおけるタイプの種類数Ｎtypの初期値をＮstとし（Ｓ５１）、ノードタイプ選択手段３１７が適応度Ｆi[t]を算出し（Ｓ５２）、タイプ数決定手段３０１が適応度Ｆi[t]を、現在の時刻ｔからＭ周期前までの適応度｛Ｆi[t]，Ｆi[t-1],Ｆi[t-2]，・・・，Ｆi[t-M]｝を保持する（Ｓ５３）。この保持された適応度の集合を適応度集合と呼ぶ。
【０２３６】
タイプ数決定手段３０１は、この適応度集合の要素が所定条件を具備するか否かを判断し（Ｓ５４）、所定条件を具備する場合に、タイプ種類数を減少する（Ｓ５５）。
【数１３】
2006211585.tif 000015
【０２３７】
ここで、（２５）式は、タイプ種類数を減少するか否かを判断する条件部及び条件部を具備する場合にタイプ種類数を減少させるための算出式を示す。
【０２３８】
（２５）式における条件部は、適応度集合の要素（現在の時刻ｔからＭ周期前までの適応度）がすべて１の値を取り、かつ現在のタイプの種類数Ｎtyp[t]が初期値Ｎstより大きい値であることを意味する。
【０２３９】
このように(Ｍ＋１)周期の間（Ｍ周期前の時刻から現在の時刻まで）、適応度が持続的に１の値（最大値）を取っている状態では、タイプ数が最適値よりも大きい値になって安定化している可能性がある。
【０２４０】
したがって、（２５）式の条件に基づいてタイプの種類数を減少させることとし、第４の実施形態の場合に比べて、最適な値に収束する場合が増加し、より安定な動作が可能になる。
【０２４１】
（２５）式では、(Ｍ＋１)周期の間、適応度が持続的に１の値を取ることが条件になっているが、これは、適応度が所定期間、閾値以上の値を取ること(状態)を条件にすることも可能である。
【０２４２】
以上説明した処理により、タイプの種類数が一定期間以上更新されない場合に、タイプの種類数が確定（収束）したと判定する。タイプの種類数が確定すれば、第１の実施形態と同様にノードタイプ選択手段の処理が収束した後に、通信タイミング計算手段の処理を実行する。
【０２４３】
（Ｅ−３）第５の実施形態の効果
以上、本実施形態によれば、第１〜第４の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。
【０２４４】
また、第５の実施形態によれば、各ノードがタイプの種類数Ｎtypを自律的に決定する手段（タイプ数決定手段）を付加し、これにタイプの種類数Ｎtypを増減することにより収束させる機能を備えさせることによって、複数のノードから構成されるネットワークにおいて、例えば、部分領域によってノード配置密度が異なる場合に、ノードごとにタイプの種類数が自律的に適応する動作が、第４の実施形態よりも安定し、それぞれの領域に適した分割数で各ノードがタイムスロットを獲得する動作が実現される。したがって、従来に比べて、高い通信効率を得ることが可能になる。
【０２４５】
（Ｆ）他の実施形態
（Ｆ−１）第１の実施形態では、一例として、固有角振動数パラメータωｉは、システム全体で同一の値に統一すると仮定した。しかし、これは本発明を実施する上で必須事項ではない。ノードごとにωｉの値が異なっても動作させることが可能である。例えば、各ノードのωｉの値が、基準値を中心にその近傍でガウス分布等の確率分布に従って小さくばらついていても動作させることができる。
【０２４６】
（Ｆ−２）上述した第１〜第５の実施形態では、空間に分散配置された多数のノードが、相互に無線でデータをやり取りする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適用することも可能である。例えば、イーサネット（登録商標）など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、あるいはサーバなど、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。
【０２４７】
さらに、本発明は、インターネット上で、各ルータが相互に異なるタイミングでルーティングテーブルを交換するための通信プロトコルとして利用することができる。ここで、ルータとは、ネットワーク上を流れる情報の行き先を振り分ける（通信経路選択）機能を有する中継機器のことである。また、ルーティングテーブルとは、情報の行き先を振り分ける際に参照される通信経路選択規則である。効率的な通信を実現するためには、ネットワーク上における変更や局所的なトラフィックの変化等に応じて、逐次、ルーティングテーブルを更新する必要がある。このため、ネットワーク上に存在する多数のルータは、相互に一定の時間間隔でルーティングテーブルの交換を行っている。しかし、文献「Floyd,S.,and Jacobson,V.,“The Synchronization of Periodic Routing Messages”,IEEE/ACM Transactions on Networking, Vol.2 No.2, pp.122-136, April 1994.」に開示されるように、各ルータがそれぞれ独立にルーティングテーブルを発信しているにもかかわらず、ルータ相互の発信が次第に同期（衝突）する現象が発生することが分かっている。上記文献では、ルーティングテーブルの交換に用いられる通信プロトコルに対して、各ノードの処理周期にランダムな変動性を与えることによって、この問題に対処する方法を提案し、一定の効果が得られることを示している。しかし、上記文献に開示される方法は、基本的にランダム性のみに依存した方法であるため、その効果は十分ではない。
【０２４８】
それに対して、本発明を上記の問題に適用すると、近傍のルータ間において、ルーティングテーブルを発信するタイムスロットを自律的に相互調整することが可能である。従って、各ルータの発信は、相互に異なるタイミングとなり、上記文献に開示される方法に比べて高い効果を得ることができる。
【０２４９】
以上、説明したように、本発明は無線系、有線系を問わず、あらゆるネットワークに存在する発信データの衝突や同期の問題に適用可能であり、適応性と安定性を兼ね備えた効率的なデータ通信を実現する通信プロトコルとして利用することが可能である。
【０２５０】
（Ｆ−３）本発明は、通信タイミング情報（実施形態での位相信号）の取得制御に特徴を有し、そのタイミング情報を通信にどのような利用するかは問われない。例えば、各ノードからのデータ信号の送信周波数が異なる場合であれば、タイムスロットを設定することなく通信を行うようにしても良く、この場合であっても、データ通信の始期を通信タイミング情報から定めるようにすれば良い。
【０２５１】
（Ｆ−４）第１〜第５の実施形態では、位相応答関数Ｒ（Δθｉｊ（ｔ））の具体例を示したが、関数の形態はこれに限定されず、本発明を実施する上で位相応答関数は他の種々の関数を用いて構成可能である。
【０２５２】
（Ｆ−５）第１〜第５の実施形態では、位相Δθｉ（ｔ）に対し、衝突率ｃｉ（ｔ）を、ストレス応答関数値として反映させ、かつ、位相応答関数Ｒ（Δθｉｊ（ｔ））の特性切替えという形で反映させるものを示したが、位相応答関数Ｒ（Δθｉｊ（ｔ））の特性切替えという形でのみ反映させるものであっても良い。
【０２５３】
（Ｆ−６）第５の実施形態では、タイプ数決定手段がノードタイプの種類数を減少させる機能を有することを説明した。このノードタイプ数減少機能は、第４の実施形態で説明したタイプ数決定手段にもたせることも可能である。これにより、第４の実施形態で説明したタイプ数決定手段についても、ノードタイプ数増加機能と、ノードタイプ数減少機能とを併有させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０２５４】
【図１】第１の実施形態のノードの概略的な機能ブロック図である。
【図２】第１の実施形態のノードの構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図（１）である。
【図４】第１の実施形態の通信システムでのノード間の同調の説明図（２）である。
【図５】第１の実施形態のタイプ情報の構造例を示す説明図である。
【図６】第１の実施形態のノードタイプ選択手段によるタイプ選択処理例のフローチャートである。
【図７】第１の実施形態の通信タイミング計算手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】第１の実施形態の位相同期アライアンス手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図９】第２の実施形態の通信タイミング計算手段の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１０】第２の実施形態のノードタイプ選択手段によるタイプ選択処理例のフローチャートである。
【図１１】第４の実施形態のノードの構成例を示す機能ブロック図である。
【図１２】第４の実施形態のタイプの種類数決定処理の例を示すフローチャートである。
【図１３】第５の実施形態のタイプの種類数決定処理の増加処理例を示すフローチャートである。
【図１４】第５の実施形態のタイプの種類数決定処理の減少処理例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２５５】
１０、２０…ノード、１１、２１１…インパルス信号受信手段、１２、２１２…通信タイミング計算手段、１３、２１３…インパルス信号送信手段、１７、２１７、３１７…ノードタイプ選択手段、１８…ノードタイプ信号受信手段、１９…ノードタイプ信号送信手段、３０１…タイプ数決定手段。
【図１】
2006211585.tif 000016
【図２】
2006211585.tif 000017
【図３】
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【図４】
2006211585.tif 000019
【図５】
2006211585.tif 000020
【図６】
2006211585.tif 000021
【図７】
2006211585.tif 000022
【図８】
2006211585.tif 000023
【図９】
2006211585.tif 000024
【図１０】
2006211585.tif 000025
【図１１】
2006211585.tif 000026
【図１２】
2006211585.tif 000027
【図１３】
2006211585.tif 000028
【図１４】
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