(57)【要約】【課題】  時刻同期処理に要するオーバーヘッドを低減し、データ収集装置によるデータ収集処理を効率化する。【解決手段】  データ収集装置２がデータ収集要求メッセージ内に自装置が用いるタイマの時刻情報を格納して、このデータ収集要求メッセージを中継端末３ａに送信する。中継端末３ａでは転送処理遅延時間を計測し、データ収集要求メッセージに格納された時刻情報を補正した上で転送メッセージとして中継端末３ｂに送信する。宛先端末４は、中継端末３ｂから転送メッセージを受信し、データ収集装置２が要求するデータ収集とともに、転送メッセージ内に格納された時刻情報を使って時刻同期処理を行う。【選択図】  図１
2011091624.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の無線端末と、該第１の無線端末との間で無線通信を行う第２の無線端末と、該第２の無線端末との間で無線通信を行い、前記第１の無線端末からデータ収集を行うデータ収集装置とを有するメッシュネットワークシステムであって、
前記データ収集装置は、
前記第１の無線端末にデータを要求するデータ収集要求メッセージ内に前記データ収集装置のタイマの時刻情報を格納する第１の時刻情報格納手段と、
前記データ収集要求メッセージを送信する第１の送信手段とを有し、
前記第２の無線端末は、
前記データ収集要求メッセージの転送処理に要した転送遅延時間を計測する第１の計測手段と、
前記第１の計測手段において計測した転送遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内に格納された時刻情報を補正する第１の補正手段と、
前記データ収集要求メッセージに前記転送処理を施すことによって生成した転送メッセージ内に、前記第１の補正手段によって補正された時刻情報を格納する第２の時刻情報格納手段と、
前記転送メッセージを送信する第２の送信手段とを有し、
前記第１の無線端末は、
前記転送メッセージに基づいて前記データ収集装置が要求するデータ収集を行うデータ収集手段と、
前記転送メッセージ内の時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第１の時刻同期手段とを有することを特徴とするメッシュネットワークシステム。
【請求項２】
前記第１の無線端末は、
前記転送メッセージの受信処理に要した受信遅延時間を計測する第２の計測手段と、
前記第２の計測手段において計測した受信遅延時間に基づき、前記転送メッセージ内の時刻情報を補正する第２の補正手段とを有し、
前記第１の時刻同期手段は、前記第２の補正手段において補正した前記時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整することを特徴とする請求項１記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項３】
前記第１の無線端末は、
前記データ収集手段が収集したデータをデータ収集応答メッセージに格納する要求データ格納手段と、
前記データ収集応答メッセージを送信する第３の送信手段とを有することを特徴とする請求項１記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項４】
前記データ収集装置は、前記データ収集要求メッセージ内に該メッセージの送信元を示す情報を格納する送信元情報格納手段とを有し、
前記第２の無線端末は、
前記送信元を示す情報により、前記データ収集要求メッセージの送信元が前記データ収集装置か否かを判別する判別手段と、
前記データ収集要求メッセージの受信処理に要した受信遅延時間を計測する第３の計測手段と、
前記第３の計測手段において計測した受信遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内の時刻情報を補正する第３の補正手段と、
前記データ収集要求メッセージの送信元が前記データ収集装置であると前記判別手段が判別した場合に、前記第３の補正手段において補正した前記時刻情報に基づいて前記第２の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第２の時刻同期手段とを有することを特徴とする請求項１記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項５】
前記第１の無線端末は、前記第１の時刻同期手段において時刻同期処理がなされる通信用タイマと、前記第１の無線端末で起動するアプリケーションに用いられるアプリケーション用タイマとを有し、前記通信用タイマの時刻に基づいて前記アプリケーション用タイマの時刻を調整することを特徴とする請求項１記載のメッシュネットワークシステム。
【請求項６】
第１の無線端末と、該第１の無線端末との間で無線通信を行う第２の無線端末と、該第２の無線端末との間で無線通信を行い、前記第１の無線端末からデータ収集を行うデータ収集装置とを有するメッシュネットワークシステムの時刻同期方法であって、
前記第１の無線端末にデータを要求するデータ収集要求メッセージ内に、前記データ収集装置が、該データ収集装置のタイマの時刻情報を格納する第１の時刻情報格納ステップと、
前記データ収集装置が、前記データ収集要求メッセージを送信する第１の送信ステップと、
前記第２の無線端末が、前記データ収集要求メッセージの転送処理に要した転送遅延時間を計測する第１の計測ステップと、
前記第２の無線端末が、前記第１の計測ステップにおいて計測した転送遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内に格納された時刻情報を補正する第１の補正ステップと、
前記データ収集要求メッセージに前記転送処理を施すことによって生成した転送メッセージ内に、前記第２の無線端末が、前記第１の補正ステップにおいて補正された時刻情報を格納する第２の時刻情報格納ステップと、
前記第２の無線端末が、前記転送メッセージを送信する第２の送信ステップと、
前記第１の無線端末が、前記転送メッセージに基づいて前記データ収集装置が要求するデータ収集を行うデータ収集ステップと、
前記第１の無線端末が、前記転送メッセージ内の時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第１の時刻同期ステップと、
を有することを特徴とする時刻同期方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データ収集装置と複数の端末から構成されるメッシュネットワークシステム及びその時刻同期方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
データ収集装置と複数のセンサノードから構成されるメッシュネットワークシステムにおいて、収集装置とセンサノードの時刻を同期する従来技術としてFTSP（the flooding time synchronization protocol）が提案されている。
この従来技術では、図１４に示すような手順で時刻同期が行われる。まず、外部ネットワークと接続される収集装置が最初のタイムマスタとなり、通信範囲に存在するノードに対して、時刻同期メッセージをブロードキャストし（Ｓ５１）、受信端末であるノード＃Ａが時刻同期を行う（Ｓ５２）。次に、同期が完了したノード＃Ａはタイムマスタとなり、自分の通信範囲内にある端末に時刻同期メッセージをブロードキャストで送信する（Ｓ５３）。ノード＃Ａからの時刻同期メッセージを受信したノード＃Ｂは時刻同期を行い（Ｓ５４）、自分の通信範囲内にある端末に時刻同期メッセージをブロードキャストで送信する（Ｓ５５）。全端末に伝わるまで、この処理を繰り返していく（Ｓ５６〜Ｓ５７）。
【０００３】
このような時刻同期のための処理は、データ収集装置が受信端末からデータ収集を行う処理（Ｓ５８〜Ｓ５１３）とは別に行われる。例えば、データ収集装置がノード＃Ｃからデータを収集する場合には、ノード＃Ｃ宛のデータ収集要求メッセージをノード＃Ａに送信する（Ｓ５８）。ノード＃Ａ及びノード＃Ｂはデータ収集要求メッセージをノード＃Ｃに転送し（Ｓ５９、Ｓ５１０）、ノード＃Ｃがデータ収集要求メッセージを受信する。ノード＃Ｃはデータ収集装置が要求するデータをデータ収集応答メッセージに挿入した上でノード＃Ｂに対して送信する（Ｓ５１１）。ノード＃Ｂ、ノード＃Ａはデータ収集応答メッセージをデータ収集装置に転送する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】M. Maroti、 B. Kusy、 G. Simon and A. Ledeczi、"The Flooding Time Synchronization Protocol"、Proc. of the 2nd International Conference on Embedded Network Sensor Systems (SenSys '04)、 pp.39--49、 2004
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のメッシュネットワークシステムにおいては、一連の時刻同期処理（Ｓ５１〜Ｓ５７）とデータ収集処理（Ｓ５８〜Ｓ５１３）を同じタイミングで行うことはできない。例えば、時刻同期処理中にデータ収集を実施した場合には、メッセージ衝突が発生し、データ収集エラーや時刻同期メッセージの受信失敗が発生する可能性が有るためである。このため、図１４に示したように、データ収集要求メッセージ、データ収集応答メッセージの送信、転送は、時刻同期メッセージの送信、転送処理とは別のタイミングに行われる必要がある。
【０００６】
また、収集装置からポーリングにて、一定時間毎に多くのセンサノードからデータ収集を行うようなアプリケーションを実行した場合、データ収集アプリケーションに帯域が占有されるため、従来技術のように時刻同期メッセージをブロードキャストすることはデータ収集率を劣化させる要因となる。
【０００７】
更に、FTSPではセンサノードが時刻同期できているかを確認していないため、短い周期にて時刻同期用のメッセージを送信することが求められ、これも収集率を悪化させる要因となる。また、停電等により時刻情報が初期化された端末が発生した場合に、本手法では該当端末を時刻同期させるためでも、全体にブロードキャストにてメッセージを送信するため、帯域を圧迫することになる。
データ収集等のアプリケーションサービスの性能を劣化させないような時刻同期を実現することが必要となる。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、時刻同期処理に要するオーバーヘッドを低減し、データ収集装置によるデータ収集処理を効率化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るメッシュネットワークシステムは、
第１の無線端末と、該第１の無線端末との間で無線通信を行う第２の無線端末と、該第２の無線端末との間で無線通信を行い、前記第１の無線端末からデータ収集を行うデータ収集装置とを有するメッシュネットワークシステムであって、
前記データ収集装置は、
前記第１の無線端末にデータを要求するデータ収集要求メッセージ内に前記データ収集装置のタイマの時刻情報を格納する第１の時刻情報格納手段と、
前記データ収集要求メッセージを送信する第１の送信手段とを有し、
前記第２の無線端末は、
前記データ収集要求メッセージの転送処理に要した転送遅延時間を計測する第１の計測手段と、
前記第１の計測手段において計測した転送遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内に格納された時刻情報を補正する第１の補正手段と、
前記データ収集要求メッセージに前記転送処理を施すことによって生成した転送メッセージ内に、前記第１の補正手段によって補正された時刻情報を格納する第２の時刻情報格納手段と、
前記転送メッセージを送信する第２の送信手段とを有し、
前記第１の無線端末は、
前記転送メッセージに基づいて前記データ収集装置が要求するデータ収集を行うデータ収集手段と、
前記転送メッセージ内の時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第１の時刻同期手段とを有するものである。
【００１０】
また、
前記第１の無線端末は、
前記転送メッセージの受信処理に要した受信遅延時間を計測する第２の計測手段と、
前記第２の計測手段において計測した受信遅延時間に基づき、前記転送メッセージ内の時刻情報を補正する第２の補正手段とを有し、
前記第１の時刻同期手段は、前記第２の補正手段において補正した前記時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整するものである。
【００１１】
さらに、前記第１の無線端末は、
前記データ収集手段が収集したデータをデータ収集応答メッセージに格納する要求データ格納手段と、
前記データ収集応答メッセージを送信する第３の送信手段とを有するものである。
【００１２】
また、前記データ収集装置は、前記データ収集要求メッセージ内に該メッセージの送信元を示す情報を格納する送信元情報格納手段とを有し、
前記第２の無線端末は、
前記送信元を示す情報により、前記データ収集要求メッセージの送信元が前記データ収集装置か否かを判別する判別手段と、
前記データ収集要求メッセージの受信処理に要した受信遅延時間を計測する第３の計測手段と、
前記第３の計測手段において計測した受信遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内の時刻情報を補正する第３の補正手段と、
前記データ収集要求メッセージの送信元が前記データ収集装置であると前記判別手段が判別した場合に、前記第３の補正手段において補正した前記時刻情報に基づいて前記第２の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第２の時刻同期手段とを有するものである。
【００１３】
さらに、前記第１の無線端末は、前記第１の時刻同期手段において時刻同期処理がなされる通信用タイマと、前記第１の無線端末で起動するアプリケーションに用いられるアプリケーション用タイマとを有し、前記通信用タイマの時刻に基づいて前記アプリケーション用タイマの時刻を調整するものである。
【００１４】
この発明における時刻同期方法は、
第１の無線端末と、該第１の無線端末との間で無線通信を行う第２の無線端末と、該第２の無線端末との間で無線通信を行い、前記第１の無線端末からデータ収集を行うデータ収集装置とを有するメッシュネットワークシステムの時刻同期方法であって、
前記第１の無線端末にデータを要求するデータ収集要求メッセージ内に、前記データ収集装置が、該データ収集装置のタイマの時刻情報を格納する第１の時刻情報格納ステップと、
前記データ収集装置が、前記データ収集要求メッセージを送信する第１の送信ステップと、
前記第２の無線端末が、前記データ収集要求メッセージの転送処理に要した転送遅延時間を計測する第１の計測ステップと、
前記第２の無線端末が、前記第１の計測ステップにおいて計測した転送遅延時間に基づき、前記データ収集要求メッセージ内に格納された時刻情報を補正する第１の補正ステップと、
前記データ収集要求メッセージに前記転送処理を施すことによって生成した転送メッセージ内に、前記第２の無線端末が、前記第１の補正ステップにおいて補正された時刻情報を格納する第２の時刻情報格納ステップと、
前記第２の無線端末が、前記転送メッセージを送信する第２の送信ステップと、
前記第１の無線端末が、前記転送メッセージに基づいて前記データ収集装置が要求するデータ収集を行うデータ収集ステップと、
前記第１の無線端末が、前記転送メッセージ内の時刻情報に基づいて前記第１の無線端末が用いるタイマの時刻を調整する第１の時刻同期ステップと、
を有するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、時刻同期処理に要するオーバーヘッドを低減し、データ収集装置によるデータ収集処理を効率化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１におけるメッシュネットワークシステムの構成図である。
【図２】データ収集装置２の内部構成図である。
【図３】中継端末３ａ、３ｂの内部構成図である。
【図４】宛先端末４の内部構成図である。
【図５】実施の形態１における時刻同期処理の手順を示すシーケンス図である。
【図６】実施の形態１で用いられるメッセージのデータフォーマット図である。
【図７】アプリケーションデータ６００の各フィールドの詳細を示す図である。
【図８】データフォーマットの各フィールドの詳細を示す図である
【図９】実施の形態２で用いられるメッセージのデータフォーマット図である。
【図１０】ＭＡＣヘッダ６２０の各フィールドの詳細を示す図である。
【図１１】アプリケーションデータ６００の各フィールドの詳細を示す図である。
【図１２】中継端末３ａ、３ｂにおける時刻同期処理の手順を示すシーケンス図である。
【図１３】端末での時刻同期処理の手順を示すシーケンス図である。
【図１４】従来のメッシュネットワークシステムでの時刻同期処理の手順を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るメッシュネットワークシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本実施の形態におけるメッシュネットワークシステムの全体構成図である。１は後述のデータ収集装置を統括するオペレーションセンター、２はオペレーションセンター１に接続されたデータ収集装置である。オペレーションセンター１は、データ収集装置２をはじめとするネットワーク全体を制御する機能を有する。
【００１９】
３ａ、３ｂ、４は無線端末であり、データ収集装置２と無線端末３ａ、３ｂ、４は無線機能を搭載して、メッシュネットワークシステムを構築する機能を有しており、図１ではデータ収集装置２を起点としたメッシュネットワークシステムを構築した例を示している。各無線端末３ａ、３ｂ、４は、例えば図示していないセンサを搭載し、このセンサで計測した温度等の情報を取得するセンサーノードである。他の例としては、各無線端末３ａ、３ｂ、４がシリアル通信や赤外線通信等を用いて他の機器からデータを取得するノードであってもよい。各無線端末３ａ、３ｂ、４は、データ収集装置２からの要求に応じて、取得したデータをデータ収集装置２に送信する。
【００２０】
データ収集装置２は一定周期毎に、全ての無線端末からデータを収集するアプリケーションを実行する。データの収集は、データ収集装置２から各無線端末にデータ収集要求メッセージを送信し、各無線端末がデータを格納したデータ収集応答メッセージを生成して、データ収集装置２に対して送信することで実現する。
【００２１】
尚、オペレーションセンター１とデータ収集装置２間の接続は有線又は無線で通信を行う。オペレーションセンター１とデータ収集装置２が無線接続される場合、この無線通信の帯域はデータ収集装置２、無線端末３ａ、３ｂ、４の間で用いる無線通信の帯域とは大きく異なる帯域を使用する。
【００２２】
メッシュネットワークシステムにおける経路構築方法は様々提案されているが、本実施の形態では、どのようなルーティングプロトコルを用いても良い。また、無線プロトコルや無線チップに関しても、どのような方式、ハードウェアを用いても良い。データ収集装置２は、NTP(Network Time Protocol)等の時刻同期プロトコルを用いて、オペレーションセンター１と一定間隔毎に時刻同期を行う。
【００２３】
無線端末３ａ、３ｂ、４は、無線チップ制御やＭＡＣ層を処理する無線ドライバと、ネットワーク層を処理するミドルタスク、時刻を管理する時刻タスク、アプリケーションを処理するアプリケーションタスクにて構成される。
【００２４】
以降の説明では、データ収集装置２が無線端末４にデータ収集要求メッセージを送信する場合を例に説明する。この例では、無線端末３ａ、３ｂは、データ収集装置２と無線端末４の間でやり取りされるメッセージの転送処理を行う中継端末として機能するため、中継端末３ａ、３ｂと呼ぶ。また、無線端末４はデータ収集装置２からのメッセージの宛先として指定されるため、宛先端末４と呼ぶ。
【００２５】
この実施の形態の時刻同期処理の手順を、図２〜５を用いて説明する。図２〜４は、データ収集装置２、中継端末３ａ、３ｂ、宛先端末４の内部構成図であり、図５はこの実施の形態の時刻同期手順を示すシーケンス図である。この実施の形態では、データ収集要求メッセージの中に時刻同期に必要な時刻情報を格納する。
【００２６】
まず、データ収集装置２内のデータ収集制御部２２は、宛先端末４からのデータ収集の要否を判断し、データ収集が必要と判断した場合には、データ収集要求メッセージの送信指示をメッセージ生成部２３に対して行う。データ収集装置２の時刻同期制御部２０は、タイマ２１を用いて前回時刻同期を行ってからの経過時間を計測し、予め定められた時間を経過したか否かにより時刻同期の要否を判断する。時刻同期が必要と判断した場合には、時刻同期制御部２０はタイマ２１の現在の時刻情報をメッセージ生成部２３に送り、メッセージ生成部２３は現在の時刻情報をデータ収集要求メッセージ内に格納する（Ｓ１）。時刻情報をデータ収集要求メッセージ内に格納するタイミングは、キャリアセンス検出後でも検出前でも良い。
そして、データ収集装置２内の送信部２４は、データ収集要求メッセージを送信する（Ｓ２）。
【００２７】
中継端末３ａの受信部３０は、データ収集装置２からデータ収集要求メッセージを受信すると、計測開始通知を遅延計測部３１に対して出力する。受信処理部３３では、データ収集要求メッセージの受信処理を行うとともに、データ収集要求メッセージを中継端末３ｂへ転送するための転送メッセージを生成するようにメッセージ生成部３４に対して指示する。メッセージ生成部３４は計測終了通知を遅延計測部３１に対して出力し、計測によって得られた計測遅延時間情報を遅延計測部３１から得る（Ｓ３）。
【００２８】
計測遅延時間情報とは遅延計測部３１によって計測された計測遅延時間を示す情報であり、この計測遅延時間は転送処理に要した時間（転送遅延時間）である。メッセージ生成部３４は、データ収集要求メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に転送遅延時間を加算し、加算後の時刻を示す時刻情報を転送メッセージに格納する。
転送処理（Ｓ４）の完了後、送信部３５は転送メッセージを中継端末３ｂに送信する（Ｓ５）。
【００２９】
中継端末３ｂでも中継端末３ａと同様の処理を行い、得られた転送メッセージを宛先端末４に送信する（Ｓ６、Ｓ７、Ｓ８）。尚、中継端末３ｂで転送メッセージに格納する時刻情報は、中継端末３ａからの転送メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に中継端末３ｂでの転送遅延時間を加算した時刻の時刻情報である。この加算後の時刻は、データ収集装置２の時刻に中継端末３ａ及び３ｂでの転送遅延時間が加算された時刻に等しい。
【００３０】
宛先端末４の受信部４０は、中継端末３ｂから転送メッセージを受信すると、計測開始通知を遅延計測部４１に対して出力する。受信処理部４３では、転送メッセージの受信処理を行うとともに、受信処理が終わった時点で計測終了通知を遅延計測部４１に対して通知する。加えて、受信処理部４３は転送メッセージ内に格納された時刻情報（データ収集装置２の時刻に中継端末３ａ及び３ｂでの転送遅延時間が加算された時刻情報）を時刻補正部４４に出力する。
【００３１】
遅延計測部４１は、計測開始通知を受けてから計測終了通知を受けるまでの時間を遅延計測タイマ４２を用いて計測し（Ｓ９）、計測遅延時間情報として時刻補正部４４に出力する。この計測遅延時間は、宛先端末４内での受信処理に要した時間（受信遅延時間）を示す。
時刻補正部４４は、転送メッセージ内に格納された時刻情報が示す時刻に宛先端末４内での受信遅延時間を加算し、加算後の時刻を示す時刻情報を補正時刻情報として時刻同期処理部４５に通知する。時刻同期処理部４５は補正時刻情報に基づいて時刻同期を行う（Ｓ１０）。即ち、宛先端末４のタイマの時刻が、データ収集装置２の時刻に中継端末３ａ及び３ｂでの転送遅延時間と、宛先端末４での受信遅延時間を加えた時刻に調整される。
【００３２】
宛先端末４における時刻同期は、ミドルタスクが時刻同期可能かどうかを判断し、時刻同期可能と判断した場合に実行される。例えば、（１）前回時刻同期処理を行ってから所定の時間が経過している場合、（２）宛先端末内の時刻情報が消失している場合、又は（３）時刻同期によって宛先端末の内部処理に影響を与えない場合に、時間同期可能と判断する。他の例として、上記（１）〜（３）の条件の組合せによって時間同期可能と判断しても良い。
【００３３】
一方、受信処理部４３は転送メッセージを受信すると、転送メッセージの情報に基づいてデータ収集装置２が要求しているデータを収集するようデータ収集部４７に対して指示する。
データ収集部４７は、宛先端末４に搭載されたセンサが測定したデータや、宛先端末４に接続された他の機器から得たデータを得る。
メッセージ生成部４８は、データ収集部４７から出力された収集データをデータ収集応答メッセージに格納し、データ収集応答メッセージを生成する。送信部４９はデータ収集応答メッセージを送信する（Ｓ１１）。
【００３４】
データ収集応答メッセージは、中継端末３ｂ、３ａによって転送処理がなされ（Ｓ１２、Ｓ１３）、最終的にデータ収集装置２の受信部２５によって受信される。受信処理部２６は、データ収集応答メッセージに格納された収集データを取り出す。
以上の一連の処理によって、データ収集装置２は要求したデータを宛先端末４から受け取るとともに、宛先端末４との時刻同期が完了する。
【００３５】
上述のデータ収集要求メッセージ、転送メッセージ、データ収集応答メッセージには、図６〜図８の共通のデータフォーマットを用いる。
【００３６】
・データ収集要求メッセージ
図６のデータフォーマットをデータ要求メッセージとして用いる場合には、アプリケーションデータ６００内のコマンドタイプ６０１のフィールドにはデータ収集要求を示すフラグが設定され、データ長６０２のフィールドにはアプリケーションデータの長さを示すデータが設定される。ユーザデータ６０３のフィールドには、データ収集装置２のタイマ２１の時刻情報が格納される（図７）。
図６の送信先ノードＩＤ６１２には、データ要求の宛先である宛先端末４のノードＩＤが設定され、送信元ノードＩＤ６１３にはデータ収集装置２のノードＩＤが設定される。
送信先ＭＡＣ  ＩＤ６２３には中継端末３ａのＭＡＣ  ＩＤが設定され、送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４にはデータ収集端末２のＭＡＣ  ＩＤが設定される。
これら以外のフィールドについては、ネットワークの通信プロトコルに応じて決められる。
【００３７】
・中継端末３ａから中継端末３ｂへの転送メッセージ
転送メッセージは、データ収集要求メッセージ内の一部のフィールドの情報を変更することによって生成される。
具体的には、中継端末３ａは、データ収集要求メッセージ内のユーザデータ６０３に格納された時刻情報を書き換える。書き換え後の時刻情報は、データ収集要求メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に中継端末３ａでの転送遅延時間を加算した時刻を示す（データ収集装置２の時刻に中継端末３ａでの転送遅延時間を加算した時刻）。
【００３８】
送信先ＭＡＣ  ＩＤ６２３は中継端末３ｂのＭＡＣ  ＩＤに書き換えられ、送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４は中継端末３ａのＭＡＣ  ＩＤに書き換えられる。
ＴＴＬ６１４には生存余命時間が設定されるが、データ収集要求メッセージで設定されていた値から所定数を減算した値に書き換えられる。
これら以外のフィールドについては、中継端末３ａでは変更されない。
【００３９】
・中継端末３ｂから宛先端末４への転送メッセージ
中継端末３ｂは、中継端末３ａから受信した転送メッセージ内のユーザデータ６０３に格納された時刻情報を書き換える。書き換え後の時刻情報は、中継端末３ａからの転送メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に中継端末３ａでの転送遅延時間を加算した時刻を示す（データ収集装置２の時刻に中継端末３ａ及び３ｂでの転送遅延時間を加算した時刻）。
送信先ＭＡＣ  ＩＤ６２３は宛先端末４のＭＡＣ  ＩＤに書き換えられ、送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４は中継端末３ｂのＭＡＣ  ＩＤに書き換えられる。
ＴＴＬ６１４には生存余命時間が設定されるが、中継端末３ａからの転送メッセージで設定されていた値から所定数を減算した値に書き換えられる。
これら以外のフィールドについては、中継端末３ｂでは変更されない。
【００４０】
・データ収集応答メッセージ
宛先端末４から送信されるデータ収集応答メッセージでは、アプリケーションヘッダ６００内のコマンドタイプ６０１のフィールドにはデータ収集応答を示すフラグが設定され、ユーザデータ６０３のフィールドには、データ収集装置２の要求に応じて宛先端末４が収集したデータ（要求データ）が格納される（図７）。したがって、データ収集応答メッセージには、宛先端末４で補正した時刻情報は格納されない。
送信先ノードＩＤ６１２にはデータ収集装置２のノードＩＤが設定され、送信元ノードＩＤ６１３には宛先端末４のノードＩＤが設定される。
送信先ＭＡＣ  ＩＤ６２３には中継端末３ｂのＭＡＣ  ＩＤが設定され、送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４には宛先端末４のＭＡＣ  ＩＤが設定される。
これら以外のフィールドについては、ネットワークの通信プロトコルに応じて決められる。
【００４１】
以上説明したようにデータ収集要求メッセージ、転送メッセージ、データ収集応答メッセージとして共通のデータフォーマットを用いることは、データ収集装置２、中継端末３ａ、３ｂ、宛先端末４のメッセージ生成プログラムを共通化することができる点で有利である。
【００４２】
尚、上述のように、中継端末３ａ、３ｂは遅延計測部３１によって転送遅延時間を計測するが、この転送遅延時間とは、中継端末がメッセージを受信してから次の端末に送信するためのメッセージを生成するまでの時間を示している。例えば、メッセージ内のスタートフレームデリミタ（SFD：Start Frame Delimiter）６３２を受信した段階で計測を開始し、次の端末にメッセージを送信するためのキャリアセンス完了後にユーザデータ６０３のフィールドに時刻情報を格納する段階で計測を終了することにより、転送遅延時間を計測しても良い。又は、無線ドライバから受信通知を得た段階で計測を開始し、無線ドライバにメッセージを渡す段階で計測を終了することにしても良い。
キャリアセンスとは、ネットワーク上に信号を送出する前に、他の機器がチャネルを利用しているかどうかを確認する処理を示す。
【００４３】
また、宛先端末４は遅延計測部４１によって受信遅延時間を計測するが、この受信遅延時間とは、宛先端末４がメッセージを受信してから、宛先端末が受信処理を完了するまでの時間を示している。例えば、メッセージ内のスタートフレームデリミタ６３２を受信した段階で計測を開始し、宛先端末４の時刻タスクが時刻同期処理を行う段階で計測を終了することにより、受信遅延時間を計測しても良い。又は、無線ドライバから受信通知を得た段階で計測を開始しても良い。
【００４４】
この実施の形態のメッシュネットワークシステムでは、データ収集要求メッセージの中に時刻同期に必要な時刻情報を格納するため、時刻同期処理に要していたオーバーヘッドを従来技術に比べて少なくすることができる。
また、中継端末３ａ、３ｂでは転送処理に要した時間を補正し、補正後の時刻情報をメッセージ内に格納して次の端末に送信するため、宛先端末４とデータ収集装置２の時間誤差を少なくすることができる。さらに、宛先端末４では受信処理に要した時間を補正した上で時刻同期を行うため、宛先端末４とデータ収集装置２の時間誤差を少なくすることができる。
【００４５】
宛先端末４からデータ収集装置２に対してデータ収集応答メッセージが送られるため、このメッセージの受信により、データ収集装置２では宛先端末４で時刻同期が完了したことを確認することができる。
【００４６】
実施の形態２．
本実施の形態においては、実施の形態１とは異なるデータフォーマットを用いて、データ収集要求メッセージ、転送メッセージ、データ収集応答メッセージを送信する。
この実施の形態のメッシュネットワークシステムで用いるデータフォーマットを図９〜図１１に示す。図９はメッセージフォーマットの構成を示しており、図１０、１１は各フィールドの内容を示している。
【００４７】
実施の形態１で説明したメッセージフォーマットとの相違点は、ＭＡＣヘッダ６２０内に時刻情報６２６のフィールドを追加した点である。この時刻情報６２６には、時刻同期に用いる時刻情報が格納される（図９、１０）。
図９のメッセージフォーマットがデータ収集要求メッセージとして使用される場合には、時刻情報６２６のフィールドには、データ収集装置２のタイマの時刻情報が格納される。
【００４８】
中継端末３ａが転送メッセージを生成する際には、時刻情報６２６のフィールドには、データ収集要求メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に中継端末３ａでの転送遅延時間を加算した時刻情報が格納される。
中継端末３ｂが転送メッセージを生成する際には、時刻情報６２６のフィールドには、中継端末３ａからの転送メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に中継端末３ｂでの転送遅延時間を加算した時刻情報が格納される。
【００４９】
宛先端末４がデータ収集応答メッセージを生成する際には、時刻情報６２６のフィールドには、中継端末３ｂからの転送メッセージに格納された時刻情報が示す時刻に宛先端末４での受信遅延時間を加算した時刻情報が格納される。
【００５０】
ＭＡＣヘッダ６２０内に時刻情報のフィールド６２６を設けたため、この実施の形態では、ユーザデータ６０３のフィールドに時刻情報を格納しない（図１１）。
その他の点については、実施の形態１のフォーマットと同様である。
【００５１】
この実施の形態では、実施の形態１と異なり中継端末３ａ、３ｂでも時刻同期を行うものとし、時刻同期を行うかどうかの判断方法を図１２を用いて説明する。
中継端末３ａ、３ｂでは、データ収集要求メッセージ、転送メッセージ等のメッセージを受信すると、受信遅延時間の計測を開始する（Ｓ２２）。例えば、メッセージ内のスタートフレームデリミタ（SFD）６３２を検出（Ｓ２１）した段階で遅延時間の計測を開始し（Ｓ２２）、中継端末が受信処理を完了するまで（Ｓ２４）の時間を遅延時間として計測する（Ｓ２５）。
【００５２】
その後、前回時刻同期を行ってから所定時間が経過しているかどうかを判断し（Ｓ２６）、経過していれば次の判断（Ｓ２７）に移る。Ｓ２７の段階では、受信したメッセージの送信元ノードＩＤ６１３がデータ収集装置２を示しているかどうかを確認する。送信元ノードＩＤ６１３がデータ収集装置２を示している場合には、時刻同期処理を行う（Ｓ２８）。具体的には、メッセージ内の時刻情報６２６に格納された時刻情報に、Ｓ２５において計測した受信遅延時間を加算し、加算して得た時刻に中継端末３ａ、３ｂのタイマを設定する。このような手順で中継端末３ａ、３ｂでの時刻同期処理が行われる。
【００５３】
Ｓ２７で送信元ノードＩＤ６１３がデータ収集装置２を示していない場合には、時刻同期処理を行わずに終了する。例えば、図５のシーケンスにおいて、中継端末３ａ、３ｂが宛先端末４から送信されたデータ収集応答メッセージを受信した場合には、Ｓ２７において、受信したメッセージの送信元ノードＩＤ６１３がデータ収集装置２を示していないと判断するため、時刻同期処理は行わない。一方、中継端末３ｂが中継端末３ａから転送メッセージを受信した場合には、送信元ノードＩＤ６１３がデータ収集装置２を示しているため、時刻同期処理を行う。
【００５４】
通常、データ収集装置２からのポップ数が大きくなればなるほど同期時刻の誤差が発生しやすいため、Ｓ２７の判断を行うことによって、時間誤差を少なくすることができる。
【００５５】
他の例として、Ｓ２７での判断を、メッセージの送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４によって判断しても良い。即ち、送信元ＭＡＣ  ＩＤ６２４の情報から送信元の端末を判別し、この端末のデータ収集装置２からのポップ数が自局のポップ数よりも小さい場合には、受信したメッセージに基づいて時刻同期処理を行うことにしても良い。
【００５６】
この実施の形態における中継端末３ａ、３ｂは、図３で示した構成に加え、宛先端末４の遅延計測部４１、時刻補正部４４、時刻同期処理部４５と同様の構成を有する。加えて、上述のＳ２７の処理を行う判別部も有する。
【００５７】
実施の形態３．
この実施の形態は、宛先端末４、中継端末３ａ、３ｂに２つのタイマを設けた場合の時刻同期処理の手順を示す。
宛先端末４、中継端末３ａ、３ｂで時刻同期処理を行う際、時刻同期を行うタイミングによっては、端末で起動させているアプリケーションの動作が不安定になることが考えられる。このため、この実施の形態では、宛先端末４、中継端末３ａ、３ｂにアプリケーションで使用するタイマ（アプリケーション用タイマ）とネットワーク内での通信に使用するタイマ（通信用タイマ）とを設ける。これらのタイマの実現方法はソフトウェア、ハードウェアのどちらでも良い。
【００５８】
通信用タイマの時刻同期は、実施の形態１又は２に説明した手順でネットワーク経由で実現する。一方、アプリケーション用タイマの時刻同期は、通信用タイマとの間で同期を取ることで実現する。この手順を図１３に示す。
【００５９】
図１３ａは、アプリケーション用タイマが通信用タイマから時刻を取得する手順を示している。通信用タイマを管理するタスクは、ネットワーク経由で時刻情報が伝えられると（Ｓ３１、３３）、その度、通信用タイマの時刻同期処理を行う（Ｓ３２、３４）。一方、アプリケーション用タイマを管理するタスクは、タイマの時刻精度に応じて定めた周期又は任意のタイミングで通信用タイマを管理するタスクに対して、時刻情報取得要求を行う（Ｓ３５）。通信用タイマを管理するタスクは、アプリケーション用タイマを管理するタスクに対して、時刻情報取得応答を行い、アプリケーション用タイマの時刻が通信用タイマの時刻に調整される。
【００６０】
他の手順として、通信用タイマからアプリケーション用タイマに時刻を通知する手順を図１３ｂに示す。通信用タイマを管理するタスクは、ネットワーク経由で時刻同期が行われる度に（Ｓ４１、４４）、通信用タイマの時刻同期を行うとともに（Ｓ４２、Ｓ４５）、アプリケーション用タイマを管理するタスクに対して時刻情報を通知する（Ｓ４３、Ｓ４６）。アプリケーション用タイマを管理するタスクは、アプケーションの動作に影響を与えないと判断したタイミングで時刻同期を行う（Ｓ４７）。
【００６１】
以上の実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形が可能なこと、またそのような変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
以上のように、本発明にかかる時刻同期方法は、データ収集装置と複数の端末から構成されるメッシュネットワークシステムにおいて有用である。例えば、データ収集装置とセンサノードによって構成されたセンサネットワークに適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  オペレーションセンター
２  データ収集装置
３ａ、３ｂ  中継端末
４  宛先端末
２０  時刻同期制御部
２１  タイマ
２２  データ収集制御部
２３  メッセージ生成部
２４  送信部
３０  受信部
３１  遅延計測部
３２  遅延計測タイマ
３３  受信処理部
３４  メッセージ生成部
３５  送信部
４０  受信部
４１  遅延計測部
４２  遅延計測タイマ
４３  受信処理部
４４  時刻補正部
４５  時刻同期処理部
４６  タイマ
４７  データ収集部
４８  メッセージ生成部
４９  送信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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