(57)【要約】【課題】  スリープ状態からアクティブ状態に復帰した直後のノードにおけるデータ信号の送信時間を確保できるようにする。【解決手段】  本発明は、他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングに基づいて、自ノードからデータ信号を送信する時間を決定する、各ノードに設けられる通信タイミング制御装置に関する。そして、通常動作状態であるアクティブ状態と、動作停止状態であるスリープ状態と、自ノードからの送信動作を停止し、他ノードからの通信タイミング信号の受信を行ってアクティブ状態に移行した際の自ノードからの通信タイミング信号の送信開始時刻を定める半アクティブ状態のいずれかで各部が動作するように制御する各部動作制御手段を有することを特徴とする。【選択図】      図１
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【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設けられている通信タイミング制御装置であって、他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングに基づいて、自ノードからデータ信号を送信する時間を決定する通信タイミング制御装置において、
上記通信タイミング信号を他ノードと授受し合いながら通信タイミングの制御を行うと共に、他ノードとデータ信号を授受し合うアクティブ状態と、
上記通信タイミング信号及び上記データ信号の授受を一切実行しないスリープ状態と、
自ノードからの送信動作を停止し、他ノードからの通信タイミング信号の取り込みを行ってアクティブ状態に移行する際の自ノードからの通信タイミング信号の送信開始時刻を定める半アクティブ状態
のいずれかの状態で各部が動作するように制御する各部動作制御手段を
有することを特徴とする通信タイミング制御装置。
【請求項２】
上記各部動作制御手段は、スリープ状態、半アクティブ状態、アクティブ状態の順に状態を遷移させることを特徴とする請求項１に記載の通信タイミング制御装置。
【請求項３】
上記各部動作制御手段は、半アクティブ状態では、各部の処理速度を規定する処理クロックの速度を低速にさせることを特徴とする請求項１又は２に記載の通信タイミング制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の通信タイミング制御装置を有することを特徴とするノード。
【請求項５】
請求項４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６】
通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する通信タイミング制御方法であって、他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングに基づいて、自ノードからデータ信号を送信する時間を決定する通信タイミング制御方法において、
各部動作制御手段を備え、この各部動作制御手段は、
上記通信タイミング信号を他ノードと授受し合いながら通信タイミングの制御を行うと共に、他ノードとデータ信号を授受し合うアクティブ状態と、
上記通信タイミング信号及び上記データ信号の授受を一切実行しないスリープ状態と、
自ノードからの送信動作を停止し、他ノードからの通信タイミング信号の取り込みを行ってアクティブ状態に移行する際の自ノードからの通信タイミング信号の送信開始時刻を定める半アクティブ状態のいずれかの状態で各部が動作するように制御する
ことを特徴とする通信タイミング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムに関し、例えば、複数ノード間でデータの衝突が発生しないように送信タイミングを各ノードが自律的に制御する時分割型無線ネットワークシステムに適用し得るものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、複数のノード間でデータの衝突が発生しないように送信タイミングを調整する方式として、特許文献１に記載のような各ノードがタイミング信号を授受しながら自律的に送信タイミングを制御する方式がある。
【０００３】
特許文献１に記載の方式は、ネットワークに配備された複数のノード間で通信タイミング信号（インパルス信号）を授受し合い、それに基づいて、送信データ信号の衝突が発生しないように、各ノードが自己のタイムスロットを自律的に制御、決定する方式である。
【０００４】
ここで、各ノードは、通信タイミング信号をほぼ周期的に送信する。また、近傍のノードからの通信タイミング信号を受信し、受信タイミングを考慮して自ノードの通信タイミングを調整することで、データ送信タイムスロットの確保を行う。
【０００５】
ここで、固有振動数パラメータωで決定する基準となるフレーム周期がノード間で統一されている場合でも、各ノードのクロック間で誤差があるため、フレーム周期を完全には統一できない。しかし、上述のように、通信タイミング信号を交換することによりフレーム周期をノード間で統一することができる。
【０００６】
ネットワークにデータ信号を送信しようとするノードは、自ノードからの通信タイミング信号を送信してから、他ノードが通信タイミング信号を送信する直前までをそのノードのタイムスロットとし、データ信号を送信することができる。
【特許文献１】特開２００５−９４６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、例えば、通信システムを構成するノードが電池駆動である場合もあり、このようなノードでは、省電力化が望まれる。一般には、データ信号の送受信を行わない時間では、ノードを停止させることで省電力化が図れる。
【０００８】
しかしながら、上述したように、各ノードがタイミング信号を授受しながら自律的に送信タイミングを制御する方式を適用した通信システムの場合、いずれかのノードが停止状態になると、そのノードは、近傍ノードとタイミング調整ができなくなり、近傍の１又は複数のノードはその停止ノードが存在しないものとしてタイミング調整を行う。このような状態において、各ノードのクロック間で誤差があると、停止状態のノードと、アクティブ状態の近傍ノードとの間でフレーム周期の同期ずれが発生する。
【０００９】
そのため、ノードが停止状態から復帰したときに、近傍ノードとのタイミング調整ができていないので、タイミング調整を実行しなければならず、タイミング調整をしている間（過渡状態）は、復帰ノードのデータ送信可能時間（データ送信帯域）が減少する。
【００１０】
一時的にノードを停止する場合だけでなく、新規ノードがネットワークに追加されるときも、新規ノードが既アクティブ状態のノードのタイミングを考慮せずに通信タイミング信号の送信を開始すると、停止状態から復帰する場合と同様に、過渡状態が起き、その結果、新規ノードのデータ送信可能時間（データ送信帯域）が減少する。
【００１１】
そのため、停止状態（スリープ状態）から復帰した直後のノード又は新規に追加された直後のノードのデータ送信可能時間（データ送信帯域）をできるだけ確保することができる通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の本発明は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれに設けられている通信タイミング制御装置であって、他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングに基づいて、自ノードからデータ信号を送信する時間を決定する通信タイミング制御装置において、（ａ）上記通信タイミング信号を他ノードと授受し合いながら通信タイミングの制御を行うと共に、他ノードとデータ信号を授受し合うアクティブ状態と、（ｂ）上記通信タイミング信号及び上記データ信号の授受を一切実行しないスリープ状態と、（ｃ）自ノードからの送信動作を停止し、他ノードからの通信タイミング信号の取り込みを行ってアクティブ状態に移行する際の自ノードからの通信タイミング信号の送信開始時刻を定める半アクティブ状態のいずれかの状態で各部が動作するように制御する各部動作制御手段を有することを特徴とする。
【００１３】
第２の本発明のノードは、第１の本発明の通信タイミング制御装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
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。
【００１５】
第４の本発明は、通信システムを構成する複数のノードのそれぞれが実行する通信タイミング制御方法であって、他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングを利用して、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを決定し、この送信タイミング及び他ノードからの通信タイミング信号の受信タイミングに基づいて、自ノードからデータ信号を送信する時間を決定する通信タイミング制御方法において、各部動作制御手段を備え、この各部動作制御手段は、上記通信タイミング信号を他ノードと授受し合いながら通信タイミングの制御を行うと共に、他ノードとデータ信号を授受し合うアクティブ状態と、上記通信タイミング信号及び上記データ信号の授受を一切実行しないスリープ状態と、自ノードからの送信動作を停止し、他ノードからの通信タイミング信号の取り込みを行ってアクティブ状態に移行する際の自ノードからの通信タイミング信号の送信開始時刻を定める半アクティブ状態のいずれかの状態で各部が動作するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムによれば、半アクティブ状態を設けて、他ノードのタイミングを観測して、アクティブ状態に遷移した際の通信タイミング信号のタイミングを定めるようにしたので、スリープ状態からアクティブ状態に復帰した直後のノード又は新規に追加された直後のノードのデータ送信可能時間（データ送信帯域）をすばやく確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（Ａ）主たる実施形態
以下、本発明による通信タイミング制御装置、通信タイミング制御方法、ノード及び通信システムの一実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
【００１８】
（Ａ−１）実施形態の構成
図１は、実施形態のノード１０の内部構成を示すブロック図である。実施形態の通信システムは、図１に示す内部構成を有する複数のノードが分散配置されたものである。
【００１９】
図１において、ノード１０は、通信タイミング信号受信手段１１、通信タイミング信号送信手段１２、通信タイミング計算手段１３、データ通信手段１４及びオン／オフ制御手段１５を有する。
【００２０】
なお、通信タイミング信号受信手段１１、通信タイミング信号送信手段１２、通信タイミング計算手段１３及びオン／オフ制御手段１５でなる部分が、通信タイミング制御装置を構成している。
【００２１】
ここで、通信タイミング信号受信手段１１、通信タイミング信号送信手段１２、通信タイミング計算手段１３及びデータ通信手段１４は、特許文献１に記載のノードのものと同様の機能を担っているものである。通信タイミング計算手段１３は、特許文献１の通信タイミング計算手段及び同調判定手段に相当する。
【００２２】
通信タイミング信号受信手段１１は、近傍のノード（当該ノードの発信電波が届く範囲に存在する他のノード）が送信した通信タイミング信号を受信するものである。
【００２３】
通信タイミング計算手段１３は、後述するアクティブ状態においては、通信タイミング信号受信手段１１から与えられた信号に基づき、当該ノードでの通信タイミングを規定する位相信号を形成するものである。ここで、当該ノードをノードｉとし、その位相信号の時刻ｔでの位相値をθｉ（ｔ）とすると、通信タイミング計算手段１３は、（１）式に示すような変化分ずつ位相信号θｉ（ｔ）を変化させる。なお、（１）式は、非線形振動をモデル化した式であるが、他の非線形振動をモデル化した式を適用することも可能である。また、位相信号θｉ（ｔ）は、当該ノードの状態変数信号と見ることができる。
【数１】
2008219103.tif 000003
【００２４】
（１）式は、通信タイミング信号受信手段１１から与えられた信号に応じて、自ノードｉの位相信号θｉ（ｔ）の非線形振動のリズムを変化させる規則を表している。（１）式において、右辺第１項ω（固有角振動数パラメータ）は、各ノードが備える基本的な変化リズム（「自己の動作状態を遷移させる基本速度（基本フレーム周期）」に対応する）を表しており、右辺第２項が非線形変化分を表している。ここで、ωの値は例えばシステム全体で同一値に統一している。関数Ｐｋ（ｔ）は、近傍ノードｋ（ｋは１〜Ｎまでとする）から受信した通信タイミング信号を表しており、関数Ｒ（θｉ（ｔ），σ（ｔ））は、他ノードからの通信タイミング信号の受信に応じて自己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り、例えば、（２）式に従っている。
【００２５】
（２）式は、時刻ｔにおける位相信号θｉ（ｔ）の逆相にランダムノイズを重畳させた位相値の正弦波で位相応答関数を定めていることを表している。
【００２６】
近傍のノード同士が逆相（振動の位相が反転位相）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通信タイミング信号の送信タイミングなどが衝突しないように、各ノードの位相信号の値が同じ値になるタイミングに、適当な時間関係（時間差）が形成させようとしている。
【００２７】
（２）式において、関数σ（ｔ）を表現する定数項π［ｒａｄ］は、近傍のノード同士が逆相になろうとする非線形特性の働きをし、ランダムノイズ関数φ（ｔ）は、その非線形特性にランダムな変動性を与える働きをする（関数φ（ｔ）は、例えば、平均値が０のガウス分布に従う）。ここで、上記非線形特性にランダムな変動性を与えているのは、システムが目的とする安定状態（最適解）に到達せず、別の安定状態（局所解）に陥ってしまう現象に対処するためである。
【００２８】
なお、（２）式では、位相応答関数Ｒ（θｉ（ｔ），σ（ｔ））の最も簡単な例としてｓｉｎ関数を用いる形態を示したが、位相応答関数として他の関数を用いても良い。また、関数σ（ｔ）の定数項πに代え、π以外の定数λ（０＜λ＜２π）を用いても良く、この場合、近傍のノード同士が逆相ではなく、異なる位相になろうと機能する。
【００２９】
通信タイミング計算手段１３の上述した機能の意味合いを、図２を用いて詳述する。なお、図２に示す状態変化は、通信タイミング信号送信手段１２の機能も関係している。
【００３０】
図２は、ある１つのノードｉに着目したときに、着目ノード（自ノード）と近傍のノード（他ノード）ｊ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いく様子を示している。
【００３１】
図２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２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。（１）式及び（２）式に基づく動作により、２つの質点には相互に逆相になろうとし、仮に、図２（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２（ｂ）に示す状態（過渡状態）を経て、図２（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。
【００３２】
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）として回転している。ここで、ノード間で通信タイミング信号の授受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合うことによって、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、それぞれのノードが所定の位相α（例えばα＝０）のときに通信タイミング信号を送信するとした場合、互いのノードにおける送信タイミングは、適当な時間関係を形成していることになる。
【００３３】
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。例えば、後述するスリープ状態のノードが半アクティブ状態を介してアクティブ状態に変化した場合も、このような追加の場合に該当する。このような追加時には、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。例えば、後述するアクティブ状態のノードがスリープ状態に変化した場合も、このような減少の場合に該当する。
【００３４】
通信タイミング計算手段１３は、得られた位相信号θｉ（ｔ）に基づいて、通信タイミング信号の送信タイミングを定めて、通信タイミング信号送信手段１２に指示する。すなわち、位相信号θｉ（ｔ）が所定の位相α（０≦α＜２π）になると、通信タイミング信号の送信を指示する。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。図２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θｉ（ｔ）及びθｊ（ｔ）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からの通信タイミング信号の送信タイミングと、ノードｊからの通信タイミング信号の送信タイミングとはπだけずれる。
【００３５】
通信タイミング信号送信手段１２は、通信タイミング計算手段１３の位相信号θｉ（ｔ）が所定の位相αになったときに通信タイミング計算手段１３から与えられる送信要求に基づき、通信タイミング信号を送信するものである。
【００３６】
なお、通信タイミング計算手段１３の半アクティブ状態計算部１３ａは、後述する半アクティブ状態においては、通信タイミング信号の送信再開時の送信タイミングを位相信号θｉ（ｔ）が所定位相かによらずに後述するように計算して、通信タイミング信号送信手段１２に送信要求を与えるものである。
【００３７】
通信タイミング計算手段１３内の同調判定部は、自ノードや１又は複数の近傍ノードの間で行われる通信タイミング信号の送信タイミングの相互調整が、「過渡状態」（図２（ｂ）参照）あるいは「定常状態」（図２（ｃ）参照）のいずれの状態にあるかを判定するものである（同調判定を行う）。同調判定部は、通信タイミング信号の受信タイミング及び通信タイミング信号の自ノードからの送信タイミングを観測し、通信タイミング信号を授受し合う複数のノードの送信タイミング間の時間差が十分であって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。同調判定部は、自ノードからの通信タイミング信号の送信タイミングを捉えるための信号として、位相信号θｉ（ｔ）を利用する。
【００３８】
同調判定部は、同調判定結果が「定常状態」を示す場合に、位相信号θｉ（ｔ）の周期毎に、当該ノードからのタイムスロットを定めてデータ通信手段１４に指示する。
【００３９】
データ通信手段１４は、同調判定部から通達されたタイムスロット内で、ネットワークにデータ信号を送信し、また、当該ノードのタイムスロット期間外で、ネットワークから到来したデータ信号を受信する機能を担っている。なお、図１では、データ信号の出力元であると共に、受信データ信号の供給先である情報処理構成を省略している。
【００４０】
この実施形態で新たに設けられたオン／オフ制御手段１５は、ノードの各機能ブロック１１〜１４の電源をオン／オフ制御する機能を担っている。オン／オフ制御手段１５は、全機能ブロック１１〜１４を一斉にオン／オフ制御するだけでなく、個別にも機能ブロックをオンオフできるものである。なお、オン／オフ制御手段１５の制御対象として、データ信号の出力元であると共に受信データ信号の供給先である情報処理構成を含んでいても良い。
【００４１】
オン／オフ制御手段１５が、オン／オフ制御をするタイミングは限定されるものではない。例えば、通信タイミング計算での基準フレーム周期より長い周期でオン、オフを行うものであっても良い。オン／オフ制御手段１５は、例えば、当該ノードが電池を電源として動作するものであり、当該ノード１０からのデータ信号の送信時刻や受信時刻が定まっているものであれば（例えば、１０分毎に１回ずつ）、それに合わせて、各機能ブロック１１〜１４の電源をオン／オフ制御する。
【００４２】
オン／オフ制御手段１５の制御によって、当該ノード１０における機能ブロック１１〜１４の電源オン／オフ状態は、図３に示す３状態のいずれかの状態をとる。３状態は、アクティブ状態、スリープ状態、半アクティブ状態である。
【００４３】
アクティブ状態は、全機能ブロック１１〜１４（及び１５）が動作可能な状態である。このアクティブ状態では、当該ノード１０は、近傍ノードと通信タイミング信号の送受信や、データ信号の送受信が行うことができる。すなわち、アクティブ状態においては、通信タイミング信号受信手段１１、通信タイミング信号送信手段１２、通信タイミング計算手段１３及びデータ通信手段１４は、既存のものと同様の動作を行う。
【００４４】
スリープ状態は、オン／オフ制御手段１５内部のタイマ以外の機能ブロック１１〜１４が停止している状態である。オン／オフ制御手段１５は、スリープ状態で停止している機能ブロック１１〜１４を復帰（オン）させる時間を管理している。すなわち、スリープ状態においては、通信タイミング信号受信手段１１、通信タイミング信号送信手段１２、通信タイミング計算手段１３及びデータ通信手段１４は、何ら動作しない。
【００４５】
半アクティブ状態は、通信タイミング信号受信手段１１及び通信タイミング計算手段１３が起動していて、通信タイミング信号送信手段１２が停止している状態である。データ通信手段１４は、半アクティブ状態では、起動されていても停止していても良いが、この状態では、データ送信を行なうことがないので停止状態にしておけば良い。また、通信タイミング信号やデータ信号の送信処理は行わず、処理量が少ないので、半アクティブ状態では、クロック速度を下げるようにしても良い。以上のように、半アクティブ状態では処理量が少なく、稼働している機能ブロックが一部であるので、省電力化を図ることができる。通信タイミング信号受信手段１１は、半アクティブ状態においてもアクティブ状態と同様な動作を行う。一方、通信タイミング計算手段１３の半アクティブ状態計算部１３ａは、半アクティブ状態においてはアクティブ状態と異なる動作を行う。かかる動作については、動作の項で明らかにする。
【００４６】
なお、通信タイミング計算手段１３は、通信タイミング信号受信手段１１及び通信タイミング信号送信手段１２の電源オン／オフに基づいて半アクティブ状態を自動的に認識するようにしても良く、また、オン／オフ制御手段１５からのオン指示によって半アクティブ状態と認識し、半アクティブ状態計算部１３ａによる処理終了によりアクティブ状態と自動認識するようにしても良い。さらにまた、オン／オフ制御手段１５が通信タイミング計算手段１３に対しては、半アクティブ状態とアクティブ状態とを区別して指示するようにしても良い。
【００４７】
図３は、状態遷移の一例を示している。図３に示す例は、スリープ状態からは半アクティブ状態にのみ遷移でき、半アクティブ状態からはスリープ状態又はアクティブ状態に遷移でき、アクティブ状態からはスリープ状態又は半アクティブ状態に遷移できる例を示している。図３に示した例に限定されず、スリープ状態、半アクティブ状態、アクティブ状態、スリープ状態というように、各状態を巡回的にのみ遷移できるようにしても良い。
【００４８】
（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、実施形態のノード１０の動作を説明する。特に、通信タイミング計算手段１３及びオン／オフ制御手段１５の動作を中心に説明する。
【００４９】
図４は、実施形態のノード１０における電源オン／オフ状態の制御動作を示すフローチャートである。すなわち、アクティブ状態からスリープ状態に遷移し、その後、アクティブ状態へ復帰する行程でのノード１０の動作を示している。
【００５０】
また、以下では、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の４個のノードが通信タイミング信号の授受を定常状態で行っているときに、ノードＮ２がスリープ状態に遷移する時点からの動作について、図５のタイミングチャートをも参照しながら説明する。
【００５１】
一連の遷移が開始する前の初期状態においては、図５（ａ）に示すように、全ノードＮ１〜Ｎ４がアクティブ状態で、ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４の順に通信タイミング信号を送信しており、各ノードＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４に割り当てられているタイムスロットは、１フレーム周期Ｔを４等分した期間になっている。
【００５２】
[ステップＳ１]
ノードＮ２のオン／オフ制御手段１５は、例えば、内部にスリープ開始時刻タイマを設定しており、スリープ開始時刻になると、ノードＮ２内の全ての機能ブロック１１〜１４を停止させ、スリープ状態に遷移させる。
【００５３】
なお、通信タイミング計算手段１３は、アクティブ状態において、通信タイミング信号を送信した場合にはその送信時刻を直前に送信した時刻として、ＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性の記録媒体に更新記憶するようになされており、スリープ状態に遷移しても、その直前送信時刻が継続して記憶され、後述するステップＳ３で利用できるようになされている。
【００５４】
[ステップＳ２]
ノードＮ２のオン／オフ制御手段１５は、アクティブ状態からスリープ状態に遷移させると、内部にアクティブ状態への復帰時刻を設定し、この復帰時刻までスリープ状態を維持する。
【００５５】
ノードＮ２のスリープ状態への遷移により、図５（ｂ）に示すように、ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４の３個のノードが通信タイミング信号を授受し合う状態となる。その結果、今までの「４ノードでの定常状態」から「３ノードでの過渡状態」に変化し、１フレーム周期Ｔを３等分した期間が各ノードのタイムスロットになるように、３個のノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４で位相の相互調整が徐々になされる（図２参照）。
【００５６】
[ステップＳ３]
ノードＮ２において、アクティブ状態の復帰時刻になると、オン／オフ制御手段１５は、通信タイミング信号送信手段１２、データ通信手段１４を除く各機能ブロック１１及び１３を復帰させる。言い換えると、他ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４に対して信号を与えて自ノードＮ２の存在を認識させるような処理を行う機能ブロック１２及び１４については、電源オフを継続させ、他の機能ブロック１１及び１３を復帰させる。このことは、半アクティブ状態に遷移させたことを意味する。
【００５７】
通信タイミング計算手段１３の半アクティブ状態計算部１３ａは、スリープ状態に遷移する直前の通信タイミング信号の送信時刻、及び、基準フレーム周期（Ｔ）の情報を用いて、自ノードＮ２からの通信タイミング信号の再開送信時刻の候補を決定する。例えば、再開送信時刻の候補として、直前の通信タイミング信号の送信時刻に、フレーム周期Ｔの整数倍の時間を足した時刻のうち、現在時刻との時間差が所定範囲内の現在時刻に近い将来の時刻とする。例えば、現在時刻との時間差が１フレーム以上２フレーム未満の範囲内の将来の時刻を候補とするようにしても良い。また、処理の遅延などを考慮し、より余裕を持たせた将来の時刻を候補とするようにしても良い。
【００５８】
[ステップＳ４]
通信タイミング信号受信手段１１は、電源のオンが再開された以降では、他ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４からの通信タイミング信号を受信すると、通信タイミング計算手段に入力する。
【００５９】
[ステップＳ５]
ステップＳ３で決定された再開送信時刻の候補が、適切なものであるかを、他ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４からの通信タイミング信号等の受信タイミングを利用しながら確認する。
【００６０】
確認ルールとしては、（Ｒ１）他ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４からの通信タイミング信号の受信タイミングからその将来の受信タイミングを推測すると、再開送信時刻の候補の直前に送信するであろう他ノードと、再開送信時刻の候補の直後に送信するであろう他ノードとの組み合わせが、スリープ前の送信タイミングが前後の他ノードの組み合わせと一致していること、（Ｒ２）それら他ノードの通信タイミング信号の送信時刻の時間差が、通信タイミング信号の送信時刻の時間差の最大になっていること、（Ｒ３）再開送信時刻の候補と、相前後する他ノードの送信タイミングとの時間差が閾値時間以上あること、等を適用でき、これら全てが満足した場合に適切であると判定するようにしても良い。
【００６１】
「３ノードでの定常状態」に達していない上述した「３ノードでの過渡状態」では、スリープ状態に遷移する直前に自ノードＮ２のタイミングを挟んでいたノードＮ１及びＮ３間のタイミング差が概ね最も大きくなっており、そのため、上述したように、スリープ状態に遷移する直前のタイミングを尊重するようにし、確認も、スリープ状態に遷移する直前のタイミング関係を考慮するようにした。
【００６２】
なお、（Ｒ１）及び（Ｒ３）の組み合わせだけを確認ルールとして適用するようにしても良く、また、他の観点のルールを導入するようにしても良い。
【００６３】
例えば、ノードＮ１と半アクティブ化されたノードＮ２の動作用クロックのクロック周波数に微差があると１フレーム周期も厳密にみれば一致せず、フレーム周期Ｔの整数倍の時間を足して得ている再開送信時刻の候補は、スリープ期間が長いと、その期間分だけ、ノードＮ１のタイミングの方に近付き（近付いて超えていくこともある）、又は、ノードＮ１のタイミングから遠ざかる（遠ざかってノードＮ３のタイミングを超えていくこともある）。
【００６４】
図５（ｃ）は、再開送信時刻の候補が、ノードＮ１のタイミングに近付き過ぎた場合を示しており、この場合には、再開すると、ノードＮ１及びＮ２の通信タイミング信号の送信が衝突する恐れがあるので、再開送信時刻の候補を適切でないと判断する。図５（ｄ）は、再開送信時刻の候補が、ノードＮ１及びＮ３のタイミングとそれなりのタイミング差がある場合を示しており、この場合には、再開送信時刻の候補が適切であると判断する。なお、図５（ｃ）及び（ｄ）は、他ノードＮ１、Ｎ３、Ｎ４についてのタイミングも、受信タイミングから予測したものを示している。
【００６５】
再開送信時刻の候補が適切であると、再開送信時刻の候補を再開送信時刻に決定する。再開送信時刻の候補を適切でないと、所定のルールに従って、再開送信時刻に決定する。例えば、スリープ状態に遷移する直前に自ノードＮ２のタイミングを挟んでいたノードＮ１及びＮ３について、それからの通信タイミング信号の受信タイミングから予測される送信タイミング間の中間時刻を、再開送信時刻に決定する。又は、他ノードの種類を問わず、相前後する送信タイミングの時間差が最大である時間内の中間位置を、再開送信時刻に決定する。
【００６６】
[ステップＳ６]
通信タイミング信号の再開送信時刻を決定すると、通信タイミング計算手段１３の半アクティブ状態計算部１３ａは、オン／オフ制御手段１５に再開送信時刻を通知し、オン／オフ制御手段１５は、通信タイミング信号送信手段１２及びデータ通信手段１４をオンにする。このことは、アクティブ状態に遷移したことを意味する。
【００６７】
通信タイミング計算手段１３は、再開送信時刻に、通信タイミング信号送信手段１２から通信タイミング信号を送信させ、これ以降、アクティブ状態での動作を行う。
【００６８】
[ステップＳ７]
ノードＮ２は、通信タイミング信号を授受しながら通信タイミング制御を行い、定常状態になればデータ信号の送信を開始する。
【００６９】
なお、半アクティブ状態で、自ノードＮ２に十分なタイムスロット幅が割り当てられていると判定すれば、アクティブ状態になった直後から（過渡状態であっても）、自ノードＮ２のタイムスロットでデータ信号の送信を開始するようにしても良い。
【００７０】
（Ａ−３）実施形態の効果
上記実施形態によれば、アクティブ状態及びスリープ状態以外に、復帰後の通信タイミング信号の再開送信時刻（言い換えるとタイムスロット位置）を計算する処理のみを行う半アクティブ状態を設け、スリープ状態から復帰しようとするノードは、半アクティブ状態を介しアクティブ状態に遷移するようにしたので、復帰において、アクティブ状態の他ノードへのタイミング調整の影響が少なくなり、過渡状態の時間が短縮できるようになる。その結果、ネットワーク全体で見たデータ送信帯域の減少時間を短縮するという効果が得られる。
【００７１】
また、半アクティブ状態では、通信タイミング信号やデータ信号の送信を行わないので、全機能ブロックを起動する必要がなく、また処理量が少ないのでクロック速度を下げることも可能である。よって、省電力化を図りながら、過渡状態を減少させることができるという効果が得られる。
【００７２】
（Ｂ）他の実施形態
上記実施形態は、特許文献１に記載の従来技術を前提としたものであってが、特許文献１に記載の従来技術ではなく、通信タイミング信号を授受し合うことに基づいた相互作用により周期的にタイムスロットを自律的に割り当てる、その他の技術に対して適用できることは勿論である。
【００７３】
また、上記実施形態の動作の説明では、アクティブ状態→スリープ状態→半アクティブ状態→アクティブ状態で遷移する場合を示したが、他の遷移順序であっても良い。
【００７４】
例えば、スリープ期間が予め所定時間以下と分かっているような場合には、アクティブ状態からスリープ状態に遷移させずに、アクティブ状態から半アクティブ状態に遷移させ、半アクティブ状態からアクティブ状態に復帰させるようにしても良い。このような場合の半アクティブ状態では、自ノードのスリープ直前のタイミングに対し、相前後するタイミングを有していた２個の他のノードのタイミングの中間位置を常時監視し、再開送信時刻の候補とするようにしておき、アクティブ状態へ遷移させる時点になると、図４のステップＳ１６以降の処理を実行すれば良い。
【００７５】
また例えば、スリープ期間が予め分かっていないような場合には、スリープ状態にしたくなった時点から所定時間以内では半アクティブ状態にし、その所定時間を超えてもアクティブ状態の復帰要求が生じないときにスリープ状態に移行させるようにしても良い。このばあいにも、再開送信時刻の候補の決定方法として、上記実施形態の方法を適用することができる。
【００７６】
上記実施形態では、アクティブ状態から間欠的にスリープ状態に遷移させる場合に、本発明を適用したものを示したが、新規にネットワークにノードを追加させる場合にも、本発明を適用するようにしても良い。すなわち、追加ノードでは、電源オンから直ちに通信タイミング信号を送信するのではなく、上記実施形態の半アクティブ状態と同様な状態を経てからアクティブ状態に遷移するようにする。半アクティブ状態と同様な状態では、他ノードの通信タイミング信号の送信タイミングとのタイミング差を見ながら、送信開始時刻を決定し、送信開始時刻直前からアクティブ状態の動作を実行するようにする。送信開始時刻としては、例えば、最大のタイムスロット幅の中間時刻に決定する。なお、特許請求の範囲の「スリープ状態」という用語には、この追加ノードについてのなんら処理していない状態を含み、特許請求の範囲の「半アクティブ状態」という用語には、この追加ノードについて、上記実施形態の半アクティブ状態と同様な状態を含むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施形態のノードの内部構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態の通信タイミング計算手段の原理動作の説明図である。
【図３】実施形態のノードにおける３つの電源オン／オフ状態を示す状態遷移図である。
【図４】実施形態のノードにおける電源オン／オフ状態の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】実施形態のあるノードにおける電源オン／オフ状態の変化と、各ノードのタイムスロットの変化との関係を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
１０…ノード、１１…通信タイミング信号受信手段、１２…通信タイミング信号送信手段、１３…通信タイミング計算手段、１３ａ…半アクティブ状態計算部、１４…データ通信手段、１５…オン／オフ制御手段。
【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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