(57)【要約】【課題】複数の親局を設置せずに、親局から周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期を、親局の通信範囲を超えて広範囲で行うことを可能とする。【解決手段】周波数ホッピングのデータ通信における時間同期方法において、親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップと、各ノードが前記の時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマを前記の時間情報に更新するステップと、各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが各中継送信ノードからの時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマーを前記の時間情報に更新するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、を具備することにより目的を実現した。【選択図】図１
2005269369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法であって、該方法は、
親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップと、
各ノードが前記の時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマーを前記の時間情報に更新するステップと、
前記各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、
親局の通信範囲外にある各ノードが各中継送信ノードからの時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマーを前記の時間情報に更新するステップと、
親局の通信範囲外にある各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、
を具備することを特徴とする周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法。
【請求項２】
請求項１に記載の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法において、あらかじめ決められた１台のノードが、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップは、前記送信ノードが、自己の周波数ホッピングタイマー値をデータ中に入れブロードキャストで送信、もしくは、１対１データ通信で送信することを特徴とする周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法。
【請求項３】
請求項２に記載の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法において、各ノードが、中継ノードとして送出するときには、自己ノードＩＤをデータ中に埋め込こみ、中継送信ノードは、受信データ中の自己ノードＩＤを確認し中継送信を行うかを自動判別することを特徴とする周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法。
【請求項４】
請求項３に記載の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法において、中継ノードは、受信データ中の中継ＩＤをルーティングテーブルとして使用することを特徴とする周波数ホッピング方式の通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方式に係わり、少なくとも１つのアクセスポイント（以下、親局という。）に対して、親局の通信範囲内および通信範囲外に設けた中継機能を有する通信機（以下、ノードという。）との関係における時間同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数ホッピング方式の時間同期方式は、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）方式で用いられている。データ通信行う場合には、少なくとも１つの親局をデータ通信範囲内に設置する必要がある。
【０００３】
図５を用いて、標準的な周波数ホッピング方式の時間同期方法を簡単に説明する。
親局からのビーコンＢの中には、周波数ホッピング用の時間情報が含まれている。このビーコン内時間情報を基に次の周波数（ｆ２）、（ｆ３）へ移る。親局とのデータ通信は、同一周波数でのみで行う。親局は、ＮＴ１を送信して、それに応答してノード１は、ＮＲ１を返信する。親局がノード３に対してデータＮＴ３を送信しそれに応答してノード３はＮＲ３を返信する。これらのステップを、同一周波数時間内（Ｔ）でデータ通信をおこなう。時刻Ｔ後に、周波数を一斉に変更して周波数（ｆ２）へ移動してデータ通信を行う。周波数移動後には、必ず親局よりビーコンＢを送信して次の周波数移行までの時刻を合わせる。
【非特許文献１】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P156-P167
【０００４】
また、図６において、親局Ａの通信エリア外でデータ通信を行う場合、ノード１は、親局ＡからのビーコンＢ１を受信することができなくなる。更なる親局２からのビーコンＢ２を見つけるまであらかじめ設定されている使用可能な全周波数を探索する。ノード１が、新たな親局２を見つけると、その親局のビーコンＢ２に含まれる周波数ホッピング用タイマ値に合わせる。その後、ノード１は、親局２とデータ通信可能となる。
【非特許文献２】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P125-P130
【０００５】
さらに、図７において、親局１と親局２は、イーサネット（登録商標）等により電気的に接続されている。親局１は、エリア１においてノード１とデータ通信可能であり、親局２は、エリア２においてノード２とデータ通信可能である。ノード１からノード２へのデータ通信が必要な場合、ノード１から親局１、さらに親局２を通じてノード２へデータが伝送される。
ここで、ノード間のデータ通信において、親局は、それぞれデータ通信可能な範囲においてノードのＩＤを把握している。
【特許文献１】特開２０００−１５１４６７号
【０００６】
図８に示すような、周波数ホッピング方式では、使用周波数チャネルを直交符号とマッピングすることで、親局間の距離をある程度まで接近させることができる。
【非特許文献３】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P178-P181
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、上記親局とノード間での周波数ホッピング方式での時間同期を行う場合、時間同期を行う上で必ず親局の範囲内にノードが存在する必要があるので、広い通信範囲をカバーするためには、多くの親局を設置する必要があった点である。
【０００８】
また、親局同士が近接していると、同一周波数を使用する時間内に混信問題が発生するので、親局とその通信範囲は、混信問題を考慮するために設置コストが高価なものとなっていた点である。
【０００９】
さらに、周波数ホッピング方式では、あらかじめ決められた使用周波数の数が多いために、ノードが、新たな親局を探すのに多くの時間がかかっていた。
【００１０】
さらに、親局とノード間のデータ通信を行う場合、ノード間のデータ通信は、親局を介して行うために、ノード間ではデータ通信可能な範囲でも、親局のデータ通信範囲外なので、親局を通したより複雑なデータ通信を提供しなければならない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の親局を設置せずに、親局の通信範囲内および通信範囲外に設けたノードから周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期を広範囲で行うことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法によれば、１つの時間同期情報を定期的に各ノードに伝えることと、各ノードが、時間同期情報を中継することにより、広域で周波数ホッピング方式の同期が取ることができる。したがって、通常の無線ＬＡＮのようなアクセスポイントの設置場所を意識せず自由に設置できるという利点がある。さらに、周波数ホッピング方式の時間同期情報を伝送するときに自己ノードＩＤを入れることで、周波数ホッピング方式を用いたマルチホップシステムが簡単に行えるようになるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る周波数ホッピングの同期方法は、親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップと、各ノードが前記の時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマを前記の時間情報に更新するステップと、前記各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが各中継送信ノードからの時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマーを前記の時間情報に更新するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、を具備することにより目的を実現した。
【００１４】
親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップは、前記送信ノードが、自己の周波数ホッピングタイマー値をデータ中に入れブロードキャストで送信、もしくは、１対１データ通信で送信すればよい。
【００１５】
また、各ノードが、中継ノードとして送出するときには、自己ノードＩＤをデータ中に埋め込こみ、中継送信ノードは、受信データ中の自己ノードＩＤを確認し中継送信を行うかを自動判別すればよい。
なお、中継ノードは、受信データ中の中継ＩＤをルーティングテーブルとして使用してもかまわない。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。即ち、
１．親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝える。時間情報を受信した全てのノードは、同じ時間情報を持ち、さらに、時間情報を中継するため、時間情報は、１台のノードのデータ通信範囲外と容易に時間同期を取ることができる。
２．時間情報を中継するときに、自己ＩＤをデータ中に入れるため、簡単に周波数ホッピング時間情報を送出したノードまでのルートを検出できる。
３．前記、ルートをメモリに記憶しておき、時間情報送信基へのデータ通信のときに使用することができる。
４．定期的に時間情報とともにルート情報が送られてくるので、時間情報送信元への中継ルートの変更が、前記のように記憶情報と比較することで認識されるため容易に動的変化に対応できる。
５．時間情報の中継は、自己ＩＤが中継データに入っていた場合行わないので、中継データを伝送する時の無限ループを容易に回避できる。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の第１実施例、周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法を説明するための図である。
親局（ノードＩＤ０）から定期的に周波数ホッピング方式の時間情報と、現在データ通信で使用されている使用周波数とを一斉同報にて送信する。図１では、あらかじめ決められた周波数、一例としてＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５全ての周波数へ一斉同報にて送信する。この一斉同報の通信で用いる各周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の滞在時間は、データ通信で用いる次の周波数への移行時間より十分短く設定してある。
親局（ノードＩＤ０）からデータ通信可能範囲は、ノードＩＤ１とノードＩＤ２２である。
ノードＩＤ１とノードＩＤ２は、Ｆ１の周波数でデータ通信可能状態としている。ノードＩＤ１１とノードＩＤ２は、親局（ノードＩＤ０）からの時間情報を受け取る。この時間情報は、あらかじめ決められた周波数パターンへの移行時間を意味する。ノードＩＤ１およびＩＤ２は、受信された一斉同報のデータにより自己タイマの値と、現在のデータ通信使用周波数を更新する。
図１では、データ通信用の周波数の変更を一斉同報通信後に行っている。
周波数ホッピング方式の時間情報は、ノードＩＤ１、ノードＩＤ２により、再度、一斉同報を行う。このとき、一斉同報のデータ中に、自己ノードＩＤを入れて送出する。
前記受信した一斉同報中に、自己ノードＩＤが入っていないことを確認して、自己ノードＩＤが入っている場合には、一斉同報を送出しない。これにより、ループ検出を行う。
ノードＩＤ２は、親局（ノードＩＤ０）と同様にＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の全ての使用周波数へ一斉同報を行う。
ノードＩＤ２は、使用周波数全てへ一斉同報を送出後、一斉同報のデータより、所定の周波数（ここでは、周波数Ｆ１）へ切り替える。  
ノードＩＤ３は、周波数Ｆ２でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ２が、周波数Ｆ２で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。一斉同報データには、時間情報と、使用周波数情報が含まれる。ノードＩＤ３は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、ノードＩＤ２と同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、一斉同報通信中に含まれている周波数Ｆ１へ切り替える。
ノードＩＤ４は、周波数Ｆ２でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ３が、周波数Ｆ２で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。ノードＩＤ４は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、他のノードと同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、周波数Ｆ１へ切り替える。
ノードＩＤ５は、周波数Ｆ５でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ４が、周波数Ｆ５で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。ノードＩＤ５は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、他のノードと同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、周波数Ｆ１へ切り替える。
上記のように、ノードＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３、ＩＤ４、ＩＤ５は、同一の周波数ホッピング方式の時間情報をもつことができる。
【００１８】
前記により、親局からの一斉同報を受け取った各ノードは、それぞれの一斉同報データ中に含まれているルート情報を各ノード内メモリに保存する。各ノードに保存されているルートテーブルを図２示す。
図２において、親局（ノードＩＤ０）は、一斉同報を送出したノードなので何も保存されていない。ノードＩＤ１のテーブルは、親局（ノードＩＤ０）から直接一斉同報受信時に作成されたテーブルと、ノードＩＤ２から受信した一斉同報により２つの経路が保存されている。
ノードＩＤ２のテーブルは、親局（ノードＩＤ０）から直接一斉同報受信時に作成されたテーブルと、ノードＩＤ１から受信した一斉同報により２つの経路が保存されている。
ノードＩＤ３のテーブルは、ノードＩＤ２から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
ノードＩＤ４のテーブルは、ノードＩＤ３から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ３−ノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
ノードＩＤ５のテーブルは、ノードＩＤ４から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ４−ノードＩＤ３−ノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
【００１９】
ルートテーブルは、極端に長い情報が巡回しないように適当な長さ以上を伝送しないようにしている。
ルートテーブルを確認するために、各ノードは、親局（ノードＩＤ０）に対してデータを伝送する。親局（ノードＩＤ０）から返答（ＡＣＫ）が返されたら、前記ルートテーブルをデータ通信に使用する。
ルートテーブルの確認は、各ノードが保有している、他のルートテーブルを使用してもよい。もし、親局（ノードＩＤ０）から返答（ＡＣＫ）が返されなかったら、次の一斉同報を待ってもよい。
親局（ノードＩＤ０）へ到達した各ノードからのデータには、経路情報が入っているため、各ノード宛ての返答（ＡＣＫ）を出すと同時に、親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルに各ノードまでの経路を保存する。
親局（ノードＩＤ０）を含めて、各ノードのルートテーブルのメンテナンスは、定期的な周波数ホッピング方式の時間情報に対し、経路情報が各ノードより異なるという情報を基に行う。
各ノードは、ルートテーブル上に複数の親局（ノードＩＤ０）までの経路情報をもつ。
親局（ノードＩＤ０）は、各ノードからの経路確認によりルートテーブルにデータ通信可能な全てのノードまでの経路情報をもつ。
【００２０】
図３では、ノード間周波数ホッピングの時間同期の微調整を行う動作を説明する。
ノードＩＤ５から親局（ノードＩＤ０）へのデータ通信を行う場合、図２に示したルートテーブル情報をデータ中に入れデータ通信を行う。このとき、データ中には、周波数ホッピングの時間情報、経路情報、パケットのＩＤ、等のデータが入っている。
ノードＩＤ４は、ノードＩＤ５からのデータを受信し自己タイマを設定する。ノードＩＤ４は、自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
ノードＩＤ３は、ノードＩＤ４からのデータを受信して自己タイマを設定する。自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
同様に、ノードＩＤ２は、ノードＩＤ３からのデータを受信して自己タイマを設定する。自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
親局（ノードＩＤ０）は、ノードＩＤ２からのデータを受信して自己タイマを設定する。
このような、データ通信においても中継を行いながら周波数ホッピング方式の時間情報を微調整する。
【００２１】
図２のルートテーブルを使用して再送が発生したときの例を図４で説明する。
ノードＩＤ３が、親局（ノードＩＤ０）へデータ通信を行おうとしたとき、ルートテーブルＩＤ１を通って親局（ノードＩＤ０）を選択する。ノードＩＤ３から経路情報をデータ中に入れてノードＩＤ１へデータ伝送する（ＮＴ１）。しかし、ノードＩＤ１から応答（ＡＣＫ）が、かえってこなかった場合に、数回の再送を試みたあと、応答がなかった場合、ノードＩＤ３は、別のルートテーブルを使用してデータ伝送を試みる。
図４の場合、ノードＩＤ３からノードＩＤ２へ伝送する（ＮＴ２）。ノードＩＤ２は、受信データに誤りがなければノードＩＤ３への応答（ＡＣＫ３）を返す。  ノードＩＤ２は、データ中の経路情報により親局（ノードＩＤ０）へデータ伝送する。親局（ノードＩＤ０）は、受信データに誤りがなければノードＩＤ２へ応答（ＡＣＫ２）を返す。
【００２２】
本方式を用いて、直接拡散方式（ＤＳ）やＯＦＤＭ方式との組み合わせ、ＤＳ−ＦＨ方式やＯＦ−ＤＭ−ＦＨ方式を使用した場合でも適用できる。
ＤＳ方式やＯＦＤＭ方式は、無線ＬＡＮや地上波デジタル放送で使用しているので詳細な説明は省略する。
つまり、ＤＳ方式の拡散符号やＯＦＤＭ方式のフーリエ変換のような信号処理に無関係に、周波数ホッピング方式を組み合わせて１つのノードとの時間同期関係を維持することができる。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法によれば、１つの時間同期情報を定期的に各ノードに伝えることと、各ノードが、時間同期情報を中継することにより、広域で周波数ホッピング方式の同期を取ることができる。
したがって、通常の無線ＬＡＮのようなアクセスポイントの設置場所を意識せず自由に設置できる。
さらに、周波数ホッピング方式の時間同期情報を伝送するときに自己ノードＩＤを入れることで、周波数ホッピング方式を用いたマルチホップシステムが簡単に行えるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、親局の通信範囲外で中継機能を用いてデータを通信できるうえに、経路情報を用いることで自動的に経路を変更することができる。このため、信頼性が必要である大きな工場内等でのデータ通信、特に、センサー情報の伝送等に用いられる。また、同様に、海や山の観光地における電力監視や、或いはゴルフ場等の散水、電力監視等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施例の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施例の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法のルートテーブルを説明するための図である。
【図３】本発明の第１実施例の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法の同期時間微調整のやり取りを説明するための図である。
【図４】本発明の第２実施例の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法の再送動作のやり取り集中制御方法における、時間的にクリティカルなデータを伝送する場合の各ノードからの送信データの伝送間隔について説明するための図である。
【図５】従来の周波数ホッピング方式の時間同期方法を説明するための図である。
【図６】従来の周波数ホッピング方式の親機とノードとのやり取りの様子を説明するための図である。
【図７】従来の複数親局とノードの一般的なネットワーク構成を説明するための図である。
【図８】従来の周波数ホッピング方式を用いたときの親局の設置形態を説明するための図である。
【図１】
2005269369.tif 000003
【図２】
2005269369.tif 000004
【図３】
2005269369.tif 000005
【図４】
2005269369.tif 000006
【図５】
2005269369.tif 000007
【図６】
2005269369.tif 000008
【図７】
2005269369.tif 000009
【図８】
2005269369.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月22日(2004.3.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方式に係わり、少なくとも１つのアクセスポイント（以下、親局という。）に対して、親局の通信範囲内および通信範囲外に設けた中継機能を有する通信機（以下、ノードという。）との関係における時間同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周波数ホッピング方式の時間同期方式は、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１）方式で用いられている。データ通信行う場合には、少なくとも１つの親局をデータ通信範囲内に設置する必要がある。
【０００３】
図５を用いて、標準的な周波数ホッピング方式の時間同期方法を簡単に説明する。
親局からのビーコンＢの中には、周波数ホッピング用の時間情報が含まれている。このビーコン内時間情報を基に次の周波数（ｆ２）、（ｆ３）へ移る。親局とのデータ通信は、同一周波数でのみで行う。親局は、ＮＴ１を送信して、それに応答してノード１は、ＮＲ１を返信する。親局がノード３に対してデータＮＴ３を送信しそれに応答してノード３はＮＲ３を返信する。これらのステップを、同一周波数時間内（Ｔ）でデータ通信をおこなう。時刻Ｔ後に、周波数を一斉に変更して周波数（ｆ２）へ移動してデータ通信を行う。周波数移動後には、必ず親局よりビーコンＢを送信して次の周波数移行までの時刻を合わせる。
【非特許文献１】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P156-P167
【０００４】
また、図６において、親局Ａの通信エリア外でデータ通信を行う場合、ノード１は、親局ＡからのビーコンＢ１を受信することができなくなる。更なる親局２からのビーコンＢ２を見つけるまであらかじめ設定されている使用可能な全周波数を探索する。ノード１が、新たな親局２を見つけると、その親局のビーコンＢ２に含まれる周波数ホッピング用タイマ値に合わせる。その後、ノード１は、親局２とデータ通信可能となる。
【非特許文献２】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P125-P130
【０００５】
さらに、図７において、親局１と親局２は、イーサネット（登録商標）等により電気的に接続されている。親局１は、エリア１においてノード１とデータ通信可能であり、親局２は、エリア２においてノード２とデータ通信可能である。ノード１からノード２へのデータ通信が必要な場合、ノード１から親局１、さらに親局２を通じてノード２へデータが伝送される。
ここで、ノード間のデータ通信において、親局は、それぞれデータ通信可能な範囲においてノードのＩＤを把握している。
【特許文献１】特開２０００−１５１４６７号
【０００６】
図８に示すような、周波数ホッピング方式では、使用周波数チャネルを直交符号とマッピングすることで、親局間の距離をある程度まで接近させることができる。
【非特許文献３】IEEE Std 802.11,1999 Edition for Information Technology - Telecommunications and Information Exchange between Systems - Local and Metropolitan Area Network - Specific Requirements - Part 11: Wireless Lan Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications P178-P181
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
解決しようとする問題点は、上記親局とノード間での周波数ホッピング方式での時間同期を行う場合、時間同期を行う上で必ず親局の範囲内にノードが存在する必要があるので、広い通信範囲をカバーするためには、多くの親局を設置する必要があった点である。
【０００８】
また、親局同士が近接していると、同一周波数を使用する時間内に混信問題が発生するので、親局とその通信範囲は、混信問題を考慮するために設置コストが高価なものとなっていた点である。
【０００９】
さらに、周波数ホッピング方式では、あらかじめ決められた使用周波数の数が多いために、ノードが、新たな親局を探すのに多くの時間がかかっていた。
【００１０】
さらに、親局とノード間のデータ通信を行う場合、ノード間のデータ通信は、親局を介して行うために、ノード間ではデータ通信可能な範囲でも、親局のデータ通信範囲外なので、親局を通したより複雑なデータ通信を提供しなければならない点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の親局を設置せずに、親局の通信範囲内および通信範囲外に設けたノードから周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期を広範囲で行うことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法によれば、１つの時間同期情報を定期的に各ノードに伝えることと、各ノードが、時間同期情報を中継することにより、広域で周波数ホッピング方式の同期が取ることができる。したがって、通常の無線ＬＡＮのようなアクセスポイントの設置場所を意識せず自由に設置できるという利点がある。さらに、周波数ホッピング方式の時間同期情報を伝送するときに自己ノードＩＤを入れることで、周波数ホッピング方式を用いたマルチホップシステムが簡単に行えるようになるという利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明に係る周波数ホッピングの同期方法は、親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップと、各ノードが前記の時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマを前記の時間情報に更新するステップと、前記各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが各中継送信ノードからの時間情報の受信時に、周波数ホッピング用の自己タイマーを前記の時間情報に更新するステップと、親局の通信範囲外にある各ノードが受信時に、受信した周波数ホッピング時間を各中継送信ノードとして送出するステップと、を具備することにより目的を実現した。
【００１４】
親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝えるステップは、前記送信ノードが、自己の周波数ホッピングタイマー値をデータ中に入れブロードキャストで送信、もしくは、１対１データ通信で送信すればよい。
【００１５】
また、各ノードが、中継ノードとして送出するときには、自己ノードＩＤをデータ中に埋め込こみ、中継送信ノードは、受信データ中の自己ノードＩＤを確認し中継送信を行うかを自動判別すればよい。
なお、中継ノードは、受信データ中の中継ＩＤをルーティングテーブルとして使用してもかまわない。
【００１６】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。即ち、
１．親局が、定期的に周波数ホッピング時間情報を各ノードに伝える。時間情報を受信した全てのノードは、同じ時間情報を持ち、さらに、時間情報を中継するため、時間情報は、１台のノードのデータ通信範囲外と容易に時間同期を取ることができる。
２．時間情報を中継するときに、自己ＩＤをデータ中に入れるため、簡単に周波数ホッピング時間情報を送出したノードまでのルートを検出できる。
３．前記、ルートをメモリに記憶しておき、時間情報送信基へのデータ通信のときに使用することができる。
４．定期的に時間情報とともにルート情報が送られてくるので、時間情報送信元への中継ルートの変更が、前記のように記憶情報と比較することで認識されるため容易に動的変化に対応できる。
５．時間情報の中継は、自己ＩＤが中継データに入っていた場合行わないので、中継データを伝送する時の無限ループを容易に回避できる。
【実施例１】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の実施例１として、周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法を説明するための図である。
親局（ノードＩＤ０）から定期的に周波数ホッピング方式の時間情報と、現在データ通信で使用されている使用周波数とを一斉同報にて送信する。図１では、あらかじめ決められた周波数、一例としてＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５全ての周波数へ一斉同報にて送信する。この一斉同報の通信で用いる各周波数Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の滞在時間は、データ通信で用いる次の周波数への移行時間より十分短く設定してある。
親局（ノードＩＤ０）からデータ通信可能範囲は、ノードＩＤ１とノードＩＤ２である。
ノードＩＤ１とノードＩＤ２は、Ｆ１の周波数でデータ通信可能状態としている。ノードＩＤ１１とノードＩＤ２は、親局（ノードＩＤ０）からの時間情報を受け取る。この時間情報は、あらかじめ決められた周波数パターンへの移行時間を意味する。ノードＩＤ１およびＩＤ２は、受信された一斉同報のデータにより自己タイマの値と、現在のデータ通信使用周波数を更新する。
図１では、データ通信用の周波数の変更を一斉同報通信後に行っている。
周波数ホッピング方式の時間情報は、ノードＩＤ１、ノードＩＤ２により、再度、一斉同報を行う。このとき、一斉同報のデータ中に、自己ノードＩＤを入れて送出する。
前記受信した一斉同報中に、自己ノードＩＤが入っていないことを確認して、自己ノードＩＤが入っている場合には、一斉同報を送出しない。これにより、ループ検出を行う。
ノードＩＤ２は、親局（ノードＩＤ０）と同様にＦ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５の全ての使用周波数へ一斉同報を行う。
ノードＩＤ２は、使用周波数全てへ一斉同報を送出後、一斉同報のデータより、所定の周波数（ここでは、周波数Ｆ１）へ切り替える。  
ノードＩＤ３は、周波数Ｆ２でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ２が、周波数Ｆ２で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。一斉同報データには、時間情報と、使用周波数情報が含まれる。ノードＩＤ３は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、ノードＩＤ２と同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、一斉同報通信中に含まれている周波数Ｆ１へ切り替える。
ノードＩＤ４は、周波数Ｆ２でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ３が、周波数Ｆ２で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。ノードＩＤ４は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、他のノードと同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、周波数Ｆ１へ切り替える。
ノードＩＤ５は、周波数Ｆ５でデータ通信可能であるため、ノードＩＤ４が、周波数Ｆ５で一斉同報通信を行ったときに周波数ホッピング方式用の時間情報を受け取る。ノードＩＤ５は、時間情報を用い自己タイマ値を更新し、他のノードと同様に、ループ検出、自己ノードＩＤをデータに追加した後、一斉同報通信を行う。一斉同報通信を行った後、周波数Ｆ１へ切り替える。
上記のように、ノードＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３、ＩＤ４、ＩＤ５は、同一の周波数ホッピング方式の時間情報をもつことができる。
【００１８】
前記により、親局からの一斉同報を受け取った各ノードは、それぞれの一斉同報データ中に含まれているルート情報を各ノード内メモリに保存する。各ノードに保存されているルートテーブルを図２示す。
図２において、親局（ノードＩＤ０）は、一斉同報を送出したノードなので何も保存されていない。ノードＩＤ１のテーブルは、親局（ノードＩＤ０）から直接一斉同報受信時に作成されたテーブルと、ノードＩＤ２から受信した一斉同報により２つの経路が保存されている。
ノードＩＤ２のテーブルは、親局（ノードＩＤ０）から直接一斉同報受信時に作成されたテーブルと、ノードＩＤ１から受信した一斉同報により２つの経路が保存されている。
ノードＩＤ３のテーブルは、ノードＩＤ２から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
ノードＩＤ４のテーブルは、ノードＩＤ３から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ３−ノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
ノードＩＤ５のテーブルは、ノードＩＤ４から受信した一斉同報中に含まれるノードＩＤ４−ノードＩＤ３−ノードＩＤ２−親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルが保存される。
【００１９】
ルートテーブルは、極端に長い情報が巡回しないように適当な長さ以上を伝送しないようにしている。
ルートテーブルを確認するために、各ノードは、親局（ノードＩＤ０）に対してデータを伝送する。親局（ノードＩＤ０）から返答（ＡＣＫ）が返されたら、前記ルートテーブルをデータ通信に使用する。
ルートテーブルの確認は、各ノードが保有している、他のルートテーブルを使用してもよい。もし、親局（ノードＩＤ０）から返答（ＡＣＫ）が返されなかったら、次の一斉同報を待ってもよい。
親局（ノードＩＤ０）へ到達した各ノードからのデータには、経路情報が入っているため、各ノード宛ての返答（ＡＣＫ）を出すと同時に、親局（ノードＩＤ０）のルートテーブルに各ノードまでの経路を保存する。
親局（ノードＩＤ０）を含めて、各ノードのルートテーブルのメンテナンスは、定期的な周波数ホッピング方式の時間情報に対し、経路情報が各ノードより異なるという情報を基に行う。
各ノードは、ルートテーブル上に複数の親局（ノードＩＤ０）までの経路情報をもつ。
親局（ノードＩＤ０）は、各ノードからの経路確認によりルートテーブルにデータ通信可能な全てのノードまでの経路情報をもつ。
【００２０】
図３では、ノード間周波数ホッピングの時間同期の微調整を行う動作を説明する。
ノードＩＤ５から親局（ノードＩＤ０）へのデータ通信を行う場合、図２に示したルートテーブル情報をデータ中に入れデータ通信を行う。このとき、データ中には、周波数ホッピングの時間情報、経路情報、パケットのＩＤ、等のデータが入っている。
ノードＩＤ４は、ノードＩＤ５からのデータを受信し自己タイマを設定する。ノードＩＤ４は、自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
ノードＩＤ３は、ノードＩＤ４からのデータを受信して自己タイマを設定する。自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
同様に、ノードＩＤ２は、ノードＩＤ３からのデータを受信して自己タイマを設定する。自己ＩＤが受信データ中の経路情報中に入っていることを確認しデータを送信する。
親局（ノードＩＤ０）は、ノードＩＤ２からのデータを受信して自己タイマを設定する。
このような、データ通信においても中継を行いながら周波数ホッピング方式の時間情報を微調整する。
【実施例２】
【００２１】
図２のルートテーブルを使用して再送が発生したときの例を、実施例２として、図４で説明する。
ノードＩＤ３が、親局（ノードＩＤ０）へデータ通信を行おうとしたとき、ルートテーブルＩＤ１を通って親局（ノードＩＤ０）を選択する。ノードＩＤ３から経路情報をデータ中に入れてノードＩＤ１へデータ伝送する（ＮＴ１）。しかし、ノードＩＤ１から応答（ＡＣＫ）が、かえってこなかった場合に、数回の再送を試みたあと、応答がなかった場合、ノードＩＤ３は、別のルートテーブルを使用してデータ伝送を試みる。
図４の場合、ノードＩＤ３からノードＩＤ２へ伝送する（ＮＴ２）。ノードＩＤ２は、受信データに誤りがなければノードＩＤ３への応答（ＡＣＫ３）を返す。  ノードＩＤ２は、データ中の経路情報により親局（ノードＩＤ０）へデータ伝送する。親局（ノードＩＤ０）は、受信データに誤りがなければノードＩＤ２へ応答（ＡＣＫ２）を返す。
【００２２】
本方式を用いて、直接拡散方式（ＤＳ）やＯＦＤＭ方式との組み合わせ、ＤＳ−ＦＨ方式やＯＦ−ＤＭ−ＦＨ方式を使用した場合でも適用できる。
ＤＳ方式やＯＦＤＭ方式は、無線ＬＡＮや地上波デジタル放送で使用しているので詳細な説明は省略する。
つまり、ＤＳ方式の拡散符号やＯＦＤＭ方式のフーリエ変換のような信号処理に無関係に、周波数ホッピング方式を組み合わせて１つのノードとの時間同期関係を維持することができる。
【００２３】
以上、説明したように、本発明の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法によれば、１つの時間同期情報を定期的に各ノードに伝えることと、各ノードが、時間同期情報を中継することにより、広域で周波数ホッピング方式の同期を取ることができる。
したがって、通常の無線ＬＡＮのようなアクセスポイントの設置場所を意識せず自由に設置できる。
さらに、周波数ホッピング方式の時間同期情報を伝送するときに自己ノードＩＤを入れることで、周波数ホッピング方式を用いたマルチホップシステムが簡単に行えるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、親局の通信範囲外で中継機能を用いてデータを通信できるうえに、経路情報を用いることで自動的に経路を変更することができる。このため、信頼性が必要である大きな工場内等でのデータ通信、特に、センサー情報の伝送等に用いられる。また、同様に、海や山の観光地における電力監視や、或いはゴルフ場等の散水、電力監視等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例１の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施例１の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法のルートテーブルを説明するための図である。
【図３】本発明の実施例１の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法の同期時間微調整のやり取りを説明するための図である。
【図４】本発明の実施例２の周波数ホッピング方式のデータ通信における時間同期方法の再送動作のやり取り集中制御方法における、時間的にクリティカルなデータを伝送する場合の各ノードからの送信データの伝送間隔について説明するための図である。
【図５】従来の周波数ホッピング方式の時間同期方法を説明するための図である。
【図６】従来の周波数ホッピング方式の親機とノードとのやり取りの様子を説明するための図である。
【図７】従来の複数親局とノードの一般的なネットワーク構成を説明するための図である。
【図８】従来の周波数ホッピング方式を用いたときの親局の設置形態を説明するための図である。