JP6868271B2

JP6868271B2 - Wireless communication synchronization recovery method and sensor network system using it

Info

Publication number: JP6868271B2
Application number: JP2017077196A
Authority: JP
Inventors: 剛岡留; 大海矢切
Original assignee: Kwansei Gakuin Educational Foundation
Current assignee: Kwansei Gakuin Educational Foundation
Priority date: 2017-04-08
Filing date: 2017-04-08
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-04-08
Also published as: JP2018180795A

Description

本発明は、構造モニタリング、環境モニタリング、ビルオートメーションなどの分野のセンサネットワークにおける各センサノード間の無線通信同期回復方法に関し、特に、極少資源下での無線通信同期回復方法に関するものである。 The present invention relates to a method for recovering wireless communication synchronization between sensor nodes in a sensor network in fields such as structural monitoring, environmental monitoring, and building automation, and more particularly to a method for recovering wireless communication synchronization under minimal resources.

センサネットワークは、センシング機能を有するセンサノードを無線通信によってネットワーク化したものであり、多数のセンサノードが分散配置されたものである。各センサノードは、例えば、無線通信用の電力を太陽光や照明光などの自然エネルギーや環境からのエネルギーで自給して、極小のコンデンサ等の充電素子にエネルギーを蓄積して、間欠的に極短時間の通信を繰り返すことが可能である（例えば、特許文献１を参照。）。
このような極少資源下における無線通信では、センサノード間の通信間隔を間欠にすることにより、センサノードの省電力化を図れるが、間欠動作にすることで、通信同期が必要となる。同じ事象を複数のセンサノードでセンシングする場合には、時刻の一致しないセンサデータは意味を成さないために、通常、キャリブレーションによる時刻同期、外部モジュールによる時刻同期を行っている。しかしながら、極小資源下でセンサノードを動作させる場合には、十分な電力が得られないため時刻同期が取れず、同期時間の修正ができず、センサネットワークでの通信が途切れるという問題がある。 The sensor network is a network of sensor nodes having a sensing function by wireless communication, and a large number of sensor nodes are distributed and arranged. For example, each sensor node is self-sufficient in power for wireless communication with natural energy such as sunlight and illumination light and energy from the environment, and stores energy in a charging element such as a tiny capacitor to intermittently pole. It is possible to repeat communication for a short time (see, for example, Patent Document 1).
In wireless communication under such an extremely small amount of resources, the power saving of the sensor nodes can be achieved by intermittently communicating the communication intervals between the sensor nodes, but the intermittent operation requires communication synchronization. When the same event is sensed by a plurality of sensor nodes, the sensor data whose time does not match does not make sense. Therefore, the time synchronization by calibration and the time synchronization by an external module are usually performed. However, when operating the sensor node under extremely small resources, there is a problem that the time cannot be synchronized because sufficient power cannot be obtained, the synchronization time cannot be corrected, and the communication in the sensor network is interrupted.

また、充電素子にエネルギーを蓄積して間欠的に極短時間の通信を繰り返すセンサネットワークでは、センサノードの小型化、省電力化のために、受信の確認応答を行わない無線通信方法が知られている。このような無線通信方法において、ノイズ等により同期が取れなくなった場合に、確実に送信と受信の同期を回復させるための方法が研究されている（例えば、非特許文献１，２を参照。）。 Further, in a sensor network that stores energy in a charging element and intermittently repeats communication for an extremely short time, a wireless communication method that does not perform reception confirmation and response is known in order to reduce the size and power consumption of the sensor node. ing. In such a wireless communication method, a method for surely recovering the synchronization between transmission and reception when synchronization cannot be achieved due to noise or the like has been studied (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2). ..

非特許文献１に開示された無線通信方法では、同期がとれた時間スロットを導入し、同期ズレが生じた場合に、互いに素な２つの数を用いて送信ノードと受信ノードの活動時期を制御する。しかしながら、非特許文献１の方法の場合、時間をスロットで分け、離散的に時間を扱うことから、無駄な資源を使うことになり、利用できる資源が非常に少ない極少資源下の場合には適切ではない。 In the wireless communication method disclosed in Non-Patent Document 1, a synchronized time slot is introduced, and when a synchronization shift occurs, the activity time of the transmitting node and the receiving node is controlled by using two relatively prime numbers. To do. However, in the case of the method of Non-Patent Document 1, since the time is divided into slots and the time is handled discretely, wasteful resources are used, which is appropriate in the case of extremely few resources available. is not it.

また、非特許文献２に開示された無線通信方法では、同期ズレが生じた場合に、時刻同期をとることが不可能となったとしても、必ず同期回復ができる条件を示している。具体的には、センサノードが２つの場合において、受信ノードが活動時間にデータを受け取ることができなかった場合、受信ノードは通常時よりも周期と活動時間を共にα倍長くしたリカバリーモードの状態に遷移する。係数αの整数部はｂで小数部はγであり、整数部ｂは必ず２以上でなければならない。非特許文献２では、どのような同期ズレであっても、リカバリーモードの状態で動作を有限回繰り返すことで同期回復ができることを証明している。
なお、本明細書において、通常モードとは、送信ノードと受信ノードが同期した状態でデータ通信（データ送受信）を行っている状態をいい、リカバリーモードとは、送信ノードと受信ノードが同期せず、受信ノードがデータ受信できない場合に、再度データを受信できるまで、一時的に周期や活動時間を変化させる状態をいう。 Further, the wireless communication method disclosed in Non-Patent Document 2 shows a condition in which synchronization can be recovered without fail even if it becomes impossible to synchronize the time when a synchronization deviation occurs. Specifically, when there are two sensor nodes and the receiving node cannot receive data during the active time, the receiving node is in a recovery mode in which both the cycle and the active time are α times longer than in the normal state. Transition to. The integer part of the coefficient α is b, the decimal part is γ, and the integer part b must be 2 or more. Non-Patent Document 2 proves that synchronization recovery can be performed by repeating the operation a finite number of times in the recovery mode state regardless of any synchronization deviation.
In this specification, the normal mode means a state in which data communication (data transmission / reception) is performed in a state where the transmitting node and the receiving node are synchronized, and the recovery mode means that the transmitting node and the receiving node are not synchronized. , A state in which when the receiving node cannot receive data, the cycle or activity time is temporarily changed until the data can be received again.

特表２００５−５１０９５６号公報Special Table 2005-51095 No.

Dutta, P., and Culler, D. (2008). Practicalasyn-chronousneighbor discovery and rendezvous for mobile sensing applications, Proceedings of 6th ACM Conference on Embedded Network Sensor Systems (SenSys ’08), 71-84.Dutta, P., and Culler, D. (2008). Practicalasyn-chronous neighbor discovery and rendezvous for mobile sensing applications, Proceedings of 6th ACM Conference on Embedded Network Sensor Systems (SenSys '08), 71-84. 極少資源無線センサノードにおける無線通信の回復方法、三宅大樹ら、２０１４年度情報処理学会関西支部支部大会、予稿集Ｅ−１１Recovery method of wireless communication in ultra-small resource wireless sensor node, Daiki Miyake et al., 2014 Information Processing Society of Japan Kansai Branch Meeting, Proceedings E-11

上述した非特許文献２の無線通信方法では、リカバリーモードの充電時間と活動時間を同じ比率で増加させるものであり、理論的には確実に同期回復できることを保証するものの、実用時に生じ得る各種誤差を想定した場合において、確実に同期回復できることを保証できるものではないといった問題がある。すなわち、非特許文献２の無線通信方法の場合、受信ノードは充電時間と活動時間を共にα倍長いものに変更するが、このことはロバスト性が小さいものになっていた。また、係数αの整数部ｂは２以上でなければならないという条件から、リカバリーモードの活動時間は通常時の活動時間の２倍以上となり、そのため大きな充電素子を必要とするといった問題がある。 In the wireless communication method of Non-Patent Document 2 described above, the charging time and the activity time of the recovery mode are increased by the same ratio, and although it is theoretically guaranteed that synchronous recovery can be performed reliably, various errors that may occur in practical use. There is a problem that it cannot be guaranteed that synchronous recovery can be performed reliably in the case of assuming. That is, in the case of the wireless communication method of Non-Patent Document 2, the receiving node changes both the charging time and the activity time to one α times longer, which is less robust. Further, since the integer part b of the coefficient α must be 2 or more, the activity time in the recovery mode is more than twice the activity time in the normal state, and therefore there is a problem that a large charging element is required.

かかる状況に鑑みて、本発明は、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復が可能であり、また、リカバリーモードの活動時間は通常時の活動時間の２倍未満とすることが可能で、より小さな充電素子を備えるだけでよい無線通信同期回復方法を提供することを目的とする。 In view of such a situation, the present invention can reliably perform synchronous recovery even if there are various errors that may occur in practical use, and the activity time in the recovery mode should be less than twice the activity time in the normal state. It is an object of the present invention to provide a wireless communication synchronous recovery method that requires only a smaller charging element.

本発明者らは、極少資源下における無線通信方法に関して鋭意検討した結果、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復が可能で、リカバリーモードの活動時間は通常時の活動時間の２倍未満にできる十分条件を見出した。 As a result of diligent studies on the wireless communication method under the minimum resources, the present inventors can surely perform synchronous recovery even if there are various errors that may occur in practical use, and the activity time of the recovery mode is the activity time of the normal time. We have found sufficient conditions that can be less than doubled.

すなわち、上記課題を達成すべく、本発明の無線通信同期回復方法は、送信ノードと受信ノードの通信同期に時刻管理と受信確認応答の少なくとも何れかは不要のセンサネットワークにおいて、活動時間とスリープ時間とからなる動作状態を有し、活動時間とスリープ時間とからなる周期を繰り返す各センサノードの無線通信同期回復方法であって、自ノードが他ノードからのデータを受信不可の時に、自ノードの周期と活動時間を、下記式を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。下記式において、Ｔ，Ｗはそれぞれ通常時の周期と活動時間で、Ｔ＞Ｗを満たすもの、ｂは１以上の整数、γは０＜γ＜１を満たす任意の数をそれぞれ示す。本発明の無線通信同期回復方法の条件では、下記式２で等号のみでなく不等式も許容していることから、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復が可能な設計としている。ここで、通信同期における時刻管理とは、非特許文献１の無線通信方法のように、送信ノードと受信ノードとも、時間を長さが決まったスロット単位に分け、同期ズレが生じた場合に、互いに素な２つの数を用いて送信ノードと受信ノードの送受信時のスロットが一致するように制御を行う時刻管理をいう。
That is, to achieve the above object, a wireless communication synchronization recovery method of the present invention, at least one of the time management and the reception acknowledgment to the communication synchronization of the transmitting and receiving nodes to have your unnecessary sensor networks, and activity time It is a wireless communication synchronization recovery method of each sensor node that has an operating state consisting of sleep time and repeats a cycle consisting of activity time and sleep time, and when the own node cannot receive data from other nodes, it is self. the period between active time of a node is changed to T _R and W _R that satisfies the following equation. In the following equations, T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 1 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1. Under the conditions of the wireless communication synchronous recovery method of the present invention, not only equal signs but also inequalities are allowed in the following equation 2, so that the design enables reliable synchronous recovery even if there are various errors that may occur in practical use. There is. Here, the time management in communication synchronization means that, as in the wireless communication method of Non-Patent Document 1, the time is divided into slot units having a fixed length for both the transmitting node and the receiving node, and when a synchronization shift occurs. It refers to time management that controls the transmission node and the reception node so that the slots at the time of transmission and reception match using two numbers that are mutually exclusive.

（数１）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔ・・・（式１）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ γＴ・・・（式２）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式３） (Number 1)
_{T R = (b ± γ)} T ··· ( Equation 1)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 2)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 3)

また、他の観点によれば、本発明の無線通信同期回復方法は、送信ノードと受信ノードの通信同期に時刻管理と受信確認応答の少なくとも何れかは不要のセンサネットワークにおいて、活動時間とスリープ時間とからなる動作状態を有し、活動時間とスリープ時間とからなる周期を繰り返す各センサノードの無線通信同期回復方法であって、自ノードが他ノードからのデータを受信不可の時に、自ノードの周期と活動時間を、下記式４の等号条件と下記式５と式６の論理和として得られる条件を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。下記式において、Ｔ，Ｗはそれぞれ通常時の周期と活動時間で、Ｔ＞Ｗを満たすもの、ｂは０以上の整数、γは０＜γ＜１を満たす任意の数をそれぞれ示す。本発明の無線通信同期回復方法の条件では、下記式５，６で等号のみでなく不等式も許容していることから、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復が可能な設計としている。
Also, according to another aspect, a wireless communication synchronization recovery method of the present invention, at least one of the time management and the reception acknowledgment to the communication synchronization of the transmitting and receiving nodes to have your unnecessary sensor networks, and activity time It is a wireless communication synchronization recovery method of each sensor node that has an operating state consisting of sleep time and repeats a cycle consisting of activity time and sleep time, and when the own node cannot receive data from other nodes, it is self. the period between active time of a node is changed to satisfy the condition T _R and W _R obtained as the logical sum of equality condition and the following equation 5 and equation 6 below equation 4. In the following equations, T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 0 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1. Under the conditions of the wireless communication synchronous recovery method of the present invention, not only equal signs but also inequalities are allowed in the following equations 5 and 6, so that even if there are various errors that may occur in practical use, synchronous recovery is possible. It is designed.

（数２）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔ・・・（式４）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ γＴ・・・（式５）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ (１−γ)Ｔ・・・（式６）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式７） (Number 2)
_{T R = (b + γ)} T ··· ( Equation 4)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 5)
_{W R ≧ W + (1-} γ) T ··· ( Equation 6)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 7)

本発明の無線通信同期回復方法では、先ず、通常時の活動時間Ｗより長い活動時間Ｗ_Ｒを設定し、次に、上記式２を満たす最大のγを算出することが好ましい。自ノードが他ノードからのデータを受信不可の時に、自ノードの周期と活動時間をＴ_ＲとＷ_Ｒに変更した後、再び受信ノードでデータ受信ができるまでのリカバリーに要する時間（回復時間）は、γの値によって決定されるからである。 In the wireless communication synchronous recovery method of the present invention, it is _preferable to first set the activity time WR longer than the normal activity time W, and then calculate the maximum γ satisfying the above equation 2. The data from the local node another node when the unreceivable, the cycle and active time of the own node T after changing the _R and W _R, the time required for recovery to the data can be received again receiving node (recovery time) Is determined by the value of γ.

別の観点による本発明の無線通信同期回復方法では、先ず、通常時の活動時間Ｗより長い活動時間Ｗ_Ｒを設定し、次に、上記式５を満たす最大のγを算出、又は、上記式６を満たす最小のγを算出することが好ましい。同様に、回復時間はγの値によって決定されるからである。 The wireless communication synchronization recovery method of the present invention according to another aspect, first, activities to set the time W from long idle times W _R of the normal, then calculates the maximum γ satisfying the above equation 5, or the formula It is preferable to calculate the minimum γ that satisfies 6. Similarly, the recovery time is determined by the value of γ.

本発明の無線通信同期回復方法における上記式１において、ｂ＝１〜３であり、上記式２において、Ｗ_Ｒ／Ｗが１より大きく２未満であることが好ましい。活動時間は通常時の活動時間の２倍未満となり、大きな充電素子が不要とでき、センサノードの更なる小型化を図れるからである。
同様に、別の観点による本発明の無線通信同期回復方法における上記式４において、ｂ＝０〜３であり、上記式５，６において、Ｗ_Ｒ／Ｗが１より大きく２未満であることが好ましい。 In the above formula 1 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention, a b = 1 ~ 3, in the above formula _2, W R / W is preferably less than 2 greater than 1. This is because the activity time is less than twice the normal activity time, a large charging element can be eliminated, and the sensor node can be further miniaturized.
Similarly, in the above formula 4 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention according to another aspect, a b = 0 ~ 3, in the above formulas 5,6, W _R / W that is less than 2 greater than 1 preferable.

また、本発明の無線通信同期回復方法における上記式１において、ｂ＝１、Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔの場合に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ_Ｒ −Ｔを満たすように、Ｔ_ＲとＷ_Ｒに変更する。通常モードにおける周期Ｔと活動時間Ｗとスリープ時間（充電時間）Ｓの関係は、Ｔ＝Ｗ＋Ｓである。また、リカバリーモードにおける周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒとスリープ時間（充電時間）Ｓ_Ｒの関係は、Ｔ_Ｒ＝Ｗ_Ｒ＋Ｓ_Ｒである。従って、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ_Ｒ −Ｔを満たすということは、通常モードとリカバリーモードにおけるスリープ時間が同じ、すなわち、スリープ時間は変化がないことを意味する。
別の観点による本発明の無線通信同期回復方法における上記式４において、ｂ＝１の場合に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ_Ｒ −Ｔを満たすように、Ｔ_ＲとＷ_Ｒに変更する。同様に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ_Ｒ −Ｔを満たすということは、通常モードとリカバリーモードにおけるスリープ時間が同じ、すなわち、スリープ時間は変化がないことを意味する。
その際は、Ｗ_Ｒ／Ｗが１より大きく２未満であることが好ましい。 In the above formula 1 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention, in the case of _{b = 1, T R = (} b + γ) T, W R - W = T way satisfy R -T, _{T R} and _{W R} Change to. The relationship between the cycle T, the activity time W, and the sleep time (charging time) S in the normal mode is T = W + S. The period in recovery mode _{T R} and activity time _{W R} and the sleep time (charge time) relationship _{S R} _is T _{R =} W R + _{S R.} Therefore, W _R - W = T that satisfy _R -T is the sleep time in the normal mode and the recovery mode are the same, i.e., there are no sleep time is changed.
In the above formula 4 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention according to another aspect, in the case of _{b = 1, W R - W} = so as to satisfy T R -T, is changed to _{T R} and _{W R.} Similarly, W _R - W = that satisfy T _R -T is the sleep time in the normal mode and the recovery mode are the same, i.e., there are no sleep time is changed.
In that _case, it is preferable W R / W is 2 or more and less than 1.

また、本発明の無線通信同期回復方法における上記式１において、ｂ＝１、Ｔ_Ｒ＝（ｂ−γ）Ｔの場合に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ −Ｔ_Ｒを満たすように、Ｔ_ＲとＷ_Ｒに変更する。通常モードにおける周期Ｔと活動時間Ｗとスリープ時間（充電時間）Ｓの関係は、Ｔ＝Ｗ＋Ｓであり、また、リカバリーモードにおける周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒとスリープ時間（充電時間）Ｓ_Ｒの関係は、Ｔ_Ｒ＝Ｗ_Ｒ＋Ｓ_Ｒである。従って、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ −Ｔ_Ｒを満たすということは、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｗ＋Ｓ −（Ｗ_Ｒ＋Ｓ_Ｒ）から、２×（Ｗ_Ｒ− Ｗ）＝Ｓ−Ｓ_Ｒとなり、リカバリーモードにおける活動時間の増加分の２倍だけ、スリープ時間が減少する、或は、リカバリーモードにおける活動時間の減少分の２倍だけ、スリープ時間が増加することを意味する。
別の観点による本発明の無線通信同期回復方法における上記式４において、ｂ＝０の場合に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ −Ｔ_Ｒを満たすように、Ｔ_ＲとＷ_Ｒに変更する。同様に、Ｗ_Ｒ− Ｗ＝Ｔ −Ｔ_Ｒを満たすということは、リカバリーモードにおける活動時間の増加分の２倍だけ、スリープ時間が減少する、或は、リカバリーモードにおける活動時間の減少分の２倍だけ、スリープ時間が増加することを意味する。 In the above formula 1 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention, in the case of _{b = 1, T R = (} b-γ) T, W R - so as to satisfy W = T -T _R, and _{T R} to change to the W _R. The relationship between the period T and the active time W and the sleep time (charge time) S in the normal mode, a T = W + S, The period of the recovery mode T _R and activity time W _R and the sleep time (charge time) of S _R relationship _is _{_{T R = W R + S R}} . _Therefore, W R - that satisfy W = T -T _R _is, W R - in _{- (W W R) = S} -S R , and the recovery mode - W = W + S from _{_{(W R + S R),}} 2 × It means that the sleep time is reduced by twice the increase in the activity time, or the sleep time is increased by twice the decrease in the activity time in the recovery mode.
In the above formula 4 in a wireless communication synchronization recovery method of the present invention according to another aspect, in the case of _{b = 0, W R - W} = so as to satisfy T -T _R, is changed to _{T R} and _{W R.} Similarly, W _R - W = T -T that satisfy _R, only 2 times the increase activity time in the recovery mode, decreases sleep time, or 2 of decrease in activity time in the recovery mode It means that the sleep time is increased by twice.

上述した本発明の無線通信同期回復方法をコンピュータに実行させるプログラムは、センサノードに搭載されるコンピュータにより実行される。また、かかるプログラムが搭載された複数のセンサノードで構築されるセンサネットワークシステムは、木型ネットワーク構造又は線形ネットワーク構造を有するシステムに好適に用いられる。
そして、上述した本発明の無線通信同期回復方法によって、送信ノードと受信ノードの通信同期に時刻管理と受信確認応答の少なくとも何れかは不要の同期回復を行うセンサネットワークシステムが実現される。 The program for causing the computer to execute the wireless communication synchronization recovery method of the present invention described above is executed by the computer mounted on the sensor node. Further, a sensor network system constructed by a plurality of sensor nodes equipped with such a program is preferably used for a system having a wooden network structure or a linear network structure.
Then, by the wireless communication synchronization recovery method of the present invention described above, a sensor network system that performs synchronization recovery that does not require at least one of time management and reception confirmation response for communication synchronization between the transmission node and the reception node is realized.

本発明の無線通信同期回復方法によれば、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復が可能であり、また、リカバリーモードの活動時間は通常時の活動時間の２倍未満とすることが可能であるといった効果がある。 According to the wireless communication synchronous recovery method of the present invention, synchronous recovery is surely possible even if there are various errors that may occur in practical use, and the activity time in the recovery mode is less than twice the activity time in the normal state. There is an effect that it is possible to do.

センサノードの間欠動作の説明図Explanatory diagram of intermittent operation of sensor node 通常モードとリカバリーモードの遷移フロー図Transition flow diagram between normal mode and recovery mode 第１の無線通信同期回復方法における周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定フロー図Setting the flow diagram of the period T _R and activity time W _R in the first wireless communication synchronization recovery method 第２の無線通信同期回復方法における周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定フロー図Setting the flow diagram of the period T _R and activity time W _R in the second wireless communication synchronization recovery method 実施例１におけるリカバリーモードの状態に切り替える動作説明図Schematic diagram of operation for switching to the recovery mode state in the first embodiment 実施例１の通信同期回復条件の説明図Explanatory drawing of communication synchronization recovery condition of Example 1 実施例１におけるγの値に対する同期回復時間の期待値のグラフGraph of expected value of synchronous recovery time with respect to γ value in Example 1 Ｗ_Ｒ／Ｗの値に対する同期回復時間の期待値のグラフ（ｂ＝１）Graph of the expected value of the synchronization recovery time for the value of _{W R / W (b = 1} ) Ｗ_Ｒ／Ｗの値に対する同期回復時間の期待値のグラフ（ｂ＝１〜３）Graph of the expected value of the synchronization recovery time for the value of _{W R / W (b = 1~3} ) 実施例１における同期ずれの大きさに対する同期回復時間の期待値のグラフGraph of expected value of synchronization recovery time with respect to the magnitude of synchronization deviation in Example 1. 実施例２におけるリカバリーモードの状態に切り替える動作説明図Schematic diagram of operation for switching to the recovery mode state in the second embodiment 実施例２における同期ずれの大きさに対する同期回復時間の期待値のグラフGraph of expected value of synchronization recovery time with respect to the magnitude of synchronization deviation in Example 2 実施例３における同期ずれの大きさに対する同期回復時間の期待値のグラフGraph of expected value of synchronization recovery time with respect to the magnitude of synchronization deviation in Example 3 従来の無線通信同期回復方法の説明図Explanatory diagram of the conventional wireless communication synchronization recovery method

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。 Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples and illustrated examples, and many modifications and modifications can be made.

（従来の無線通信同期回復方法）
本発明の無線通信同期回復方法の実施形態を説明する前に、従来から知られている非特許文献２の無線通信方法における同期回復ができる条件について説明する。
まず、センサノードの間欠動作について、図を参照しながら説明する。センサノードの間欠動作は、図１に示すように、極短い時間、ウェイクし、通信を行ない、次の通信時までスリープするといった一連の動作を周期的に繰り返し、データの送受信を行なうものである。スリープ時間に充電を行ない、極短い時間のウェイクで通信を行なう。極少資源下では、使用できる資源が極めて限られるため、送信に対する認識信号（Ａｃｋ）は原則返さないとする。図１は、送信ノードＡと受信ノードＢが完全に同期した状態でデータ通信を行っている状態（通常モード）を示したものである。図１において、Ｗはウェイク時間（活動時間）、Ｓはスリープ時間、Ｔは一連の動作を繰り返す周期を表す。スリープモードを用いた間欠動作においては何らかの原因で、センサノード間の同期時刻がずれて通信ができなくなる問題がある。電力が十分に供給されているセンサネットワークで同期ずれが起こった場合には、同期ずれを観測した受信側のセンサノードがスリープせず、通信回復するまでの間受信待機状態に入ることで再び同期を回復することが可能であるが、極少資源下のセンサネットワークでは、通信回復するまで受信待機状態、すなわち長いウェイク時間（活動時間）を取るということが困難である。そのため、受信ノードＢは、通信データを受け取ることができなかった場合、通常モードよりスリープ時間とウェイク時間（活動時間）を変化させたリカバリーモードと呼ばれる状態へと切り替えて、ウェイク時間（活動時間）に送信ノードＡと通信可能かどうかを判断することを周期的に繰り返す方法を行う。リカバリーモードでも、送信ノードＡは通常モードで動作する。 (Conventional wireless communication synchronization recovery method)
Before explaining the embodiment of the wireless communication synchronous recovery method of the present invention, the conditions under which synchronous recovery can be performed in the conventionally known wireless communication method of Non-Patent Document 2 will be described.
First, the intermittent operation of the sensor node will be described with reference to the figure. As shown in FIG. 1, the intermittent operation of the sensor node is to send and receive data by periodically repeating a series of operations such as waking, communicating, and sleeping until the next communication for a very short time. .. It charges during sleep time and communicates with a wake for a very short time. Under extremely small resources, the resources that can be used are extremely limited, so in principle, the recognition signal (Ack) for transmission is not returned. FIG. 1 shows a state (normal mode) in which data communication is performed in a state where the transmitting node A and the receiving node B are completely synchronized. In FIG. 1, W represents a wake time (activity time), S represents a sleep time, and T represents a cycle in which a series of operations are repeated. In the intermittent operation using the sleep mode, there is a problem that the synchronization time between the sensor nodes is shifted for some reason and communication cannot be performed. If a synchronization error occurs in a sensor network with sufficient power supply, the sensor node on the receiving side that observes the synchronization error does not sleep, and synchronizes again by entering the reception standby state until communication is restored. However, in a sensor network under extremely small resources, it is difficult to take a reception standby state, that is, a long wake time (activity time) until communication is recovered. Therefore, when the receiving node B cannot receive the communication data, the receiving node B switches from the normal mode to a state called the recovery mode in which the sleep time and the wake time (active time) are changed, and the wake time (active time). A method of periodically repeating the determination of whether or not communication with the transmission node A is possible is performed. Even in the recovery mode, the transmitting node A operates in the normal mode.

図２のフローは、通常モードとリカバリーモードの遷移フローを示したものである。
受信ノードは、ウェイク時間（活動時間）とスリープ時間の一連の動作を繰り返して、送信ノードと同期通信を行う（通常モード）。受信ノードは、データを受信ができなかった場合、通常モードからリカバリーモードに切り替わる。受信ノードは、再びデータ受信ができる状態に回復した場合、リカバリーモードから通常モードに切り替わる。
送信ノードと受信ノードが同期した状態でデータ通信を行っている通常モードの周期Ｔと活動時間Ｗは予め決定されている。ノイズ等の要因で、送信ノードと受信ノードが同期できず、受信ノードがデータ受信できない場合に、再度データを受信できるまで、一時的に周期や活動時間を変化させて同期回復させるリカバリーモードにおいて、周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒをどのように決定するかが重要である。 The flow of FIG. 2 shows the transition flow between the normal mode and the recovery mode.
The receiving node repeats a series of operations of wake time (active time) and sleep time to perform synchronous communication with the transmitting node (normal mode). If the receiving node cannot receive the data, it switches from the normal mode to the recovery mode. When the receiving node recovers to a state where it can receive data again, it switches from the recovery mode to the normal mode.
The period T and activity time W of the normal mode in which data communication is performed in a state where the transmitting node and the receiving node are synchronized are predetermined. In the recovery mode, when the transmitting node and the receiving node cannot synchronize due to factors such as noise and the receiving node cannot receive data, the cycle and activity time are temporarily changed to recover the synchronization until the data can be received again. how to determine the period T _R and activity time W _R is important.

従来の無線通信同期回復方法の１つである非特許文献２の無線通信方法では、受信ノードにおけるリカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒは、通常モードよりも周期と活動時間を共にα倍長くする。すなわち、非特許文献２の無線通信方法におけるリカバリーモードでは、下記式８ａ〜８ｃを満たすように、リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒとスリープ時間Ｓ_Ｒが変更される。ここで、ｂは２以上の整数（ｂ≧２）であり、αとγはそれぞれ下記式８ｄと式８ｅで表される。 In which is one non-patent document 2 of the wireless communication method of a conventional radio communication synchronization recovery method, the period T _R and activity time W _R recovery mode at the receiving node are both α times the period the activity time than in the normal mode Lengthen. That is, in the recovery mode in the non-patent document 2 a wireless communication method, so as to satisfy the following formula 8a to 8c, the period of the recovery mode T _R and activity time W _R and sleep time S _R is changed. Here, b is an integer of 2 or more (b ≧ 2), and α and γ are represented by the following equations 8d and 8e, respectively.

（数３）
Ｔ_Ｒ＝ αＴ・・・（式８ａ）
Ｗ_Ｒ＝ αＷ・・・（式８ｂ）
Ｓ_Ｒ＝ αＳ・・・（式８ｃ）
α ＝ｂ＋γ ・・・（式８ｄ）
γ＝（ｂ−１）Ｗ／Ｔ・・・（式８ｅ） (Number 3)
T _R = αT ··· (formula 8a)
W _R = αW ··· (formula 8b)
S _R = αS ··· (formula 8c)
α = b + γ ・・・ (Equation 8d)
γ= (B-1) W / T ... (Equation 8e)

非特許文献２の無線通信方法は、図１４に示すように、受信ノードＢに同期ずれ（ｄ）が生じた場合に、リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒを、通常モードの周期Ｔと活動時間Ｗから同じ比率αで増加させるというものである。周期と活動時間を同じ比率αで増加させることから、スリープ時間Ｓも同じ比率αで増加させることになる。周期Ｔと活動時間Ｗとスリープ時間Ｓの関係は、Ｔ＝Ｓ＋Ｗである。センサノードの充電は、活動していないスリープ時間を用いて行うことから、充電時間はスリープ時間Ｓで表す。 Wireless communication method described in Non-Patent Document 2, as shown in FIG. 14, when the synchronization shift to the receiving node B (d) occurs, the period T _R and activity time W _R recovery mode, the period of the normal mode T And the activity time W is increased by the same ratio α. Since the cycle and the activity time are increased by the same ratio α, the sleep time S is also increased by the same ratio α. The relationship between the cycle T, the activity time W, and the sleep time S is T = S + W. Since the sensor node is charged using the inactive sleep time, the charging time is represented by the sleep time S.

（第１の無線通信同期回復方法）
次に、本発明の第１の無線通信同期回復方法について説明する。本発明の第１の無線通信同期回復方法では、受信ノードが活動時間にデータを受信ができなかった場合、受信ノードの周期と活動時間を、下記式１〜３を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。Ｔ，Ｗはそれぞれ通常時の周期と活動時間で、Ｔ＞Ｗを満たし、ｂは１以上の整数、γは０＜γ＜１を満たす任意の数である。 (First wireless communication synchronization recovery method)
Next, the first wireless communication synchronous recovery method of the present invention will be described. In the first wireless communication synchronization recovery method of the present invention, if the receiving node could not receive the data on the activation time, the period and activity time of the receiving node, the T _R and W _R, which satisfy the following formula 1-3 change. T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 1 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1.

（数４）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔ・・・（式１）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ γＴ・・・（式２）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式３） (Number 4)
_{T R = (b ± γ)} T ··· ( Equation 1)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 2)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 3)

図３は周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定手順を示している。設定手順は、以下のステップＳ１１〜Ｓ１４から成る。なお、ステップＳ１１とステップＳ１２の順番が逆でも構わない。
（ステップＳ１１）パラメータｂの値（１以上の整数）を設定する。
（ステップＳ１２）リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを設定する。ここで、活動時間Ｗ_Ｒは通常時の活動時間Ｗより長い時間に設定するが、Ｗ_Ｒ／Ｗ＜２を満たすように設定する。
（ステップＳ１３）Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋γＴから最大となるパラメータγ（但し、０＜γ＜１）を算出する。
（ステップＳ１４）設定したパラメータｂとステップＳ１３で算出したγを用い、Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔからリカバリーモードの周期Ｔ_Ｒを算出する。 Figure 3 shows the procedure for setting the period T _R and activity time W _R. The setting procedure includes the following steps S11 to S14. The order of steps S11 and S12 may be reversed.
(Step S11) The value of the parameter b (an integer of 1 or more) is set.
(Step S12) to set the activity time _{W R} of recovery mode. Here, the activation time W _R is set to be longer than the activity time W of the normal, it is set to satisfy W _R / W <2.
(Step S13) _{W R} ≧ _W + γT becomes maximum from the parameter gamma (where, 0 <γ <1) is calculated.
(Step S14) using a gamma was calculated by the parameter b and the step S13 is _set, calculates the period _{T R} of the recovery mode from the _{T R = (b ± γ)} T.

受信ノードがデータ受信できない場合に、再度データを受信できるまで、通常モードの周期Ｔと活動時間Ｗを、リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒ, 活動時間Ｗ_Ｒに変更することにより、実用時に生じ得る各種誤差が存在したとしても確実に同期回復ができ、また、リカバリーモードの活動時間は通常時の活動時間の２倍未満とすることができる。 If the receiving node can not receive data, until it receives the data again, the period T and the activity time W of the normal mode, the period of the recovery mode T _R, by changing the activation time W _R, various errors can occur in practice when Even if there is, the synchronous recovery can be surely performed, and the activity time in the recovery mode can be less than twice the activity time in the normal time.

（第２の無線通信同期回復方法）
次に、本発明の第２の無線通信同期回復方法について説明する。本発明の第２の無線通信同期回復方法では、自ノードが他ノードからのデータを受信不可の時に、自ノードの周期と活動時間を、下記式４の等号条件と下記式５と式６の論理和として得られる条件を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。Ｔ，Ｗはそれぞれ通常時の周期と活動時間で、Ｔ＞Ｗを満たし、ｂは０以上の整数、γは０＜γ＜１を満たす任意の数である。 (Second wireless communication synchronization recovery method)
Next, the second wireless communication synchronous recovery method of the present invention will be described. In the second wireless communication synchronization recovery method of the present invention, when the own node cannot receive data from another node, the cycle and activity time of the own node are set to the equal sign condition of the following formula 4 and the following formulas 5 and 6 change to satisfy T _R and W _R obtained as the logical sum of. T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 0 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1.

（数５）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔ・・・（式４）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ γＴ・・・（式５）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ (１−γ)Ｔ・・・（式６）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式７） (Number 5)
_{T R = (b + γ)} T ··· ( Equation 4)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 5)
_{W R ≧ W + (1-} γ) T ··· ( Equation 6)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 7)

図４は周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定手順を示している。設定手順は、以下のステップＳ２１〜Ｓ２４から成る。なお、ステップＳ２１とステップＳ２２の順番が逆でも構わない。
（ステップＳ２１）パラメータｂの値（０以上の整数）を設定する。
（ステップＳ２２）リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを設定する。ここで、活動時間Ｗ_Ｒは通常時の活動時間Ｗより長い時間に設定するが、Ｗ_Ｒ／Ｗ＜２を満たすように設定する。
（ステップＳ２３）Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋γＴから最大となるパラメータγ、或は、Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ (１−γ)Ｔから最小となるパラメータγ（但し、０＜γ＜１）を算出する。
（ステップＳ２４）設定したパラメータｂとステップＳ２３で算出したγを用い、Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔからリカバリーモードの周期Ｔ_Ｒを算出する。 Figure 4 shows the procedure for setting the period T _R and activity time W _R. The setting procedure comprises the following steps S21 to S24. The order of steps S21 and S22 may be reversed.
(Step S21) The value of parameter b (integer of 0 or more) is set.
(Step S22) to set the activity time _{W R} of recovery mode. Here, the activation time W _R is set to be longer than the activity time W of the normal, it is set to satisfy W _R / W <2.
(Step S23) _{W R} ≧ _W + γT becomes maximum from the parameter gamma, _{or, W R ≧ W + (1} -γ) a minimum of T parameter gamma (where, 0 <γ <1) is calculated.
(Step S24) using a gamma was calculated by the parameter b and the step S23 is _set, calculates the period _{T R} of the recovery mode from the T R = (b + γ) T.

（同期回復のための十分条件）
以下では、本発明の無線通信同期回復方法における条件が、同期回復のための十分条件であることについて説明する。
第１の無線通信同期回復方法の条件（前述の式１〜３）と、第２の無線通信同期回復方法の条件（前述の式４〜７）は、等価である。そのため、第１の無線通信同期回復方法の条件が、同期回復のための十分条件であることを説明する。 (Sufficient conditions for synchronous recovery)
Hereinafter, it will be described that the conditions in the wireless communication synchronous recovery method of the present invention are sufficient conditions for synchronous recovery.
The conditions of the first wireless communication synchronization recovery method (formulas 1 to 3 above) and the conditions of the second wireless communication synchronization recovery method (formulas 4 to 7 above) are equivalent. Therefore, it will be described that the condition of the first wireless communication synchronization recovery method is a sufficient condition for synchronization recovery.

第１の無線通信同期回復方法の条件と第２の無線通信同期回復方法の条件が等価であることは、以下の説明により証明できる。
まず、式１がＴ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔの場合、式１，２と、式４，５との違いは、ｂの値の制約だけである（式１，２の場合、ｂは１以上の整数であるが、式４，５の場合、ｂは０以上の整数）。式４，５において、ｂが０の場合、式４がＴ_Ｒ＝γＴとなり、それを式５に代入すると、Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋Ｔ_Ｒとなる。その場合、式７を満たさない。よって、ｂは１以上の整数でなければならないことになる。従って、式１，２と式４，５は等価である。
次に、式１がＴ_Ｒ＝（ｂ−γ）Ｔの場合、ｂの値の制約を１以上の整数から０以上の整数として、式１を変形し、Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋（１−γ´））Ｔと置き換える（但し、０＜γ´＜１）。ここで、式４のγが式１の（１−γ´）と同じであるとする。式４と変形した式１ではｂの値の制約が同一であり、γと（１−γ´）も取りうる範囲は同じになり、共に、０より大きく１未満である。式６のγに式１の（１−γ´)を代入すると、式６はＷ_Ｒ ≧ Ｗ＋γ´Ｔとなり、これは式２と等価である。
以上のことから、第１の無線通信同期回復方法の条件と第２の無線通信同期回復方法の条件が等価であることが証明された。 It can be proved by the following description that the conditions of the first wireless communication synchronous recovery method and the conditions of the second wireless communication synchronous recovery method are equivalent.
First, if the expression 1 is _{T R = (b + γ)} T, and equation 1 and 2, the difference between the expression 4 and 5 only constraint value b (in formula 1, b is 1 or more However, in the case of equations 4 and 5, b is an integer of 0 or more). In formulas 4 and 5, when b is 0, next equation 4 is _{T R} = [gamma] T, and substituting it in the equation 5, the _{W _R} ≧ _W + _T _R. In that case, the equation 7 is not satisfied. Therefore, b must be an integer of 1 or more. Therefore, equations 1 and 2 and equations 4 and 5 are equivalent.
Then, if the expression 1 is _{T R = (b-γ)} T, constraint value of b as an integer of 0 or more from an integer of 1 or more, by modifying the equation _{1, T R = (b +} (1-γ ´)) Replace with T (however, 0 <γ ′ <1). Here, it is assumed that the γ of the equation 4 is the same as (1-γ ′) of the equation 1. Equation 4 and modified Equation 1 have the same restrictions on the value of b, and the range in which γ and (1-γ') can be taken is the same, both of which are greater than 0 and less than 1. Substituting equation 1 (1-γ') to γ of Equation 6, Equation 6 W _R ≧ W + γ'T next, which is equivalent to Equation 2.
From the above, it was proved that the conditions of the first wireless communication synchronization recovery method and the conditions of the second wireless communication synchronization recovery method are equivalent.

第１の無線通信同期回復方法の条件が同期回復のための十分条件であることは、以下の説明により証明できる。
図５は、受信ノードＢにおいて、同期ずれ（ｄ）が生じ、データが受信できなかった場合に、リカバリーモードの状態に切り替える動作を示したものである。図５では、リカバリーモードにおいて、受信ノードＢは通常の動作状態より、充電時間を長くし、受信待機時間（活動時間）も長くとる様子を示している。この時、送信ノードＡは動作モードが変わることはなく、通常モードの周期で充電と送信を繰り返す。通常モードの送信ノードＡとリカバリーモードの受信ノードＢの動作を有限回繰り返すことによって、センサノードＡとＢ間の同期回復を行なう。同期ずれをｄとした時、任意のｄに対して、リカバリーモードの動作を有限回繰り返すことで、第１の無線通信同期回復方法の条件で同期を回復できるのであるが、以下でこれについて説明を行う。 It can be proved by the following description that the condition of the first wireless communication synchronous recovery method is a sufficient condition for synchronous recovery.
FIG. 5 shows an operation of switching to the recovery mode state in the receiving node B when a synchronization shift (d) occurs and data cannot be received. FIG. 5 shows that in the recovery mode, the receiving node B has a longer charging time and a longer reception standby time (activity time) than in the normal operating state. At this time, the operation mode of the transmission node A does not change, and charging and transmission are repeated in the cycle of the normal mode. Synchronous recovery between sensor nodes A and B is performed by repeating the operations of the transmission node A in the normal mode and the reception node B in the recovery mode a finite number of times. When the synchronization deviation is d, the synchronization can be recovered under the condition of the first wireless communication synchronization recovery method by repeating the operation of the recovery mode finitely for any d. This will be explained below. I do.

ここで、説明に用いる記号を定義する。Ｗは送信ノードＡと受信ノードＢの通常モードのウェイク時間（活動時間）であり、Ｗ_Ｒは受信ノードＢのリカバリーモードのウェイク時間（活動時間）である。また、Ｓは通常モードのスリープ時間であり、Ｓ_Ｒは受信ノードＢのリカバリーモードのスリープ時間である。次に、ＴとＴ_Ｒはそれぞれ通常モードと受信ノードＢのリカバリーモードの１サイクルにかかる時間（周期）である。すなわち、Ｔ＝Ｓ＋Ｗ、Ｔ_Ｒ＝Ｓ_Ｒ＋Ｗ_Ｒである。通常、ウェイク時間はスリープ時間に対して、かなり短く設定されていることから、Ｔ＞Ｓ＞＞Ｗ、Ｔ_Ｒ＞Ｓ_Ｒ＞＞Ｗ_Ｒとする。 Here, the symbols used for explanation are defined. W is a wake time in the normal mode of the receiving node B and the transmitting node A (active time), the W _R is the wake time recovery mode of the receiving node B (activity time). Further, S is a sleep time of the normal mode, the S _R is sleep time recovery mode of the receiving node B. Then, T and T _R are each normal mode and the receiving node time required for one cycle of the recovery mode B (cycle). That, T = _{S +} W, is _{_{T R = S R + W R}} . Normally, for the wake time it is sleep time, since it has been set fairly short, T> S >> _W, and _{_{T R> S R >> W R}} .

リカバリーモードに入ってからの１周期ＴとＴ_Ｒの動作をｍ，ｎ回反復したとすると、センサノードＡとＢ間で通信同期回復するためには、図６の斜線部に示すように、送信ノードＡのウェイク時間が受信ノードＢのウェイク時間に完全に含まれる状態が出現する必要がある。この条件を不等式で表すと下記式９となる。式９を１つの不等式にまとめると下記式１０となる。 When the operation of one cycle T and T _R from in the recovery mode m, and was repeated n times, for communicating synchronization recovery between sensor nodes A and B, as indicated by the shaded portion of FIG. 6, It is necessary that a state appears in which the wake time of the transmitting node A is completely included in the wake time of the receiving node B. When this condition is expressed by an inequality, it becomes the following equation 9. The following equation 10 is obtained by summarizing the equation 9 into one inequality.

（数６）
ｍ×Ｔ− Ｗ ≧ ｎ×Ｔ_Ｒ −Ｗ_Ｒ＋ｄ且つｎ×Ｔ_Ｒ＋ｄ ≧ ｍ×Ｔ・・・（式９）
ｎ×Ｔ_Ｒ＋ｄ ≧ ｍ×Ｔ ≧ ｎ×Ｔ_Ｒ− Ｗ_Ｒ＋Ｗ＋ｄ・・・（式１０） (Number 6)
_{m × T- W ≧ n × T} R -W R + d and _{n × T R + d ≧ m} × T ··· ( Equation 9)
_{n × T R + d ≧ m} × T ≧ n × T R - W R + W + d ··· ( Formula 10)

同期回復のための十分条件は、１サイクル内の任意のずれｄ（０＜ｄ＜Ｔ）に対して、上記式１０を満たす正の整数ｍ，ｎが存在することである。第１の無線通信同期回復方法の条件は、Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔ，Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋γＴであることから、Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔ，Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋γＴを上記式１０へ代入すると下記式１１となり、最左辺を整理すると下記式１２が得られる。 A sufficient condition for synchronous recovery is that there are positive integers m and n satisfying the above equation 10 for any deviation d (0 <d <T) within one cycle. Conditions of the first wireless communication synchronization recovery _{method, T R = (b ± γ} ) T, since it is _{_{W R ≧ W + γT, T}} R = (b ± γ) T, the _{W R} ≧ _W + _γT to the formula 10 Substitution gives the following equation 11, and rearranging the leftmost side gives the following equation 12.

（数７）
ｎ×（ｂ±γ）×Ｔ＋ｄ ≧ ｍ×Ｔ ≧ ｎ×（ｂ±γ）×Ｔ−（Ｗ＋γＴ）＋Ｗ＋ｄ
・・・（式１１）
ｎ×（ｂ±γ）×Ｔ＋ｄ ≧ ｍ×Ｔ ≧ ｎ×（ｂ±γ）×Ｔ−γＴ＋ｄ
・・・（式１２） (Number 7)
n × (b ± γ) × T + d ≧ m × T ≧ n × (b ± γ) × T- (W + γT) + W + d
... (Equation 11)
n × (b ± γ) × T + d ≧ m × T ≧ n × (b ± γ) × T-γT + d
... (Equation 12)

任意のずれｄ（０＜ｄ＜Ｔ）対して、上記式１２を満たす正の整数ｍ，ｎが存在することについて証明する。
式１２全体から、ｎ×（ｂ±γ）×Ｔを引くと、下記式１３となり、式１３全体をＴで割ると、下記式１４となる。式１４の最右辺と最左辺の差はγであることがわかる。 It is proved that there are positive integers m and n satisfying the above equation 12 for an arbitrary deviation d (0 <d <T).
Subtracting n × (b ± γ) × T from the entire equation 12 gives the following equation 13, and dividing the entire equation 13 by T gives the following equation 14. It can be seen that the difference between the rightmost side and the leftmost side of Equation 14 is γ.

（数８）
ｄ ≧ ｍ×Ｔ−ｎ×（ｂ±γ）×Ｔ ≧ ｄ−γＴ・・・（式１３）
ｄ／Ｔ ≧ ｍ−ｎ×（ｂ±γ） ≧ ｄ／Ｔ−γ ・・・（式１４） (Number 8)
d ≧ m × Tn × (b ± γ) × T ≧ d−γT ・・・ (Equation 13)
d / T ≧ mn × (b ± γ) ≧ d / T-γ ・・・ (Equation 14)

まず、上記式１４の中央の式が、ｍ−ｎ×（ｂ＋γ）の場合、下記式１５となり、式１５全体にｎγを足すと下記式１６になる。式１６において、ｎ＝１，２，３，・・・と代入すると、式１６の最右辺と最左辺は、ｎに対して単調増加し、またその増分は正の定数である。ｄ／Ｔ＞０であるので、ｎ＝１，２，３，・・・に対し、（ｎについての最左辺）＞（ｎについての最右辺）が常に成立する。よって、ｎを増加させれば式１６を満たす整数（ｍ−ｎ×ｂ）が必ず存在することになる。 First, when the central formula of the above formula 14 is mn × (b + γ), the following formula 15 is obtained, and when nγ is added to the entire formula 15, the following formula 16 is obtained. Substituting n = 1, 2, 3, ... In Equation 16, the rightmost and leftmost sides of Equation 16 increase monotonically with respect to n, and the increment is a positive constant. Since d / T> 0, (the leftmost side for n)> (the rightmost side for n) always holds for n = 1, 2, 3, .... Therefore, if n is increased, there will always be an integer (mn × b) that satisfies Equation 16.

（数９）
ｄ／Ｔ ≧ ｍ−ｎ×（ｂ＋γ） ≧ ｄ／Ｔ−γ ・・・（式１５）
ｎγ＋ｄ／Ｔ ≧ ｍ−ｎ×ｂ ≧（ｎ−１）×γ＋ｄ／Ｔ・・・（式１６） (Number 9)
d / T ≧ mn × (b + γ) ≧ d / T-γ ・・・ (Equation 15)
nγ + d / T ≧ mn × b ≧ (n-1) × γ + d / T ・・・ (Equation 16)

次に、上記式１４の中央の式が、ｍ−ｎ×（ｂ−γ）の場合、下記式１７となり、式１７全体にｎγを引くと下記式１８になる。式１８において、ｎ＝１，２，３，・・・と代入すると、式１８の最右辺と最左辺は、ｎに対して単調減少し、またその減分は正の定数である。ｄ／Ｔ＞０であるので、ｎ＝１，２，３，・・・に対し、（ｎについての最左辺）＞（ｎについての最右辺）が常に成立する。よって、ｎを増加させれば式１８を満たす整数（ｍ−ｎ×ｂ）が必ず存在することになる。 Next, when the central formula of the above formula 14 is mn × (b-γ), the following formula 17 is obtained, and when nγ is subtracted from the entire formula 17, the following formula 18 is obtained. Substituting n = 1, 2, 3, ... In Equation 18, the rightmost and leftmost sides of Equation 18 decrease monotonically with respect to n, and the decrease is a positive constant. Since d / T> 0, (the leftmost side for n)> (the rightmost side for n) always holds for n = 1, 2, 3, .... Therefore, if n is increased, there will always be an integer (mn × b) that satisfies Equation 18.

（数１０）
ｄ／Ｔ ≧ ｍ−ｎ×（ｂ−γ） ≧ ｄ／Ｔ−γ ・・・（式１７）
−ｎγ＋ｄ／Ｔ ≧ ｍ−ｎ×ｂ ≧−（ｎ＋１）×γ＋ｄ／Ｔ・・・（式１８） (Number 10)
d / T ≧ mn × (b-γ) ≧ d / T-γ ・・・ (Equation 17)
−Nγ + d / T ≧ mn × b ≧ − (n + 1) × γ + d / T ・・・ (Equation 18)

以上より、任意のずれｄ（０＜ｄ＜Ｔ）対して、上記式１２を満たす正の整数ｍ，ｎが存在することが証明されたことになる。
後述する実施例１では“ｂ≧１”の場合の第１の無線通信同期回復方法、実施例２では“ｂ＝０”の場合の第２の無線通信同期回復方法、実施例３では“ｂ＝１，Ｗ_Ｒ＝Ｗ＋ γＴ”の場合の第２の無線通信同期回復方法について説明する。 From the above, it is proved that positive integers m and n satisfying the above equation 12 exist for an arbitrary deviation d (0 <d <T).
In Example 1 described later, the first wireless communication synchronization recovery method when “b ≧ 1”, in Example 2, the second wireless communication synchronization recovery method when “b = 0”, and in Example 3, “b”. _{= 1, W R = W +} γT for the second wireless communication synchronization recovery method when a "will be described.

ｂ≧１の場合の第１の無線通信同期回復方法について回復時間の期待値について説明する。
第１の無線通信同期回復方法において、受信ノードが活動時間にデータを受信ができなかった場合、受信ノードの周期と活動時間を、下記式１〜３を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。
ｂ＝１を下記式１に代入すると、Ｔ_Ｒ＝（１±γ）Ｔとなる。 The expected value of the recovery time will be described for the first wireless communication synchronous recovery method when b ≧ 1.
In the first wireless communication synchronization recovery process, if the receiving node could not receive the data on the activation time, the period and activity time of the receiving node, it is changed to T _R and W _R that satisfies the following expression 1-3.
When the b = 1 is substituted into the following equation _1, and _{T R = (1 ± γ)} T.

（数１１）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ±γ）Ｔ・・・（式１）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ γＴ・・・（式２）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式３） (Number 11)
_{T R = (b ± γ)} T ··· ( Equation 1)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 2)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 3)

通常モードの活動時間をＷ、充電時間をＳ、活動時間Ｗと充電時間Ｓを足した時間（周期）をＴとすると、γは０＜γ＜１を満たす任意の数である場合に、上記式２は、どのような同期ずれであっても、この動作を有限回繰り返すことで同期回復が可能である十分条件となる。
上記式２を満たせばよいため、活動時間Ｗと充電時間Ｓはそれぞれ異なる割合で変化させることができる。上記式２を満たせば、どのようなずれの場合でも有限回の動作で同期回復が可能であり、回復時間はγの値によって決定されることになる。リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定手順としては、図３に示すように、リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを決めてから、上記式２を満たす最大のγを求めることによって、最適な回復時間を選択することができる。 Assuming that the activity time in the normal mode is W, the charging time is S, and the time (cycle) obtained by adding the activity time W and the charging time S is T, γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1. Equation 2 is a sufficient condition that synchronization recovery is possible by repeating this operation a finite number of times regardless of any synchronization deviation.
Since the above equation 2 may be satisfied, the activity time W and the charging time S can be changed at different ratios. If the above equation 2 is satisfied, synchronous recovery is possible with a finite number of operations in any deviation, and the recovery time is determined by the value of γ. The procedure for setting the period T _R and activity time W _R recovery mode, as shown in FIG. 3, after determining the active time W _R recovery mode, by determining the maximum γ satisfying the above equation 2, the optimum Recovery time can be selected.

図７は、通常モードの周期Ｔが４５００（ミリ秒）、活動時間Ｗが１５（ミリ秒）である場合に、ｂの値を２に設定し（ｂ＝２）、γの値に対する同期回復時間の期待値（秒）をグラフに表したものである。 In FIG. 7, when the period T of the normal mode is 4500 (milliseconds) and the activity time W is 15 (milliseconds), the value of b is set to 2 (b = 2), and synchronous recovery with respect to the value of γ is shown. It is a graph showing the expected value (seconds) of time.

図８は、通常モードの周期Ｔが１０００（ミリ秒）、活動時間Ｗが１０（ミリ秒）である場合に、ｂの値を１に設定し（ｂ＝１）、Ｗ_Ｒ／Ｗの値に対する同期回復時間（分）の期待値をグラフに表したものである。なお、図８のグラフには、従来の無線通信同期回復方法（非特許文献２の無線通信方法）において、ｂの値を２に設定した（ｂ＝２）もので、Ｗ_Ｒ／Ｗ＝２の場合、すなわち、リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒが通常モードの活動時間Ｗの２倍である場合の同期回復時間の期待値を、比較例としてプロットする。 8, the period T of the normal mode 1000 (ms), when activity time W is 10 (ms), sets the value of b to 1 (b = _1), the value of _W R / W The expected value of the synchronous recovery time (minutes) for is shown in a graph. Note that the graph of FIG. 8, in a conventional wireless communication synchronization recovery method (wireless communication method described in Non-Patent Document 2), and sets the value of b to 2 (b = 2) intended, W R _{/ W} = 2 for, i.e., activity time W _R recovery mode the expected value of the synchronization recovery time for twice the activity time W of the normal mode, plotted as a comparative example.

図８のグラフから、従来の無線通信同期回復方法と比べ、ｂの値を１に設定した第１の無線通信同期回復方法の方が、Ｗ_Ｒ／Ｗ＝２の場合において同期回復時間が早いことがわかる。また、従来の無線通信同期回復方法と同じ同期回復時間とするのに、Ｗ_Ｒ／Ｗ＝１．５程度でよいことがわかる。このことは、リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを通常モードの活動時間Ｗからの増分が少なくてよく、充電時間、すなわち、電池サイズの増分が少なくてよいことを示しており、第１の無線通信同期回復方法の方が、従来の無線通信同期回復方法よりも、電池サイズが小さくても同期回復が早いことがわかる。 From the graph of FIG. 8, compared with the conventional wireless communication synchronization recovery method, towards the first wireless communication synchronization recovery method sets the value of b 1 is earlier synchronization recovery time in the case of _W R _/ W = 2 You can see that. Also, for the same synchronization recovery time and conventional wireless communication synchronization recovery method, it can be seen that may be about _W R _/ W = 1.5. This may be less increment of the activity time W _R recovery mode from the active time W of the normal mode, charging time, i.e., it indicates that may be small incremental battery size, the first wireless communication It can be seen that the synchronous recovery method is faster than the conventional wireless communication synchronous recovery method even if the battery size is small.

図９は、通常モードの周期Ｔが１０００（ミリ秒）、活動時間Ｗが１０（ミリ秒）である場合に、ｂの値を１〜３に設定し（ｂ＝１〜３）、Ｗ_Ｒ／Ｗの値に対する同期回復時間（分）の期待値をグラフに表したものである。
図９のグラフから、ｂの値が小さくなるほど、同期回復時間が早くなる傾向にあることを示している。図９のグラフから、ｂの値は１に設定する方が、同期回復時間が早くなることがわかる。 9, the period T of the normal mode 1000 (ms), set when activity time W is 10 ms, the value of b in 1 to 3 (b = 1 to 3), _{W R} The graph shows the expected value of the synchronous recovery time (minutes) with respect to the value of / W.
From the graph of FIG. 9, it is shown that the smaller the value of b, the faster the synchronization recovery time tends to be. From the graph of FIG. 9, it can be seen that the synchronization recovery time becomes faster when the value of b is set to 1.

図１０は、通常モードの周期Ｔが１０００（ミリ秒）、活動時間Ｗが９（ミリ秒）である場合に、ｂの値を１に設定（ｂ＝１）した場合に、同期ずれの大きさ（ミリ秒）に対する同期回復時間（分）の期待値をグラフに表したものである。
図１０のグラフから、１周期以内の任意の同期ずれに対する同期回復時間は、同期ずれの大きさに対して右下がりの直線になることがわかる。また、同期ずれの起きる確率が一様であるとすると同期回復時間は平均で約６分であり，最大でも約１２分程度であることがわかる。 FIG. 10 shows a large synchronization shift when the value of b is set to 1 (b = 1) when the period T of the normal mode is 1000 (milliseconds) and the activity time W is 9 (milliseconds). This is a graph showing the expected value of the synchronous recovery time (minutes) with respect to the value (milliseconds).
From the graph of FIG. 10, it can be seen that the synchronization recovery time for any synchronization deviation within one cycle becomes a straight line downward to the right with respect to the magnitude of the synchronization deviation. Further, assuming that the probability of synchronization deviation is uniform, it can be seen that the synchronization recovery time is about 6 minutes on average and about 12 minutes at the maximum.

ｂ＝０の場合の第２の無線通信同期回復方法について回復時間の期待値について説明する。
第２の無線通信同期回復方法において、受信ノードが活動時間にデータを受信ができなかった場合、受信ノードの周期と活動時間を、下記式４，６，７を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。ｂ＝０を下記式４に代入すると、Ｔ_Ｒ＝γＴとなる。 The expected value of the recovery time will be described for the second wireless communication synchronous recovery method when b = 0.
Change in the second wireless communication synchronization recovery process, if the receiving node could not receive the data on the activation time, the period and activity time of the receiving node, the T _R and W _R, which satisfy the following formula 4, 6, and 7 To do. When the b = 0 is substituted into the following equation 4, and _{T R} = [gamma] T.

（数１２）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔ・・・（式４）
Ｗ_Ｒ ≧ Ｗ＋ (１−γ)Ｔ・・・（式６）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式７） (Number 12)
_{T R = (b + γ)} T ··· ( Equation 4)
_{W R ≧ W + (1-} γ) T ··· ( Equation 6)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 7)

図１１は、受信ノードＢにおいて、同期ずれが生じ、データが受信できなかった場合に、リカバリーモードの状態に切り替える動作を示したものである。図１１では、リカバリーモードにおいて、受信ノードＢは通常の動作状態より、充電時間を短くし、充電時間に対応して受信待機時間（活動時間）を長くとる様子を示している。この時、送信ノードＡは動作モードが変わることはなく、通常モードの周期で充電と送信を繰り返す。通常モードの送信ノードＡとリカバリーモードの受信ノードＢの動作を有限回繰り返すことによって、センサノードＡとＢ間の同期回復を行なう。同期ずれをｄとした時、任意のｄに対して、リカバリーモードの動作を有限回繰り返すことで、第２の無線通信同期回復方法の条件で同期を回復できる。 FIG. 11 shows an operation of switching to the recovery mode state when data cannot be received due to a synchronization shift in the receiving node B. FIG. 11 shows that in the recovery mode, the receiving node B shortens the charging time and increases the reception standby time (activity time) corresponding to the charging time, as compared with the normal operating state. At this time, the operation mode of the transmission node A does not change, and charging and transmission are repeated in the cycle of the normal mode. Synchronous recovery between sensor nodes A and B is performed by repeating the operations of the transmission node A in the normal mode and the reception node B in the recovery mode a finite number of times. When the synchronization deviation is d, the synchronization can be recovered under the condition of the second wireless communication synchronization recovery method by repeating the operation of the recovery mode a finite number of times for any d.

通常モードの活動時間をＷ、充電時間をＳ、活動時間Ｗと充電時間Ｓを足した時間（周期）をＴとすると、γは０＜γ＜１を満たす任意の数である場合に、上記式６は、どのような同期ずれであっても、この動作を有限回繰り返すことで同期回復が可能である十分条件となる。
上記式６を満たせばよいため、活動時間Ｗと充電時間Ｓはそれぞれ異なる割合で変化させることができる。上記式６を満たせば、どのようなずれの場合でも有限回の動作で同期回復が可能であり、回復時間はγの値によって決定されることになる。リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定手順としては、図４に示すように、リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを決めてから、上記式６を満たす最小のγを求めることによって、最適な回復時間を選択することができる。 Assuming that the activity time in the normal mode is W, the charging time is S, and the time (cycle) obtained by adding the activity time W and the charging time S is T, γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1. Equation 6 is a sufficient condition that synchronization recovery is possible by repeating this operation a finite number of times regardless of any synchronization deviation.
Since the above equation 6 may be satisfied, the activity time W and the charging time S can be changed at different ratios. If the above equation 6 is satisfied, synchronous recovery is possible with a finite number of operations in any deviation, and the recovery time is determined by the value of γ. The procedure for setting the period T _R and activity time W _R recovery mode, as shown in FIG. 4, after determining the active time W _R recovery mode, by determining the minimum γ satisfying the above equation 6, the optimal Recovery time can be selected.

図１２は、通常モードの周期Ｔが１０００（ミリ秒）、活動時間Ｗが１０（ミリ秒）である場合に、ｂの値を０に設定（ｂ＝０）し、リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒが９９９（ミリ秒）、活動時間Ｗ_Ｒが１１（ミリ秒）である場合に、同期ずれの大きさ（ミリ秒）に対する同期回復時間（分）の期待値をグラフに表したものである。
図１２のグラフから、１周期以内の任意の同期ずれに対する同期回復時間は、同期ずれの大きさに比例することがわかる。また、Ｗ_Ｒ／Ｗが１．１倍という小さな値であるが、同期ずれの起きる確率が一様であるとすると同期回復時間は平均で約８分であり、最大でも約１６分程度と高速で同期回復することがわかる。 12, the period T is 1000 milliseconds in the normal mode, when the activity time W is 10 ms, the value of b is set to 0 (b = 0), the period of the recovery mode _{T R} There 999 (ms), when activity time W _R is 11 (ms) illustrates a expected value of the magnitude of the out-of-sync synchronization recovery time for milliseconds (min) chart.
From the graph of FIG. 12, it can be seen that the synchronization recovery time for any synchronization deviation within one cycle is proportional to the magnitude of the synchronization deviation. Further, W is R _{/ W} is small as 1.1 times, synchronization recovery time when the probability of occurring the synchronization deviation is assumed to be uniform is about 8 minutes on average, faster and about 16 minutes at the maximum It can be seen that synchronous recovery is performed with.

ｂ＝０の場合の第２の無線通信同期回復方法であって、活動時間Ｗ_Ｒに関する式が不等号ではなく等号である場合について回復時間の期待値について説明する。
受信ノードが活動時間にデータを受信ができなかった場合、受信ノードの周期と活動時間を、下記式４，５´，７を満たすＴ_ＲとＷ_Ｒに変更する。
ｂ＝１を下記式４に代入すると、Ｔ_Ｒ＝（１＋γ）Ｔとなる。 a second wireless communication synchronization recovery method in the case of b = 0, the expected value of the recovery time will be described equation for activity time W _R is equal rather than inequality.
If the receiving node could not receive the data on the activation time, the period and activity time of the receiving node, the following equation 4,5' changes in T _R and W _R satisfying 7.
When the b = 1 is substituted into the following equation _4, and T R = (1 + γ) T.

（数１３）
Ｔ_Ｒ＝（ｂ＋γ）Ｔ・・・（式４）
Ｗ_Ｒ＝Ｗ＋ γＴ・・・（式５´）
Ｔ_Ｒ＞Ｗ_Ｒ・・・（式７） (Number 13)
_{T R = (b + γ)} T ··· ( Equation 4)
W _R = W + γT ··· (Equation 5 ')
T _{_R>} W _R ··· (Equation 7)

同期ずれをｄとした時、任意のｄに対して、リカバリーモードの動作を有限回繰り返すことで同期を回復できる。通常モードの活動時間をＷ、充電時間をＳ、活動時間Ｗと充電時間Ｓを足した時間（周期）をＴとすると、γは０＜γ＜１を満たす任意の数である場合に、上記式５´は、どのような同期ずれであっても、この動作を有限回繰り返すことで同期回復が可能である十分条件となる。
上記式５´を満たせばよいため、活動時間Ｗと充電時間Ｓはそれぞれ異なる割合で変化させることができる。上記式５´を満たせば、どのようなずれの場合でも有限回の動作で同期回復が可能であり、回復時間はγの値によって決定されることになる。リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒと活動時間Ｗ_Ｒの設定手順としては、図４に示すように、リカバリーモードの活動時間Ｗ_Ｒを決めてから、上記式５´を満たすγを求めることによって、最適な回復時間を選択することができる。 When the synchronization shift is d, the synchronization can be restored by repeating the operation of the recovery mode a finite number of times for any d. Assuming that the activity time in the normal mode is W, the charging time is S, and the time (cycle) obtained by adding the activity time W and the charging time S is T, γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1. Equation 5'is a sufficient condition that synchronization recovery is possible by repeating this operation a finite number of times regardless of any synchronization deviation.
Since it is sufficient to satisfy the above equation 5', the activity time W and the charging time S can be changed at different ratios. If the above equation 5'is satisfied, synchronous recovery is possible with a finite number of operations in any deviation, and the recovery time is determined by the value of γ. The procedure for setting the period T _R and activity time W _R recovery mode, as shown in FIG. 4, after determining the active time W _R recovery mode, by determining the γ satisfies the equation 5 'optimal You can choose the recovery time.

図１３は、通常モードの周期Ｔが１０００（ミリ秒）、活動時間Ｗが１０（ミリ秒）である場合に、ｂの値を１に設定（ｂ＝１）し、リカバリーモードの周期Ｔ_Ｒが１００１（ミリ秒）、活動時間Ｗ_Ｒが１１（ミリ秒）である場合に、同期ずれの大きさ（ミリ秒）に対する同期回復時間（分）の期待値をグラフに表したものである。
図１３のグラフから、１周期以内の任意の同期ずれに対する同期回復時間は、同期ずれの大きさに対して右下がりの直線になることがわかる。また、Ｗ_Ｒ／Ｗが１．１倍という小さな値であるが、同期ずれの起きる確率が一様であるとすると同期回復時間は平均で約８分であり、最大でも約１６分程度と高速で同期回復することがわかる。 13, the period T of the normal mode 1000 (ms), when activity time W is 10 (ms), sets the value of b to 1 (b = 1), and the period of the recovery mode _{T R} There 1001 (ms), when activity time W _R is 11 (ms) illustrates a expected value of the magnitude of the out-of-sync synchronization recovery time for milliseconds (min) chart.
From the graph of FIG. 13, it can be seen that the synchronization recovery time for any synchronization deviation within one cycle becomes a straight line downward to the right with respect to the magnitude of the synchronization deviation. Further, W is R _{/ W} is small as 1.1 times, synchronization recovery time when the probability of occurring the synchronization deviation is assumed to be uniform is about 8 minutes on average, faster and about 16 minutes at the maximum It can be seen that synchronous recovery is performed with.

本発明は、送信ノードと受信ノードの通信同期に時刻管理と受信確認応答を行わないセンサネットワークに有用である。本発明は、無線通信機能を装着した極微細なセンサノードに適応できるため、例えば、多数の微細センサノードを塗料に混ぜ込むことにより、或は、それらを空中に散布することにより、さまざまな空間において、メインテナンスフリーなセンサネットワークを構築することが可能である。 The present invention is useful for a sensor network that does not perform time management and reception confirmation response for communication synchronization between a transmitting node and a receiving node. Since the present invention can be applied to ultrafine sensor nodes equipped with a wireless communication function, for example, by mixing a large number of fine sensor nodes with paint or by spraying them in the air, various spaces can be used. In, it is possible to construct a maintenance-free sensor network.

具体的なアプリケーションとしては、１）ビルや橋梁等の建造物の常時診断など構造モニタリング、２）各種工場における製品生産等の環境モニタリングや地殻の長期変動の環境モニタリング、３）ビル内の局所的な人の有無、照度、温度、湿度などを常時監視するシステム、４）センターライン・路側帯線・道路標識・ガードレールなどの塗料に混ぜたセンサノードによるセンサネットワークとスマートカーとの連携によって、事故回避と省エネを実現する自動交通制御システム、５）通学路のガードレールや道路標識・電柱に塗布されたセンサノードで構築されるセンサネットワークと、児童や年配者の所有物や衣服等に貼付されたセンサノードを連携させて見守りを行う見守りシステム等が挙げられる。 Specific applications include 1) structural monitoring such as constant diagnosis of buildings and bridges, 2) environmental monitoring such as product production at various factories, and environmental monitoring of long-term crustal movements, and 3) local areas within buildings. A system that constantly monitors the presence or absence of people, illuminance, temperature, humidity, etc. 4) Accidents caused by cooperation between a smart car and a sensor network using sensor nodes mixed with paint such as center lines, roadside bands, road signs, and guard rails. An automatic traffic control system that realizes avoidance and energy saving, 5) A sensor network constructed with sensor nodes applied to guard rails, road signs, and electric poles on school roads, and attached to the belongings and clothes of children and the elderly. A monitoring system or the like that monitors by linking sensor nodes can be mentioned.

Claims

At least one of the time management and the reception acknowledgment to the communication synchronization of the transmitting and receiving nodes In its your unnecessary sensor networks, has an operating state consisting of active time and the sleep time, and a work time and the sleep time It is a wireless communication synchronization recovery method for each sensor node that repeats the cycle.
The data from the local node another node when the unreceivable, the cycle and active time of the own node, the wireless communication the synchronization recovery method and changes in T _R and W _R satisfying the following formula:
(Number 1)
_{T R = (b ± γ)} T ··· ( Equation 1)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 2)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 3)
(In the above equation, T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 1 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1.) ..

At least one of the time management and the reception acknowledgment to the communication synchronization of the transmitting and receiving nodes In its your unnecessary sensor networks, has an operating state consisting of active time and the sleep time, and a work time and the sleep time It is a wireless communication synchronization recovery method for each sensor node that repeats the cycle.
The data from the local node another node when the Not Ready, satisfy T _R and W for the period between active time of the own node, is obtained as a logical sum of equality condition and the following equation 5 and equation 6 below Equation 4 Wireless communication synchronization recovery method characterized by changing to _R:
(Number 2)
_{T R = (b + γ)} T ··· ( Equation 4)
W _R ≧ W + γT ··· (Equation 5)
_{W R ≧ W + (1-} γ) T ··· ( Equation 6)
T _{_R>} W _R ··· (Equation 7)
(In the above equation, T and W are the normal cycle and activity time, respectively, and T> W is satisfied, b is an integer of 0 or more, and γ is an arbitrary number satisfying 0 <γ <1.) ..

First, to set the long idle time W _R than the activity time W of the normal,
Next, the wireless communication synchronous recovery method according to claim 1, wherein the maximum γ satisfying the above equation 2 is calculated.

First, to set the long idle time W _R than the activity time W of the normal,
Next, the wireless communication synchronous recovery method according to claim 2, wherein the maximum γ satisfying the above formula 5 is calculated, or the minimum γ satisfying the above formula 6 is calculated.

In the above equation 1, b = 1 to 3 and
In the formula _2, W R / W is 2 or more and less than 1,
The wireless communication synchronous recovery method according to claim 1 or 3.

In the above equation 4, b is 0 to 3, and the value is 0 to 3.
In the formula 5, _6, W R / W is 2 or more and less than 1,
The wireless communication synchronous recovery method according to claim 2 or 4.

In the above formula 1, in the case of _{b = 1, T R = (} b + γ) T,
W _{_R} - W = T _R -T to satisfy the wireless communication the synchronization recovery method according to claim 1, characterized in that to change the _{T R} and _{W R.}

In the above equation 4, when b = 1,
W _{_R} - W = T _R -T to satisfy the wireless communication the synchronization recovery method according to claim 2, characterized in that to change _{T R} and _{W R.}

W _R / W is less than 2 greater than 1,
The wireless communication synchronous recovery method according to claim 7 or 8.

In the above formula 1, in the case of _{b = 1, T R = (} b-γ) T,
W _{_R} - W = T -T _R to satisfy the wireless communication the synchronization recovery method according to claim 1, characterized in that to change the _{T R} and _{W R.}

In the above equation 4, when b = 0,
W _{_R} - W = T -T _R to satisfy the wireless communication the synchronization recovery method according to claim 2, characterized in that to change _{T R} and _{W R.}

A program that is executed by the computer installed in the sensor node.
A program that causes a computer to execute the wireless communication synchronization recovery method according to any one of claims 1 to 11.

A sensor network system constructed by a plurality of sensor nodes equipped with the program of claim 12 and having a wooden network structure or a linear network structure.

A sensor network system that performs synchronization recovery that does not require at least one of time management and reception confirmation response for communication synchronization between a transmitting node and a receiving node by the wireless communication synchronization recovery method according to any one of claims 1 to 11.