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    重庆时时彩: 网络终端、网络系统、时刻同步方法以及时刻同步程序.pdf

    关 键 词:
    网络 终端 系统 时刻 同步 方法 以及 程序
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    摘要
    申请专利号:

    CN201080015961.X

    申请日:

    2010.04.05

    公开号:

    CN102388375A

    公开日:

    2012.03.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 13/00申请日:20100405|||公开
    IPC分类号: G06F13/00; G04G5/00; G04G7/00; G06F1/14 主分类号: G06F13/00
    申请人: 欧姆龙 株式会社; 国立大学法人东京大学
    发明人: 内藤丈嗣; 上条俊介; 藤村嘉一
    地址: 日本国京都府京都市
    优先权: 2009.04.10 JP 2009-096203
    专利代理机构: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 李辉;黄纶伟
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201080015961.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.09.09|||2012.06.06|||2012.03.21

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    能够抑制系统规模的增大,甚至能应用于Ad?hoc型的系统,并能与其他传感器节点(1)之间进行所计时的时刻的同步。各传感器节点(1)利用存在于网络上的传感器节点(1)之间反复传输的时刻序列数据,计算网络上存在的其他传感器节点(1)的计时器(14)所计时的平均时刻,将自身传感器节点(1)的计时器(14)的时刻对准为该平均时刻。

    权利要求书

    1.一种网络终端,其具备:
    通信单元,其与经由网络连接的其他网络终端进行通信;
    时刻序列数据生成单元,其在到达预定的定时时,生成将本终端的识别编号与本
    终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,并生成登记了该时刻信息的时
    刻序列数据;
    追加登记单元,其在上述通信单元接收到从其他网络终端发送来的上述时刻序列
    数据时,生成将本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时
    刻信息,并将该时刻信息追加登记到本次接收到的时刻序列数据中;
    传输目的地决定单元,其针对上述时刻序列数据生成单元生成的每个时刻序列数
    据以及上述追加登记单元追加登记了时刻信息的每个时刻序列数据,决定作为传输目
    的地的网络终端;
    传输单元,其在上述传输目的地决定单元每次决定上述时刻序列数据的传输目的
    地时,通过上述通信单元传输该时刻序列数据;
    判定单元,如果在上述追加登记单元追加登记了上述时刻信息的时刻序列数据
    中,多次登记上述时刻信息的网络终端的台数超过预定的阈值台数,则所述判定单元
    判定为满足时刻对准条件;以及
    时刻对准单元,其在上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件时,根据该时刻序
    列数据中登记的时刻信息,进行对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的时刻对准,
    如果在上述时刻序列数据中,多次登记上述时刻信息的网络终端的台数超过预定
    的阈值台数,则上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件。
    2.根据权利要求1所述的网络终端,其中,
    上述时刻对准单元针对每个多次登记上述时刻信息的网络终端,根据该网络终端
    最初登记的时刻信息与最后登记的时刻信息的时间差、以及其间的传输次数,计算任
    意两个网络终端之间的上述时刻序列数据的传输所需的平均传输处理时间,并且,
    针对每个多次登记上述时刻信息的网络终端,使用之前计算出的平均传输处理时
    间,计算计时器在特定的定时进行了计时的时刻的平均即平均原点时刻,
    进而,计算校正时间,该校正时间是利用此处计算出的平均传输处理时间以及平
    均原点时刻,对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的校正时间。
    3.根据权利要求1或2所述的网络终端,其中,
    当在上述时刻序列数据中多次登记上述时刻信息、并且最初登记的时刻信息与最
    后登记的时刻信息之间的传输次数超过预定的传输阈值次数的网络终端的台数超过
    了预定的阈值台数时,上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件。
    4.根据权利要求1~3中任意一项所述的网络终端,其中,
    上述传输目的地决定单元将经由上述网络连接的网络终端中的本次传输的上述
    时刻序列数据中的时刻信息的登记数最小的网络终端设定为发送目的地,如果设定为
    该发送目的地的网络终端是不能直接通信的网络终端,则将位于与该网络终端的通信
    路径上且能直接通信的其他网络终端决定为传输目的地。
    5.根据权利要求4所述的网络终端,其中,
    如果上述通信单元接收到的从其他网络终端发送来的上述时刻序列数据中设定
    的发送目的地是本终端以外的终端,则上述传输目的地决定单元不对该时刻序列数据
    设定发送目的地。
    6.根据权利要求1~5中任意一项所述的网络终端,其中,该网络终端具备:
    第1传输禁止单元,其禁止将被上述时刻对准单元用于本终端的计时器的时刻对
    准的时刻序列信息传输给其他网络终端。
    7.根据权利要求1~6中任意一项所述的网络终端,其中,
    上述追加登记单元在由上述时刻对准单元进行的上述计时器的时刻对准结束之
    后,当上述通信单元接收到从其他网络终端发送来的上述时刻序列数据时,根据上述
    时刻对准单元进行时刻对准前的上述计时器的计时时刻来生成上述时刻信息,将该时
    刻信息追加登记到本次接收到的时刻序列数据中。
    8.根据权利要求1~7中任意一项所述的网络终端,其中,该网络终端具备:
    重新生成指示单元,其在上述传输单元不能传输上述时刻序列数据时,对生成了
    相应的时刻序列数据的网络终端,进行指示重新生成上述时刻序列数据的通知。
    9.根据权利要求1~8中任意一项所述的网络终端,其中,
    上述传输单元对每个经由网络连接的网络终端传输登记了能否通信的状态的状
    态表和上述时刻序列数据。
    10.根据权利要求9所述的网络终端,其中,
    上述状态表是针对每个经由网络连接的网络终端,登记了能否通信的状态和表示
    上述时刻对准单元进行的上述计时器的时刻对准结束/未结束的状态的表,
    上述网络终端还具备第2传输禁止单元,如果在上述状态表中登记的所有网络终
    端的状态为不能通信或上述计时器的时刻对准结束的任意一个,则上述第2传输禁止
    单元禁止该状态表以及相应的时刻序列信息的传输。
    11.一种网络系统,其经由网络以能够通信的方式连接有多个网络终端,其中,
    各网络终端具备:
    通信单元,其与经由所述网络连接的其他网络终端进行通信;
    时刻序列数据生成单元,其在到达预定的定时时,生成将本终端的识别编号与本
    终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,并生成登记了该时刻信息的时
    刻序列数据;
    追加登记单元,其在上述通信单元接收到从其他网络终端发送来的上述时刻序列
    数据时,生成将本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时
    刻信息,并将该时刻信息追加登记到本次接收到的时刻序列数据中;
    传输目的地决定单元,其针对上述时刻序列数据生成单元生成的每个时刻序列数
    据以及上述追加登记单元追加登记了时刻信息的每个时刻序列数据,决定作为传输目
    的地的网络终端;
    传输单元,其在上述传输目的地决定单元每次决定上述时刻序列数据的传输目的
    地时,通过上述通信单元传输该时刻序列数据;
    判定单元,其判定上述追加登记单元追加登记了上述时刻信息的时刻序列数据是
    否满足设定的时刻对准条件;以及
    时刻对准单元,其在上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件时,根据该时刻序
    列数据中登记的时刻信息,进行对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的时刻对准,
    如果在上述时刻序列数据中,多次登记上述时刻信息的网络终端的台数超过预定
    的阈值台数,则上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件。
    12.一种网络系统中的终端间的时刻同步方法,该网络系统经由网络以能够通信
    的方式连接有多个网络终端,其中,各网络终端进行如下步骤:
    在到达预定的定时时,生成将本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前
    时刻对应起来的时刻信息,并生成登记了该时刻信息的时刻序列数据;
    而且,在通信单元接收到从其他网络终端发送来的上述时刻序列数据时,生成将
    本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,并将该
    时刻信息追加登记到本次接收到的时刻序列数据中;
    在本终端中,针对生成的每个时刻序列数据以及在本终端中追加登记了时刻信息
    的每个时刻序列数据,决定作为传输目的地的网络终端;
    每次决定上述时刻序列数据的传输目的地时,通过上述通信单元传输该时刻序列
    数据;
    如果在本终端追加登记了上述时刻信息的时刻序列数据中、多次登记上述时刻信
    息的网络终端的台数超过预定的阈值台数,则判定为满足时刻对准条件,
    当判定为满足该时刻对准条件时,根据登记到该时刻序列数据的时刻信息,进行
    对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的时刻对准。
    13.一种时刻同步程序,其使具备与经由网络连接的其他网络终端进行通信的通
    信单元的网络终端作为以下单元发挥功能,所述以下单元为:
    时刻序列数据生成单元,其在到达预定的定时时,生成将本终端的识别编号与本
    终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,并生成登记了该时刻信息的时
    刻序列数据;
    追加登记单元,其在上述通信单元接收到从其他网络终端发送来的上述时刻序列
    数据时,生成将本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时
    刻信息,并将该时刻信息追加登记到本次接收到的时刻序列数据中;
    传输目的地决定单元,其针对上述时刻序列数据生成单元生成的每个时刻序列数
    据以及上述追加登记单元追加登记了时刻信息的每个时刻序列数据,决定作为传输目
    的地的网络终端;
    传输单元,其在上述传输目的地决定单元每次决定上述时刻序列数据的传输目的
    地时,通过上述通信单元传输该时刻序列数据;
    判定单元,如果在上述追加登记单元追加登记了上述时刻信息的时刻序列数据
    中,多次登记上述时刻信息的网络终端的台数超过预定的阈值台数,则所述判定单元
    判定为满足时刻对准条件;以及
    时刻对准单元,其在上述判定单元判定为满足上述时刻对准条件时,根据该时刻序
    列数据中登记的时刻信息,进行对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的时刻对准。

    说明书

    网络终端、网络系统、时刻同步方法以及时刻同步程序

    技术领域

    本发明涉及经由网络与其他网络终端可通信地连接的网络终端、经由网络可通信
    地连接有多个网络终端的网络系统、使构成该网络系统的网络终端间的时刻同步的时
    刻同步方法、以及时刻同步程序。

    背景技术

    以往,多个传感器节点经由网络能相互通信的传感器网络系统用于海洋观测、地
    震观测等中。传感器节点设于每个观测地点。传感器节点是具有对所观测的现象进行
    测量的传感器功能以及与其他传感器节点进行通信的通信功能的终端。而且,通过对
    各传感器节点的测量数据进行总计处理,进行对象的观测。

    在该传感器网络系统中,为了将传感器节点之间的观测现象的测量数据在时间上
    进行整合,需要使各节点的时刻对准。作为使各传感器节点的时刻对准的时刻同步技
    术,有非专利文献1等中记载的RBS(Reference?Broadcast?Synchronization:参考广
    播同步)。在RBS的技术中,时刻同步服务器定期地广播发送被称为“参考数据包”的
    数据包,客户端(传感器节点)根据接收到的参考数据包的信息对准计时器的时刻,
    由此,使传感器节点之间的时刻同步。

    现有技术文献

    非专利文献

    非专利文献1:安藤?繋?田村?陽介?戸部?義人?南?正輝?編著「センサ
    ネットワ一ク技術」、東京電機大学出版局、2005年5月20日出版、(第3章セン
    サネットワ一クのプロトコル、3.1基礎技術、3.1.1時刻同期、3.1.2RBS?95頁~
    99頁)

    发明内容

    发明所要解决的问题

    但是,在RBS中,由于需要定期广播发送“参考数据包”的时刻同步服务器,所
    以系统规模较大。

    此外,在直接连接传感器节点而构成的Ad?hoc型的传感器网络系统中,无法应
    用基于RBS的时刻同步。

    本发明的目的在于提供一种网络终端、时刻同步方法以及时刻同步程序,其能抑
    制系统规模的增大,并且即使是Ad?hoc型的系统,也能使在与其他网络终端之间所
    计时的时刻同步。

    此外,本发明的目的在于提供一种应用了上述网络终端的网络系统。

    解决问题的手段

    为了实现上述目的,本发明的网络终端以下述方式构成。

    在该网络终端中,通信单元与经由网络连接的其他网络终端进行通信。此外,时
    刻序列数据生成单元在到达预定的定时时生成将本终端的识别编号与本终端的计时
    器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,生成登记了时刻信息的时刻序列数据。生
    成该时刻序列数据的时刻是例如每天凌晨0时、每整时。此外,当通信单元接收到从
    其他网络终端发送来的时刻序列数据时,追加登记单元对本次接收到的时刻序列数据
    生成将本终端的识别编号与本终端的计时器所计时的当前时刻对应起来的时刻信息,
    并对其进行追加登记。传输目的地决定单元针对时刻序列数据生成单元所生成的每个
    时刻序列数据、以及追加登记单元追加登记了时刻信息的每个时刻序列数据,决定作
    为传输目的地的网络终端。时刻序列数据由传输单元传输到传输目的地决定单元所决
    定的传输目的地。

    因此,时刻序列数据在每次传输时,在被传输的网络终端中追加登记时刻信息。

    此外,在判定单元中作以下判定:追加登记单元追加登记了时刻信息的时刻序列
    数据是否满足所设定的时刻对准条件。判定单元,通过多次登记时刻信息的网络终端
    的台数是否超过预定的阈值台数,来判定是否满足时刻对准条件。而且,当判定单元
    判定为满足时刻对准条件时,时刻对准单元根据该时刻序列数据中登记的时刻信息来
    对本终端的计时器所计时的时刻进行校正。

    这样,时刻对准单元根据网络上存在的其他网络终端的时刻信息,对本终端的计
    时器所计时的时刻进行校正。即,各网络终端根据网络上存在的其他网络终端的时刻
    信息,对自身终端的计时器所计时的时刻进行校正。因此,就能使各网络终端的计时
    器所计时的时刻同步。

    例如,如果是多次登记时刻信息的网络终端,就能根据该网络终端最初登记的时
    刻信息与最后登记的时刻信息之间的时间差、以及其间的传输次数,来计算任意两个
    网络终端之间的时刻序列数据的传输所需要的平均传输处理时间。多次登记时刻信息
    的网络终端的台数越多,则该平均传输处理时间的精度也越高。另一方面,多次登记
    时刻信息的网络终端的台数越多,则从生成时刻序列数据起到成为满足时刻对准条件
    的状态为止所需要的时间就越长。因此,优选考虑使各网络终端的计时器所计时的时
    刻同步的精度和在该同步处理上花费的时间等来设定时刻对准条件。

    此外,针对多次登记时刻信息的每个网络终端,通过使用之前计算出的平均传输
    处理时间,就能计算计时器在特定的定时计时的时刻(原点时刻),就能将它们的平
    均计算为平均原点时刻。能将该平均原点时刻看作网络上存在的多个网络终端的计时
    器在特定的计时器计时的时刻的平均。

    另外,该平均原点时刻的计算精度受到上述平均传输处理时间的计算精度的影
    响。

    而且,时刻对准单元根据这里计算出的平均传输处理时间以及平均原点时刻,计
    算对本终端的计时器所计时的时刻进行校正的校正时间。该校正时间可以是本终端的
    原点时刻和平均原点时刻之间的差。本终端的原点时刻可以使用上述的平均传输处理
    时间来计算。

    此外,时刻对准条件可以是:在时刻序列数据中多次登记时刻信息、并且最初登
    记的时刻信息和最后登记的时刻信息之间的传输次数超过预定的传输阈值次数的网
    络终端的台数超过预定的阈值台数。这样,就能提高平均传输处理时间的计算精度。

    此外,传输目的地决定单元,在经由网络连接的网络终端中,将本次传输的时刻
    序列数据中的时刻信息的登记数为最小的网络终端设定为发送目的地,如果这里设为
    发送目的地的网络终端是无法直接通信的网络终端,则可以将位于与该网络终端通信
    的通信路径上的、并且能够直接通信的网络终端决定为传输目的地。根据这样的结构,
    就能抑制时刻序列数据被传输的网络终端的偏向。其结果,能抑制到达时刻序列信息
    满足时刻对准条件为止的时间的增多。

    此时,如果通信单元接收到的从其他网络终端发送来的时刻序列数据中设定的发
    送目的地是本终端以外的终端,则可以构成为不对该时刻序列数据设定发送目的地,
    即不改变发送目的地。

    本发明能抑制系统规模的增大,而且即使是Ad?hoc型的系统,也能在与其他网
    络终端之间使所计时的时刻同步。

    附图说明

    图1是表示传感器网络系统的图。

    图2是表示传感器节点的主要部分的结构的图。

    图3是表示时刻同步处理的流程图。

    图4是表示时刻同步处理的流程图。

    图5是表示时刻序列数据以及节点状态表的图。

    图6是表示时刻序列数据的图。

    图7是说明时刻同步处理的图。

    图8是说明时刻同步处理的图。

    图9是说明时刻同步处理的图。

    图10是说明时刻同步处理的图。

    图11是说明时刻同步处理的图。

    图12是说明时刻同步处理的图。

    图13是说明时刻同步处理的图。

    图14是说明时刻同步处理的图。

    图15是说明时刻同步处理的图。

    图16是说明时刻同步处理的图。

    图17是说明时刻同步处理的图。

    图18是说明时刻同步处理的图。

    图19是说明时刻同步处理的图。

    图20是说明时刻同步处理的图。

    图21是说明时刻同步处理的图。

    具体实施方式

    以下说明本发明的实施方式。

    图1是表示传感器网络系统的图。本传感器网络系统经由网络可通信地连接有多
    个传感器节点1(1A~1H)。在图1中,连接节点1之间的线为链路。该传感器节点
    1相当于本发明中提到的网络终端。传感器节点1之间的通信是直接进行或经由其他
    传感器节点1进行。在此,还将能直接通信的传感器节点1称为邻接的传感器节点1,
    将不能直接通信的传感器节点1(经由其他传感器节点1进行通信的传感器节点1)
    称为不邻接的传感器节点1。传感器节点1之间的通信可以是无线,也可以是有线。

    本传感器网络系统能够用作海洋观测、地震观测等观测系统。在每个观测地点设
    置传感器节点1。

    图2是表示传感器节点的主要部分的结构的图。传感器节点1具备控制部11、
    传感器部12、存储部13、计时器14、通信部15??刂撇?1控制主体各部的动作。
    传感器部12测量所观测的现象并处理测量结果。传感器部12具有与观测现象相应的
    光传感器、加速度传感器、图像传感器等,并对这些传感器观测到的现象进行测量。
    此外,传感器部12具有对传感器的输出进行处理的处理功能。存储部13存储使装置
    主体动作的动作程序、在动作时利用的设定数据等。该设定数据是该传感器网络系统
    的网络拓补、后述的同步处理开始定时、以及时刻对准条件等。此外,存储部13具
    有暂时存储在动作时产生的处理数据等的工作区域。计时器14对当前时刻进行计时。
    通信部15与网络上存在的其他传感器节点1进行通信。

    以下说明传感器节点1中的时刻同步处理。

    各传感器节点1被设定了该时刻同步处理的开始定时。该时刻同步处理的开始定
    时是每日凌晨0时、每个整时等。图3以及图4是表示该时刻同步处理的流程图。图
    1所示的网络上存在的各个传感器节点1执行该时刻同步处理。

    当计时器14计时的时刻变成被设定的时刻同步处理的开始时刻时(S1),传感器
    节点1生成时刻序列数据以及节点状态表(S2)。如图5(A)所示,时刻序列数据是
    累积登记有传输步骤编号、路由节点编号、与时刻对应的时刻信息的数据。传输步骤
    编号是串行编号。路由节点编号是识别登记了该时刻信息的传感器节点1的编号(在
    此是1A~1H)。时刻是登记该时刻信息时计时器14所计时的时刻。在S2中生成的
    时刻序列数据仅登记生成了该时刻序列数据的传感器节点1的时刻信息。图5(A)
    是例示传感器节点1E生成的时刻序列数据。

    此外,如图5(B)所示,节点状态表是针对每个节点,登记有将节点编号、可
    否通信标志、时刻对准结束标志、路由次数对应起来的节点信息的表。节点编号是用
    于识别传感器节点1的编号(这里是,1A~1H)??煞裢ㄐ疟曛臼潜硎径杂Φ拇衅?br />节点1的可否通信状态的标志。时刻对准结束标志是表示对应的传感器节点1在本次
    的时刻同步处理中时刻对准是否结束的标志。路由次数表示针对对应的传感器节点
    1,成对的时刻序列数据已路由的次数。在S2中生成的节点状态表中,各传感器节点
    1的可否通信标志被设为“1”(可通信)、时刻对准结束标志被设为“0”(时刻对准未结
    束)。此外,生成了该节点状态表的传感器节点1的路由次数被设为“1”,其他传感器
    节点的路由次数则被设为“0”。

    在该时刻同步处理中,使S2中生成的时刻序列数据以及节点状态表成对而在存
    在于网络上的传感器节点1之间反复传输。

    传感器节点1选择将要设定为S2中生成的时刻序列数据以及节点状态表的发送
    目的地(Destination)的传感器节点1(S3)。此外,根据在S3中选择的发送目的地
    的传感器节点1,决定作为时刻序列数据以及节点状态表的传输目的地的传感器节点
    1(S4)。在S3中,从节点状态表中登记的其他传感器节点1中随机选择发送目的地。
    此外,在S4中,判定本次选择的发送目的地是否是能够直接通信(邻接)的传感器
    节点1,如果是能够直接通信的传感器节点1,则将选择为发送目的地的传感器节点
    1决定为传输目的地。另一方面,如果本次选择的发送目的地是不能直接通信(不邻
    接)的传感器节点1,则将与选择为发送目的地的传感器节点1之间的通信路径最短
    (路由的传感器节点1的台数最少的路径)且能够直接通信的传感器节点1决定为传
    输目的地。传感器节点1使用存储部13中存储的网络拓扑来决定传输目的地。

    传感器节点1在通信部15中,使时刻序列数据以及节点状态表成对而发送到传
    输目的地(S5)。在S5中,将表示本次选择的发送目的地以及本次决定的传输目的地
    的信息与要发送的时刻序列数据以及节点状态表关联起来。此外,还可以将表示本次
    的时刻同步处理是涉及哪个轮次(round)(轮次由开始定时确定)的轮次信息关联起来。
    轮次信息可以是例如表示本次的时刻同步处理的开始日期时间的信息。

    此外,当在通信部15接收到从其他传感器节点1传输来的时刻序列数据以及节
    点状态表时(S6),传感器节点1在本次的时刻同步处理中判定时刻对准是否已经结
    束(S7)。传感器节点1在本次的时刻同步处理中,将表示计时器14的时刻对准是否
    结束的标志存储在存储部13中。如果时刻对准没有结束,则传感器节点1生成时刻
    信息并将其追加登记到本次接收到的时刻序列数据中(S8)。在该定时生成S8中追加
    登记的时刻信息。具体而言,使传输步骤编号成为将在接收的时间所登记的传输步骤
    编号加1后得到的值。使路由节点编号成为识别自身传感器节点1的编号。时刻为在
    该时间计时器14所计时的时刻。

    此外,传感器节点1在时刻对准结束时也生成时刻信息,将其追加登记到本次接
    收到的时刻序列数据中(S9)。S8和S9虽然是几乎相同的处理,但生成时刻信息的
    时刻不同。在S8中,将生成时刻信息的时刻设为计时器14在该定时所计时的时刻。
    而在S9中,将生成时刻信息的时刻设为使计时器14在该定时所计时的时刻回退了在
    后述时刻对准处理中进行了校正的校正时间后得到的时刻。即,将生成时刻信息的时
    刻设为进行时刻对准之前的时刻。

    另外,传感器节点1在进行时刻对准处理时,将此时的校正时间存储在存储部
    13中。详细情况将在后面叙述。

    传感器节点1判定在S8中追加登记了时刻信息的时刻序列数据是否满足预先设
    定的时刻对准条件(S10)。该时刻对准条件是用于判定时刻序列数据是否适于进行计
    时器14的时刻对准的条件,详细情况将在后面叙述。

    当在S10中判定为不满足时刻对准条件以及在S9中追加登记了时刻信息时,传
    感器节点1进行节点状态表的更新(S11),即,将节点状态表中的自身传感器节点1
    的路由次数加1。此外,在S11中,在本次的时刻同步处理中,如果时刻对准已经结
    束,则将节点状态表中的自身传感器节点1的时刻对准结束标志设为“1”。

    传感器节点1判定与本次接收到的时刻序列数据以及节点状态表关联的发送目
    的地是自身传感器节点1还是其他传感器节点1(S12)。当发送目的地是自身传感器
    节点1时,传感器节点1选择将要设定为本次已更新的时刻序列数据及节点状态表的
    发送目的地的传感器节点1(S13)。在S13中,在节点状态表中,从可否通信标志不
    是“0”(不可通信)且路由次数最少的其他传感器节点1中随机选择发送目的地???br />否通信标志为“0”的传感器节点1因某些原因而处于无法通信的状态。在后面说明该
    可否通信标志被设定为“0”的处理。S13是不将无法通信状态的传感器节点1选为发
    送目的地的处理。

    当在S12中判定为发送目的地不是自身传感器节点1时,传感器节点1不进行
    S13的处理。即,不改变发送目的地。传感器节点1根据在该定时选择的发送目的地,
    决定作为传输目的地的传感器节点1(S14),在S5中使时刻序列数据以及节点状态
    表成对而发送到传输目的地。此时,将表示本次选择的发送目的地以及所决定的传输
    目的地的信息与要发送的时刻序列数据以及节点状态表关联起来。

    如果传感器节点1在S5中时刻序列数据以及节点状态表的传输成功(S15),则
    返回S1。另一方面,如果S5中时刻序列数据以及节点状态表的传输失败,则重置作
    为本次传输目的地的传感器节点1的节点状态表的可否通信标志(设为“0”)(S16)。
    即,设为不可通信。传感器节点1对生成了在本次传输中失败的时刻序列数据的传感
    器节点1,进行指示重新生成时刻序列数据的通知(S17),返回S1。在S17中,还
    通知在S16中更新过的节点状态表,并通知在该定时知晓的不可通信的传感器节点1。
    此外,生成了该时刻序列数据的传感器节点1能够通过该时刻序列数据的最初登记的
    时刻信息来进行判断。

    传感器节点1当被指示重新生成时刻序列数据时,重新生成时刻序列数据以及节
    点状态表(S18、S19),进行S3以后的处理。虽然S19与S2的处理相同,但是对于
    在该定时知晓的不可通信的传感器节点1,生成将不可通信标志设为“0”的节点状态
    表。

    这样,时刻序列数据以及节点状态表在传感器节点1之间被反复传输,每次传输
    时,时刻信息被追加登记到时刻序列数据中。

    接着,说明S10中是否满足时刻对准条件的判定。在S10中,如果在时刻序列数
    据中多次登记时刻信息且最初登记的时刻信息与最后登记的时刻信息之间的传输次
    数超过预定的传输阈值次数的传感器节点1的台数超过了预定的阈值台数,则判定为
    该时刻序列数据满足时刻对准条件。

    该时刻对准条件可以设为在某种程度的精度计下能够算出以下示出的平均传输
    处理时间以及平均原点时刻的条件。平均传输处理时间是指存在于网络上的邻接的传
    感器节点1之间的、与时刻序列数据以及节点状态表的传输相关的平均时间。此外,
    平均原点时刻是指在特定的定时中存在于网络上的各传感器节点1的计时器进行了
    计时的时刻的平均时刻。

    因此,随着传输阈值次数及阈值台数的增多,计算出的平均传输处理时间以及使
    用该平均传输处理时间计算出的平均原点时刻的精度也提高。此外,各传感器节点1
    将计时器14对准到该平均原点时刻,因此,随着平均原点时刻的计算精度的提高,
    传感器节点1之间的时刻同步精度也提高。另一方面,伴随着传输阈值次数及阈值台
    数的增多,时刻序列数据满足时刻对准条件之前的传输次数也增加。即,该时刻同步
    处理的处理时间变长。因此,传输阈值次数及阈值台数可以根据系统中要求的时刻同
    步的精度来进行设定。此外,传输阈值次数及阈值台数优选考虑设定为存在于网络上
    的传感器节点1的全部台数。

    在此,在图1所示的传感器网络系统中,以将传输阈值次数设为2、将阈值台数
    设为3的情况为例进行说明。即,如果是多次登记时刻信息的传感器节点1,并且,
    在该传感器节点1最初登记的时刻信息与最后登记的时刻信息之间登记有3个以上的
    时刻信息的传感器节点1的台数是4台以上,则传感器节点1判定为满足时刻对准条
    件。

    当在S10判定为满足时刻对准条件时,传感器节点1计算平均传输处理时间
    (S21)。在S21中,针对每个登记有超过传输阈值次数的时刻信息的传感器节点1,
    求出最后的时刻信息的时刻与最初的时刻信息之间的时刻差(即,从登记最初的时刻
    信息起到登记最后的时刻信息为止的经过时间),计算这些合计时间。此外,针对每
    个登记有超过传输阈值次数的时刻信息的传感器节点1,求出最后的时刻信息的步骤
    编号与最初的时刻信息的步骤编号的差(即,从登记最初的时刻信息起到登记最后的
    时刻信息为止的时刻序列数据的传输次数),计算这些的合计次数。而且,将用在此
    计算出的合计时间除以在此计算出的合计次数的值计算为平均传输处理时间。

    例如,当接收图6所示的时刻序列数据并且在S10中判定为满足时刻对准条件时,
    对登记有超过传输阈值次数的时刻信息的传感器节点1B、1C、1E、1F的、从登记最
    初的时刻信息起到登记最后的时刻信息为止的经过时间进行了合计的合计时间为:

    (195-124)+(169-81)+(158-96)+(178-111)=288(ms)

    此外,对这些传感器节点1B、1C、1E、1F的、从登记最初的时刻信息到登记最
    后的时刻信息为止的时刻序列数据的传输次数进行合计得到的合计次数为:

    (11-5)+(10-2)+(7-1)+(9-3)=26(step)

    因此,计算出的平均传输处理时间为:

    288/26=11.08(ms/step)

    然后,传感器节点1针对本次平均传输处理时间的计算中使用的传感器节点1B、
    1C、1E、1F,计算假设的、传输步骤编号为“0”的定时中计时器14的计时时刻(以
    下,称为原点时刻)(S22)。利用在S21中计算出的平均传输处理时间来计算该原点
    时刻。具体而言,针对每个传感器节点1,计算从最后登记的时刻信息的时刻中减去
    平均传输处理时间与步骤数之积的时间得到的时刻。

    例如,在图6所示的例子中,传感器节点1B、1C、1E、1F的原点时刻分别是:

    传感器节点1B:19:00:00:195-11.08×11=19:00:00:073.12

    传感器节点1C:19:00:00:169-11.08×10=19:00:00:058.20

    传感器节点1E:19:00:00:158-11.08×7=19:00:00:075.40

    传感器节点1F:19:00:00:195-11.08×9=19:00:00:078.28

    而且,传感器节点1计算平均原点距离(S23)。在S23中,将在S22中计算出
    的传感器节点1B、1C、1E、1F的原点时刻的平均计算为平均原点时刻,在该图6
    中表示的例子中,平均原点时刻为19:00:00:071.25。

    进而,传感器节点1使用在S21中计算出的平均传输处理时间以及在S23中计算
    出的平均原点时刻,来计算登记最后的时刻信息的定时的平均时刻(S24)。登记了最
    后的时刻信息的传感器节点1是自身传感器节点1。传感器节点1将在S24中计算出
    的平均时刻与最后登记的时刻信息的时刻之差计算为针对自身传感器节点1的计时
    器14的校正时间(S25)。在图6所示的例子中,校正时间是1.87(ms)。

    另外,在图6所示的例子中,因为在S21以后的处理中利用了自身传感器节点1
    最后登记的时刻信息,所以即使将在S23中计算出的自身传感器节点1的原点时刻与
    在S24中计算出的平均原点时刻之差计算为针对自身传感器节点1的计时器14的校
    正时间,也是相同的。但是,当在上述S7中判定为自身传感器节点1的时刻对准结
    束、且在该定时存在满足时刻对准条件的时刻序列数据时,在S21以后的处理中利用
    这些时刻序列数据被传输的传感器节点1最后登记的时刻信息。此时,关于自身传感
    器节点1,由于未计算出原点时刻,所以在上述S24、S25的处理中计算校正时间。

    传感器节点1根据在S25中计算出的校正时间来校正计时器14的时刻(S26)。
    此外,传感器节点1将该校正时间存储于存储部13。传感器节点1使用该存储的校
    正时间进行S9中的处理。

    当在S26中校正计时器14的时刻后,传感器节点1不将本次的处理中使用的时
    刻序列数据传输到其他传感器节点1,而是返回S1。因此,当某一传感器节点1生成
    的时刻序列数据被某一传感器节点1用于计时器14的时刻校正时,这些时刻序列数
    据从该传感器网络上消失。一般而言,由于生成时刻序列数据的传感器节点1的台数
    和进行时刻对准的传感器节点1的台数相同,所以在所有的传感器节点1完成时刻对
    准的定时,所有时刻序列数据都从网络上消失。在该定时,时刻同步处理结束。

    但是,有时在生成了时刻序列数据之后,还会产生无法通信的传感器节点1。因
    此,各传感器节点1优选为:在节点状态表中,针对所有传感器节点1,当判定为时
    刻对准结束或被设定了不可通信的任一个时,禁止该时刻序列数据的传输(不进行传
    输)。该处理可以在S11之前进行。由此,即使产生在生成时刻序列数据之后变为不
    可通信的传感器节点1,也能防止时刻序列数据在传感器网络上一直不停地被传输的
    情况。

    接着,用具体例子说明上述图3以及图4中所示的流程图的动作。图7~图21
    是表示时刻同步处理的具体例子的图。图7~图21的(A)图表示传感器网络上的时
    刻序列数据的传输,(B)表示时刻序列数据,(C)表示节点状态表。

    在图7中,与图5同样地,是传感器节点1E生成图7(B)以及(C)所示的时
    刻序列数据以及节点状态表的例子。传感器节点1E选择路由次数为0的传感器节点
    1H作为在S3中的时刻序列数据以及节点状态表的发送目的地。传感器节点1E由于
    与传感器节点1H邻接,所以在S4中将传感器节点1H决定为传输目的地,发送时刻
    序列数据以及节点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1H在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图8(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图8(C))。在S11中,将与自身传感器节点1H对应的路由次数加1。此外,传感器
    节点1H由于将自身传感器节点1H设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数为
    0的传感器节点1B选择为新的发送目的地。传感器节点1H由于与传感器节点1B邻
    接,所以在S14中,将传感器节点1B决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1B在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图9(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图9(C))。在S11中,将与自身传感器节点1B对应的路由次数加1。此外,传感器
    节点1B由于将自身传感器节点1B设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数为
    0的传感器节点1G选择为新的发送目的地。传感器节点1B由于与传感器节点1G邻
    接,所以在S14中,将传感器节点1G决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    由于传感器节点1G处于不可通信的状态,所以传感器节点1B传输时刻序列数
    据以及节点状态表失败。在S16中,传感器节点1B更新节点状态表(参照图10(C))。
    在S16中,将传感器节点1G的可否通信标志设为不可通信。而且,传感器节点1B
    对生成了该时刻序列数据的传感器节点1E,在S17中指示重新生成时刻序列数据。
    此时,传感器节点1B可以将时刻序列数据以及节点状态表发送给传感器节点1E,也
    可以仅将节点状态表发送给传感器节点1E。此外,该时刻序列数据的重新生成的指
    示经由传感器节点1H被发送给传感器节点1E。

    传感器节点1E通过被指示重新生成时刻序列数据,在S19中生成图11(B)、以
    及(C)中所示的时刻序列数据以及节点状态表。这里生成的节点状态表中登记有传
    感器节点1G不可通信的情况。此外,传感器节点1E在S3中选择路由次数为0的传
    感器节点1C,作为时刻序列数据以及节点状态表的发送目的地。由于与传感器节点
    1C邻接,所以传感器节点1E在S4中将传感器节点1C决定为传输目的地,发送时
    刻序列数据以及节点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1C在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图12(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图12(C))。在S11中,将与自身传感器节点1C对应的路由次数加1。此外,传感
    器节点1C由于将自身传感器节点1C设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数
    为0的传感器节点1F选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1C将不可通信的
    传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1F邻接,所以在S14
    中,传感器节点1C将传感器节点1F决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1F在S8中将时刻信息追加登
    记到时刻序列数据中(参考图13(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考图
    13(C))。在S11中,将与自身传感器节点1F对应的路由次数加1。此外,传感器节
    点1F由于将自身传感器节点1F设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数为0
    的传感器节点1A选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1F将不可通信的传感
    器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1A邻接,所以在S14中,
    传感器节点1F将传感器节点1A决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节点状
    态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1A在该定时已结束时刻对
    准。传感器节点1A在S9中将时刻信息追加登记到时刻序列数据中(参考图14(B))。
    此外,传感器节点1A在S11中更新节点状态表(参照图14(C))。在S11中,将与
    自身传感器节点1A对应的路由次数加1,并且,对与自身传感器节点对应的时刻对
    准结束标志进行重置。

    另外,传感器节点1A根据传感器节点1E以外的传感器节点1所生成的时刻序
    列数据,结束时刻对准。

    此外,传感器节点1A将自身传感器节点1A设定为发送目的地,因此,在S13
    中将路由次数为0的传感器节点1B选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1A
    将不可通信的传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。传感器节点1A由于与传
    感器节点1B邻接,所以在S14中,将传感器节点1B决定为传输目的地,发送时刻
    序列数据以及节点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1B在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图15(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图15(C))。在S11中,将与自身传感器节点1B对应的路由次数加1。此外,传感
    器节点1B由于将自身传感器节点1B设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数
    为0的传感器节点1H选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1B将不可通信的
    传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1H邻接,所以在S14
    中,传感器节点1B将传感器节点1H决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1H在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图16(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图16(C))。在S11中,将与自身传感器节点1H对应的路由次数加1。此外,传感
    器节点1H由于将自身传感器节点1H设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数
    为0的传感器节点1D选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1H将不可通信的
    传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于不与传感器节点1D邻接,所以在
    S14中,传感器节点1H将传感器节点1E决定为传输目的地,发送时刻序列数据以
    及节点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1E在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图17(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图17(C))。在S17中,将与自身传感器节点1E对应的路由次数加1。此外,由于
    传感器节点1E未将自身传感器节点1E设定为发送目的地,所以在S13中不选择发
    送目的地。由于与被设定为发送目的地的传感器节点1D邻接,所以在S14中,传感
    器节点1E将传感器节点1D决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1D在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图18(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图18(C))。在S11中,将与自身传感器节点1D对应的路由次数加1。此外,传感
    器节点1D由于将自身传感器节点1D设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数
    为1的传感器节点1F选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1D将不可通信的
    传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1F邻接,所以在S14
    中,传感器节点1D将传感器节点1F决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1F在S8中将时刻信息追加登
    记到时刻序列数据中(参考图19(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考图
    19(C))。在S11中,将与自身传感器节点1F对应的路由次数加1。此外,传感器节
    点1F由于将自身传感器节点1F设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数为1
    的传感器节点1C选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1F将不可通信的传感
    器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1C邻接,所以在S14中,
    传感器节点1F将传感器节点1C决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节点状
    态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1C在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图20(B))。此外,在S11中,更新节点状态表(参考
    图20(C))。在S11中,将与自身传感器节点1C对应的路由次数加1。此外,传感
    器节点1C由于将自身传感器节点1C设定为发送目的地,所以在S13中将路由次数
    为1的传感器节点1B选择为新的发送目的地。此时,传感器节点1C将不可通信的
    传感器节点1G从发送目的地的选择中除去。由于与传感器节点1B邻接,所以在S14
    中,传感器节点1C将传感器节点1B决定为传输目的地,发送时刻序列数据以及节
    点状态表。

    接收到时刻序列数据以及节点状态表的传感器节点1B在S8中将时刻信息追加
    登记到时刻序列数据中(参考图21(B))。而且,在S10中,判定为时刻序列数据满
    足时刻对准条件,进行上述S21~S26的处理。由此,传感器节点1B完成本次的时
    刻同步处理中的、计时器14的时刻对准。

    这样,各传感器节点1将自身传感器节点1的计时器14的时刻对准存在于网络
    上的传感器节点1的计时器14所计时的平均时刻。因此,能够使网络上存在的各传
    感器节点1的计时器14的时刻同步。此外,由于不需要时刻同步服务器,因此能抑
    制系统规模,并且,还能够应用于Ad?hoc型的网络系统。

    此外,在节点状态表中,设定各传感器节点1的可否通信的状态,由于不会将不
    可通信的传感器节点1设为时刻序列数据以及节点状态表的发送目的地或传输目的
    地,所以就能够抑制无用的通信。

    此外,也可以构成为在各传感器节点1的存储部13中设置用于存储不可通信的
    传感器节点1的存储区域,不仅在实际通信时失败时、还在对接收到的节点状态表进
    行传输时,将存储有不可通信的情况的传感器节点1设定到节点状态表中。即,如果
    存储部13中存储的不可通信的传感器节点1在传输来的节点状态表中被设定为可以
    通信,则可以将其设定为不可通信。此外,此时优选构成为,如果存在在传输来的节
    点状态表中被设定为不可通信、在存储部13中未存储不可通信的情况的传感器节点
    1,则将该传感器节点1追加存储到存储部13中。由此,就能进一步可靠地防止对不
    可通信的传感器节点1传输时刻序列数据以及节点状态表。

    标号说明

    1??(1A~1H)传感器节点

    11?控制部

    12?传感器部

    13?存储部

    14?计时器

    15?通信部

    关于本文
    本文标题:网络终端、网络系统、时刻同步方法以及时刻同步程序.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5817628.html
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