專利名稱：通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)及通信系統(tǒng)，例如，涉及如由與傳感器網(wǎng)絡(luò)、或LAN(Local Area Network)連接的多個(gè)設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)等那樣，在空間上分散配置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)和設(shè)置在移動(dòng)體上的節(jié)點(diǎn)相互進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為一種不需要集中管理服務(wù)器，而通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)自治分布地進(jìn)行時(shí)隙分配來避免通信數(shù)據(jù)的發(fā)送沖突的方法，有專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)5所公開的方法。
這些方法是通過各節(jié)點(diǎn)與附近節(jié)點(diǎn)之間周期性地收發(fā)脈沖信號(hào)(表示本節(jié)點(diǎn)的發(fā)送時(shí)刻的控制信號(hào))，來進(jìn)行通信時(shí)刻的相互調(diào)整。由此，在脈沖信號(hào)的到達(dá)范圍(以后稱為相互作用范圍)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間，實(shí)現(xiàn)大致均等地分割1個(gè)周期(脈沖信號(hào)的發(fā)送周期)的時(shí)隙分配。即，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相互作用范圍內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)，提供均等的發(fā)送機(jī)會(huì)的通信方式。例如，在圖2所示的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)A與相互作用范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)(節(jié)點(diǎn)B、C等)之間，實(shí)現(xiàn)了大致均等地分割周期T的時(shí)隙分配。通過使網(wǎng)絡(luò)上的全部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行這樣的動(dòng)作，能夠?qū)⒏鞴?jié)點(diǎn)的傳感數(shù)據(jù)(使用時(shí)隙發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào))通過多跳(multihop)轉(zhuǎn)送到匯聚節(jié)點(diǎn)(sink node)。
專利文獻(xiàn)1日本特開2005-094663號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開2006-074617號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開2006-074619號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本特開2006-157438號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)5日本特開2006-157441號(hào)公報(bào)但是，在使用專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)5所公開的方法的情況下，如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)特定的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行以大比例分配時(shí)隙(time slot)那樣的不均等的時(shí)段(slot)分配的通信方式(即，在節(jié)點(diǎn)之間不均等地提供發(fā)送機(jī)會(huì)的通信方式)，則將產(chǎn)生以下的問題。
(1)發(fā)生脈沖信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送沖突。
(2)難以自由地控制向各節(jié)點(diǎn)分配的時(shí)隙的大小比率。特別是難以實(shí)現(xiàn)具有非常大的比率的時(shí)隙分配。
本案的專利申請(qǐng)人已經(jīng)對(duì)鑒于第1點(diǎn)而做出的發(fā)明進(jìn)行了申請(qǐng)(日本特愿2006-88191號(hào)；以下稱為在先申請(qǐng))。但是，即使是該在先申請(qǐng)所涉及的發(fā)明也未能解決第2問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)以及通信系統(tǒng)，能夠以使節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì)不均等的方式形成節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙，而且能夠自由地控制時(shí)隙的大小比率。
為了解決這樣的問題，本發(fā)明之1的通信控制裝置，安裝在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的每個(gè)之中，該通信系統(tǒng)包括旁路節(jié)點(diǎn)，配置于第1區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼時(shí)的量的要求高；以及非旁路節(jié)點(diǎn)，配置于包圍上述第1區(qū)域而形成的第2區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼的量的要求比上述旁路節(jié)點(diǎn)低；其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)接收單元，從附近節(jié)點(diǎn)接收表示附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)；通信時(shí)刻計(jì)算單元，基于所接收的來自附近節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，提供相互作用，使得改變周期各不相同的多個(gè)相位信號(hào)，而使各上述相位信號(hào)的狀態(tài)同步，由此，在各上述相位信號(hào)中的某個(gè)相位信號(hào)的周期內(nèi)，使基于各上述相位信號(hào)的周期的、在本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙寬度不同的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送周期形成為時(shí)間上的多路復(fù)用；狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送單元，基于通過上述通信時(shí)刻計(jì)算單元而實(shí)現(xiàn)了相互作用的各上述相位信號(hào)的任意一個(gè)的相位狀態(tài)，發(fā)送決定來自本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)。上述通信時(shí)刻計(jì)算單元具有狀態(tài)管理部，該狀態(tài)管理部管理針對(duì)本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)的周期不同的相位信號(hào)的狀態(tài)，規(guī)定時(shí)隙分配的順序關(guān)系。
本發(fā)明之2的通信控制方法，是安裝在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)中的通信控制裝置執(zhí)行的通信控制方法，該通信系統(tǒng)包括旁路節(jié)點(diǎn)，配置于第1區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼時(shí)的量的要求高；非旁路節(jié)點(diǎn)，配置于包圍上述第1區(qū)域而形成的第2區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼的量的要求比上述旁路節(jié)點(diǎn)低；其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)接收步驟、通信時(shí)刻計(jì)算步驟、和狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送步驟，在上述狀態(tài)變量信號(hào)接收步驟中，從附近節(jié)點(diǎn)接收表示附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)；在上述通信時(shí)刻計(jì)算步驟中，基于所接收的來自附近節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，提供相互作用，使得改變周期各不相同的多個(gè)相位信號(hào)，而使各上述各相位信號(hào)的狀態(tài)同步，由此，在各上述相位信號(hào)中的某個(gè)相位信號(hào)的周期內(nèi)，使基于各上述相位信號(hào)的周期的、在本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙寬度不同的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送周期形成為時(shí)間上的多路復(fù)用，并且，管理針對(duì)本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)的不同周期的相位信號(hào)的狀態(tài)，規(guī)定時(shí)隙分配的順序關(guān)系；在上述狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送步驟中，基于通過上述通信時(shí)刻計(jì)算步驟實(shí)現(xiàn)了相互作用的各上述相位信號(hào)的任意一個(gè)的相位狀態(tài)，發(fā)送決定來自本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)。
本發(fā)明之3的節(jié)點(diǎn)，其特征在于，具有本發(fā)明之1的通信控制裝置。
本發(fā)明之4的通信系統(tǒng)，其特征在于，配置有多個(gè)本發(fā)明之3的節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)以及通信系統(tǒng)，能夠形成節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙，使得節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì)不均等，而且能夠自由地控制時(shí)隙的大小比率。


圖1是表示第1實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的主要結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖2是表示以往的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)配置圖。
圖3是表示第1實(shí)施方式的通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)配置圖。
圖4是表示第1實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖5是第1實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)間的調(diào)諧的說明圖(1)。
圖6是第1實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)間的調(diào)諧的說明圖(2)。
圖7是說明第1實(shí)施方式的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元的功能的功能框圖。
圖8是說明第1實(shí)施方式的在相互作用范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間形成的相位關(guān)系例的說明圖。
圖9是說明第1實(shí)施方式的時(shí)隙分配的狀態(tài)的說明圖。
圖10是表示圖9中的節(jié)點(diǎn)A～D的配置的節(jié)點(diǎn)配置圖。
圖11是說明第2實(shí)施方式的時(shí)隙分配的狀態(tài)的說明圖。
圖中10-節(jié)點(diǎn)；11-脈沖信號(hào)接收單元；12-通信時(shí)刻計(jì)算單元；13-脈沖信號(hào)發(fā)送單元；14-調(diào)諧判定單元；15-數(shù)據(jù)通信單元；17-收斂判定單元；121-第1階層運(yùn)算部；122-第2階層運(yùn)算部；123-狀態(tài)管理部；1211和1221-非線性振動(dòng)計(jì)算單元；1212和1222-虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元。
具體實(shí)施例方式
(A)第1實(shí)施方式下面，參照附圖，對(duì)將本發(fā)明的通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)以及通信系統(tǒng)應(yīng)用在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第1實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
(A-0)第1實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)的種類第1實(shí)施方式中的通信系統(tǒng)，能夠?qū)μ囟ǖ膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)(以下適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)稱為節(jié)點(diǎn))以大比例分配時(shí)隙，形成節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì)不均等的通信方式。例如，如圖3所示，為了將在節(jié)點(diǎn)NA產(chǎn)生的數(shù)據(jù)最優(yōu)先實(shí)時(shí)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)NS，通過增大屬于某個(gè)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送比例，并降低其周邊區(qū)域的數(shù)據(jù)發(fā)送比例來實(shí)現(xiàn)。
以下，將使數(shù)據(jù)發(fā)送比例增大的節(jié)點(diǎn)稱為旁路節(jié)點(diǎn)，將使數(shù)據(jù)發(fā)送比例降低的節(jié)點(diǎn)稱為非旁路節(jié)點(diǎn)，將上述以外的節(jié)點(diǎn)稱為普通節(jié)點(diǎn)。另外，將旁路節(jié)點(diǎn)所屬的區(qū)域稱為旁路節(jié)點(diǎn)區(qū)域，將非旁路節(jié)點(diǎn)所屬的區(qū)域稱為非旁路節(jié)點(diǎn)區(qū)域，將普通節(jié)點(diǎn)所屬的區(qū)域稱為普通節(jié)點(diǎn)區(qū)域。
大致處于從最優(yōu)先數(shù)據(jù)的發(fā)送源節(jié)點(diǎn)NA連結(jié)匯聚節(jié)點(diǎn)NS的直線上的各節(jié)點(diǎn)是旁路節(jié)點(diǎn)，位于與這些旁路節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生相互作用的范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)是非旁路節(jié)點(diǎn)。
以下，在已預(yù)先確定了各節(jié)點(diǎn)是屬于上述3種節(jié)點(diǎn)中的哪一種的情況下來進(jìn)行說明。
(A-1)第1實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4是表示第1實(shí)施方式涉及的各節(jié)點(diǎn)10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框圖。如圖4所示，第1實(shí)施方式的各節(jié)點(diǎn)10具有脈沖信號(hào)接收單元11、通信時(shí)刻計(jì)算單元12、脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、調(diào)諧判定單元14、數(shù)據(jù)通信單元15、傳感器16、和收斂判定單元17。
另外，作為通信控制裝置，相當(dāng)于脈沖信號(hào)接收單元11、通信時(shí)刻計(jì)算單元12、脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、調(diào)諧判定單元14、和收斂判定單元17的部分。
脈沖信號(hào)接收單元11，將附近節(jié)點(diǎn)(本節(jié)點(diǎn)屬于其它節(jié)點(diǎn)的相互作用范圍內(nèi)的情況下的其它節(jié)點(diǎn))所發(fā)送的輸出脈沖信號(hào)作為輸入脈沖信號(hào)來接收。這里，脈沖信號(hào)被作為定時(shí)信號(hào)進(jìn)行收發(fā)，例如，具有高斯分布形狀等的脈沖形狀。另外，脈沖信號(hào)接收單元11基于附加于所接收的脈沖信號(hào)的節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息，來識(shí)別該發(fā)送源的其它節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性。
這里，所謂節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息是指為了表示本節(jié)點(diǎn)是旁路節(jié)點(diǎn)、非旁路節(jié)點(diǎn)還是普通節(jié)點(diǎn)，而由發(fā)送源節(jié)點(diǎn)附加于脈沖信號(hào)的信息。脈沖信號(hào)接收單元11可基于該節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息，識(shí)別出發(fā)送源節(jié)點(diǎn)是哪一種節(jié)點(diǎn)。
另外，脈沖信號(hào)接收單元11，基于節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息將發(fā)送源節(jié)點(diǎn)所屬的屬性信息和所接收的脈沖信號(hào)提供給通信時(shí)刻計(jì)算單元12。
關(guān)于通信時(shí)刻計(jì)算單元12，其詳細(xì)的功能將在后面說明，但其是基于由脈沖信號(hào)接收單元11提供的接收脈沖信號(hào)，形成并輸出規(guī)定本節(jié)點(diǎn)的通信時(shí)刻的相位信號(hào)的單元。此外，通信時(shí)刻計(jì)算單元12即使在沒有接收脈沖信號(hào)的情況下(例如在為起動(dòng)初始動(dòng)作的節(jié)點(diǎn)的情況下)，也能夠在本節(jié)點(diǎn)中形成并輸出所計(jì)算出的相位信號(hào)。
另外，通信時(shí)刻計(jì)算單元12具有第1階層運(yùn)算部121、第2階層運(yùn)算部122和狀態(tài)管理部123，它們是如后述那樣實(shí)現(xiàn)各自周期不同的兩個(gè)非線性振子模型的功能部(參照?qǐng)D1)。
第1實(shí)施方式的通信時(shí)刻計(jì)算單元12根據(jù)使本節(jié)點(diǎn)作為旁路節(jié)點(diǎn)、作為非旁路節(jié)點(diǎn)或作為普通節(jié)點(diǎn)來發(fā)揮作用的不同的情況，控制第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122的動(dòng)作。
關(guān)于這一點(diǎn)將在后面進(jìn)行詳細(xì)說明，但在使本節(jié)點(diǎn)作為普通節(jié)點(diǎn)發(fā)揮作用的情況下，通信時(shí)刻計(jì)算單元12將由第1階層運(yùn)算部121求出的相位信號(hào)提供給脈沖信號(hào)發(fā)送單元13。另外，在使本節(jié)點(diǎn)作為旁路節(jié)點(diǎn)或非旁路節(jié)點(diǎn)發(fā)揮作用的情況下，通信時(shí)刻計(jì)算單元12控制第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122的動(dòng)作，使它們協(xié)調(diào)地進(jìn)行動(dòng)作。
這里，結(jié)合圖5和圖6對(duì)通信時(shí)刻計(jì)算單元12所具有的、第1階層運(yùn)算部121或第2階層運(yùn)算部122作為單獨(dú)結(jié)構(gòu)的動(dòng)作功能的基本含義進(jìn)行詳細(xì)說明。
此外，圖5和圖6所示的狀態(tài)變化也與脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的功能有關(guān)，所以也包括脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的功能來進(jìn)行說明。
圖5和圖6表示了在關(guān)注某1個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，關(guān)注節(jié)點(diǎn)(本節(jié)點(diǎn))與附近節(jié)點(diǎn)(其它節(jié)點(diǎn))之間所形成的關(guān)系、即各自的非線性振動(dòng)節(jié)奏之間的相位關(guān)系隨時(shí)間變化的狀態(tài)。
圖5表示相對(duì)于關(guān)注節(jié)點(diǎn)i存在1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)j的情況。在圖5中，在圓周上旋轉(zhuǎn)的2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)表示與關(guān)注節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的非線性振動(dòng)節(jié)奏，質(zhì)點(diǎn)在圓周上的角度表示在該時(shí)刻的相位信號(hào)的值。將質(zhì)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)映射在縱軸或橫軸上而形成的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)與非線性振動(dòng)節(jié)奏對(duì)應(yīng)。通過基于后述式(1)的動(dòng)作，2個(gè)質(zhì)點(diǎn)要變?yōu)橄嗷シ聪?，即使如圖5(a)所示那樣，在初始狀態(tài)下2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相位接近，也會(huì)隨著時(shí)間的經(jīng)過，經(jīng)過圖5(b)所示的狀態(tài)(過渡狀態(tài))，向圖5(c)所示的2個(gè)質(zhì)點(diǎn)的相位差大致是π的穩(wěn)定狀態(tài)變化。
2個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別進(jìn)行以固有角振動(dòng)頻率參數(shù)ω為基本角速度(相當(dāng)于使自己的動(dòng)作狀態(tài)轉(zhuǎn)變的基本速度)的旋轉(zhuǎn)。這里，當(dāng)在節(jié)點(diǎn)之間基于脈沖信號(hào)的收發(fā)產(chǎn)生相互作用時(shí)，這些質(zhì)點(diǎn)分別使角速度變化(緩急)，其結(jié)果，達(dá)到維持適當(dāng)?shù)南辔魂P(guān)系的穩(wěn)定狀態(tài)?？煽吹?，該動(dòng)作通過2個(gè)質(zhì)點(diǎn)一邊旋轉(zhuǎn)一邊相互排斥，來形成穩(wěn)定的相位關(guān)系。在穩(wěn)定狀態(tài)下，如后述那樣，在各個(gè)節(jié)點(diǎn)處于規(guī)定相位(例如0)時(shí)發(fā)送輸出脈沖信號(hào)的情況下，相互的節(jié)點(diǎn)中的發(fā)送時(shí)刻形成了適當(dāng)?shù)臅r(shí)間關(guān)系。
另外，圖6表示相對(duì)于關(guān)注節(jié)點(diǎn)i存在2個(gè)附近節(jié)點(diǎn)j1、j2的情況。即使在存在2個(gè)附近節(jié)點(diǎn)的情況下，也與上述一樣，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)通過一邊旋轉(zhuǎn)一邊相互排斥，形成穩(wěn)定的相位關(guān)系(與時(shí)間上的關(guān)系有關(guān)的穩(wěn)定性)。關(guān)于存在3個(gè)以上附近節(jié)點(diǎn)的情況也是同樣。
上述穩(wěn)定的相位關(guān)系(穩(wěn)定狀態(tài))的形成，對(duì)附近節(jié)點(diǎn)數(shù)的變化來說，具有非常適應(yīng)(靈活)的性質(zhì)。例如，假設(shè)現(xiàn)在，在相對(duì)于關(guān)注節(jié)點(diǎn)存在1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)，并且形成了穩(wěn)定的相位關(guān)系(穩(wěn)定狀態(tài))時(shí)，又追加了1個(gè)附近節(jié)點(diǎn)。穩(wěn)定狀態(tài)暫時(shí)被打破，但在經(jīng)過了過渡狀態(tài)后，再次形成附近節(jié)點(diǎn)為2個(gè)的情況下的新的穩(wěn)定狀態(tài)。另外，即使在附近節(jié)點(diǎn)被消除的情況下和因故障等而喪失功能的情況下，也同樣地進(jìn)行適應(yīng)的動(dòng)作。
另外，通信時(shí)刻計(jì)算單元12將所得到的相位信號(hào)(＝θi(t))輸出到脈沖信號(hào)發(fā)送單元13、調(diào)諧判定單元14和數(shù)據(jù)通信單元15。
關(guān)于脈沖信號(hào)發(fā)送單元13，其詳細(xì)功能將在后面說明，但其是在從通信時(shí)刻計(jì)算單元12接收到相位信號(hào)后，根據(jù)收斂判定單元17判定通信時(shí)刻計(jì)算單元12的處理是否已收斂的判定結(jié)果，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)送脈沖信號(hào)的單元。
另外，脈沖信號(hào)發(fā)送單元13在發(fā)送脈沖信號(hào)時(shí)，對(duì)要發(fā)送的脈沖信號(hào)附加本節(jié)點(diǎn)所屬的節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息，發(fā)送附加了節(jié)點(diǎn)識(shí)別屬性信息的脈沖信號(hào)。
調(diào)諧判定單元14，例如采用專利文獻(xiàn)1所記載的方法來判定在本節(jié)點(diǎn)和1個(gè)或多個(gè)附近節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的輸出脈沖信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻的相互調(diào)整是處于“過渡狀態(tài)”(參照?qǐng)D5(b)、圖6(b))和“穩(wěn)定狀態(tài)”(參照?qǐng)D5(c)、圖6(c))的哪個(gè)狀態(tài)。調(diào)諧判定單元14觀測(cè)接收脈沖信號(hào)(與其它節(jié)點(diǎn)的輸出脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng))和輸出脈沖信號(hào)的發(fā)生時(shí)刻，在相互收發(fā)脈沖信號(hào)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的產(chǎn)生時(shí)刻之間的時(shí)間差，在時(shí)間上是穩(wěn)定的時(shí)，判定為處于“穩(wěn)定狀態(tài)”。另外，在本實(shí)施方式的情況下，作為用于捕捉來自本節(jié)點(diǎn)的輸出脈沖信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)刻的信號(hào)，向調(diào)諧判定單元14輸入相位信號(hào)，來取代輸出脈沖信號(hào)。
調(diào)諧判定單元14在相位信號(hào)的每個(gè)周期，將表示判定結(jié)果的調(diào)諧判定信號(hào)、和接收脈沖信號(hào)的產(chǎn)生時(shí)刻的相位信號(hào)的值的最小值β1作為時(shí)段信號(hào)，輸出到數(shù)據(jù)通信單元15。
另外，把最小值β1作為時(shí)段信號(hào)輸出，如上述那樣，與設(shè)定為α＝0有關(guān)，適用于時(shí)隙信號(hào)的β值隨α的值的選定而發(fā)生變化。
該節(jié)點(diǎn)10具有中繼發(fā)送從其它節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)的功能、和以自己為發(fā)送源的數(shù)據(jù)發(fā)送功能。
傳感器16是作為后者的情況的一例而描述的，例如，其檢測(cè)聲音和振動(dòng)的強(qiáng)度、化學(xué)物質(zhì)的濃度、溫度等、物理或化學(xué)上的環(huán)境信息，將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸出到數(shù)據(jù)通信單元15。另外，在前者的情況下，在數(shù)據(jù)通信單元15中，將由附近節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)信號(hào)(輸出數(shù)據(jù)信號(hào))作為輸入數(shù)據(jù)信號(hào)而接收。
數(shù)據(jù)通信單元15將觀測(cè)數(shù)據(jù)和/或輸入數(shù)據(jù)信號(hào)(包括雙方的情況)作為輸出數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送給其它節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)通信單元15在調(diào)諧判定信號(hào)表示為“穩(wěn)定狀態(tài)”的情況下，以后述的時(shí)隙(雖然不是由系統(tǒng)等分配的固定的時(shí)間區(qū)間，但使用“時(shí)隙”這一詞匯)進(jìn)行該發(fā)送，在調(diào)諧判定信號(hào)表示為“過渡狀態(tài)”的情況下，停止發(fā)送動(dòng)作。此外，輸出數(shù)據(jù)信號(hào)也可以使用與輸出脈沖信號(hào)相同的頻段為發(fā)送頻率。
關(guān)于收斂判定單元17，其詳細(xì)功能將在后面說明，但其是判定通信時(shí)刻計(jì)算單元12的處理是否已經(jīng)收斂，并把該判定結(jié)果提供給脈沖信號(hào)發(fā)送單元13的單元。
(A-2)第1實(shí)施方式的節(jié)點(diǎn)的主要結(jié)構(gòu)要素第1實(shí)施方式中的節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和動(dòng)作，在以下方面與在先申請(qǐng)1涉及的發(fā)明不同在在先申請(qǐng)1涉及的發(fā)明的基礎(chǔ)上，在通信時(shí)刻計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)中附加了狀態(tài)管理部，并執(zhí)行基于它的動(dòng)作。
圖1表示了第1實(shí)施方式涉及的構(gòu)成節(jié)點(diǎn)的特征的通信時(shí)刻計(jì)算單元12、和與其相關(guān)的單元11、13、17的結(jié)構(gòu)。
(A-2-1)通信時(shí)刻計(jì)算單元12的詳細(xì)結(jié)構(gòu)通信時(shí)刻計(jì)算單元12，如上所述，是使用從相互作用范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)j所接收的脈沖信號(hào)，執(zhí)行用于決定本節(jié)點(diǎn)發(fā)送脈沖信號(hào)的時(shí)刻的計(jì)算的部分。
上述專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)5所公開的方法只限于在通信時(shí)刻計(jì)算單元12中具有單一周期的非線性振子模型(基于把非線性振動(dòng)模型化的算式的運(yùn)算部)的方式。而第1實(shí)施方式在通信時(shí)刻計(jì)算單元12中具有多個(gè)周期不同的非線性振子模型，通過使它們進(jìn)行協(xié)調(diào)動(dòng)作，來執(zhí)行在節(jié)點(diǎn)之間形成進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間關(guān)系性(時(shí)間構(gòu)造)的動(dòng)作。
圖1所示的通信時(shí)刻計(jì)算單元12是具有2個(gè)周期不同的非線性振子模型的情況的結(jié)構(gòu)例(此外，也可以具有3個(gè)以上)。在圖1中，通信時(shí)刻計(jì)算單元12具有第1階層運(yùn)算部121、第2階層運(yùn)算部122和狀態(tài)管理部123，第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122對(duì)應(yīng)于上述的2個(gè)非線性振子模型。
這里，第1階層運(yùn)算部121具有非線性振動(dòng)計(jì)算單元1211和虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212，第2階層運(yùn)算部122同樣也具有非線性振動(dòng)計(jì)算單元1221和虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222。
如上所述，在3種類的節(jié)點(diǎn)中，普通節(jié)點(diǎn)只使第1階層運(yùn)算部121動(dòng)作即可，沒有必要使第2階層運(yùn)算部122動(dòng)作。即，即使普通節(jié)點(diǎn)是與上述專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)5所公開的方法同樣的結(jié)構(gòu)，也能夠使其動(dòng)作，以下為了便于說明，使所有的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)都為與圖1相同的結(jié)構(gòu)，在普通節(jié)點(diǎn)中，只使第1階層運(yùn)算部121動(dòng)作。
第1實(shí)施方式在通信時(shí)刻計(jì)算單元12的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中引入了虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元(參照上述專利文獻(xiàn)5)1212、1222。虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212、1222在從其它節(jié)點(diǎn)j接收到脈沖信號(hào)時(shí)，在本節(jié)點(diǎn)內(nèi)部生成針對(duì)其發(fā)送源節(jié)點(diǎn)的虛擬相位模型(以下稱為虛擬相位模型)。使用該虛擬相位模型，模擬地計(jì)算出其它節(jié)點(diǎn)j的相位，并能夠在時(shí)間上連續(xù)觀測(cè)本節(jié)點(diǎn)i與其它節(jié)點(diǎn)j之間的相位差。
如上所述，第1實(shí)施方式是使用虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元的方式，但本發(fā)明不限于該方式。
(A-2-1-1)第1階層運(yùn)算部121第1階層運(yùn)算部121基于例如式(1)和(2)那樣的將非線性振動(dòng)模型化了的算式執(zhí)行運(yùn)算(關(guān)于第1階層運(yùn)算部121的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，參照專利文獻(xiàn)5的圖1)。
dθi(t)dt=ωi1+kR1ΣjR1(ΔΘij(t))+ξ1(Si1(t))---(1)]]>ΔΘij(t)＝Θij(t)-θi(t)(2)式(1)和(2)是表示基于從其它節(jié)點(diǎn)j接收到的脈沖信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的節(jié)奏隨時(shí)間變化的規(guī)則(時(shí)間發(fā)展規(guī)則)的方程式。下面，對(duì)式(1)和(2)中的各個(gè)部分進(jìn)行說明。
t是表示時(shí)間的變量，θi(t)表示本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位(表示在時(shí)刻t的相位狀態(tài)的狀態(tài)變量)。θi(t)，通過實(shí)施mod 2π(除以2π的余數(shù))的運(yùn)算，始終取區(qū)間0≤θi(t)＜2π的值。
d/dt是表示關(guān)于時(shí)間t的微分運(yùn)算的符號(hào)，dθi(t)/dt表示用時(shí)間t對(duì)相位θi(t)進(jìn)行了微分的狀態(tài)變量。
ωi1是固有角振動(dòng)頻率參數(shù)，表示在節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)固有的節(jié)奏。這里，作為最簡(jiǎn)單的情況的例子，假設(shè)預(yù)先已將ωi1值統(tǒng)一為整個(gè)系統(tǒng)都相同的值。在這種情況下，第1階層運(yùn)算部121中的收斂狀態(tài)下的振動(dòng)周期Ti1為Ti1＝2π/ωi1。關(guān)于的ωi1的值的決定方法，將在后述的第2階層運(yùn)算部122的項(xiàng)的說明中進(jìn)行說明。
Θij(t)表示在本節(jié)點(diǎn)模擬地計(jì)算其它節(jié)點(diǎn)j在第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位而得到的虛擬相位?；趶钠渌?jié)點(diǎn)j接收到的脈沖信號(hào)，由本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212計(jì)算出Θij(t)。關(guān)于虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212的虛擬相位Θij(t)的計(jì)算方法，將在式(1)和(2)的說明之后進(jìn)行說明。
ΔΘij(t)是通過從其它節(jié)點(diǎn)j的針對(duì)第1階層運(yùn)算部121的虛擬相位Θij(t)中減去本節(jié)點(diǎn)i的相位θi(t)而得到的相位差。其中，對(duì)于相位差ΔΘij(t)，通過對(duì)加上了2π的值實(shí)施mod2π運(yùn)算，而方便地取區(qū)間0≤ΔΘij(t)＜2π的值。
R1(ΔΘij(t))是表示根據(jù)相位差ΔΘij(t)使本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的振動(dòng)節(jié)奏變化的響應(yīng)特性的函數(shù)。函數(shù)R1(ΔΘij(t))具有使本節(jié)點(diǎn)i的相位θi(t)相對(duì)于其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Θij(t)向排斥方向變化的力學(xué)特性。R1(ΔΘij(t))的函數(shù)形式的具體例與上述專利文獻(xiàn)3所示的形式相同。但是，R1(ΔΘij(t))的函數(shù)形式不限于此。∑項(xiàng)表示與其它節(jié)點(diǎn)j有關(guān)的函數(shù)R1(ΔΘij(t))的總和。kR1是決定函數(shù)R1(ΔΘij(t))對(duì)相位θi(t)的時(shí)間發(fā)展的貢獻(xiàn)度(權(quán)重)的耦合常數(shù)參數(shù)，其值例如是通過實(shí)驗(yàn)來決定的。
ξ1(Si1(t))是應(yīng)力響應(yīng)函數(shù)，其作用是在本節(jié)點(diǎn)i與其它節(jié)點(diǎn)j的由式(3)定義的相對(duì)相位差PD1較小的情況下，蓄積應(yīng)力，根據(jù)所蓄積的應(yīng)力值Si1(t)，執(zhí)行隨機(jī)大小的相位位移(相位狀態(tài)轉(zhuǎn)變)。即，函數(shù)ξ1(Si1(t))是表示針對(duì)所蓄積的應(yīng)力值Si1(t)的響應(yīng)特性的函數(shù)，其函數(shù)形式例如與上述專利文獻(xiàn)2所公開的形式相同。
ΔΘij(t)≤π時(shí)PD1＝ΔΘij(t)(3)ΔΘij(t)＞π時(shí)PD1＝2π-ΔΘij(t)式(1)和(2)所示的運(yùn)算，例如可以使用龍格-庫塔法等一般的數(shù)值計(jì)算法，作為軟件安裝在節(jié)點(diǎn)中。龍格-庫塔法是使用通過把微分方程式差分化(將連續(xù)時(shí)間變量t離散化)而得到的差分方程式(遞推式)，來計(jì)算狀態(tài)變量的變化(時(shí)間發(fā)展)的方法之一。另外，也可以與專利文獻(xiàn)2所公開的方式一樣，使用利用比龍格-庫塔法更簡(jiǎn)單的其它差分化方法得到的差分方程式來計(jì)算狀態(tài)變量的變化。進(jìn)而，如果構(gòu)成進(jìn)行與式(1)和(2)相同動(dòng)作的電子電路，則也可以作為硬件安裝在節(jié)點(diǎn)中。
(A-2-1-1-1)基于第1階層運(yùn)算部121中的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212的虛擬相位Θij(t)的計(jì)算方法第1實(shí)施方式的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212，如上述那樣接收來自其它節(jié)點(diǎn)j的接收脈沖信號(hào)，生成針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型，模擬地計(jì)算出其它節(jié)點(diǎn)j的相位(與上述專利文獻(xiàn)5的第2實(shí)施方式或第3實(shí)施方式大致相同)。
圖7是表示虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的功能框圖。以下，舉例說明不向脈沖信號(hào)附加表示發(fā)送源節(jié)點(diǎn)的ID信息(節(jié)點(diǎn)識(shí)別編號(hào))等的情況。此外，對(duì)于附加了脈沖信號(hào)的ID信息的情況也同樣適用。
在圖7中，虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1212具有虛擬相位模型生成判定單元81、和虛擬相位計(jì)算單元82。
虛擬相位模型生成判定單元81在從其它節(jié)點(diǎn)j接收到了脈沖信號(hào)時(shí)，利用以下所示的方法，生成針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)的相位模型。此外，假定各節(jié)點(diǎn)被預(yù)先統(tǒng)一為以相位Ψ(例如相位Ψ＝0)發(fā)送脈沖信號(hào)。
(a)計(jì)算出由后述的虛擬相位計(jì)算單元82計(jì)算出的針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j(j=1,2,...,N^i)]]>的虛擬相位Θij(t)與相位Ψ的相位差 這里， 是在接收到脈沖信號(hào)的時(shí)刻t，節(jié)點(diǎn)i內(nèi)部的虛擬相位模型的總數(shù)。另外，根據(jù)式(4)～(6)計(jì)算相對(duì)相位差 (b)計(jì)算出通過上述(a)得到的相對(duì)相位差δ^ij(t)(j=1,2,...,N^i)]]>的最小值。另外，檢測(cè)出提供相對(duì)相位差 的最小值的虛擬相位模型的編號(hào)u(u是1、2、...、 中的任意一個(gè)編號(hào))。
(c)在通過上述(b)得到的相對(duì)相位差的最小值小于追加判定參數(shù)(閾值)e的情況下，將提供該最小值的虛擬相位模型的相位Θij(t)修正為相位Ψ。另外，相反地，在相對(duì)相位差的最小值大于等于追加判定參數(shù)(閾值)e的情況下，向虛擬相位計(jì)算單元82新追加虛擬相位模型。這里，將要追加的模型的初始相位設(shè)定為相位Ψ。上述追加判定參數(shù)e是常量參數(shù)，其值通過實(shí)驗(yàn)來決定。
p^ij(t)=Θij(t)-Ψ---(4)]]>p^ij(t)≤π]]>時(shí)δ^ij(t)=p^ij(t)---(5)]]>p^ij(t)>π]]>時(shí)δ^ij(t)=2π-p^ij(t)---(6)]]>其中，對(duì)于 通過對(duì)加上了2π的值實(shí)施mod2π的運(yùn)算，而方便地取區(qū)間0≤P^ij(t)<2π]]>的值。
上述(a)～(c)的處理，如果用算式來描述，則成為式(7)～(9)。
u=argminj∈Zi(δ^ij(t))]]>minj∈Zi(δ^ij(t))<e]]>時(shí)Θiii(t)＝ψ 相位修正(8)minj∈Zi(δ^ij(t))≥e]]>時(shí)Θi(N^i+1)(t)=Ψ]]>追加相位模型(9)這里，Zi表示在節(jié)點(diǎn)i內(nèi)部(虛擬相位計(jì)算單元82)所生成的針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j(j=1,2,...,N^i]]>)的虛擬相位模型的集合。
虛擬相位計(jì)算單元82，執(zhí)行使用針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型，模擬地計(jì)算出其它節(jié)點(diǎn)的相位的運(yùn)算。虛擬相位計(jì)算單元82在對(duì)某個(gè)虛擬相位模型未能持續(xù)執(zhí)行N周期(N是常量參數(shù))的相位修正處理的情況下，將該虛擬相位模型消除。
該常量參數(shù)N是任意值，例如可通過實(shí)驗(yàn)來決定。而且，如后述那樣，在收斂的情況下，其它節(jié)點(diǎn)j不一定以一定周期Ti1(第1階層運(yùn)算部121中的收斂狀態(tài)下的振動(dòng)周期)發(fā)送脈沖信號(hào)。例如，也有以第2階層運(yùn)算部122中的收斂狀態(tài)下的振動(dòng)周期Ti2(Ti1＜Ti2)進(jìn)行發(fā)送的情況。因此，對(duì)于常量參數(shù)N，至少需要設(shè)定滿足N×Ti1≥Ti2的值。
(A-2-1-2)第2階層運(yùn)算部122下面，對(duì)第2階層運(yùn)算部122的功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
第2階層運(yùn)算部122，基于所接收的來自其它節(jié)點(diǎn)j的脈沖信號(hào)、由本節(jié)點(diǎn)的第1階層運(yùn)算部121所求出的非線性振動(dòng)模型的相位θi(t)、和規(guī)定的運(yùn)算式，求出第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)模型的相位λi(t)。
第2階層運(yùn)算部122例如基于式(10)～(12)那樣的將非線性振動(dòng)模型化了的算式執(zhí)行運(yùn)算。

dλi(t)dt=ωi2+kF2F2(θi(t),λi(t),{Θij(t)|j∀},{Λij(t)|j∀})]]>+ΣiG2(ΔΛij(t))+ξ2(Si2(t))---(10)]]>ΔΛij(t)＝Λij(t)-λi(t)(11) 式(10)～(12)是表示基于從其它節(jié)點(diǎn)j接收到的脈沖信號(hào)，使本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的節(jié)奏隨時(shí)間變化的規(guī)則(時(shí)間發(fā)展規(guī)則)的方程式。下面，對(duì)構(gòu)成式(10)～(12)的各構(gòu)成部分進(jìn)行說明。
t是表示時(shí)間的變量，λi(t)表示本節(jié)點(diǎn)的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位(表示在時(shí)刻t的相位狀態(tài)的狀態(tài)變量)。λi(t)，通過實(shí)施mod2π的運(yùn)算，始終取區(qū)間0≤λi(t)＜2π的值。
dλi(t)/dt表示用時(shí)間t對(duì)相位λi(t)進(jìn)行微分的狀態(tài)變量。
ωi2是固有角振動(dòng)頻率參數(shù)，表示在節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)固有的節(jié)奏。這里，作為最簡(jiǎn)單的情況的例子，預(yù)先將ωi2的值統(tǒng)一為整個(gè)系統(tǒng)都相同的值。在這種情況下，第2階層運(yùn)算部122中的收斂狀態(tài)下的振動(dòng)周期Ti2成為Ti2＝2π/ωi2。在該第1實(shí)施方式中，設(shè)ωi1＞ωi2，因此，Ti1＜Ti2，第2階層運(yùn)算部122比第1階層運(yùn)算部121的振動(dòng)周期大。
Λij(t)表示在本節(jié)點(diǎn)模擬計(jì)算其它節(jié)點(diǎn)j在第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位而得到的虛擬相位。基于從其它節(jié)點(diǎn)j所接收的脈沖信號(hào)，利用本節(jié)點(diǎn)的第2階層運(yùn)算部122中的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222，計(jì)算Λij(t)。關(guān)于虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222的虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法，將在式(10)～(12)的說明之后進(jìn)行詳細(xì)說明。
ΔΛij(t)是通過從其它節(jié)點(diǎn)j的針對(duì)第2階層運(yùn)算部122的虛擬相位Λij(t)中減去本節(jié)點(diǎn)i的相位λi(t)所得到的相位差。其中，對(duì)于相位差ΔΛi(t)，通過對(duì)加上了2π的值實(shí)施mod2π運(yùn)算，而方便地取區(qū)間0≤ΔΛij(t)＜2π的值。
G2(ΔΛij(t))是表示根據(jù)相位差ΔΛij(t)使本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的振動(dòng)節(jié)奏變化的響應(yīng)特性的函數(shù)。如式(12)所示那樣，函數(shù)G2(ΔΛij(t))在本節(jié)點(diǎn)i和其它節(jié)點(diǎn)j均為非旁路節(jié)點(diǎn)的情況下(j、j∈NBP時(shí))、與除此以外的情況下，其響應(yīng)特性不同。這里，NBP表示非旁路節(jié)點(diǎn)的集合。
H2(ΔΛij(t))具有使本節(jié)點(diǎn)i的相位λi(t)向與其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)一致的方向變化的力學(xué)特性。具有這樣的特性的函數(shù)H2(ΔΛij(t))例如可使用正弦波函數(shù)sin(ΔΛij(t))、和以下的式(13)所示的函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。但是，H2(ΔΛij(t))的函數(shù)形式不限于此。
H2(ΔΛij(t))=1πΔΛij(t)0≤ΔΛij(t)<π1π(ΔΛij(t)-2π)π≤ΔΛij(t)<2π---(13)]]>另一方面，R2(ΔΛij(t))具有使本節(jié)點(diǎn)i的相位λi(t)相對(duì)于其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)向排斥的方向變化的力學(xué)特性。具有這樣的特性的函數(shù)R2(ΔΛij(t))的具體例，可采用與上述R1(ΔΘij(t))相同的計(jì)算方法來得到(參照專利文獻(xiàn)3)。在函數(shù)R2(ΔΛij(t))中，將決定均等的相位差的常量參數(shù)設(shè)為p2。p2表示在第2階層運(yùn)算部122中的1個(gè)周期Ti2的分割數(shù)，其值例如通過實(shí)驗(yàn)來決定。另外，R2(ΔΛij(t))的函數(shù)形式不限于此。
將函數(shù)G2(ΔΛij(t))的作用進(jìn)行整理，而成為以下的(a)或(b)。
(a)在本節(jié)點(diǎn)i和其它節(jié)點(diǎn)j均為非旁路節(jié)點(diǎn)的情況下，使本節(jié)點(diǎn)i的相位λi(t)向與其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)一致的方向變化。
(b)在上述以外的情況下，使本節(jié)點(diǎn)的相位λi(t)相對(duì)于其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)向排斥的方向變化。
∑項(xiàng)表示與其它節(jié)點(diǎn)j有關(guān)的函數(shù)G2(ΔΛij(t))的總和。kH2和kR2分別是決定函數(shù)H2(ΔΛij(t))、R2(ΔΛij(t))對(duì)相位λi(t)的時(shí)間發(fā)展的貢獻(xiàn)度(權(quán)重)的耦合常量參數(shù)，其值是任意值，例如可通過實(shí)驗(yàn)來決定。
ΔΛij(t)≤π時(shí)PD2＝ΔΛij(t)(14)ΔΛij(t)＞π時(shí)PD2＝2π-ΔΛij(t)ξ2(Si2(t))是起以下作用的應(yīng)力響應(yīng)函數(shù)，該作用是在本節(jié)點(diǎn)i和其它節(jié)點(diǎn)j的用式(14)定義的相對(duì)相位差PD2較小的情況下，蓄積應(yīng)力，并根據(jù)所蓄積的應(yīng)力值Si2(t)，執(zhí)行隨機(jī)大小的相位位移(相位狀態(tài)轉(zhuǎn)變)。即，函數(shù)ξ2(Si2(t))是表示針對(duì)所蓄積的應(yīng)力值Si2(t)的響應(yīng)特性的函數(shù)，其函數(shù)形式采用與上述的函數(shù)ξ1(Si1(t))同樣的計(jì)算方法來規(guī)定。
但是，在第2階層運(yùn)算部122中，在所蓄積的應(yīng)力值Si2(t)的計(jì)算運(yùn)算中，不反映在本節(jié)點(diǎn)i和其它節(jié)點(diǎn)j均為非旁路節(jié)點(diǎn)的情況下(在j、j∈NBP時(shí))的相對(duì)相位差PD2。其原因是，在i、j∈NBP的情況下，由函數(shù)G2(ΔΛij(t))，提供了使相對(duì)相位差PD2的值向等于0的方向變化的力學(xué)作用。因此，應(yīng)力響應(yīng)函數(shù)ξ2(Si2(t))只在i、j∈NBP以外的情況下發(fā)揮作用。
以滿足下式(15)的關(guān)系的方式來決定ωi1和ωi2的值。在式(15)中，m是整數(shù)值的常量參數(shù)。因此，收斂狀態(tài)中的第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122的振動(dòng)周期之比為Ti2/Ti1＝m。在第1實(shí)施方式中，以滿足下式(16)的關(guān)系的方式?jīng)Q定整數(shù)值m。在式(16)中，n是整數(shù)值的常量參數(shù)，p2是在函數(shù)R2(ΔΛij(t))中決定均等的相位差的常量參數(shù)。通過像這樣將m的值設(shè)定為p2的整數(shù)倍，能夠以比較簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行與后述的函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})有關(guān)的處理。

ωi1ωi2=m---(15)]]>m＝np2(16)函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})是具有在本節(jié)點(diǎn)i中的第1階層運(yùn)算部121與第2階層運(yùn)算部122之間形成一定的相位關(guān)系的功能的函數(shù)。這里，Θij(t)|j是表示在本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中生成的“針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j(j＝1、2、3...)的虛擬相位Θij(t)”的集合，表示該集合的全部要素都為F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})的獨(dú)立變量(對(duì)函數(shù)的輸入變量)。同樣，{Λij(t)|j}表示在本節(jié)點(diǎn)的第2階層運(yùn)算部122中生成的“針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j(j＝1、2、3、...)的虛擬相位Λij(t)”的集合，表示該集合的全部要素都為函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})的獨(dú)立變量。這里，所謂“針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位”是指存在于本節(jié)點(diǎn)i的相互作用范圍內(nèi)(本節(jié)點(diǎn)的脈沖信號(hào)達(dá)到的范圍內(nèi))的“針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位”。因此，函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})是不僅使用本節(jié)點(diǎn)的第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122的相位θi(t)、λi(t)，而且還使用存在于相互作用范圍內(nèi)的“針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j}”的值來發(fā)揮作用的函數(shù)(以下，對(duì)虛擬相位也簡(jiǎn)稱為相位)。
kF2是決定函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})對(duì)相位λi(t)的時(shí)間發(fā)展的貢獻(xiàn)度(加權(quán))的耦合常量參數(shù)，其值例如可通過實(shí)驗(yàn)來決定。與式(10)～(12)有關(guān)的處理，例如按照以下的步驟執(zhí)行。
此外，在以下的說明中表示函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})的具體的函數(shù)形式的例子，。
(步驟1)把節(jié)點(diǎn)i的動(dòng)作開始時(shí)刻的kF2的值設(shè)定為kF2＝0。即，在節(jié)點(diǎn)的動(dòng)作開始時(shí)刻，執(zhí)行以下動(dòng)作暫時(shí)除去第1階層運(yùn)算部121與第2階層運(yùn)算部122的連接關(guān)系，各自獨(dú)立地與其它節(jié)點(diǎn)之間形成相位關(guān)系。該動(dòng)作，在第2階層運(yùn)算部122中，通過式(10)～(12)中的F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})以外的函數(shù)所具有的功能來實(shí)現(xiàn)。另外，由于第1階層運(yùn)算部121本來就構(gòu)成為不受第2階層運(yùn)算部122的影響而進(jìn)行動(dòng)作，所以通過執(zhí)行與通常同樣的動(dòng)作來實(shí)現(xiàn)。
(步驟2)檢測(cè)出“在第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122中，分別與其它節(jié)點(diǎn)之間形成了大致均等的相位差的狀態(tài)”。該檢測(cè)處理可以例如與上述的調(diào)諧判定單元14中的穩(wěn)定狀態(tài)的判定方法同樣地進(jìn)行。在檢測(cè)出第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122分別獨(dú)立地成為了穩(wěn)定狀態(tài)的情況下，通過使kF2≠0，使在第1階層運(yùn)算部121與第2階層運(yùn)算部122之間形成相位關(guān)系的功能發(fā)揮作用。
(步驟3)(3-1)計(jì)算出相位θi(t)與mλi(t)的相對(duì)相位差Γ(θi(t)，mλi(t))。另外，針對(duì)全部的其它節(jié)點(diǎn)j計(jì)算出相位θi(t)與mΛij(t)的相對(duì)相位差Γ(θi(t)，mΛij(t))。這里，mλi(t)表示將相位λi(t)乘以m倍后的值，mΛij(t)表示將相位Λij(t)乘以m倍后的值。以下，對(duì)于將相位乘以m倍后的值也同樣稱為相位。mλi(t)、和mΛij(t)通過實(shí)施mod2π的運(yùn)算，而始終取區(qū)間0≤mλi(t)＜2π，0≤mΛij(t)＜2π的值。相對(duì)相位差的定義與上述相同。然后，使用以下的式(17)，求出上述相對(duì)相位差的總和Sumi(t)。Sumi(t)是對(duì)本節(jié)點(diǎn)i求出的唯一值。

Sumi(t)=Γ(θi(t),mλi(t))+ΣjΓ(θi(t),mΛij(t))---(17)]]>(3-2)對(duì)全部的k和j的組合計(jì)算出針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)k的相位Θij(t)與針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的相位mΛij(t)的相對(duì)相位差Γ(Θij(t)，mΛij(t))。然后，使用以下的式(18)，求出針對(duì)全部的j來對(duì)相對(duì)相位差Γ(Θij(t)，mΛij(t))進(jìn)行累加后的值Sumk(t)。Sumk(t)是針對(duì)各個(gè)其它節(jié)點(diǎn)k分別求出的值。
Sumk(t)=ΣjΓ(Θik(t),mΛij(t))---(18)]]>(3-3)使用以下的式(19)，求出在針對(duì)本節(jié)點(diǎn)i的Sumi(t)和針對(duì)各個(gè)其它節(jié)點(diǎn)k的Sumk(t)中提供最小值的節(jié)點(diǎn)編號(hào)u(表示i和全部k中任意一個(gè)的編號(hào))。
u=arg[mini,k(Sumi(t),Sumk(t)|k∀)]---(19)]]>(步驟4)使用式(10)～(12)，執(zhí)行規(guī)定相位λi(t)的時(shí)間發(fā)展的運(yùn)算。此時(shí)，函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})的值使用通過式(19)得到的節(jié)點(diǎn)編號(hào)u和下式(20)進(jìn)行計(jì)算。
F2(θi(t),λi(t),{Θij(t)|j∀},{Λij(t)|j∀})=f2(θi(t)-mλi(t))u=if2(Θiu(t)-mλi(t))u≠i---(20)]]>在式(20)中，函數(shù)f2是具有使相位差θi(t)-mλi(t)或Θiu(t)-mλi(t)為0的特性的函數(shù)，例如，可使用以下的式(21)所示的函數(shù)。但是，函數(shù)f2的函數(shù)形式不限于此。相位差θi(t)-mλi(t)或Θiu(t)-mλi(t)，通過對(duì)加上了2π的值實(shí)施mod2π的運(yùn)算，而方便地取區(qū)間0≤θi(t)-mλi(t)＜2π，0≤Θiu(t)-mλi(t)＜2π的值。
f2(x)=1πx0≤x<π1π(x-2π)π≤x<2π---(21)]]>由于函數(shù)F2具有上述的特性，所以不會(huì)破壞在本節(jié)點(diǎn)i與其它節(jié)點(diǎn)j之間形成的相位關(guān)系，而在第1階層運(yùn)算部121與第2階層運(yùn)算部122之間形成一定的相位關(guān)系。這是反復(fù)進(jìn)行“在第2階層運(yùn)算部122前進(jìn)1個(gè)周期相位的期間，第1階層運(yùn)算部121前進(jìn)m個(gè)周期相位，而使2個(gè)相位θi(t)與λi(t)一致”這樣的一系列動(dòng)作的關(guān)系(以m∶1的整數(shù)比的周期同步的關(guān)系)。
這樣，第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122通過分別與其它節(jié)點(diǎn)之間形成均等的相位差，并且形成兩者以整數(shù)比的周期同步的關(guān)系，可實(shí)現(xiàn)基于多路復(fù)用的周期構(gòu)造的不均等的時(shí)隙分配。
承擔(dān)管理多路復(fù)用的周期構(gòu)造中的相位狀態(tài)，執(zhí)行不均等的時(shí)隙分配的功能的部分是狀態(tài)管理部123。第1實(shí)施方式的特征在于，利用該狀態(tài)管理部123的功能，能夠?qū)Σ痪鹊剡M(jìn)行時(shí)隙分配時(shí)的比率進(jìn)行多樣化控制。關(guān)于狀態(tài)管理部123的具體動(dòng)作，將在后述的“關(guān)于時(shí)隙分配的實(shí)現(xiàn)方式例的說明”中進(jìn)行說明。
式(10)～(12)所示的運(yùn)算等，例如可使用龍格-庫塔法等一般的數(shù)值計(jì)算法，作為軟件安裝在節(jié)點(diǎn)上。另外，還能夠使用利用比龍格-庫塔法更簡(jiǎn)單的其它的差分化方法獲得的差分方程式，來計(jì)算狀態(tài)變量的變化。進(jìn)而，如果構(gòu)成進(jìn)行與式(10)～(12)相同動(dòng)作的電子電路，則也可以作為硬件安裝在節(jié)點(diǎn)上。
以上，對(duì)第2階層運(yùn)算部122所執(zhí)行的式(10)～(12)進(jìn)行了說明。
下面，對(duì)第2階層運(yùn)算部122的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222的虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法進(jìn)行說明。其中，虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222的動(dòng)作與脈沖信號(hào)的發(fā)送方法密切相關(guān)。因此，以下，首先說明第1實(shí)施方式中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法，然后再說明虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法。
以下，設(shè)想“在脈沖信號(hào)中未附加節(jié)點(diǎn)識(shí)別編號(hào)(ID信息)的情況”來進(jìn)行說明，但是，對(duì)于“在脈沖信號(hào)中附加節(jié)點(diǎn)識(shí)別編號(hào)的情況”，也能夠采用同樣的方法計(jì)算出虛擬相位Λij(t)。
(A-2-1-2-1)脈沖信號(hào)的發(fā)送方法的說明普通節(jié)點(diǎn)基于本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位θi(t)，發(fā)送脈沖信號(hào)。即，在相位θi(t)為特定的值(例如θi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。因此，將脈沖信號(hào)以第1階層運(yùn)算部121的振動(dòng)周期進(jìn)行發(fā)送。進(jìn)而，在各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)中附加表示本節(jié)點(diǎn)i是普通節(jié)點(diǎn)的識(shí)別信息。
另一方面，旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)，在收斂過程(過渡狀態(tài))和收斂狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)的方法不同。這里，所謂收斂狀態(tài)是指通過后述的“收斂判定單元的說明”中的第2階段的收斂判定被判定為“第2收斂狀態(tài)”的狀態(tài)。另外，所謂收斂過程是指未被判定為“第2收斂狀態(tài)”的狀態(tài)。以后，僅表現(xiàn)為收斂過程或收斂狀態(tài)的情況表示同樣的意思。
下面，對(duì)旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法進(jìn)行說明。
(一)收斂過程中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法在收斂過程(過渡狀態(tài))中，基于本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位θi(t)，發(fā)送脈沖信號(hào)。即，相位θi(t)在為特定的值(例如θi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。因此，脈沖信號(hào)是以第1階層運(yùn)算部121的振動(dòng)周期進(jìn)行發(fā)送。進(jìn)而，在各節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的脈沖信號(hào)中附加以下的信息(a)、(b)。
(a)本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位λi(t)。即，在脈沖信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻t的相位λi(t)的值。這里，由于ωi1＞ωi2(即，Ti1＜Ti2)，所以在脈沖信號(hào)中附加的相位λi(t)的值取0≤λi(t)＜2π中的離散值。
(b)表示本節(jié)點(diǎn)i是旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的哪一種的識(shí)別信息。
(二)收斂狀態(tài)中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法在以下的2種情況(a)、(b)下，發(fā)送脈沖信號(hào)的方法不同。關(guān)于以下2種情況所示的期間的含義，將在后述的“時(shí)隙分配的實(shí)現(xiàn)方式例的說明”中進(jìn)行說明。
(a)相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間與收斂過程中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法相同。
(b)只有相互作用范圍內(nèi)的旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間非旁路節(jié)點(diǎn)停止發(fā)送脈沖信號(hào)。只有旁路節(jié)點(diǎn)基于本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位λi(t)，發(fā)送脈沖信號(hào)。即，在相位λi(t)為特定的值(例如λi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。因此，以第2階層運(yùn)算部122的振動(dòng)周期發(fā)送脈沖信號(hào)。在各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)中不附加信息。
(A-2-1-2-2)虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222的虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法(A-2-1-2-2-1)收斂過程和收斂狀態(tài)中的“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間A”的情況在此期間，全部節(jié)點(diǎn)發(fā)送脈沖信號(hào)。在本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位θi(t)為特定的值(例如θi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。
在本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222中使用在從其它節(jié)點(diǎn)j接收到的脈沖信號(hào)中附加的“該節(jié)點(diǎn)在第2階層運(yùn)算部122中的相位λi(t)”。以下，說明使用了相位λi(t)的虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法。
在本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中，在從其它節(jié)點(diǎn)j接收到了脈沖信號(hào)時(shí)，生成針對(duì)該發(fā)送源節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型。該處理與本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的虛擬相位模型的生成同時(shí)(連動(dòng))執(zhí)行。即，在第1階層運(yùn)算部121中，在滿足了生成虛擬相位模型的規(guī)定條件的情況下執(zhí)行。因此，在本節(jié)點(diǎn)i的內(nèi)部，針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型以成對(duì)的形式，在第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122中生成。這樣的針對(duì)同一其它節(jié)點(diǎn)j的一對(duì)虛擬相位模型被預(yù)先設(shè)置成構(gòu)成連接關(guān)系而可相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。但是，在其它節(jié)點(diǎn)j是普通節(jié)點(diǎn)的情況下，第2階層運(yùn)算部122不進(jìn)行針對(duì)該節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型的生成。因此，針對(duì)普通節(jié)點(diǎn)的虛擬相位模型只在第1階層運(yùn)算部121中生成。另一方面，針對(duì)旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的虛擬相位模型在第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122雙方中生成。
另外，在本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中，在滿足了消除某個(gè)虛擬相位模型的條件的情況下，在第2階層運(yùn)算部122中同時(shí)(連動(dòng))消除與其以連接關(guān)系連結(jié)的相對(duì)應(yīng)的虛擬相位模型。因此，即使在執(zhí)行了虛擬相位模型的消除處理的情況下，存在的虛擬相位模型也始終在第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122中維持成對(duì)的狀態(tài)。
式(22)給出了在第2階層運(yùn)算部122中生成的虛擬相位模型的最簡(jiǎn)單的情況例。
dΛij(t)dt=Ωij2---(22)]]>其中，設(shè)0≤Λij(t)＜2π。另外，Ωij2表示本節(jié)點(diǎn)i中的針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位模型的固有角振動(dòng)頻率參數(shù)(以下，稱為虛擬固有角振動(dòng)頻率參數(shù))。虛擬固有角振動(dòng)頻率參數(shù)Ωij2，作為最簡(jiǎn)單的情況的例子，設(shè)定成與本節(jié)點(diǎn)i的固有角振動(dòng)頻率參數(shù)ωi2相同的值。在這沖情況下，預(yù)先將各節(jié)點(diǎn)的固有角振動(dòng)頻率參數(shù)ωi2統(tǒng)一成整個(gè)系統(tǒng)都相同的值。
式(22)的含義是，使用表示以利用虛擬固有角振動(dòng)頻率參數(shù)Ωij2提供的一定節(jié)奏振動(dòng)的現(xiàn)象的數(shù)理模型(時(shí)間發(fā)展規(guī)則)，計(jì)算針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)。計(jì)算虛擬相位Λij(t)時(shí)的初始相位(初始值)，使用在從其它節(jié)點(diǎn)j接收到的脈沖信號(hào)中附加的相位λj(t)的值。以后，在每次從其它節(jié)點(diǎn)j接收脈沖信號(hào)時(shí)，都把該時(shí)刻的虛擬相位Λij(t)的值復(fù)位為相位λj(t)的值，執(zhí)行基于式(22)的運(yùn)算。由此，計(jì)算出針對(duì)其它節(jié)點(diǎn)j的虛擬相位Λij(t)。
式(22)所示的運(yùn)算，也使用通過將微分方程式差分化(將連續(xù)時(shí)間變量t離散化)而得到的差分方程式(遞推式)，可作為軟件安裝在節(jié)點(diǎn)上。另外，如果構(gòu)成進(jìn)行與式(22)同樣的動(dòng)作的電子電路，則也可以作為硬件安裝在節(jié)點(diǎn)上。
(A-2-1-2-2-2)收斂狀態(tài)中的“只有在相互作用范圍內(nèi)的旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間B”的情況在此期間，只有旁路節(jié)點(diǎn)發(fā)送脈沖信號(hào)。旁路節(jié)點(diǎn)j在第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位λj(t)是特定的值(例如λj(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。
在本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222中，通過執(zhí)行基于在上述期間A生成的虛擬相位模型式、即式(22)的運(yùn)算，計(jì)算出虛擬相位Λij(t)的值。但是，在每次從其它節(jié)點(diǎn)j(旁路節(jié)點(diǎn)j)接收脈沖信號(hào)時(shí)，都把該時(shí)刻的針對(duì)該節(jié)點(diǎn)的虛擬相位Λij(t)的值復(fù)位為上述“相位λj(t)的特定的值(例如λj(t)＝0)”，執(zhí)行基于式(22)的運(yùn)算。
以上對(duì)虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元1222的虛擬相位Λij(t)的計(jì)算方法進(jìn)行了說明。
(A-2-3)關(guān)于時(shí)隙分配的實(shí)現(xiàn)方式的例子的說明下面，對(duì)本發(fā)明中的時(shí)隙分配的實(shí)現(xiàn)方式的例子進(jìn)行說明。利用狀態(tài)管理部123的功能，能夠?qū)Σ痪鹊剡M(jìn)行時(shí)隙分配時(shí)的比率進(jìn)行各種各樣的控制。
以下，作為式(1)中的函數(shù)R1(ΔΘij(t))和式(10)中的函數(shù)R2(ΔΛij(t))，使用具有上述專利文獻(xiàn)3所記載的形成均等相位差的功能的相位響應(yīng)函數(shù)。上述專利文獻(xiàn)3所記載的相位響應(yīng)函數(shù)具有決定1個(gè)周期的分割數(shù)(與時(shí)隙數(shù)對(duì)應(yīng))的常量參數(shù)p。以下，把針對(duì)函數(shù)R1(ΔΘij(t))和函數(shù)R2(ΔΛij(t))的1個(gè)周期的分割數(shù)分別設(shè)為p1、p2。常量參數(shù)p1、p2的值例如可通過實(shí)驗(yàn)來決定。
圖8表示在關(guān)注某個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)的情況下，在收斂狀態(tài)下在相互作用范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間形成的相位關(guān)系的最簡(jiǎn)單的例子。圖8是設(shè)定了p1＝9，p2＝6時(shí)的示例，上段表示在第2階層運(yùn)算部122中形成的相位關(guān)系，下段表示在第1階層運(yùn)算部121中形成的相位關(guān)系。在圖8中，第1階層運(yùn)算部121形成把1個(gè)周期p1等分(即，9等分)的相位關(guān)系，另外，第2階層運(yùn)算部122形成把1個(gè)周期p2等分(即，6等分)的相位關(guān)系。另外，在圖8中，黑圈表示旁路節(jié)點(diǎn)的相位狀態(tài)，白圈表示非旁路節(jié)點(diǎn)的相位狀態(tài)，第2階層運(yùn)算部122的非旁路節(jié)點(diǎn)重疊的部分表示多個(gè)節(jié)點(diǎn)在使相位一致了的狀態(tài)下動(dòng)作(在圖9的圓上旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng))的情況。
圖8所示的第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122雙方的狀態(tài)由狀態(tài)管理部123進(jìn)行管理，基于第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122雙方的狀態(tài)，識(shí)別本節(jié)點(diǎn)中的時(shí)隙。
現(xiàn)在，把處于圖8(a)的狀態(tài)時(shí)的時(shí)刻設(shè)為t＝t0。圖8(b)和圖8(c)分別表示時(shí)刻t＝t0+Wi2，t＝t0+Ti2的狀態(tài)。這里，Ti2表示收斂狀態(tài)下的第2階層運(yùn)算部122的周期(在圖8中與旋轉(zhuǎn)周期對(duì)應(yīng))，Wi2表示利用第2階層運(yùn)算部122中的1個(gè)周期的分割數(shù)p2分割周期Ti2而得到的值Wi2＝Ti2/p2。
(A-2-3-1)從時(shí)刻t＝t0到t＝t0+Wi2的期間的動(dòng)作在從時(shí)刻t＝t0到t＝t0+Wi2的期間，第2階層運(yùn)算部122中的非旁路節(jié)點(diǎn)群(白圈的節(jié)點(diǎn)群)使相位從0前進(jìn)到2π/p2(如圖8(b)所示那樣，在第2階層運(yùn)算部122中前進(jìn)由箭頭所示的量的相位)。另一方面，第1階層運(yùn)算部121在同一期間使相位前進(jìn)n個(gè)周期(在圓周上旋轉(zhuǎn)n周)。即，Wi2＝Ti2/p2＝nTi1。這里n是滿足式(23)而決定的參數(shù)。圖8的例子中，由于是p2＝6的情況，所以在τ＝1時(shí)，n＝6。通過使τ的值可變，可以使n的值進(jìn)行各種變化。

n＝τ(p2-1)+1τ＝0，1，2，… (23)把第1階層運(yùn)算部121前進(jìn)n個(gè)周期的相位的期間中的第1周期作為“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”。各節(jié)點(diǎn)在把第1階層運(yùn)算部121的1個(gè)周期進(jìn)行了p1等分的期間(在圖8(b)中，在第1階層運(yùn)算部121的圓內(nèi)部，使相位前進(jìn)由箭頭表示的量的期間)，將Wi1＝Ti1/P1作為時(shí)隙來獲得。這里，Ti1表示收斂狀態(tài)中的第1階層運(yùn)算部121的周期(在圖8中與旋轉(zhuǎn)周期對(duì)應(yīng))。
將接下來的第2周期作為圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)1獲得時(shí)隙的期間，將接下來的第3周期作為圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)2獲得時(shí)隙的期間。以后，各節(jié)點(diǎn)3、4同樣地獲得時(shí)隙，在第6周期，圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)5獲得時(shí)隙。
在p2＝6、τ＝1的情況下，由于n＝6，所以到第6周期，但在p2＝6，τ≥2的情況下，n的值大于等于11。在此情況下，使第7周期對(duì)應(yīng)圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)1、使第8周期對(duì)應(yīng)圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)2，如此再次使旁路節(jié)點(diǎn)按順序獲得時(shí)隙。
如上所述，第2周期以后，按照由在第2階層運(yùn)算部122中形成的節(jié)點(diǎn)間的相位關(guān)系所規(guī)定的順序關(guān)系，只有旁路節(jié)點(diǎn)按順序獲得時(shí)隙。因此，在第1階層運(yùn)算部121前進(jìn)n個(gè)周期的相位的期間中的第1周期以外的周期成為“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”。通過使τ的值可變，能夠使該期間的長(zhǎng)度進(jìn)行各種變化。
(A-2-3-2)從時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間的動(dòng)作在從時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間，第2階層運(yùn)算部122中的非旁路節(jié)點(diǎn)群(白圈的節(jié)點(diǎn)群)使相位從2π/p2前進(jìn)到2π(如圖8(c)所示那樣，在第2階層運(yùn)算部122的圓外部前進(jìn)由箭頭所示的量的相位)。另一方面，第1階層運(yùn)算部121在同一期間使相位前進(jìn)n(p2-1)個(gè)周期(在圓周上旋轉(zhuǎn)n(p2-1)周)。例如，在p2＝6、τ＝1的情況下，由于n＝6，所以n(p2-1)＝30，使相位前進(jìn)30個(gè)周期。另外，例如在p2＝6，τ＝2的情況下，由于n＝11，所以n(p2-1)＝55，使相位前進(jìn)55個(gè)周期。把該期間作為“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”。各節(jié)點(diǎn)在將第2階層運(yùn)算部122的1個(gè)周期進(jìn)行了p2等分的期間(在圖8(c)中，在第2階層運(yùn)算部122的圓內(nèi)部前進(jìn)由箭頭所示的量的相位的期間)，把Wi2＝Ti2/P2＝nTi1作為時(shí)隙來獲得。
如上所述，非旁路節(jié)點(diǎn)和旁路節(jié)點(diǎn)的分配時(shí)隙的比率隨參數(shù)τ的值而改變。
在上述的“第2階層運(yùn)算部122的動(dòng)作說明”中，說明了如式(15)所示那樣，將第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122中的固有振動(dòng)頻率參數(shù)的值決定為其比值成為ωi1/ωi2＝m(m整數(shù)值)。其與把收斂狀態(tài)下的振動(dòng)周期之比設(shè)定為Ti2/Ti1＝m相對(duì)應(yīng)。即，其含義是“在第2階層運(yùn)算部122使相位前進(jìn)1個(gè)周期的期間，第1階層運(yùn)算部121使相位前進(jìn)m個(gè)周期”。進(jìn)而，在式(16)中，表示該m值被決定為滿足m＝np2。這表示把振動(dòng)周期之比設(shè)定為第2階層運(yùn)算部122中的1個(gè)周期的分割數(shù)p2的整數(shù)n倍。
這里，決定式(16)中的整數(shù)值n，使得滿足式(23)。從而得到式(24)。改變?chǔ)拥闹悼筛淖冋駝?dòng)周期之比，τ的值越大，振動(dòng)周期之比就越大，從而“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比例相對(duì)增加。
m＝{τ(p2-1)+1}p2τ＝0，1，2，…(24)圖9是與上述的圖8的動(dòng)作對(duì)應(yīng)的時(shí)隙分配的示例。圖9中的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D與圖10所示的節(jié)點(diǎn)配置方式和相互作用范圍的例子中的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D相對(duì)應(yīng)。節(jié)點(diǎn)A～C是旁路節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)D是非旁路節(jié)點(diǎn)。也可以認(rèn)為節(jié)點(diǎn)A～C分別與圖8中的節(jié)點(diǎn)1、2、3相對(duì)應(yīng)，節(jié)點(diǎn)D與圖8中的節(jié)點(diǎn)0相對(duì)應(yīng)。
在圖9中，從時(shí)刻t＝t0到t＝t0+Wi2的期間由“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”和“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”構(gòu)成，接下來的從時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間表示是“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”。
這樣的進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間構(gòu)造被周期性反復(fù)。通過采用這樣的方式，可大幅增加旁路節(jié)點(diǎn)發(fā)送的比例。這時(shí)，非旁路節(jié)點(diǎn)只是降低發(fā)送的比例，而決不會(huì)停止發(fā)送。從而可在確保非旁路節(jié)點(diǎn)的周期性的發(fā)送的同時(shí)，使旁路節(jié)點(diǎn)以大的比例進(jìn)行發(fā)送。
進(jìn)而，在第1實(shí)施方式中，通過使τ的值可變，可對(duì)“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”與“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比率進(jìn)行多樣化控制。τ的值越大，越能相對(duì)增加在1個(gè)周期Ti2的期間內(nèi)所存在的“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比例。該比例從原理上講可任意增大。這樣，通過使參數(shù)τ的值可變，能對(duì)針對(duì)旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙分配的比率進(jìn)行多樣化控制。這一點(diǎn)為第1實(shí)施方式的重要特征。
因此，根據(jù)第1實(shí)施方式，可實(shí)現(xiàn)具有與各種應(yīng)用要求相應(yīng)的各種進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間構(gòu)造的時(shí)隙分配。
(A-2-4)收斂判定單元17返回圖1，說明收斂判定單元17的功能。收斂判定單元17，基于由通信時(shí)刻計(jì)算單元12處理后的處理結(jié)果來判定是否已經(jīng)收斂。即，收斂判定單元17，判定相互作用范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙分配的相互調(diào)整是否已經(jīng)收斂。
這里，關(guān)于收斂判定單元17的收斂判定方法，有各種方法，例如有如下所示的方法。收斂判定單元17，以各節(jié)點(diǎn)單位進(jìn)行收斂判定，以以下的2個(gè)階段輸出收斂判定結(jié)果。
(A-2-4-1)第1階段的收斂判定在上述的“步驟2”的處理過程中，檢測(cè)出“在第1階層運(yùn)算部121中，在與其它節(jié)點(diǎn)之間形成了大致均等的相位差的狀態(tài)”。此時(shí)，在第2階層運(yùn)算部122中是否形成了同樣的狀態(tài)都沒有問題。對(duì)于該檢測(cè)處理，可以如上述的“步驟2”所述的那樣，例如與調(diào)諧判定單元14中的穩(wěn)定狀態(tài)的判定方法同樣地進(jìn)行。
由于第1階層運(yùn)算部121本來就是形成了不受第2階層運(yùn)算部122的影響而進(jìn)行動(dòng)作的結(jié)構(gòu)，所以在第1階段的收斂判定中，首先檢測(cè)出“在第1階層運(yùn)算部121中，與其它節(jié)點(diǎn)之間形成了大致均等的相位差的狀態(tài)”，并判定為“第1收斂狀態(tài)”在檢測(cè)出“第1收斂狀態(tài)”的時(shí)刻，可以基于第1階層運(yùn)算部121的時(shí)隙分配來開始數(shù)據(jù)通信。即，能夠與普通節(jié)點(diǎn)同樣地進(jìn)行“基于均等的時(shí)隙分配的數(shù)據(jù)通信”。但是，即使暫時(shí)開始了數(shù)據(jù)通信，在其后“在第1階層運(yùn)算部121中，與其它節(jié)點(diǎn)之間形成了大致均等的相位差的狀態(tài)”被破壞了的情況下、即在變成不滿足“第1收斂狀態(tài)”的條件的情況下，將停止數(shù)據(jù)通信。
(A-2-4-2)第2階段的收斂判定在第2階段的收斂判定中，在同時(shí)滿足了以下的2個(gè)條件[2階段-條件1]、[2階段-條件2]的情況下，判定為“第2收斂狀態(tài)”。在滿足了“第2收斂狀態(tài)”的條件的情況下，可以基于使用了第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122雙方的不均等的時(shí)隙分配來開始數(shù)據(jù)通信。但是，即使暫時(shí)開始了數(shù)據(jù)通信，在其后變成不滿足條件的情況下，也將停止數(shù)據(jù)通信。再次執(zhí)行形成節(jié)點(diǎn)之間的相位關(guān)系的動(dòng)作，并且在滿足“第1收斂狀態(tài)”或“第2收斂狀態(tài)”的條件之前不執(zhí)行數(shù)據(jù)通信。
是“在第1階層運(yùn)算部121和第2階層運(yùn)算部122的每一者中，與其它節(jié)點(diǎn)之間形成了大致均等的相位差的狀態(tài)”。對(duì)于該狀態(tài)的檢測(cè)處理，例如可以與調(diào)諧判定單元14中的穩(wěn)定狀態(tài)的判定方法同樣地進(jìn)行。
在式(4)～(6)中，在kF2≠0的條件下，函數(shù)F2(θi(t)，λi(t)，{Θij(t)|j}，{Λij(t)|j})＝0的狀態(tài)將持續(xù)一定期間以上。
(A-2-5)脈沖信號(hào)發(fā)送單元13脈沖信號(hào)發(fā)送單元13在普通節(jié)點(diǎn)的情況下，基于本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位θi(t)，發(fā)送脈沖信號(hào)。即，在相位θi(t)是特定的值(例如，θi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。因此，脈沖信號(hào)被以第1階層運(yùn)算部121的振動(dòng)周期發(fā)送。進(jìn)而，在各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的脈沖信號(hào)中附加表示本節(jié)點(diǎn)i是普通節(jié)點(diǎn)的識(shí)別信息。
另一方面，脈沖信號(hào)發(fā)送單元13，在旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的情況下，在收斂過程(過渡狀態(tài))和收斂狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài))下，其發(fā)送脈沖信號(hào)的方法不同。以下，就旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)時(shí)的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法進(jìn)行說明。
(A-2-5-1)收斂過程中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法在收斂過程中，基于本節(jié)點(diǎn)i的第1階層運(yùn)算部121中的非線性振動(dòng)的相位θi(t)來發(fā)送脈沖信號(hào)。即，在相位θi(t)為特定的值(例如θi(t)＝0)時(shí)發(fā)送脈沖信號(hào)。從而，以第1階層運(yùn)算部121的振動(dòng)周期發(fā)送脈沖信號(hào)。進(jìn)而，在各節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的脈沖信號(hào)中，附加以下的信息(a)、(b)。
(a)本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位λi(t)。即，在脈沖信號(hào)的發(fā)送時(shí)刻t的相位λi(t)的值。此外，由于ωi1＞ωi2(即，Ti1＜Ti2)，所以在脈沖信號(hào)中附加的相位λi(t)的值取0≤λi(t)＜2π的離散的值。
(b)表示本節(jié)點(diǎn)i是旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的哪一種的識(shí)別信息。
(A-2-5-2)收斂狀態(tài)中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法在以下的兩種情況(一)、(二)下，發(fā)送脈沖信號(hào)的方法不同。
(一)相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間與收斂過程中的脈沖信號(hào)的發(fā)送方法相同。
(二)只有相互作用范圍內(nèi)的旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間非旁路節(jié)點(diǎn)停止脈沖信號(hào)的發(fā)送。只有旁路節(jié)點(diǎn)基于本節(jié)點(diǎn)i的第2階層運(yùn)算部122中的非線性振動(dòng)的相位λi(t)，發(fā)送脈沖信號(hào)。即，在相位λi(t)為特定的值(例如λi(t)＝0)時(shí)，發(fā)送脈沖信號(hào)。因此，以第2階層運(yùn)算部122的振動(dòng)周期來發(fā)送脈沖信號(hào)。在各節(jié)點(diǎn)要發(fā)送的脈沖信號(hào)中不需要特別地附加信息。
(A-2-6)脈沖信號(hào)接收單元11脈沖信號(hào)接收單元11接收由相互作用范圍內(nèi)的其它節(jié)點(diǎn)j所發(fā)送的脈沖信號(hào)，并檢測(cè)出附加的信息。
(A-3)第1實(shí)施方式的效果在第1實(shí)施方式中，在通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)收發(fā)脈沖信號(hào)來自治分布地進(jìn)行時(shí)隙分配的相互調(diào)整的數(shù)據(jù)通信方法中，通信時(shí)刻計(jì)算單元具有多個(gè)不同周期的非線性振子模型，通過使它們協(xié)調(diào)動(dòng)作，來執(zhí)行具有在相互作用范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間形成進(jìn)行了多路復(fù)用的相位關(guān)系的力學(xué)特性的相互作用運(yùn)算。
由此，在相互作用范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)之間形成進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間構(gòu)造，可實(shí)現(xiàn)對(duì)特定的節(jié)點(diǎn)(旁路節(jié)點(diǎn))進(jìn)行以大比例分配時(shí)隙的不均等的時(shí)隙分配的通信方式(即，在節(jié)點(diǎn)之間提供不均等的發(fā)送機(jī)會(huì)的通信方式)。這里，能夠在確保非旁路節(jié)點(diǎn)的周期性發(fā)送的同時(shí)，使旁路節(jié)點(diǎn)以非常大的比例進(jìn)行發(fā)送。
另外，通過使參數(shù)τ的值可變，可對(duì)“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”與“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比率進(jìn)行多樣化控制。τ的值越大，存在于1個(gè)周期Ti2的期間內(nèi)的“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比例越相對(duì)地增加。該比例從原理上講可以任意大。這樣，通過使參數(shù)τ的值可變，可對(duì)針對(duì)旁路節(jié)點(diǎn)和非旁路節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙分配的比率進(jìn)行多樣化控制。
其結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)具有與各種應(yīng)用要求相應(yīng)的各種進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間構(gòu)造的時(shí)隙分配。
(B)第2實(shí)施方式下面，參照附圖，對(duì)把本發(fā)明的通信控制裝置、通信控制方法、節(jié)點(diǎn)以及通信系統(tǒng)應(yīng)用在傳感器網(wǎng)絡(luò)中的第2實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
第2實(shí)施方式也是實(shí)現(xiàn)對(duì)特定的節(jié)點(diǎn)(旁路節(jié)點(diǎn))以大的比例分配時(shí)隙的不均等的時(shí)隙分配方式的實(shí)施方式，其節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和動(dòng)作與第1實(shí)施方式大致相同。
但是，在第2實(shí)施方式中，通信時(shí)刻計(jì)算單元12中的狀態(tài)管理部123的動(dòng)作與第1實(shí)施方式不同。因此，在時(shí)隙的分配方式中，在第1和第2實(shí)施方式之間產(chǎn)生了差異。
下面對(duì)第2實(shí)施方式中的時(shí)隙的分配方法進(jìn)行說明。在以下的說明中使用的標(biāo)號(hào)所表示的含義與第1實(shí)施方式相同。各節(jié)點(diǎn)中的時(shí)隙的分配，也利用狀態(tài)管理部123所管理的本節(jié)點(diǎn)和周邊節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)來執(zhí)行。
圖11是表示第2實(shí)施方式中的時(shí)隙分配的示例的圖，是與第1實(shí)施方式所涉及的圖9對(duì)應(yīng)的圖。因此，圖11中的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D與圖9的節(jié)點(diǎn)配置方式和相互作用范圍的示例中表示的節(jié)點(diǎn)A、B、C、D相對(duì)應(yīng)。
在圖11中，可將周期Ti2的期間的動(dòng)作分為如下的兩種情況(b1)、(b2)。
(b1)從時(shí)刻t＝t0到t＝t0+Wi2的期間的動(dòng)作(b2)從時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間的動(dòng)作上述(b1)的期間的動(dòng)作與第1實(shí)施方式相同，但上述(b2)的期間的動(dòng)作與第1實(shí)施方式不同。下面，結(jié)合圖11，對(duì)第2實(shí)施方式中的上述(b2)的期間的動(dòng)作進(jìn)行說明。
時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間是“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”。在第1實(shí)施方式中，各旁路節(jié)點(diǎn)只在把第2階層運(yùn)算部122的1個(gè)周期進(jìn)行了p2等分的期間(在圖8(c)中，在第2階層運(yùn)算部122的圓內(nèi)部使相位前進(jìn)由箭頭所示的量的期間)，獲得Wi2＝Ti2/p2＝nTi1來作為時(shí)隙。該時(shí)隙相當(dāng)于第1階層運(yùn)算部121的n個(gè)周期。在第2實(shí)施方式中，把在第1實(shí)施方式中由1個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)所獲得的上述時(shí)隙n等分，并分配給多個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)。即，把第1階層運(yùn)算部121中的n個(gè)周期的期間作為以1個(gè)周期為單位的時(shí)隙而分配給多個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)。
將這樣的n個(gè)周期的期間中的第1周期，設(shè)定為在第1實(shí)施方式中獲得了時(shí)隙的1個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)同樣地獲得時(shí)隙的期間。將接下來的第2周期設(shè)定為圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)1獲得時(shí)隙的期間，將接下來的第3周期設(shè)定為圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)2獲得時(shí)隙的期間。以后，同樣地，將第4周期～第6周期設(shè)定為圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)3～5獲得時(shí)隙的期間。
在p2＝6、τ＝1的情況下，由于n＝6，所以到第6周期為止，但在p2＝6、τ≥2的情況下，n的值大于等于11。在此情況下，使第7周期對(duì)應(yīng)圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)1，使第8周期對(duì)應(yīng)圖8(b)中的第2階層運(yùn)算部122的節(jié)點(diǎn)2，如此再次使旁路節(jié)點(diǎn)按照順序獲得時(shí)隙。這樣，按照由在第2階層運(yùn)算部122中形成的節(jié)點(diǎn)之間的相位關(guān)系所規(guī)定的順序關(guān)系，只使旁路節(jié)點(diǎn)順序地獲得時(shí)隙。
在第2實(shí)施方式中，如上所述，從時(shí)刻t＝t0+Wi2到t＝t0+Ti2的期間中的時(shí)隙分配，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)以第1階層運(yùn)算部121的周期Ti1為單位，順序地獲得時(shí)隙的方式。在上述的第1實(shí)施方式中，在上述期間中的時(shí)隙是以Wi2＝Ti2/p2＝nTi1為單位，但在要求對(duì)多個(gè)旁路節(jié)點(diǎn)以更小的時(shí)間間隔進(jìn)行時(shí)隙分配的情況下，第2實(shí)施方式所示的方式更為有利。
在第2實(shí)施方式中也與第1實(shí)施方式一樣，通過使τ的值可變，可對(duì)“相互作用范圍內(nèi)的全部節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”與“只有旁路節(jié)點(diǎn)獲得時(shí)隙的期間”的比率進(jìn)行多樣化控制。
因此，根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)具有與各種應(yīng)用要求相應(yīng)的各種進(jìn)行了多路復(fù)用的時(shí)間構(gòu)造的時(shí)隙分配。
(C)其它實(shí)施方式在上述各個(gè)實(shí)施方式的說明中雖然也提到了變形實(shí)施方式，但還可以考慮以下所示的變形實(shí)施方式。
(C-1)在本發(fā)明中，應(yīng)注意的是，在節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)的脈沖信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方式，只要能夠相互傳遞特定的時(shí)刻，則沒有特別的制約。作為脈沖信號(hào)的最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式的示例，可列舉出具有高斯分布和矩形等函數(shù)形狀的單一脈沖。但是，脈沖信號(hào)不一定必須是單一脈沖，也可以是使用多個(gè)脈沖構(gòu)成表達(dá)一個(gè)含義的脈沖信號(hào)的方式。例如，是把與特定的位圖對(duì)應(yīng)的脈沖串作為一個(gè)脈沖信號(hào)來處理的方式。這樣的方式在存在較多噪聲的環(huán)境下使用單一脈沖難以進(jìn)行信號(hào)識(shí)別的情況下是有效的。在本發(fā)明的實(shí)施方式中說明的脈沖信號(hào)所表示的含義是概念性地表示特定的時(shí)刻的信號(hào)，其實(shí)現(xiàn)方式有各種方式。
(C-2)在上述的實(shí)施方式中，把在上述的脈沖信號(hào)(表示特定的時(shí)刻的信號(hào))中附加了所謂節(jié)點(diǎn)識(shí)別編號(hào)的某種數(shù)據(jù)的信號(hào)作為脈沖信號(hào)處理。需要注意的是，關(guān)于在表示特定的時(shí)刻的信號(hào)中，附加了某種數(shù)據(jù)的信號(hào)，其實(shí)施方式也存在各種方式。
(C-3)在上述的實(shí)施方式中，關(guān)于固有角振動(dòng)頻率參數(shù)ωi1和ωi2，作為一例假定為整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)一成相同的值。但是，對(duì)于實(shí)施本發(fā)明，這不是必須事項(xiàng)。即使每個(gè)節(jié)點(diǎn)的ωi1和ωi2值不同也可以使其動(dòng)作。例如，也可以使各節(jié)點(diǎn)的ωi1和ωi2的值以基準(zhǔn)值為中心，在其附近按照高斯分布等概率分布以較小偏差來使其動(dòng)作。
(C-4)在上述的實(shí)施方式中，在對(duì)通信時(shí)刻計(jì)算單元12中的處理的說明中，使用了式(1)的微分方程式。但是使用微分方程式的記述只不過是規(guī)定計(jì)算方法的一個(gè)例子的表現(xiàn)。
另外，也可以使用把相位θi(t)的時(shí)間發(fā)展在時(shí)間軸方向上實(shí)施離散化而進(jìn)行處理的方法、和在時(shí)間軸方向的離散化的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)狀態(tài)變量也實(shí)施離散化，即，把相位θi(t)的值本身離散化(量化)來進(jìn)行處理的記述方法。
(C-5)在上述的實(shí)施方式中，作為把非線性振動(dòng)模型化的算式，示出了式(1)，在上面還說明了作為其它的記述方法可以有各種變形方式。
但是，把實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的非線性振動(dòng)模型化的算式的記述方法不限于上述各個(gè)實(shí)施方式和已經(jīng)提及的變形實(shí)施方式。例如，也可以使用在文獻(xiàn)“戶田盛和、渡邊慎介著，“非線性力學(xué)”，共立出版發(fā)行”中所公開的范德波爾方程式等一般的非線性振動(dòng)和混沌(chaos)振動(dòng)的模型。當(dāng)然，對(duì)于節(jié)點(diǎn)之間的相互作用，關(guān)于時(shí)間離散的(脈沖式)情況和連續(xù)的情況都可實(shí)現(xiàn)。范德波爾方程式是把在電子電路上發(fā)生的非線性振動(dòng)現(xiàn)象模型化了的方程式?；诜兜虏柗匠淌降膭?dòng)作可以通過使用電子電路作為硬件安裝在節(jié)點(diǎn)上來實(shí)現(xiàn)。另外，也可以使用龍格-庫塔法等一般的數(shù)值計(jì)算法，作為軟件安裝在節(jié)點(diǎn)上。
本發(fā)明并非依據(jù)與時(shí)間、動(dòng)作狀態(tài)、或相互作用等相關(guān)的離散模型和連續(xù)模型、以及表現(xiàn)特定的振動(dòng)現(xiàn)象的模型之類的個(gè)別模型的記述方法的不同，可以使用動(dòng)作狀態(tài)按照某種時(shí)間發(fā)展規(guī)則而轉(zhuǎn)變的各種模型來實(shí)現(xiàn)。使用動(dòng)作狀態(tài)周期性或無序地變化的模型的方式，作為本發(fā)明的實(shí)施方式的示例，屬于本發(fā)明的一部分。
(C-6)在上述各實(shí)施方式中，設(shè)想在空間上被分散配置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)相互以無線方式收發(fā)數(shù)據(jù)的系統(tǒng)來進(jìn)行了說明。但本發(fā)明的利用方式不限于進(jìn)行無線通信的系統(tǒng)。也適用于在空間上被分散配置的多個(gè)節(jié)點(diǎn)相互以有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)的系統(tǒng)。例如，也可以適用于像以太網(wǎng)(注冊(cè)商標(biāo))等那樣有線連接的LAN系統(tǒng)。另外，也可以同樣適用于有線連接的傳感器和執(zhí)行元件、或服務(wù)器等不同種類的節(jié)點(diǎn)混合存在的網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，也可以適用于有線連接的節(jié)點(diǎn)和無線連接的節(jié)點(diǎn)混合存在的網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明無論是無線系統(tǒng)還是有線系統(tǒng)，都可用于解決在所有網(wǎng)絡(luò)中存在的發(fā)送數(shù)據(jù)的沖突和同步的問題，可被作為同時(shí)具備了適應(yīng)性和穩(wěn)定性的實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)通信的通信協(xié)議加以利用。
(C-7)本發(fā)明在通信時(shí)刻信息(實(shí)施方式中的相位信號(hào))的取得控制上具有特征，而與在通信中如何利用該時(shí)刻信息無關(guān)。例如，如果是來自各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送頻率不同的情況，則也可以無須設(shè)定時(shí)隙來進(jìn)行通信，在這種情況下，只要根據(jù)通信時(shí)刻信息來確定數(shù)據(jù)通信的開始時(shí)間即可。
(C-8)在上述的實(shí)施方式中，說明了相位響應(yīng)函數(shù)R(Δθij(t))的具體例，但函數(shù)的形式不限于此，只要能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，則相位響應(yīng)函數(shù)也可以使用其它各種函數(shù)來構(gòu)成。
(C-9)在上述的實(shí)施方式中，說明了對(duì)相位Δθi(t)，用應(yīng)力響應(yīng)函數(shù)值來反映沖突率，并且以相位響應(yīng)函數(shù)R(Δθij(t))的特性切換的形式來反映，但也可以只以相位響應(yīng)函數(shù)R(Δθij(t))的特性切換的形式來反映。
(C-10)作為與本發(fā)明有關(guān)的在先專利申請(qǐng)涉及的專利文獻(xiàn)，有上述的專利文獻(xiàn)1～專利文獻(xiàn)5，在這些專利文獻(xiàn)中記載有多個(gè)變形實(shí)施方式。其中可適用于本發(fā)明的實(shí)施方式也為本發(fā)明的變形實(shí)施方式。
(C-11)在上述實(shí)施方式中，普通節(jié)點(diǎn)能使上述的進(jìn)行不均等時(shí)隙分配的通信方式、和進(jìn)行大致均等的時(shí)隙分配的通信方式在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)共存。
另外，如果實(shí)現(xiàn)了形成優(yōu)先傳送局部發(fā)生的大量數(shù)據(jù)的旁路的方式的時(shí)隙分配，則在存在于空間上與該旁路節(jié)點(diǎn)群分離的位置的普通節(jié)點(diǎn)群的區(qū)域中，可實(shí)現(xiàn)大致均等的時(shí)隙分配。因此，可實(shí)現(xiàn)能夠應(yīng)對(duì)和適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)所產(chǎn)生的通信量具有很大不同的狀況的、效率極高的通信。
(C-12)對(duì)于本發(fā)明而言，設(shè)想使用脈沖信號(hào)作為在節(jié)點(diǎn)之間收發(fā)的相互作用信號(hào)，并在通信時(shí)刻計(jì)算單元的結(jié)構(gòu)中導(dǎo)入了虛擬節(jié)點(diǎn)模型計(jì)算單元的方式，來進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的應(yīng)用不限于此方式。
權(quán)利要求
1.一種通信控制裝置，安裝在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)中，該通信系統(tǒng)包括旁路節(jié)點(diǎn)，配置于第1區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼時(shí)的量的要求高；以及非旁路節(jié)點(diǎn)，配置于包圍上述第1區(qū)域而形成的第2區(qū)域、數(shù)據(jù)中繼的量的要求比上述旁路節(jié)點(diǎn)低；其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)接收單元，從附近節(jié)點(diǎn)接收表示附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)；通信時(shí)刻計(jì)算單元，基于所接收的來自附近節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，提供相互作用，使得改變周期各不相同的多個(gè)相位信號(hào)，而使各上述相位信號(hào)的狀態(tài)同步，由此，在各上述相位信號(hào)中的某個(gè)相位信號(hào)的周期內(nèi)，使基于各上述相位信號(hào)的周期的、本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙寬度不同的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送周期形成為時(shí)間上的多路復(fù)用；和狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送單元，基于通過上述通信時(shí)刻計(jì)算單元而實(shí)現(xiàn)了相互作用的各上述相位信號(hào)的任意一個(gè)的相位狀態(tài)，發(fā)送決定來自本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送的時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)；上述通信時(shí)刻計(jì)算單元具有狀態(tài)管理部，該狀態(tài)管理部管理針對(duì)本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)的周期不同的相位信號(hào)的狀態(tài)，規(guī)定時(shí)隙分配的順序關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信控制裝置，其特征在于，上述通信時(shí)刻計(jì)算單元具有形成不同的相位信號(hào)的第1階層運(yùn)算部和第2階層運(yùn)算部，上述狀態(tài)管理部，使用上述第1階層運(yùn)算部中的相位信號(hào)的周期對(duì)上述第2階層運(yùn)算部中的非旁路節(jié)點(diǎn)群的相位從某個(gè)特定的相位變化到另一個(gè)特定的相位的期間進(jìn)行分割，對(duì)分割后的期間中的某個(gè)特定的期間，按照上述第1階層運(yùn)算部中的相位關(guān)系進(jìn)行時(shí)隙分配，對(duì)剩余的期間按照由上述第2階層運(yùn)算部中的相位關(guān)系所規(guī)定的順序進(jìn)行時(shí)隙分配，并可使這些期間的比率可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通信控制裝置，其特征在于，上述通信時(shí)刻計(jì)算單元具有形成不同的相位信號(hào)的第1階層運(yùn)算部和第2階層運(yùn)算部，上述狀態(tài)管理部，使用上述第1階層運(yùn)算部中的相位信號(hào)的周期，對(duì)上述第2階層運(yùn)算部中的旁路節(jié)點(diǎn)群的相位從某個(gè)特定的相位變化到另一個(gè)特定的相位的期間進(jìn)行分割，對(duì)分割后的期間，按照由上述第2階層運(yùn)算部中的相位關(guān)系所規(guī)定的順序進(jìn)行時(shí)隙分配。
4.一種通信控制方法，是由通信控制裝置執(zhí)行的通信控制方法，該通信控制裝置安裝在構(gòu)成通信系統(tǒng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)中，該通信系統(tǒng)包括旁路節(jié)點(diǎn)，配置于第1區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼時(shí)的量的要求高；以及非旁路節(jié)點(diǎn)，配置于包圍上述第1區(qū)域而形成的第2區(qū)域，數(shù)據(jù)中繼的量的要求比上述旁路節(jié)點(diǎn)低；其特征在于，具有狀態(tài)變量信號(hào)接收步驟、通信時(shí)刻計(jì)算步驟、和狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送步驟，在上述狀態(tài)變量信號(hào)接收步驟中，從附近節(jié)點(diǎn)接收表示附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)，在上述通信時(shí)刻計(jì)算步驟中，基于所接收的來自附近節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)變量信號(hào)，提供相互作用，使得改變周期各不相同的多個(gè)相位信號(hào)，而使各上述相位信號(hào)的狀態(tài)同步，由此，在各上述相位信號(hào)中的某個(gè)相位信號(hào)的周期內(nèi)，使基于各上述相位信號(hào)的周期的、本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙寬度不同的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送周期形成為時(shí)間上的多路復(fù)用，并且，管理針對(duì)本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)的周期不同的相位信號(hào)的狀態(tài)，規(guī)定時(shí)隙分配的順序關(guān)系，在上述狀態(tài)變量信號(hào)發(fā)送步驟中，基于在上述通信時(shí)刻計(jì)算步驟中實(shí)現(xiàn)了相互作用的各上述相位信號(hào)的任意一個(gè)的相位狀態(tài)，發(fā)送決定來自本節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)。
5.一種節(jié)點(diǎn)，其特征在于，具有權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的通信控制裝置。
6.一種通信系統(tǒng)，其特征在于，配置有多個(gè)權(quán)利要求5所述的節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠形成使節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)發(fā)送機(jī)會(huì)不均等的時(shí)隙，并能控制時(shí)隙寬度的通信控制裝置。其包括接收單元，接收表示附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)刻的狀態(tài)變量信號(hào)；通信時(shí)刻計(jì)算單元，基于所接收的狀態(tài)變量信號(hào)使周期各不相同的多個(gè)相位信號(hào)變化，而使各相位信號(hào)的狀態(tài)同步，在某個(gè)相位信號(hào)的周期內(nèi)，使基于各相位信號(hào)的周期的、本節(jié)點(diǎn)和附近節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)隙寬度不同的多個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送周期形成為時(shí)間上的多路復(fù)用；發(fā)送單元，基于各相位信號(hào)的任意一個(gè)的相位狀態(tài)，發(fā)送狀態(tài)變量信號(hào)。通信時(shí)刻計(jì)算單元具有狀態(tài)管理部，其對(duì)上述多個(gè)相位信號(hào)中的各節(jié)點(diǎn)相位的狀態(tài)進(jìn)行管理，規(guī)定時(shí)隙分配的順序關(guān)系。
文檔編號(hào)H04J3/16GK101094139SQ20071009790
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月20日
發(fā)明者伊達(dá)正晃 申請(qǐng)人:沖電氣工業(yè)株式會(huì)社