Noise-Induced Synchronization現象に基づく無線センサネットワーク時間同期手法の実機実装

摘要

Noise-induced synchronization現象は，結合のない非線形振動子が同一なノイズを入力することによって位相が同期する現象である．我々はこの現象を応用し，温度や湿度などの自然環境の揺らぎを用いて複数の無線通信機器を自律的に時間同期させる手法を提案している．各無線通信機器で非線形振動子を演算または回路として動作させ，その無線通信機器自身が取得する環境揺らぎを各振動子に印加させる．近隣の二地点に設置した無線通信機器間においては取得する環境揺らぎの相関が高いため，各機器が内蔵する振動子がNoise-induced synchronization現象によって位相同期する．同期した振動子の位相に従って無線機器が動作することによって時間同期が達成できると考えられる．これまでこの手法は，計算機のシミュレーションによって実用可能性が示されていたが，本稿では提案手法の応用先として想定している無線センサネットワークに実装することで，実機における実用可能性を示す．二つのセンサノードを非通信状態にし，FitzHugh-南雲振動子を内部で演算させ，環境揺らぎとして温度を各ノードで取得，入力させる．振動子の状態に応じてLEDを点灯させ，LEDの変化が同期することを確認することで，振動の同期達成を確認する．