JP2009284398A - Node, communication method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、移動体通信機器などのノードがアドホックモードで通信する技術に関する。 The present invention relates to a technology in which nodes such as mobile communication devices communicate in an ad hoc mode.
アドホックネットワークにおいては、クライアントのノード自体にデータ中継機能を持たせることにより、それぞれのノードは、基地局やアクセスポイントなどの固定局を介さずに通信することができる。これらの固定局を要しないので、アドホックモードは、コンサート会場、イベント会場、または災害地などにおいて構築される一時的なネットワークや、自動車などにおける移動体通信に適している。但し、アドホックモードでは、各ノードが中継局となり、各ノードが移動することにより経路が変更されることがあるので、輻輳が発生しやすい。 In an ad hoc network, by providing a data relay function to a client node itself, each node can communicate without going through a fixed station such as a base station or an access point. Since these fixed stations are not required, the ad hoc mode is suitable for a temporary network constructed in a concert venue, an event venue, a disaster area, or the like, or mobile communication in an automobile or the like. However, in the ad hoc mode, each node serves as a relay station, and the route may be changed as each node moves, so that congestion is likely to occur.
輻輳を緩和するため、特許文献1および特許文献2に記載のノードは、トラフィック量又は通信負荷が小さいノードを中継用のノードとして選択する構成としている。また、アドホックネットワークで一般的に用いられるGreedy方式では、隣接ノードのうち、通信対象である終点ノードと地理的な距離が最も近いノードを中継用のノードとして選択し、中継用のノード数を最小とすることで輻輳の緩和を図っている。
しかしながら、特許文献1および特許文献2に開示された構成では、通信量は小さいが、終点ノードから地理的に遠い位置のノードを中継用のノードとして選択してしまうことがある。この場合、中継するノード数が多くなってしまうが、ホップ数が大きいと、各ノード間の通信量の変動の影響を受けやすくなり、始点と終点との間の通信が不安定になりやすい。
However, in the configurations disclosed in
また、Greedy方式では、終点ノードに地理的に近いが、通信量が大きいノードを選択してしまうことがある。この場合も、通信量の増大により、輻輳が生じやすくなる。 In the Greedy method, a node that is geographically close to the end point node but has a large communication amount may be selected. Also in this case, congestion is likely to occur due to an increase in the amount of communication.
このため、アドホックネットワークにおいて、輻輳が十分に緩和されないという問題があった。 For this reason, there has been a problem that congestion is not sufficiently alleviated in an ad hoc network.
本発明は、アドホックネットワークにおいて、始点と終点との間の安定な通信を確保するとともに、中継ノードにおける輻輳を緩和する技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique for ensuring stable communication between a start point and an end point and reducing congestion at a relay node in an ad hoc network.
上記目的を達成するために、本発明のノードは、自身を始点ノードとして、該始点ノードからの電波が到達する範囲内にある1以上の隣接ノードと、終点ノードとの間の地理的な距離を算出する距離算出手段と、前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得する変数取得手段と、前記距離算出手段により算出された前記距離と、前記変数取得手段により取得された前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを前記始点ノードと前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する選択手段と、を有する。 In order to achieve the above object, the node of the present invention has a geographical distance between one or more adjacent nodes within a range where radio waves from the start point node reach, and the end point node, starting from the start node. Distance calculating means for calculating the variable, variable obtaining means for obtaining a variable that varies depending on the traffic volume in the adjacent node, the distance calculated by the distance calculating means, and the variable obtained by the variable obtaining means Selection means for selecting one of the one or more adjacent nodes as a relay node that relays data transmitted and received between the start node and the end node.
本発明の通信方法は、始点ノードからの電波が到達する範囲内にある1以上の隣接ノードと、終点ノードとの間の地理的な距離を算出し、前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得し、前記距離と前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを始点ノードと前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する、通信方法である。 The communication method of the present invention calculates a geographical distance between one or more adjacent nodes within a range where radio waves from the start node reach and an end node, and fluctuates according to the communication amount in the adjacent nodes. And selecting one of the one or more adjacent nodes as a relay node that relays data transmitted / received between the start node and the end node based on the distance and the variable Is a communication method.
本発明のプログラムは、コンピュータに、自身を始点ノードとして、該始点ノードからの電波が到達する範囲内にある1以上の隣接ノードと、終点ノードとの間の地理的な距離を算出する距離取得手順、前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得する変数取得手順、及び前記距離算出手順により算出された前記距離と、前記変数取得手順により取得された前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを自身と前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する選択手順、を実行させるためのプログラムである。 The program according to the present invention obtains a distance for calculating a geographical distance between an end node and one or more adjacent nodes within a range where radio waves from the start node reach, using the computer as a start node. Based on the procedure, a variable acquisition procedure for acquiring a variable that varies according to the traffic volume in the adjacent node, the distance calculated by the distance calculation procedure, and the variable acquired by the variable acquisition procedure, 1 This is a program for executing a selection procedure for selecting one of the above adjacent nodes as a relay node that relays data transmitted and received between itself and the end node.
本発明によれば、ノードは、隣接ノードから終点ノードまでの地理的な距離と、通信量に応じて変動する変数とに基づいて中継ノードを選択するため、終点ノードから地理的に遠すぎるノードを選択しない結果、中継ノード数が少なくなり、通信が安定する。また、ノードは、通信量が多すぎるノードを選択しないので、輻輳が緩和される。 According to the present invention, a node selects a relay node based on a geographical distance from an adjacent node to an end node and a variable that varies depending on traffic, so that the node is geographically far from the end node. As a result, the number of relay nodes is reduced, and communication is stabilized. Further, since the node does not select a node with too much traffic, congestion is reduced.
(第1の実施形態)
本発明を実施するための第1の形態について図面を参照して詳細に説明する。
(First embodiment)
A first embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の通信システム1の構成を示す全体図である。通信システム1は、複数のノードがピア・ツー・ピアで相互に無線通信を行うための通信システムである。同図を参照すると、通信システム1は、複数のノード(例えば10、11、12、および13)を有する。これらのノードは、基地局やアクセスポイントを介さずに相互に無線通信を行う機能を有する通信機器である。具体的には、これらのノードは、アドホックモードで通信する機能を有するカーナビゲーション装置、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯ゲーム機、またはノートパソコンなどの移動体通信機器である。
FIG. 1 is an overall view showing a configuration of a
アドホックモードで通信するとき、各ノードは、自身を始点ノードとして、それぞれの電波が到達する範囲内に、通信対象のノード(終点ノード)がないのであれば、電波の到達範囲内のいずれかの隣接ノードを中継して、終点ノードと無線通信を行う。 When communicating in ad hoc mode, each node starts from itself as a start node, and if there is no node (end node) to be communicated within the reach of each radio wave, any node within the radio wave reach It relays the adjacent node and performs wireless communication with the end node.
ここで、始点ノードは、終点ノードへの経路が選択される際に、起点とされるノードである。データの送信元であるエッジのノードは、経路選択において最初の始点ノードとなる。そして、この送信元のノードが中継用の中継ノードを選択したのであれば、その中継ノードは、自身を始点ノードとして終点ノードへの経路を選択する。 Here, the start point node is a node that is a starting point when a route to the end point node is selected. The edge node that is the data transmission source is the first start node in route selection. If the transmission source node selects a relay node for relay, the relay node selects a route to the end node using itself as the start node.
終点ノードは、始点ノードがデータの送信先とするエッジのノードである。 The end point node is a node of an edge whose start point node is a data transmission destination.
中継ノードは、始点ノードと終点ノードとの間で送受信されるデータを中継するノードである。 The relay node is a node that relays data transmitted and received between the start point node and the end point node.
隣接ノードは、始点ノードからみて、同一セグメント内にある終点ノード以外のノードである。 The adjacent node is a node other than the end point node in the same segment as viewed from the start point node.
図1において、例えば、ノード10が、自身の電波が到達する範囲外のノード13と無線通信を行うとき、ノード10は、自身からの電波が到達する範囲内のノード11を中継ノードとして選択する。ノード11は、自身を起点ノードとして、ノード12を、中継ノードとして選択し、ノード10は、これらの中継ノード(11および12)を介して、終点ノード(13)と通信する。同図において、一点鎖線の円は、ノード10の電波の到達範囲Eである。
In FIG. 1, for example, when the
図2を参照して、ノード10の構成について説明する。同図は、ノード10の構成を示すブロック図である。同図を参照すると、ノード10は、距離算出部101、パラメータ取得部103、および選択部105を有する。
The configuration of the
距離算出部101は、通信システム1における各ノード(10、11、12、および13等)の地理的な位置を取得する。例えば、各ノードがGPS(Global Positioning System)を利用して自身の位置を示す位置情報を取得し、取得した位置情報を相互に通知しあう。
The
そして、図3に示すように、距離算出部101は、始点ノード(10)と終点ノード(D−1)との間の距離r_SEを算出し、r_SEが始点ノードの電波が到達する範囲の半径R以下であるか否かを判断する。r_SEがRより大きいと、終点ノードが始点ノードの電波到達範囲外にあるので、データを中継する中継ノードを介しなければ、始点ノードは終点ノードと通信することができない。同図に示すように、r_SEがRより大きければ、中継ノードを決定するために、距離算出部101は、半径R内の各隣接ノード(N−1、N−2)と終点ノード(D−1)との間の距離r_REを算出する。これらの距離(R_REおよびR_SE)の単位は、例えば、メートルとする。
Then, as shown in FIG. 3, the
パラメータ取得部103は、終点ノード以外の各隣接ノードについて、通信量により変動するパラメータを取得する。例えば、パラメータとして各ノードに割り当てられたバッファのうち、使用中のバッファ数(使用中バッファ数)Bを求める。
The
選択部105は、始点ノード(10)の電波が到達する範囲(半径R)内に終点ノードがないのであれば、半径R内の隣接ノードのうちのいずれかを終点ノードへ送信するデータを中継する中継ノードとして選択する。具体的には、選択部105は、半径R内の隣接ノードごとに、下記(1)式で示される選択関数Zを算出する。
If there is no end node within the range (radius R) where the radio wave of the start node (10) reaches, the
Z=r_RE−(r_SE―R)+AV/(MAXB+1−B)・・・(1)
ここで、r_REは、距離算出部101により算出された、隣接ノードと終点ノードとの間の地理的な距離(m)を所定の基準値(例えば、10m)で除した値である。r_SEは、距離算出部101により算出された、始点ノード(10)と終点ノードとの間の地理的な距離(m)を所定の基準値で除した値である。
Z = r_RE− (r_SE−R) + AV / (MAXB + 1−B) (1)
Here, r_RE is a value obtained by dividing the geographical distance (m) between the adjacent node and the end node calculated by the
Rは、ノード10の電波が到達する範囲の半径(m)である。AVは、パラメータ取得部103により取得された、隣接ノードの使用中バッファ数Bの平均値である。MAXBは、隣接ノードが許容する最大のバッファ数(最大バッファ数)である。Bは、各隣接ノードの使用中バッファ数である。
R is the radius (m) of the range where the radio wave of the
MAXBおよびRの値は、予めノード10のメモリ(不図示)内に記憶されている。
The values of MAXB and R are stored in advance in a memory (not shown) of the
この選択関数Zは中継ノードを選択するための指標となる。このZにおいて、地理的な距離と通信量とが指標を決める要素となる。いずれかの要素あるいは両方の要素に係数を乗算することにより、中継ノードの選択における各要素の寄与度を適切な比率に設定してもよい。例えば、通信量を重視する場合、通信量の寄与度が高くなるような重みづけをすればよい。 This selection function Z serves as an index for selecting a relay node. In Z, the geographical distance and the traffic are factors that determine the index. By multiplying one or both of the elements by a coefficient, the contribution of each element in the selection of the relay node may be set to an appropriate ratio. For example, when importance is attached to the traffic, weighting may be performed so that the contribution of the traffic is high.
なお、通信量に基づくパラメータを使用するのであれば、使用中バッファ数の代わりに、バッファサイズや空いているバッファ数などを求め、(1)式を変形して選択関数Zを算出してもよい。 If parameters based on traffic are used, the selection function Z may be calculated by obtaining the buffer size, the number of free buffers, etc. instead of the number of buffers in use, and modifying equation (1). Good.
選択部105は、算出した選択関数Zが最小のノードを中継ノードとして選択する。但し、トラフィックの集中を避けるため、使用中バッファ数Bが、最大バッファ数MAXBを超えるノード、つまり通信負荷の高いノードは除く。また、ループの発生を防ぐため、一度通ったノード、すなわち、中継ノードとして既に選択されたノードは除外する。
The
選択部105は、中継ノードとして選択したノードに、ノード情報1051を送信する。
The
図4は、ノード情報1051の構成の一例を示す図である。同図を参照すると、ノード情報1051は、「ノード識別番号」、「隣接ノード数」、「隣接ノード識別番号」、「選択関数」、「選択フラグ」を示す情報を含む。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
「ノード識別番号」は、データの送信元のノードおよび中継ノードを識別するための番号である。「隣接ノード数」は、「ノード識別番号」の示すノードからの電波の到達範囲内にある隣接ノードの数である。「隣接ノード識別番号」は、隣接ノードを識別するための番号である。「選択関数」は、隣接ノードについて算出された選択関数Zの値である。「選択フラグ」は、中継ノードとして選択されたか否かを示すフラグであり、選択された場合「1」、選択されなかった場合「0」が設定される。 The “node identification number” is a number for identifying the data transmission source node and the relay node. The “number of adjacent nodes” is the number of adjacent nodes within the reach of radio waves from the node indicated by the “node identification number”. The “adjacent node identification number” is a number for identifying an adjacent node. The “selection function” is the value of the selection function Z calculated for adjacent nodes. The “selection flag” is a flag indicating whether or not the relay node is selected, and is set to “1” when selected and “0” when not selected.
例えば、ノード10によりノード11が中継ノードとして選択し、ノード11がノード12を中継ノードとして選択したとき、ノード11は、データの送信元のノード10および中継ノード11についての「ノード識別番号」等を示す情報を含むノード情報1051を、ノード12に送信する。
For example, when the
選択部105は、中継ノードでない隣接ノードの使用中バッファ数BがいずれもMAXBを超える場合、すなわち、選択関数Zを算出した隣接ノードが1つもない場合、ノード情報1051を利用して中継ノードを選択する。具体的には、この場合、選択部105は、「ノード識別番号」の示すノードのうち、「隣接ノード数」が最大のノードを求める。そして、選択部105は、求めたノードを始点ノードとし、その始点ノードに対応する「選択フラグ」が「0」のノードのうち、「選択関数」が最小のノードを、始点ノードに対応する中継ノードとして選択する。
When the number of used buffers B of adjacent nodes that are not relay nodes exceeds MAXB, that is, when there is no adjacent node that has calculated the selection function Z, the
例えば、ノード11により、ノード12が中継ノードとして選択されたものの、ノード12の半径R内の隣接ノードはいずれも、中継ノード11を除き、使用バッファ数BがMAXB以上であった場合、これらの隣接ノードについてZは算出されない。この場合、ノード12は、「ノード識別番号」が10、11のノードのうち、「隣接ノード数」が最大のノード11を始点ノードとする。そして、ノード12は、ノード11の半径R内の「選択フラグ」が「0」の隣接ノードのうち、「選択関数」が最小のノード12aを、ノード11に対応する中継ノードとして選択する。
For example, when the
ノード10は、選択部105により選択された中継ノードを介して終点ノードとアドホックモードで通信を行う。
The
ノード11、12、および13の構成は、ノード10と同様である。
The configuration of the
次に、図6〜図7を参照して、ノード10の動作について説明する。図5は、ノード10の実行する選択処理を示すフローチャートである。選択処理は、始点ノード(10)から終点ノードへの経路を求める処理である。選択処理は、ノード10の電源が投入されたときに開始する。
Next, the operation of the
なお、ノード10は、所定のアプリケーションが開始されたときや、始点ノードと終点ノードとが通信を行うときに、選択処理を開始してもよい。
Note that the
選択処理において、ノード10は、ノード情報(1051)を受信する(ステップS1)。ただし、ノード10は、自身がデータの送信元のノードであれば、ステップS1を実行しない。距離算出部10は、始点ノード(10)と終点ノードとの間の地理的な距離r_SEを算出する(ステップ2)。距離算出部10は、r_SEがR以下であるか否かを判断する(ステップ3)。r_SEがRより大きければ、すなわち、終点ノードが電波の到達範囲になければ(ステップS3:NO)、距離算出部101は、半径R内の各隣接ノードと終点ノードとの間の地理的な距離r_REを算出する(ステップS4)。そして、パラメータ取得部103は、半径R内の各隣接ノードの使用中バッファ数Bを取得する(ステップS5)。選択部105は、中継ノード決定処理を実行する(ステップS6)。r_SEがR以下である場合(ステップS3:YES)、またはステップS6の後、選択部105は、ノード情報1051において、選択した中継ノードの「選択フラグ」を「1」にして、その中継ノードに送信する(ステップS7)。ステップS7の後、ノード10は、選択処理を終了する。
In the selection process, the
図6は、中継ノード決定処理を示すフローチャートである。選択部105は、半径R内の隣接ノードのいずれか1つを選択し、その隣接ノードの使用中バッファ数Bが、最大バッファ数MAXBより大きい否かを判断する(ステップS61)。BがMAXB以下であれば(ステップS61:NO)、隣接ノードが中継ノードとして選択されたか否か、即ち、始点ノードから終点ノードへの経路において一度通ったノードであるか否かを判断する(ステップS62)。隣接ノードが一度通ったノードでなければ(ステップS62:NO)、選択部105は、上記(1)式を使用して、その隣接ノードの選択関数Zを算出する(ステップS63)。
FIG. 6 is a flowchart showing the relay node determination process. The
隣接ノードのBがMAXBより大きい場合(ステップS61:YES)、隣接ノードが一度通ったノードである場合(ステップS62:YES)、またはステップS63の後、選択部105は、半径R内にある隣接ノードの全てについてステップS91〜S95の処理を行ったか否かを判断する(ステップS64)。半径R内の隣接ノードの全てについて処理していない場合(ステップS64:NO)、選択部105は、他の隣接ノードについてステップS91〜S95の処理を実行する。
When the adjacent node B is larger than MAXB (step S61: YES), when the adjacent node is a node once passed (step S62: YES), or after step S63, the
半径R内の隣接ノードの全てについて処理したのであれば(ステップS64:YES)、Zを算出したノードが1以上であるか否かを判断する(ステップS65)。Zを算出したノードが1つもなかったのであれば(ステップS65:NO)、選択部105は、例外処理を実行する(ステップS66)。
If all the adjacent nodes within the radius R have been processed (step S64: YES), it is determined whether or not the node for which Z has been calculated is 1 or more (step S65). If there is no node for which Z is calculated (step S65: NO), the
Zを算出したノードが1以上である場合(ステップS65:YES)、選択部105は、Zを算出した隣接ノードのうち、Zが最小のノードを中継ノードとして選択する(ステップS67)。ステップS66またはステップS67の後、選択部105は、中継ノード決定処理を終了する。
When the node for which Z is calculated is 1 or more (step S65: YES), the
図7は、例外処理を示すフローチャートである。同図を参照すると、選択部105は、ノード情報1051の示すノード、即ちデータの送信元のノードまたは中継ノードのうち、そのノードの半径R内の隣接ノード数が最大のノードを求め、求めたノードを始点ノードとする(ステップS661)。選択部105は、ノード情報1051において、始点ノードに対応する隣接ノードのうち、選択フラグが「0」で、且つ、「選択関数」が算出されたノードがあるか否かを判断する(ステップS662)。
FIG. 7 is a flowchart showing exception processing. Referring to the figure, the
選択フラグが「0」で、且つ、「選択関数」が算出されたノードがあれば(ステップS662:YES)、選択部105は、「選択フラグ」が「0」の隣接ノードのうち、「選択関数」が最小のノードを、始点ノードに対応する中継ノードとして選択する(ステップS663)。ステップS663の後、選択部105は、例外処理を終了する。
If the selection flag is “0” and there is a node for which the “selection function” is calculated (step S662: YES), the
選択フラグが「0」で、且つ、「選択関数」が算出されたノードがなければ(ステップS662:NO)、選択部105は、残りのノードのうち、隣接ノード数が最大のノード、すなわち、次に隣接ノード数が大きいノードを始点ノードとし(ステップS664)、ステップS662に戻る。
If the selection flag is “0” and there is no node for which the “selection function” has been calculated (step S662: NO), the
なお、ステップS662において、ステップS661において、半径R内の隣接ノード数が最大のノードを求めているが、選択部105は、隣接ノード数にかかわりなく、直前に選択された中継ノードを始点ノードとしてもよい。この場合、直前の隣接ノードにおいて、2番目に小さな選択関数が算出された隣接ノードが、中継ノードとして選択される。
In step S662, the node having the maximum number of adjacent nodes within the radius R is obtained in step S661. However, the
また、ステップS662において、選択部105は、ノード情報1051から既に算出された「選択関数」を読み出す構成としているが、再度、各ノードの使用中バッファ数Bを取得し、各隣接ノードの選択関数Zを算出しなおす構成としてもよい。
In step S662, the
また、ノード情報1051において、Zを算出したノードが1つもない場合、選択部105は、(1)式を使用しないで中継ノードを選択してもよい。この場合、選択部105は、例えば、Greedy方式を使用して、中継ノードを使用してもよいし、単に使用中バッファ数Bが最小のノードを選択してもよい。
Further, in the
続いて、図8および図9を参照して、ノード10による選択処理の動作結果について説明する。
Subsequently, an operation result of the selection process by the
図8は、通信システム1における各ノードの位置および使用中バッファ数の一例を示した図である。同図を参照すると、通信システム1は、ノード10、N−1、N−2、N−3、N−4、およびD−1を有する。このうち、ノード10がノードD−1と無線通信を行う場合について考える。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the position of each node and the number of buffers in use in the
ノード10にとって、同一セグメント内にある終点ノード以外のノードN−1、N−2、N−3、N−4は隣接ノードである。ノード10が最終的なデータの送信先とするノードD−1は終点ノードである。
For the
ノード10は、自身と終点ノードD−1との距離であるr_SEを算出する(ステップS1)。r_SEは100mと算出され、ノード10の電波の到達範囲Rは80mである。r_SEがRより大きいので(ステップS3:NO)、ノード10は、半径R内の各隣接ノードN−2、N−3、およびN−4について、隣接ノードと終点ノードとの間の距離r_REを算出する(ステップS4)。隣接ノードN−1は、ノード10の半径R内にないので、中継ノードの選択対象から除かれる。
The
そして、ノード10は、半径R内の各隣接ノードN−2、N−3、およびN−4について、使用中バッファ数Bを求める(ステップS5)。ここで、ノードN−2、N−3、およびN−4のそれぞれのBは、5、22、および10である。
Then, the
ノード10は、BがMAXB以下であり(ステップS61:NO)、一度通ったノードでない(ステップS62:NO)、半径R内の隣接ノードのそれぞれについて選択関数Zを算出する(ステップS63)。最大バッファ数MAXBは21であり、隣接ノードN−3のBは22でMAXBより大きいので、ノード10は、隣接ノードN−3を除き、N−2およびN−4についてZを算出する。
The
隣接ノードN−2およびN−4のr_REは、それぞれ80mおよび60mであり、Bは、それぞれ5および10である。また、基準値Sは10mである。(1)式に、これらの値を代入することにより、ノード10は、隣接ノードN−2およびN−4のZとして、11および14を算出する(ステップS63)。そして、ノード10は、Zが最小の隣接ノードN−2を中継ノードとして選択する(ステップS67)。図6において、斜線部分は、選択されたノードである。
The r_RE of adjacent nodes N-2 and N-4 are 80 m and 60 m, respectively, and B is 5 and 10, respectively. The reference value S is 10 m. By substituting these values into the equation (1), the
このように、ノード10は、Zを算出して、終点ノードまでの距離r_REが比較的遠く、且つ、使用中バッファ数Bが比較的小さいノードを選択する。このため、ノード10は、終点ノードまでの距離が遠すぎるノードを選択しないので、中継ノード数が少なくなり、通信が安定する。また、ノード10は、通信量が大きすぎるノードを選択しないので、輻輳が緩和される。
In this way, the
これに対して、(1)式を使用せずに、単にr_REが小さいノードを選択するGreedy方式を用いる場合、中継ノードとしてノードN−4がノード10により選択される。しかし、ノードN−4の使用中バッファ数Bは、ノードN−2よりも多いので、N−4を中継ノードとすると、輻輳が生じやすくなることがある。
On the other hand, when using the Greedy method that simply selects a node having a small r_RE without using the expression (1), the node N-4 is selected by the
また、(1)式を使用せずに、単にBの小さいノードを選択する方法を使用すると、終点ノードから地理的に遠いノードが選択され、中継ノード数が多くなる結果、輻輳が生じやすくなることがある。 Further, if the method of simply selecting a node having a small B without using the formula (1) is used, a node that is geographically far from the end node is selected, resulting in an increase in the number of relay nodes, resulting in congestion. Sometimes.
図9は、Greedy方式と(1)式を使用する方式とを比較した結果を示す図である。詳細には、同図は、一辺が1000mの正方形の空間内においてノードを1000個、各ノードの電波の到達距離Rを200m、基準値Sを10mとし、これらのノードについてランダムに始点ノードと終点ノードを3000回選択し、それぞれの方式で中継ノードを選択して通信したときの、1000個のノードそれぞれの使用中バッファ数Bをシミュレートした結果である。同図の縦軸は、使用中バッファ数B、横軸はノードそれぞれに付されたノード識別番号である。同図の実線は、(1)式を使用した場合の折れ線グラフであり、点線は、Greedy方式を使用した場合の折れ線グラフである。また、最大バッファ数MAXBは21である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a result of comparison between the Greedy method and the method using the equation (1). Specifically, this figure shows that in a square space with a side of 1000 m, the number of nodes is 1000, the radio wave arrival distance R of each node is 200 m, and the reference value S is 10 m. This is a result of simulating the number B of buffers in use for each of 1000 nodes when nodes are selected 3000 times and communication is performed by selecting a relay node in each method. In the figure, the vertical axis represents the number B of buffers in use, and the horizontal axis represents a node identification number assigned to each node. The solid line in the figure is a line graph when the equation (1) is used, and the dotted line is a line graph when the Greedy method is used. The maximum buffer number MAXB is 21.
図9を参照すると、Greedy方式を使用した場合は、Bが最大バッファ数MAXBに達するノードが全体の約5%に達しており、輻輳が生じていることが確認できる。一方、(1)式を使用した場合はBがMAXBに達するノードはなく、輻輳が緩和されていることが確認できる。 Referring to FIG. 9, when the Greedy method is used, it can be confirmed that congestion has occurred because the node where B reaches the maximum number of buffers MAXB has reached about 5% of the total. On the other hand, when equation (1) is used, there is no node where B reaches MAXB, and it can be confirmed that congestion is alleviated.
以上説明したように、本実施形態によれば、隣接ノードと終点ノードとの間の地理的な距離r_REと、使用中バッファ数Bとに基づいて、具体的には、これらの値の和が最小のノードを中継ノードとして選択するので、終点ノードまでの地理的な距離が遠すぎたり、通信量が多すぎるノードを中継して各ノードが通信することがなくなる結果、アドホックネットワークにおいて輻輳が緩和される。 As described above, according to the present embodiment, based on the geographical distance r_RE between the adjacent node and the end node and the number of used buffers B, specifically, the sum of these values is calculated. Since the smallest node is selected as a relay node, congestion is alleviated in ad hoc networks as a result of the geographical distance to the destination node being too far away or relaying nodes with too much traffic to prevent each node from communicating. Is done.
また、ノード10、通信量に応じて変動するパラメータとして、使用中バッファ数を取得する。輻輳はノードがバッファ数を使いきったときに発生するので、使用中バッファ数が比較的低いノードを中継することにより、輻輳を緩和することができる。
Further, the number of buffers in use is acquired as a parameter that varies depending on the
ノード10は、使用中バッファ数Bが最大バッファ数MAXBに満たないノードを選択するので、輻輳が生じているノードを誤って選択することがなく、輻輳を確実に緩和できる。
Since the
そして、ノード10は、一度通ったノードを中継ノードとして選択しないので、ループが生じることがなくなる。
And since the
Zが算出された隣接ノードが1つもなければ、選択部105は、ノード情報1051において、「隣接ノード数」が最大のノードを始点ノードとして、その始点ノードに対応する隣接ノードのうち、「選択フラグ」が「0」で、「選択関数」が最小のノードを中継ノードとして選択する。このため、隣接ノードの使用中バッファ数BがいずれもMAXB以上で、Zが算出されない場合でも、選択部105は、ノード情報1051を使用して中継ノードを選択することができる。
If there is no adjacent node for which Z has been calculated, the
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態について、図10を参照して説明する。本実施形態のノード10の構成は、第1の実施形態の構成と同様である。同図は、本実施形態の選択処理を示すフローチャートである。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the
図10を参照すると、本実施形態の選択処理は、ステップS5の代わりに、パラメータ算出部103がパラメータとして各ノードの単位時間当たりの受信データ量(通信負荷)を求める、ステップS5aを実行する。本実施形態のノード10は、通信量に応じて変動するパラメータとして通信負荷を求める点で、第1の実施形態と異なる。
Referring to FIG. 10, in the selection process of this embodiment, instead of step S5, the
そして、選択部105は、(1)式において、バッファ数B、最大バッファ数MAXBの代わりに、通信負荷および許容される最大の通信負荷を代入してZを算出する。
Then, the
通信負荷の増大によっても輻輳が生じうるので、本実施形態によれば、通信負荷が比較的低いノードを中継することでノード10は輻輳を緩和することができる。
Since congestion can also occur due to an increase in communication load, according to the present embodiment, the
なお、ノード10は通信量に応じて変動するパラメータであれば、通信量自体を求めてもよいし、他のパラメータを(1)式に使用してもよい。ノード10は、通信量に応じて変動する、複数の種類のパラメータを組み合わせて選択関数Zを算出してもよい。
If the
また、選択関数Zは、(1)式に限らず、隣接ノードと終点ノードとの距離が比較的大きく、且つ、通信量が比較的小さなノードを選択できるものであれば、他の式を使用して算出してもよい。例えば、選択部105は、それぞれの隣接ノードについて、隣接ノードから終点ノードまでの距離(r_RE)と、通信量に基づくパラメータ(B)との積を、求め、その値が最小のノードを中間ノードとして選択してもよい。
The selection function Z is not limited to the expression (1), and any other expression may be used as long as the distance between the adjacent node and the end node is relatively large and a node with a relatively small traffic can be selected. May be calculated. For example, the
図5〜図7、および図10に示したフローチャートの一部または全部の処理はコンピュータプログラムの実行により実現することもできる。 Part or all of the processes shown in the flowcharts shown in FIGS. 5 to 7 and FIG. 10 can also be realized by executing a computer program.
1 通信システム
10、11、12、13 ノード
101 距離算出部
103 パラメータ取得部
105 選択部
B 使用中バッファ数
E 電波到達範囲
D−1 終点ノード
N−1、N−2、N−3、N−4 隣接ノード
R 半径
r_SE、r_RE 距離
S1〜S9、S91〜S99、S7a ステップ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得する変数取得手段と、
前記距離算出手段により算出された前記距離と、前記変数取得手段により取得された前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを前記始点ノードと前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する選択手段と、
を有するノード。 Distance calculation means for calculating a geographical distance between one or more adjacent nodes within a range where radio waves from the start node reach and an end node,
Variable acquisition means for acquiring a variable that fluctuates according to the traffic in the adjacent node;
Based on the distance calculated by the distance calculating means and the variable acquired by the variable acquiring means, one of the one or more adjacent nodes is set between the start node and the end node. Selection means for selecting as a relay node for relaying data to be transmitted and received;
A node with
前記選択手段は、1以上の前記隣接ノードのうち、前記距離算出手段により算出された前記距離と、前記変数取得手段により取得された前記変数との和を算出し、該和が最小となるノードを前記中継ノードとして選択する、請求項1のノード。 The variable is a variable that increases as the communication amount increases.
The selection unit calculates a sum of the distance calculated by the distance calculation unit and the variable acquired by the variable acquisition unit among the one or more adjacent nodes, and the node having the minimum sum The node of claim 1, wherein the node is selected as the relay node.
前記変数取得手段は、1以上の前記隣接ノードに対応する前記使用中バッファ数の平均値をAVとして算出し、該隣接ノードごとの前記使用中バッファ数をBとして取得し、
前記選択手段は、自身からの電波が到達する範囲の半径をR、前記隣接ノードにおいて許容される最大の値である最大バッファ数をMAXBとして、
Z=r_RE−(r_SE―R)+AV/(MAXB+1−B)
を前記和とする、請求項3乃至7のいずれか1項に記載のノード。 The distance calculation means calculates a geographical distance between the adjacent node and the end node as r_RE and a geographical distance between the start node and the end node as r_SE,
The variable acquisition means calculates an average value of the number of buffers in use corresponding to one or more of the adjacent nodes as AV, acquires the number of buffers in use for each of the adjacent nodes as B,
The selection means has R as a radius of a range where radio waves from itself reach, and MAXB as a maximum buffer number which is a maximum value allowed in the adjacent node,
Z = r_RE− (r_SE−R) + AV / (MAXB + 1−B)
The node according to claim 3, wherein the node is the sum.
前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得し、
前記距離と前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを始点ノードと前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する、通信方法。 Calculating the geographical distance between one or more adjacent nodes within the range that the radio waves from the start node reach and the end node;
Obtain a variable that varies according to the traffic volume in the adjacent node,
A communication method, wherein one of one or more adjacent nodes is selected as a relay node that relays data transmitted and received between a start node and an end node based on the distance and the variable.
自身を始点ノードとして、該始点ノードからの電波が到達する範囲内にある1以上の隣接ノードと、終点ノードとの間の地理的な距離を算出する距離取得手順、
前記隣接ノードにおける通信量に応じて変動する変数を取得する変数取得手順、及び
前記距離算出手順により算出された前記距離と、前記変数取得手順により取得された前記変数とに基づいて、1以上の前記隣接ノードのうち、いずれかを自身と前記終点ノードとの間で送受信されるデータを中継する中継ノードとして選択する選択手順、
を実行させるためのプログラム。 On the computer,
A distance acquisition procedure for calculating a geographical distance between one or more adjacent nodes within a range where radio waves from the start node reach and an end node,
Based on the variable acquisition procedure for acquiring a variable that varies depending on the traffic volume in the adjacent node, and the distance calculated by the distance calculation procedure, and the variable acquired by the variable acquisition procedure, one or more A selection procedure for selecting any one of the adjacent nodes as a relay node that relays data transmitted and received between itself and the end node;
A program for running
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