JP2010198136A - センサアドホックネットワーク、センサ端末および管理センサ端末 - Google Patents

Abstract

【課題】情報量を増大させることなく情報伝送を実現することができるセンサアドホックネットワークを得ること。
【解決手段】センサ端末は、送信元センサ端末および送信先センサ端末の情報を管理する独立リンク管理部３３と、観測データを交換するセンサ端末のグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、また、他のセンサ端末との時刻の同期を確立する時刻同期部５０と、所定の符号化関数に基づいて観測データに対して符号化処理を行い、送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する符号化ルーティング部３１を備え、管理センサ端末は、独立リンク管理部３３、時刻同期部５０および符号化ルーティング部３１に加えて、さらに、センサアドホックネットワークに含まれる全てのグループにおける伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理する情報伝送スケジューラ部を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、一定周期で観測データを交換するセンサアドホックネットワークに関する。

従来、観測精度向上や広域な観測情報共有を目的に、一定周期で観測情報を交換し合うセンサ端末が配置されたセンサアドホックネットワークがある。また、各センサ端末が、符号化ルーティング機能を備えることにより、Network Coding情報伝送による信頼性の高いセンサ情報共有通信が可能となる。Network Codingは、End-to-End間（送信センサ端末から受信センサ端末の間）の各センサ端末が、独立リンクを用いて情報を符号化しながら通信する情報伝送の理論である。この理論に基づくセンサアドホックネットワークでは、各センサ端末が、受信したメッセージ情報をまとめて符号化して複数の端末へ送信する。符号化して送信した情報が受信端末で復元できるように、各センサ端末は、規定の符号化関数を実行する。これにより、従来のツリー型のルーティング経路にも関わらず、各リンク上を伝送する情報量を増大させることなくマルチルーティングを実現することが可能となり、狭帯域環境下であっても、ネットワーク全体として限られた通信資源を計画的に最大限活用した情報伝送が可能となる。

Network Codingに関するアイディアの基本が下記非特許文献１に開示されており、下記非特許文献１で開示されている数学的なモデルを無線ネットワークに実装した技術が下記特許文献１において開示されている。

特開２００６−０３１６９３号公報

Rudolf Ahlswede, Ning Cai, Shuo-Yen Robert Li, Raymond W. Yeung, "Network Information Flow",pp.1204-1216, IEEE Trans. on Information Theory, Vol.46, No.4, July 2000

しかしながら、上記従来の技術によれば、一定周期で観測データを送受信するグループが混在する場合、特定の独立リンクに送信情報が重複し、送信量が増大する。そのため、通信性能が劣化する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、一定周期で観測データを送受信するグループが混在する場合においても、情報量を増大させることなく情報伝送を実現することができるセンサアドホックネットワークを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一定周期で観測データを交換する複数のセンサ端末を備え、かつ、観測データを交換するセンサ端末のグループが複数存在する場合において、当該センサ端末の１つである管理センサ端末が、各グループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理するセンサアドホックネットワークであって、前記センサ端末は、受信した観測データの送信元センサ端末および観測データの送信先センサ端末に関する情報を管理するルーティング管理手段と、自端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、また、他のセンサ端末との時刻の同期を確立する時刻同期手段と、前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃った場合に、所定の符号化関数に基づいて、受信した観測データに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する符号化手段と、を備え、前記管理センサ端末は、前記ルーティング管理手段、前記時刻同期手段および前記符号化手段に加えて、さらに、前記センサアドホックネットワークに含まれる全てのグループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、他のセンサ端末に対して、当該センサ端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を通知する情報伝送管理手段、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、情報量を増大させることなく情報伝送を実現することができる、という効果を奏する。

図１は、Network Coding理論を説明する図である。 図２は、２つのセンサ情報共有グループが存在する場合を示す図である。 図３は、センサ端末の構成例を示す図である。 図４は、管理センサ端末の構成例を示す図である。 図５は、センサ情報共有属性データベース部の構成例を示す図である。 図６は、センサ端末が符号化伝送処理を行うタイミングを示す図である。 図７は、２つのセンサ情報共有グループを示す図である。 図８は、センサ端末の符号化ルーティング処理を説明する図である。 図９は、符号化データメッセージの構成例を示す図である。 図１０は、符号化ルーティング処理を示すフローチャートである。 図１１は、センサ端末の構成例を示す図である。 図１２は、センサ端末の符号化ルーティング処理を説明する図である。 図１３は、符号化ルーティング処理を示すフローチャートである。 図１４は、符号化データメッセージの構成例を示す図である。

以下に、本発明にかかるセンサアドホックネットワークの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
最初に、従来からのNetwork Coding理論について簡単に説明する。図１は、Network Coding理論を説明する図である。観測データの送信を開始するセンサ端末（送信センサ端末）Ｔ１ｓは、自装置が備える符号化関数を用いて、観測データａおよびｂを、それぞれ同時にセンサ端末Ｔ２、Ｔ３へ送信する。観測データａまたはｂを受信したセンサ端末Ｔ２、Ｔ３は、その情報を転送する。観測データａ、ｂの両方を受信したセンサ端末Ｔ４は、符号化関数として排他的論理和を実行し、センサ端末Ｔ５へ符号化データａＸＯＲｂを送信する。データの送り先であるセンサ端末（受信センサ端末）Ｔ６ｄ、Ｔ７ｄは、それぞれの符号化関数を用いて、以下の計算により観測データａおよびｂの両方の情報を復元する（受信データを得る）。
受信センサ端末Ｔ６ｄ：受信データ＝（ａ，ｂ）＝（ａ，ａＸＯＲ（ａＸＯＲｂ））
受信センサ端末Ｔ７ｄ：受信データ＝（ａ，ｂ）＝（ｂＸＯＲ（ａＸＯＲｂ），ｂ）
ここでは、全てのセンサ端末が同じグループ（センサ情報共有グループ）に属している。

つぎに、センサ情報共有グループが複数存在する場合（融合）について説明する。図２は、２つのセンサ情報共有グループが存在する場合を示す図である。予め送信センサ端末Ｔ１１ｓ、受信センサ端末Ｔ１２ｄ、Ｔ１３ｄの間がセンサ情報共有関係にある（センサ情報共有グループ１）。ここで、新たに送信センサ端末Ｔ２１ｓ、受信センサ端末Ｔ２２ｄ、Ｔ２３ｄ、Ｔ２４ｄの間がセンサ情報共有関係にある観測データの送受信が開始される（センサ情報共有グループ２）。この場合、センサ端末Ｔ０２→Ｔ０３、センサ端末Ｔ０３→Ｔ０４、センサ端末Ｔ０４→Ｔ１３ｄ、センサ端末Ｔ０２→Ｔ１３ｄ、の４つの独立リンク（融合独立リンク）は、センサ情報共有グループ１、２が共有する。そのため、それぞれのセンサ情報共有グループの間で情報伝送がなされると、上記の４つの独立リンクでは、符号化データの送信量が２倍になる。

本実施の形態では、異なるセンサ情報共有グループの間でもセンサ端末間で時刻の同期を取り、Network Codingによる情報伝送ができる。これにより、上記の４つの独立リンクで符号化データの送信量が２倍になる状態を回避できる。

図３は、異なるセンサ情報共有グループ間でNetwork Codingによる情報伝送が可能なセンサ端末の構成例を示す図である。センサ端末は、アプリケーション部１０と、ルーティング管理部２０と、NetworkCoding情報伝送部３０と、CommunicationLine４０と、時刻同期部５０と、を備える。また、NetworkCoding情報伝送部３０は、符号化ルーティング部３１と、送受信部３２と、独立リンク管理部３３と、符号化関数データベース部３４と、を備える。

アプリケーション部１０は、各センサ端末間で行う符号化データの送受信の対象となる観測データに関するアプリケーションを提供する。ルーティング管理部２０は、センサアドホックネットワーク上で、無線により通信可能なセンサ端末のトポロジィ情報を保持する。この情報に基づいて、送信センサ端末から受信センサ端末間で利用する独立リンク集合を計算する。

NetworkCoding情報伝送部３０は、入力元のセンサ端末から受信した符号化データに対して符号化処理を実行し、出力先のセンサ端末へ符号化後のデータを送信する。符号化ルーティング部３１は、符号化関数データベース部３４が保持する符号化関数、および独立リンク管理部３３が保持する独立リンクの関係に基づいて、入力した符号化データに対して符号化ルーティングを行う。送受信部３２は、CommunicationLine４０を介して、符号化データを送受信する。独立リンク管理部３３は、自センサ端末において、入力となる独立リンクと、出力となる独立リンクの関係を保持する。この計算はルーティング管理部２０が行う。符号化関数データベース部３４は、符号化ルーティングを行う際に実行する符号化関数を保持する。CommunicationLine４０は、他のセンサ端末と符号化データの送受信を行う際の伝送路である。

時刻同期部５０は、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を用いて、全てのセンサ端末間で時刻の同期を行う。また、符号化したデータを他のセンサ端末へ送信するタイミング等を管理する。これにより全てのセンサ端末は、予め規定された同一の基準時間を周期とし、同期してNetwork Coding情報伝送を行うことができる。なお、時刻の同期をとる方法としては、ＧＰＳに限定するものではない。

また、複数のセンサ情報共有グループが存在するネットワークでは、各グループにおける符号化データの送信タイミング等の情報を管理する管理センサ端末を配置する。図２において、センサ端末Ｔ９９に相当するものである。図４は、異なるセンサ情報共有グループにおける各グループの情報を管理する管理センサ端末の構成例を示す図である。管理センサ端末は、アプリケーション部１０と、ルーティング管理部２０と、NetworkCoding情報伝送部３０と、CommunicationLine４０と、時刻同期部５０と、センサ情報共有ＩＤ管理部６０と、情報伝送スケジューラ部７０と、センサ情報共有属性データベース部８０と、を備える。

センサ情報共有ＩＤ管理部６０は、センサ情報共有関係にあるセンサ端末の集合（センサ情報共有グループ）に対して、識別子（ＩＤ）を発行する。センサ情報共有グループに属する送信センサ端末が、センサ情報共有ＩＤ管理部６０を保持する管理センサ端末にＩＤ発行を依頼し、取得したＩＤを利用してセンサ情報共有による観測データの送信を開始する。情報伝送スケジューラ部７０は、センサ情報共有属性データベース部８０が保持するセンサ情報共有属性に基づいて、基準間隔時間に基づく符号化ルーティングの実行、および基準許容時間に基づくタイムアウト処理について管理する。センサ情報共有属性データベース部８０は、本管理センサ端末が関わるセンサ情報共有グループのタイミングに関する情報（センサ情報共有属性）を保持する。

図５は、センサ情報共有属性データベース部８０の構成例を示す図である。センサ情報共有属性データベース部８０は、センサ情報共有ＩＤと、基準許容時間と、基準間隔時間から構成される。各センサ情報共有グループのテーブルの集合である。１つのテーブルは、センサ情報共有を開始する送信センサ端末からの共有登録メッセージの受信により登録される。この共有登録メッセージには、センサ情報共有のためにNetwork Coding情報伝送周期時間に必要な基準間隔時間と、許容される入力待ちタイムアウト時間に必要な基準許容時間が含まれる。

センサ情報共有ＩＤは、センサ情報共有グループを一意に識別するために割当てられる識別子（ＩＤ）である。センサ情報共有ＩＤ管理部６０が付与する。基準許容時間は、基準時間に掛ける整数値であり、入力待ちのタイムアウトを行う周期である。入力待ちタイムアウト時間は、センサ情報共有属性データベース部８０で管理する値の最小値（基準時間）から、「入力待ちタイムアウト時間＝基準時間×基準許容時間」を計算することにより決定する。基準間隔時間は、基準時間に掛ける整数値であり、Network Coding情報伝送を行う周期である。入力待ちタイムアウト時間と同様に、センサ情報共有属性データベース部８０で管理する値の最小値から、「Network Coding情報伝送周期時間＝基準時間×基準間隔時間」を計算することにより決定する。

各センサ端末がNetwork Coding情報伝送周期時間に従うことにより、センサアドホックネットワーク内の全てのセンサ情報共有グループの条件を満たすNetwork Coding情報伝送を実現できる。なお、「入力待ちタイムアウト時間＞Network Coding情報伝送周期時間」の関係になる場合、Network Coding情報伝送周期時間を２倍にした値を適用する。

図６は、全てのセンサ端末が同期してNetwork Coding情報伝送を行うタイミングを示す図である。ｔ０，ｔ１，ｔ２，…，ｔ８は、Network Coding情報伝送周期時間をステップとしている。本実施の形態では、各センサ端末が時刻の同期を取ることにより、全てのセンサ端末Ｔ０１〜Ｔ０７は、このステップに同期して符号化ルーティングを行い、Network Coding情報伝送を行う。これにより、異なるセンサ情報共有グループのセンサ端末同士でも、符号化ルーティングを行うことが可能となる。なお、各センサ端末Ｔ０１〜Ｔ０７は、各符号化ルーティング処理において、基準許容時間によるタイムアウト処理を行う。基準間隔時間および基準許容時間は、管理センサ端末が、センサ情報共有属性データベース部８０の情報に基づいて決定し、センサアドホックネットワーク内に存在する全てのセンサ端末に通知する。

つぎに、センサ端末が行う符号化ルーティング処理について説明する。図７は、２つのセンサ情報共有グループを示す図である。具体的に、送信センサ端末Ｔ５０ｓ、Ｔ７０ｓが、受信センサ端末Ｔ５９ｄ、Ｔ６９ｄ、Ｔ７９ｄへ独立リンク集合を用いて観測データを送信する場合に、中継するセンサ端末Ｔ７４が行う符号化ルーティング処理について説明する。センサ端末Ｔ７４では、ルーティング管理部２０が、送信センサ端末Ｔ５０ｓ、Ｔ７０ｓ、センサ端末Ｔ５１〜Ｔ５８、Ｔ６１〜Ｔ６８、Ｔ７１〜Ｔ７８、受信センサ端末Ｔ５９ｄ、Ｔ６９ｄ、Ｔ７９ｄを、２つのセンサ情報共有グループとするNetwork Coding情報伝送を決定する。この結果から、独立リンク管理部３３は、自センサ端末の入力がセンサ端末Ｔ５３、Ｔ６３、Ｔ７３の３端末（入力リンク数Ｌ＝３）、出力がセンサ端末Ｔ６５、Ｔ７５の２端末（出力リンク数Ｍ＝２）であると判断する。

図８は、観測データを転送するセンサ端末Ｔ７４の符号化ルーティング処理を説明する図である。センサ端末Ｔ７４は、センサ端末Ｔ５３、Ｔ６３、Ｔ７３からの符号化データＤ５３、Ｄ６３、Ｄ７３を入力として、符号化関数データベース部３４が保持する符号化関数Ｅ７４を用いて、符号化ルーティング部３１が符号化処理を実行する。その結果、センサ端末Ｔ７４は、符号化データＤ６５、Ｄ７５を生成し、それぞれセンサ端末Ｔ６５，Ｔ７５へ送信する。センサ端末Ｔ７４は、センサ情報共有グループが同一であるかどうかに関わらず、符号化処理を行うことができる。

個々のセンサ端末間の独立リンクでは、例えば、センサ端末Ｔ５３は、「ＮＣ＿Ｓｅｎｄ＿ｒｅｑｕｅｓｔ ｍ５３７４」で符号化データＤ５３をセンサ端末Ｔ７４へ送信する。センサ端末Ｔ７４は、「ＮＣ＿Ｓｅｎｄ＿ｒｅｐｌｙ ｍ５３７４」で符号化データＤ５３を受信したことをセンサ端末Ｔ５３へ通知する。センサ端末Ｔ７４は、センサ端末Ｔ５３、Ｔ６３、Ｔ７３からの３つの符号化データＤ５３、Ｄ６３、Ｄ７３が揃った時に、符号化処理を実行する。

符号化ルーティング処理では、時刻同期部５０が、入力待ちタイムアウト時間とNetwork Coding情報伝送周期時間の２つの時間を符号化ルーティング部３１へ通知する。入力待ちタイムアウト時間は、センサ端末Ｔ７４が、入力となる符号化データＤ５３、Ｄ６３、Ｄ７３を受け付ける時間である。また、Network Coding情報伝送周期時間は、出力となる符号化データＤ６５，Ｄ７５を送信するタイミングである。入力待ちタイムアウト時間は、Network Coding情報伝送周期時間に対して、入力となる符号化データが揃わないために発生する送信遅延が許容される最大時間を意味する。

全てのセンサ端末でNetwork Coding情報伝送周期時間を合わせることにより、各センサ端末では、センサ情報共有グループが同一か否かに関わらず、Network Coding情報伝送が可能となる。また、Network Coding情報伝送のタイミングを実現するため、各センサ端末で送信のタイミングに遅延が生じないように、各センサ情報共有グループで符号化処理時間を考慮した入力待ちタイムアウト時間を設定する。入力待ちタイムアウト時間までにデータが揃わなかった場合、そのセンサ端末では符号化処理をせず、つぎのセンサ端末へデータの送信を行わない。

図９は、符号化データメッセージの構成例を示す図である。各センサ端末間では、符号化データメッセージによって符号化データの送受信を行う。符号化データメッセージは、符号化ヘッダと符号化データから構成される。符号化ヘッダは、独立リンクを用いて情報を伝送する手順に関する情報を保持する。符号化データは、符号化されてセンサ情報共有により伝送される観測データである。符号化ヘッダは、シーケンス番号と、リンク送信端末ＩＤと、リンク受信端末ＩＤから構成される。シーケンス番号は、送信センサ端末が付与する観測データを分割して符号化データメッセージを送信する順番である。番号形式は、例えば、センサ情報共有ＩＤ管理部６０から付与されたセンサ情報共有グループのＩＤを含んだ形式でもよい。リンク送信端末ＩＤは、入力となるセンサ端末の識別子である。リンク受信端末ＩＤは、この符号化データメッセージを受信するセンサ端末の識別子である。符号化データは、図７および図８の説明における符号化前のデータ、または符号化後のデータを表す。

上記で説明した、符号化ルーティング処理を、フローチャートを用いて説明する。図１０は、符号化ルーティング処理を示すフローチャートである。センサ端末Ｔ７４は、入力となるセンサ端末から入力データを受信した場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、つぎに入力すべきデータが全て揃っているかどうかを確認する（ステップＳ２）。入力データが全て揃っている場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、符号化ルーティング部３１で符号化処理を実行する（ステップＳ３）。そして、時刻同期部５０からのNetwork Coding情報伝送周期時間を受信後（ステップＳ４）、符号化処理をしたデータを出力先のセンサ端末Ｔ６５、Ｔ７５へ送信する（ステップＳ５）。

入力データを受信していない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、符号化ルーティング部３１は、時刻同期部５０から入力待ちタイムアウト時間を受信すると（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、処理を終了する。符号化ルーティング部３１は、時刻同期部５０から入力待ちタイムアウト時間を受信していないが（ステップＳ６：Ｎｏ）、Network Coding情報伝送周期時間を受信した場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、同様に処理を終了する。Network Coding情報伝送周期時間を受信していない場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。

入力データを受信したが（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、入力データの全てが揃っていない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）．符号化ルーティング部３１は、入力待ちタイムアウト時間を受信したかどうかを確認する（ステップＳ８）。入力待ちタイムアウト時間を受信した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、ステップＳ６と同様、処理を終了する。この場合、入力したデータは、次のセンサ端末Ｔ６５、Ｔ７５へ送信されないことになる。入力待ちタイムアウト時間を受信していない場合（ステップＳ８：Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。

以上説明したように、本実施の形態では、センサ端末は、他のセンサ端末と時刻の同期を取ることにより、異なるセンサ情報共有グループに属するセンサ端末ともNetwork Codingによる情報伝送ができることとした。これにより、特定の独立リンクに送信情報が重複せず送信量が増大しないため、通信性能の劣化を回避することができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、入力となる符号化データが受信できなかった場合に、Ｄｕｍｍｙデータを使用する。実施の形態１と異なる部分について説明する。

図１１は、本実施の形態のセンサ端末の構成例を示す図である。センサ端末は、アプリケーション部１０と、ルーティング管理部２０と、NetworkCoding情報伝送部３０ａと、CommunicationLine４０と、時刻同期部５０と、を備える。また、NetworkCoding情報伝送部３０ａは、Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５と、Ｄｕｍｍｙデータ挿入部３６と、送受信部３２と、独立リンク管理部３３と、符号化関数データベース部３４と、を備える。

Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５は、他のセンサ端末から受信した符号化データおよびＤｕｍｍｙデータに対して、自センサ端末で保持する符号化関数に基づいて、符号化ルーティングを行う。Ｄｕｍｍｙデータ挿入部３６は、Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５が入力待ちタイムアウト時間までに符号化データを受信できなかった場合に、Ｄｕｍｍｙデータを提供する。Ｄｕｍｍｙデータは、「ｎｕｌｌ」を用いる。

図１２は、観測データを転送するセンサ端末Ｔ７４の符号化ルーティング処理を説明する図である。センサ端末Ｔ７４では、センサ端末Ｔ６３からの符号化データＤ６３を受信する前に入力待ちタイムアウトとなる。この場合、Ｄｕｍｍｙデータ挿入部３６が、符号化データＤ６３の代わりとして、Ｄｕｍｍｙデータを提供する。Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５は、符号化データＤ６３の到着を待つことなく、受信した符号化データＤ５３、Ｄ７３、およびＤｕｍｍｙデータを用いて符号化ルーティングを実行する。Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５は、Network Coding情報共有周期時間のタイミングで、生成した符号化データＤ６５、Ｄ７５を、それぞれセンサ端末Ｔ６５、Ｔ７５へ送信する。

上記で説明した符号化ルーティング処理を、フローチャートを用いて説明する。図１３は、符号化ルーティング処理を示すフローチャートである。入力待ちタイムアウト時間を受信した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、Ｄｕｍｍｙデータ挿入部３６がＤｕｍｍｙデータを挿入し（ステップＳ１１）、Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部３５が、Ｄｕｍｍｙデータを挿入した記録を符号化データメッセージに記録する処理（ステップＳ１２）を行った後、符号化処理（ステップＳ３）を実行する点が実施の形態１と異なる。

図１４は、Ｄｕｍｍｙデータを使用した場合の符号化データメッセージの構成例を示す図である。実施の形態１（図９参照）に対して、符号化ヘッダにＤｕｍｍｙ実行センサ端末リストを追加する。Ｄｕｍｍｙ符号化処理を行った端末の情報を、受信センサ端末に伝える役割を果たす。受信センサ端末は、この情報に基づいて情報を復元できる。

なお、センサ端末でＤｕｍｍｙデータを使用して符号化処理を行う場合について説明したが、管理センサ端末においても同様の構成を備えることで、Ｄｕｍｍｙデータを使用した符号化処理を行うことが可能である。

以上説明したように、本実施の形態では、センサ端末の符号化ルーティングにおいて、入力となる複数の符号化データメッセージのうち少なくとも１つに受信遅延が発生した場合、センサ端末は、Ｄｕｍｍｙデータを使用して符号化処理を行うこととした。これにより、受信済みの符号化データについて、処理の共倒れによる情報伝送の中断を回避することができる。

Ｄｕｍｍｙデータを使用して符号化処理を実行する方法については、複数のセンサ情報共有グループが共存するNetwork Coding情報伝送に限定するものではなく、従来のように、１つのセンサ情報共有グループの場合についても適用可能である。

以上のように、本発明にかかるセンサアドホックネットワークは、一定周期で観測データを交換するセンサ情報共有グループに有用であり、特に、複数のセンサ情報共有グループが混在する場合に適している。

１０ アプリケーション部
２０ ルーティング管理部
３０，３０ａ NetworkCoding情報伝送部
３１ 符号化ルーティング部
３２ 送受信部
３３ 独立リンク管理部
３４ 符号化関数データベース部
３５ Ｄｕｍｍｙ符号化ルーティング部
３６ Ｄｕｍｍｙデータ挿入部
４０ CommunicationLine
５０ 時刻同期部
６０ センサ情報共有ＩＤ管理部
７０ 情報伝送スケジューラ部
８０ センサ情報共有属性データベース部

Claims (12)

1. 一定周期で観測データを交換する複数のセンサ端末を備え、かつ、観測データを交換するセンサ端末のグループが複数存在する場合において、当該センサ端末の１つである管理センサ端末が、各グループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理するセンサアドホックネットワークであって、
   前記センサ端末は、
   受信した観測データの送信元センサ端末および観測データの送信先センサ端末に関する情報を管理するルーティング管理手段と、
   自端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、また、他のセンサ端末との時刻の同期を確立する時刻同期手段と、
   前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃った場合に、所定の符号化関数に基づいて、受信した観測データに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する符号化手段と、
   を備え、
   前記管理センサ端末は、
   前記ルーティング管理手段、前記時刻同期手段および前記符号化手段に加えて、さらに、
   前記センサアドホックネットワークに含まれる全てのグループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、他のセンサ端末に対して、当該センサ端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を通知する情報伝送管理手段、
   を備えることを特徴とするセンサアドホックネットワーク。
2. 前記センサ端末は、さらに、
   前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、ダミーデータを生成するダミーデータ生成手段、
   を備え、
   前記符号化手段は、前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、前記所定の符号化関数に基づいて、送信元センサ端末から受信したデータおよび前記ダミーデータ生成手段により生成されたダミーデータに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のセンサアドホックネットワーク。
3. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項１に記載のセンサアドホックネットワーク。
4. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データおよびダミーデータを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項２に記載のセンサアドホックネットワーク。
5. 一定周期で観測データを交換する複数のセンサ端末を備え、かつ、観測データを交換するセンサ端末のグループが複数存在する場合において、当該センサ端末の１つである管理センサ端末が、各グループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理するセンサアドホックネットワークにおける前記センサ端末であって、
   受信した観測データの送信元センサ端末および観測データの送信先センサ端末に関する情報を管理するルーティング管理手段と、
   自端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、また、他のセンサ端末との時刻の同期を確立する時刻同期手段と、
   前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃った場合に、所定の符号化関数に基づいて、受信した観測データに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する符号化手段と、
   を備えることを特徴とするセンサ端末。
6. さらに、
   前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、ダミーデータを生成するダミーデータ生成手段、
   を備え、
   前記符号化手段は、前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、前記所定の符号化関数に基づいて、送信元センサ端末から受信したデータおよび前記ダミーデータ生成手段により生成されたダミーデータに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のセンサ端末。
7. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項５に記載のセンサ端末。
8. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データおよびダミーデータを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項６に記載のセンサ端末。
9. 一定周期で観測データを交換する複数のセンサ端末を備え、かつ、観測データを交換するセンサ端末のグループが複数存在する場合において、当該センサ端末の１つである管理センサ端末が、各グループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理するセンサアドホックネットワークにおける前記管理センサ端末であって、
   受信した観測データの送信元センサ端末および観測データの送信先センサ端末に関する情報を管理するルーティング管理手段と、
   自端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、また、他のセンサ端末との時刻の同期を確立する時刻同期手段と、
   前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃った場合に、所定の符号化関数に基づいて、受信した観測データに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する符号化手段と、
   前記センサアドホックネットワークに含まれる全てのグループにおける観測データの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を管理し、他のセンサ端末に対して、当該センサ端末が属するグループの伝送タイミングおよびデータ待ち時間を通知する情報伝送管理手段と、
   を備えることを特徴とする管理センサ端末。
10. さらに、
    前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、ダミーデータを生成するダミーデータ生成手段、
    を備え、
    前記符号化手段は、前記データ待ち時間までに送信元センサ端末からの観測データが揃わなかった場合に、前記所定の符号化関数に基づいて、送信元センサ端末から受信したデータおよび前記ダミーデータ生成手段により生成されたダミーデータに対して符号化処理を実行し、前記伝送タイミングで、当該符号化した観測データを送信先センサ端末へネットワークコーディング伝送する、
    ことを特徴とする請求項９に記載の管理センサ端末。
11. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項９に記載の管理センサ端末。
12. 前記所定の符号化関数を、前記符号化手段が受信した観測データおよびダミーデータを入力とする排他的論理和演算とすることを特徴とする請求項１０に記載の管理センサ端末。

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