JP2010239196A - Data delivery method, radio communication system, and data relay terminal - Google Patents

Data delivery method, radio communication system, and data relay terminal Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for reducing the number of packet transmission to deliver data efficiently, even when network coding is performed when data is delivered in a radio multi-hop network. <P>SOLUTION: The method includes the steps of: extracting for each data source, at least two minimum hop routes among a plurality of routes from the data source to at least one data sink of destination; determining for each combination of at least two cross routes among the minimum hop routes, coding propriety of data which flows at each cross route of the combination; establishing the coding-enabled minimum hop route from the data source to the data sink of destination, according to the determined result of coding propriety obtained; and, according to the determined result of coding propriety corresponding to the coding-enabled minimum hop route, coding the data and delivering it from the data source to the data sink of destination through the coding-enabled minimum hop route established about the data source. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、相互に無線通信可能な複数の無線通信端末から構成され、個々の無線通信端末が単独でデータ発生源としてデータを送信したりデータ終端側としてデータを受信したりする機能、並びにこれら送受信されるデータの中継を行うホップ転送機能を備えるマルチホップネットワークにおけるデータ配送方法、無線通信システム及びデータ中継端末に関する。   The present invention comprises a plurality of wireless communication terminals capable of wireless communication with each other, and each wireless communication terminal independently transmits data as a data generation source or receives data as a data termination side, and these The present invention relates to a data distribution method, a wireless communication system, and a data relay terminal in a multi-hop network having a hop transfer function for relaying transmitted / received data.

複数の無線通信端末を含む無線マルチホップネットワークにおいては、無線通信端末のうちでデータ送信端末として機能する端末とデータ受信端末として機能する端末との間に複数の通信パスが形成されることからリンク障害に対して高い信頼性を備える。しかし他面、冗長な送信があり得ることからデータ量増加に伴うネットワーク負荷が問題となる。   In a wireless multi-hop network including a plurality of wireless communication terminals, a link is formed because a plurality of communication paths are formed between terminals functioning as data transmission terminals and terminals functioning as data reception terminals among the wireless communication terminals. High reliability against failures. However, on the other side, there is a possibility of redundant transmission, so the network load accompanying an increase in data amount becomes a problem.

この点、マルチキャストルーティングによって送信回数を削減する方法が知られている。しかし、かかる方法はリンクを集約して転送するため、リンク障害が発生したときに失われるデータ量が大きくなる危険が高く、また特定の端末にデータ配送のオーバヘッドが集中してしまう虞もある。また、データパケットの送信回数を削減する方法として、複数のデータパケットを集約処理して1つのデータパケットにまとめて送信する方法も考えられている。しかし、かかる方法では、パケット毎のオーバヘッドが削減されるものの、個々のパケットサイズが増大し十分な効率性の改善が望めない。   In this regard, a method for reducing the number of transmissions by multicast routing is known. However, since such a method aggregates and transfers links, there is a high risk that the amount of data lost when a link failure occurs is high, and there is a risk that the overhead of data delivery will be concentrated on a specific terminal. As a method of reducing the number of data packet transmissions, a method of consolidating a plurality of data packets and transmitting them in one data packet is also considered. However, in this method, although the overhead for each packet is reduced, the size of each packet is increased and a sufficient improvement in efficiency cannot be expected.

そこで、ネットワークコーディング(Network Coding)と称される考え方が導入され、データに対して特定の符号化アルゴリズムを適用してデータ量を削減することが提唱されている。例えば、非特許文献1は、複数のパケットのデータに対して一種の線型結合演算である排他的論理和演算を施して得られる符号化データを送信することでデータ量を削減する技術を開示している。   In view of this, a concept called network coding has been introduced, and it has been proposed to apply a specific encoding algorithm to data to reduce the amount of data. For example, Non-Patent Document 1 discloses a technique for reducing the amount of data by transmitting encoded data obtained by performing an exclusive OR operation that is a kind of linear combination operation on data of a plurality of packets. ing.

図1A〜図1Cは、排他的論理和演算を利用したネットワークコーディングの利点を示している。ネットワークコーディングは、複数のデータの排他的論理和の計算を行って得られるデータを送信することで、送信するデータ量を減らしたり送信回数を減らしたりすることで信頼性を向上させる。背景説明として、図1A及び図1Bはネットワークコーディングを行わない状況を示している。ここで、無線通信端末のうちで、2つのデータ送信端末S1及びS2と、2つのデータ受信端末R1及びR2と、4つのデータ中継端末T1〜T4が配置されているとする。データ送信端末S1は自身の生成データであるデータD_S1をデータ受信端末R1に配送しようとし、データ送信端末S2は自身の生成データであるデータD_S2をデータ受信端末R2に配送しようとしている。   1A-1C illustrate the advantages of network coding using exclusive OR operations. Network coding improves reliability by reducing the amount of data to be transmitted and the number of transmissions by transmitting data obtained by calculating an exclusive OR of a plurality of data. As a background explanation, FIGS. 1A and 1B show a situation where network coding is not performed. Here, it is assumed that among the wireless communication terminals, two data transmission terminals S1 and S2, two data reception terminals R1 and R2, and four data relay terminals T1 to T4 are arranged. The data transmitting terminal S1 tries to deliver data D_S1 that is its own generated data to the data receiving terminal R1, and the data transmitting terminal S2 tries to deliver data D_S2 that is its own generated data to the data receiving terminal R2.

図1Aを参照すると、データ送信端末S1からデータ受信端末R1まで2回のD_S1の転送が行われ、一方、データ送信端末S1からデータ受信端末R2まで4回のD_S1の転送が行われる。データ送信端末S1からデータ中継端末T1及びT2への転送は同報通信(ブロードキャスト)であるから1回と数えられ、合計5回の送信が行われることになる。図1Bを参照すると、データ送信端末S2からD_S2の転送について同様に合計5回の送信が行われる。結局、データD_S1及びD_S2のデータ受信端末R1及びR2への配送に合計10回の送信が必要となることが分かる。   Referring to FIG. 1A, two D_S1 transfers are performed from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R1, while four D_S1 transfers are performed from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R2. Since the transfer from the data transmission terminal S1 to the data relay terminals T1 and T2 is a broadcast communication (broadcast), it is counted as one transmission, and a total of five transmissions are performed. Referring to FIG. 1B, a total of five transmissions are similarly performed for the transfer from the data transmission terminal S2 to D_S2. Eventually, it can be seen that a total of 10 transmissions are required to deliver the data D_S1 and D_S2 to the data receiving terminals R1 and R2.

図1Cは、ネットワークコーディングを用いた場合を示している。データD_S1はデータ中継端末T3を介し2回の送信を経てデータ受信端末R1に到達する。また、データD_S2はデータ中継端末T4を介し2回の送信を経てデータ受信端末R2に到達する。データ送信端末S1及びS2の送信は同報通信であることから、データ中継端末T1は、データ送信端末S1及びS2からそれぞれデータD_S1及びデータD_S2を受信する。次いで、データ中継端末T1は、データD_S1とデータD_S2の排他的論理和であるデータD_S1 XOR D_S2をデータ中継端末T2に送信する(1回の送信)。データ中継端末T2は、受信したデータD_S1 XOR D_S2をそのままデータ中継端末T3及びT4の双方に送信する(1回の送信)。データ中継端末T3及びT4は受信したデータD_S1 XOR D_S2をデータ受信端末R1及びデータ受信端末R2にそれぞれ送信する(2回の送信)。   FIG. 1C shows a case where network coding is used. The data D_S1 reaches the data receiving terminal R1 through two transmissions via the data relay terminal T3. Further, the data D_S2 reaches the data receiving terminal R2 through two transmissions via the data relay terminal T4. Since transmission of the data transmission terminals S1 and S2 is broadcast communication, the data relay terminal T1 receives data D_S1 and data D_S2 from the data transmission terminals S1 and S2, respectively. Next, the data relay terminal T1 transmits data D_S1 XOR D_S2, which is an exclusive OR of the data D_S1 and the data D_S2, to the data relay terminal T2 (one transmission). The data relay terminal T2 transmits the received data D_S1 XOR D_S2 as it is to both the data relay terminals T3 and T4 (one transmission). The data relay terminals T3 and T4 transmit the received data D_S1 XOR D_S2 to the data receiving terminal R1 and the data receiving terminal R2, respectively (two transmissions).

データ受信端末R1は、データD_S1 XOR D_S2とデータD_S1の排他的論理和を計算することにより復号を行ってデータD_S2を得る。一方、データ受信端末R1は、データD_S1 XOR D_S2とデータD_S2の排他的論理和を計算することにより復号を行ってデータD_S1を得る。結果的に、所望のデータ配送はデータ中継端末T1及びT2における送信回数がそれぞれ1回減って合計8回の送信が必要となる。排他的論理和をとったデータを送信することによりデータの送信量も減る。すなわち、ネットワークコーディングを行わない場合と比較してデータ送信数やデータ送信量が削減されることが分かる。   The data receiving terminal R1 obtains data D_S2 by performing decoding by calculating an exclusive OR of the data D_S1 XOR D_S2 and the data D_S1. On the other hand, the data receiving terminal R1 obtains data D_S1 by performing decoding by calculating an exclusive OR of the data D_S1 XOR D_S2 and the data D_S2. As a result, the desired data delivery requires a total of eight transmissions, with the number of transmissions at the data relay terminals T1 and T2 being reduced by one each. The amount of data transmission can be reduced by transmitting data obtained by exclusive OR. That is, it can be seen that the number of data transmissions and the data transmission amount are reduced as compared with the case where network coding is not performed.

非特許文献1に開示される技術は、「各無線通信端末は、隣接端末が通知するデータ保持情報に従って符号化対象とすべきパケットを選択し、選択したパケットのデータの排他的論理和となるデータに符号化して、そのデータを送信する」とするものである。そして、排他的論理和をとる際の具体的なアルゴリズムは、「n個のデータパケットp1、p2、…pnをそれぞれ、宛先のn個の次ホップ端末r1、r2、…rnに送信するとき、各次ホップ端末rがpi以外のn−1個のデータを保持しているときのみ、n個のデータパケットp1、p2、…pnの排他的論理和をとったデータを送信する」という規則に基づいている。かかる規則に従うことで符号化データの復号可能性を保証し得る。   The technology disclosed in Non-Patent Document 1 states that “each wireless communication terminal selects a packet to be encoded in accordance with data holding information notified by an adjacent terminal, and becomes an exclusive OR of the data of the selected packet. The data is encoded and transmitted. " Then, a specific algorithm for taking the exclusive OR is “when sending n data packets p1, p2,... Pn to n destination next-hop terminals r1, r2,. Only when each next-hop terminal r holds n−1 data other than pi, the data of exclusive OR of n data packets p1, p2,. Is based. By following such rules, it is possible to guarantee the decodability of the encoded data.

また、非特許文献2に開示されるように、無線マルチホップネットワークで動作する既存の多くのルーティングプロトコルは、ホップ数を経路構築のメトリックに設定し、データ送信端末からデータ受信端末までのホップ数が最小となる経路を構築するものである。   Further, as disclosed in Non-Patent Document 2, many existing routing protocols that operate in a wireless multi-hop network set the hop count as a metric for path construction, and the hop count from the data transmission terminal to the data reception terminal. The path that minimizes is constructed.

S. Katti, H. Rahul, W. Hu, D. Katabi, M. Medard, and J. Crowcroft, "XORs in The Air: Practical Wireless Network Coding," in Proc. of ACM, SIGCOMM 2006, Pisa, Italy, Sept. 2006.S. Katti, H. Rahul, W. Hu, D. Katabi, M. Medard, and J. Crowcroft, "XORs in The Air: Practical Wireless Network Coding," in Proc. Of ACM, SIGCOMM 2006, Pisa, Italy, Sept. 2006. C.Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das, ``Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing,, '' RFC 3561, http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txtC. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das, `` Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing ,, '' RFC 3561, http://www.ietf.org/rfc/rfc3561. TXT

しかしながら、非特許文献2の如く個々の端末が最小ホップ経路を構築する経路制御では、ネットワークコーディングを行う場合の、エンドツーエンドのデータ送データ受信端末間の経路制御について考慮されていない。そのため、複数のデータ送信端末が存在する形態においてネットワークコーディングを行う場合、それぞれのデータ送信端末とデータ受信端末の間で最小ホップ経路を構築しても全体のホップ数が最小化されない場合が存在するという課題がある。   However, as in Non-Patent Document 2, route control in which individual terminals construct a minimum hop route does not consider route control between end-to-end data transmission data receiving terminals when performing network coding. Therefore, when network coding is performed in a form where there are a plurality of data transmission terminals, there is a case where the total number of hops is not minimized even if a minimum hop route is constructed between each data transmission terminal and data reception terminal. There is a problem.

また、複数のデータ送信端末やデータ受信端末が存在する場合、マルチキャストを行うことでパケットの送信回数を削減することも考えられる。しかしながら、データを集約して配送するため、あるリンクが切断したときにデータ受信端末への配送率が低下する可能性が高いという課題がある。   In addition, when there are a plurality of data transmission terminals and data reception terminals, it is conceivable to reduce the number of packet transmissions by performing multicast. However, since data is aggregated and delivered, there is a problem that the delivery rate to the data receiving terminal is likely to decrease when a certain link is disconnected.

ここで図2Aを参照すると、マルチキャストの形態は、複数のデータ受信端末R1、R2にデータを配信する際、共通するリンクでは1回だけデータ送信し、分岐点の端末ではデータをコピーしてそれぞれの経路にデータを配送する方法である。図2Aではデータ送信端末S1、S2がそれぞれデータDa、Dbをデータ受信端末R1、R2のそれぞれに配送する。経路を共有するため、経路を共有しない場合と比較して送信回数は削減される。データ中継端末TaでデータDaとデータDbとの符号化を行うことができ、データ受信端末R1にはデータDaとデータ(Da XOR Db)、データ受信端末R2にはデータDbとデータ(Da XOR Db))がそれぞれ届く。そして、例えばデータDbを得るためにデータDaとデータ(Da XOR Db)の排他的論理和をとるというように、それぞれのデータ受信端末R1、R2においてデータが復号され、データDaとデータDbをそれぞれ得る。図2Aの例では総送信回数は23回となる。あるデータを中継するデータ中継端末Txが何らかの原因で故障した場合、データ受信端末R1、R2にはそれぞれデータDbしか届かない。このようにマルチキャスト経路上でネットワークコーディングを行う場合は、総送信回数は抑制されるもの、同じデータが配送される経路が集約されているため、端末の故障やリンクのエラーに対する耐性が低いという問題がある。   Referring now to FIG. 2A, in the form of multicast, when data is distributed to a plurality of data receiving terminals R1 and R2, data is transmitted only once in a common link, and data is copied at a terminal at a branch point. This is a method of delivering data to the route. In FIG. 2A, data transmission terminals S1 and S2 deliver data Da and Db to data reception terminals R1 and R2, respectively. Since the route is shared, the number of transmissions is reduced compared to the case where the route is not shared. The data relay terminal Ta can encode the data Da and data Db, the data receiving terminal R1 has data Da and data (Da XOR Db), and the data receiving terminal R2 has data Db and data (Da XOR Db). )) Respectively. Then, for example, the data Da and the data (Da XOR Db) are exclusive-ORed to obtain the data Db, and the data is decoded at the respective data receiving terminals R1 and R2, and the data Da and the data Db are respectively obtain. In the example of FIG. 2A, the total number of transmissions is 23. When the data relay terminal Tx that relays certain data fails for some reason, only the data Db reaches the data receiving terminals R1 and R2. When network coding is performed on a multicast route in this way, the total number of transmissions is suppressed, but the routes to which the same data is delivered are aggregated, so the problem is low resistance to terminal failures and link errors There is.

さらに図2Bを参照すると、最小ホップルーティングでは、データ送信端末S1、S2からデータ受信端末R1、R2への最小パスが構築される。図2Bではデータ中継端末Taでデータの符号化を行うことができ、上記のマルチキャストの場合と同様に、データ受信端末R1にはデータDaとデータ(Da XOR Db))、データ受信端末R2にはデータDbとデータ(Da XOR Db))がそれぞれ届く。そして、それぞれの端末R1、R2においてデータが復号され、データDaとデータDbを得る。図2Bの例では総送信回数は35回となる。データ中継端末Txが何らかの原因で故障した場合においても、データ受信端末R1、R2ではそれぞれデータDa、データDbを得ることができ、データ受信端末R1、R2が連携することによってユーザは両方のデータを取得することができる。そのため、最小ホップ経路上でネットワークコーディングを行う場合は、データDaがどちらのデータ受信端末においても得ることができないマルチキャスト経路上でネットワークコーディングを行う場合と比較して、端末の故障やリンクのエラーに対する耐性が高いものの、総送信回数が大きいという課題がある。   Still referring to FIG. 2B, in the minimum hop routing, a minimum path from the data transmission terminals S1 and S2 to the data reception terminals R1 and R2 is established. In FIG. 2B, data can be encoded by the data relay terminal Ta. Similarly to the case of the multicast described above, the data receiving terminal R1 has data Da and data (Da XOR Db)), and the data receiving terminal R2 has Data Db and data (Da XOR Db)) arrive. Then, the data is decoded at each of the terminals R1 and R2 to obtain data Da and data Db. In the example of FIG. 2B, the total number of transmissions is 35. Even if the data relay terminal Tx breaks down for some reason, the data receiving terminals R1 and R2 can obtain the data Da and data Db, respectively, and the data receiving terminals R1 and R2 cooperate to allow the user to receive both data. Can be acquired. Therefore, when performing network coding on the minimum hop route, compared to a case where network coding is performed on a multicast route where data Da cannot be obtained by either data receiving terminal, it is possible to cope with terminal failures and link errors. Although the tolerance is high, there is a problem that the total number of transmissions is large.

本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ送信端末がデータ中継端末を経由してデータ受信端末宛てデータを配送する際にネットワークコーディングを行う場合にあっても、パケットの送信回数を削減して効率的にデータを配送することのできるデータ配送方法、無線通信システム及びデータ中継端末を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is even when the data transmission terminal performs network coding when delivering data addressed to the data reception terminal via the data relay terminal. Another object of the present invention is to provide a data delivery method, a wireless communication system, and a data relay terminal capable of efficiently delivering data by reducing the number of packet transmissions.

請求項1に係る発明は、無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続されている複数の端末がマルチホップネットワークを構成する無線通信システムにおけるデータ配送方法であって、前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出ステップと、前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定ステップと、前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定ステップと、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送ステップと、を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a data delivery method in a wireless communication system in which a plurality of terminals each connected between adjacent ones via a wireless communication link constitute a multi-hop network, and the data of the terminals For each transmitting terminal, a path extracting step for extracting at least two minimum hop paths from a plurality of paths from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal as a transmission destination, and a minimum obtained for each data transmitting terminal For each combination of at least two of the hop paths, an encoding determination step for determining whether or not data flowing in each intersection path of the combination is encoded, and determination of whether or not encoding is obtained for each of the intersection paths Depending on the result, for each data transmission terminal, the minimum hop path corresponding to the encoding from the data transmission terminal to the destination data reception terminal A path setting step to be set, and for each data transmission terminal, the data is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the encoding-compatible minimum hop path set for the data transmission terminal. And a data distribution step of performing distribution according to the determination result of whether or not encoding corresponding to the corresponding minimum hop route is performed.

請求項15に係る発明は、無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続されている複数の端末がマルチホップネットワークを構成する無線通信システムであって、前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出手段と、前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定手段と、前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定手段と、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送手段と、を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 15 is a wireless communication system in which a plurality of terminals, each of which is connected between adjacent ones via a wireless communication link, constitutes a multi-hop network, and is provided for each data transmission terminal among the terminals. A path extracting means for extracting at least two minimum hop paths from a plurality of paths from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal as a transmission destination, and a minimum hop path obtained for each data transmitting terminal For each combination of at least two crossing paths, encoding determination means for determining whether or not data flowing in each crossing path of the combination can be encoded, and according to the determination result of encoding propriety obtained for each of the crossing paths A path setting means for setting a minimum hop path for encoding from the data transmitting terminal to the destination data receiving terminal for each data transmitting terminal; For each data transmission terminal, the data corresponding to the minimum hop path corresponding to the encoding is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the minimum hop path corresponding to the encoding set for the data transmission terminal. And data delivery means for delivering the data after performing encoding according to the determination result.

請求項16に係る発明は、無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続され、マルチホップネットワークを構成する複数の端末のうちでデータの中継機能を担うデータ中継端末であって、前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出手段と、前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定手段と、前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定手段と、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送手段と、を含むことを特徴とする。   The invention according to claim 16 is a data relay terminal that is connected between adjacent ones via a wireless communication link and has a data relay function among a plurality of terminals constituting a multi-hop network, Route extracting means for extracting at least two minimum hop routes from a plurality of routes from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal of the transmission destination for each data transmitting terminal, and obtained for each data transmitting terminal For each combination of at least two crossing paths among the minimum hop paths determined, encoding determination means for determining whether or not data flowing in each crossing path of the combination can be encoded, and encoding obtained for each crossing path Depending on the determination result, an encoding-compatible minimum hop route from the data transmitting terminal to the destination data receiving terminal is set for each data transmitting terminal. For each data transmission terminal, the data is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the encoding-compatible minimum hop path set for the data transmission terminal. And a data delivery means for delivering by performing encoding according to a determination result of whether or not encoding corresponding to the minimum hop route is possible.

本発明によるデータ配送方法、無線通信システム及びデータ中継端末によれば、任意の端末が自律分散的にネットワークコーディングに適した経路を構築する符号化対応(code-aware)ルーティングの方式が用いられる。これにより、従来のマルチキャストを利用した場合よりもデータ配送の信頼性が高く、各端末が最小パスでデータ受信端末までの経路を構築した場合よりも送信回数や送信数を削減することが可能となる。   According to the data delivery method, the wireless communication system, and the data relay terminal according to the present invention, a code-aware routing scheme in which an arbitrary terminal constructs a route suitable for network coding in an autonomous distributed manner is used. As a result, the reliability of data delivery is higher than when using conventional multicast, and it is possible to reduce the number of transmissions and the number of transmissions compared to the case where each terminal constructs a route to the data receiving terminal with the minimum path. Become.

ネットワークコーディングを行わない状況を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the condition which does not perform network coding. ネットワークコーディングを行わない他の状況を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other situation which does not perform network coding. ネットワークコーディングを行った状況を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the condition which performed network coding. マルチキャストにおけるネットワークコーディングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network coding in a multicast. 最小ホップルーティングにおけるネットワークコーディングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network coding in the minimum hop routing. 本発明による1つの実施例を示し、無線通信システムの全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a wireless communication system according to an embodiment of the present invention. 図3に示された各無線通信端末の内部構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing an internal configuration of each wireless communication terminal shown in FIG. 3. 経路情報テーブルの設定方法の処理手順を示すシーケンス図である。It is a sequence diagram which shows the process sequence of the setting method of a route information table. 図5に示された処理手順の結果更新される経路情報テーブルの設定例を示す図である。It is a figure which shows the example of a setting of the path | route information table updated as a result of the process sequence shown by FIG. データ送信端末がデータ配送を行う際に生成するデータパケットのフォーマットを示す図である。It is a figure which shows the format of the data packet produced | generated when a data transmission terminal performs data delivery. データパケットの受信時の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence at the time of reception of a data packet. 図8に示されたデータ転送処理のより詳細の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the more detailed process sequence of the data transfer process shown by FIG. 図9に示された処理手順の実際の様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the actual mode of the process sequence shown by FIG. 符号化対応(code-aware)ルーティングにおけるネットワークコーディングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network coding in an encoding corresponding | correspondence (code-aware) routing. 第2の実施例における多対多通信の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of many-to-many communication in a 2nd Example. 第2の実施例における無線通信端末の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radio | wireless communication terminal in a 2nd Example. 第2の実施例における最小ホップ経路の構築例を示す図である。It is a figure which shows the construction example of the minimum hop path | route in a 2nd Example. 第2の実施例における経路の交差例を示す図である。It is a figure which shows the example of the intersection of the path | route in a 2nd Example. 第2の実施例における経路の交差を検知する例を示す図である。It is a figure which shows the example which detects the intersection of the path | route in a 2nd Example. 第2の実施例における符号化判定端末から経路上のデータ中継端末への通知例を示す図である。It is a figure which shows the example of a notification from the encoding determination terminal in a 2nd Example to the data relay terminal on a path | route. 第2の実施例における経路上のデータ中継端末からネットワーク上の各端末の制御パケットのフラッディング例を示す図である。It is a figure which shows the example of flooding of the control packet of each terminal on a network from the data relay terminal on the path | route in a 2nd Example. 第2の実施例における送データ受信端末から経路上への最小ホップ経路の構築例を示す図である。It is a figure which shows the construction example of the minimum hop path | route from the transmission data receiving terminal in a 2nd Example on a path | route. 第2の実施例におけるデータ符号化端末及びマルチキャスト端末の決定例を示す図である。It is a figure which shows the example of determination of the data encoding terminal in a 2nd Example, and a multicast terminal. 第2の実施例における送データ受信端末からデータ受信端末へのデータ配送例を示す図である。It is a figure which shows the example of data delivery from the transmission data receiving terminal in a 2nd Example to a data receiving terminal. 第2の実施例における再帰的符号化対応最小ホップ経路の構築例を示す図である。It is a figure which shows the construction example of the recursive encoding corresponding | compatible minimum hop path | route in a 2nd Example. 第2の実施例における符号化対応(code-aware)ルーティングの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the encoding corresponding | correspondence (code-aware) routing in a 2nd Example. 第3の実施例における多対一通信の例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of many-to-one communication in a 3rd Example. 第3の実施例における経路の交差を検知する例を示す図である。It is a figure which shows the example which detects the intersection of the path | route in a 3rd Example. 第3の実施例における多対一通信における経路情報による符号化判定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the encoding determination by the path | route information in many-to-one communication in a 3rd Example. 第3の実施例における多対一通信におけるネットワークコーディングの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the network coding in the many-to-one communication in a 3rd Example. 第3の実施例における多対一通信におけるネットワークコーディングの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of the network coding in the many-to-one communication in a 3rd Example. 第4の実施例における多対多通信における同一経路上のデータ符号化例を示す図である。It is a figure which shows the example of data encoding on the same path | route in many-to-many communication in a 4th Example. 第4の実施例における同一経路における複数回のデータ符号化例の1回目のデータ符号化を示す図である。It is a figure which shows the 1st data encoding of the data encoding example of the multiple times in the same path | route in a 4th Example. 第4の実施例における同一経路における複数回のデータ符号化例の2回目のデータ符号化を示す図である。It is a figure which shows the 2nd data encoding of the example of multiple times data encoding in the same path | route in a 4th Example. 第5の実施例におけるあるデータ送信端末かあるデータ受信端末への経路が複数存在する多対多通信例を示す図である。It is a figure which shows the example of many-to-many communication in which the path | route to a certain data transmission terminal in a 5th Example or a certain data receiving terminal exists. 第5の実施例における多対多通信におけるパケット情報による符号化判定例を示す図である。It is a figure which shows the encoding determination example by the packet information in the many-to-many communication in 5th Example. 第5の実施例における多対多通信におけるパケット情報による符号化判定例を補足する図である。It is a figure which supplements the example of an encoding determination by the packet information in many-to-many communication in 5th Example.

本発明の第1の実施例について添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。   A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

尚、以降の説明において、無線通信端末の名称として、データ符号化判定端末、マルチキャスト端末、データ中継端末、データ受信端末及びデータ送信端末等の多様な名称が用いられるが、これらの名称は当該端末の当該実施例における役割に着目した名称であって、各端末は、特に機能を限定しない限り、基本的に同一の機能を備える無線通信端末を意味する。   In the following description, various names such as a data encoding determination terminal, a multicast terminal, a data relay terminal, a data receiving terminal, and a data transmitting terminal are used as the names of the wireless communication terminals. In this example, each terminal means a wireless communication terminal having basically the same function unless the function is particularly limited.

<第1の実施例>
図3は、本発明による1つの実施例を示し、無線通信システムの全体構成を示している。ここで、ネットワーク状に相互に無線リンクで接続された複数の無線通信端末T1〜T10が存在する。本図では例として10台の無線通信端末T1〜T10が示されているが、かかる台数は例示であって、2台以上の多数の無線通信端末が想定され得る。
<First embodiment>
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention and shows the overall configuration of the wireless communication system. Here, there are a plurality of wireless communication terminals T1 to T10 connected to each other via a wireless link in a network form. In this figure, ten wireless communication terminals T1 to T10 are shown as an example, but the number is an example, and a large number of two or more wireless communication terminals can be assumed.

無線通信端末T1〜T10の各端末はデータの送受信が可能であると共に、データの中継が可能である。すなわち、複数の無線通信端末T1〜T10を前提として、それらのうちの任意の端末がデータ送信端末として自身が生成したデータを、それ以外の任意のデータ受信端末に、残りの何れかのデータ中継端末を介して配送する。データの送受信とは、アプリケーションレイヤでのエンドツーエンドの送受信を意味し、データ送信端末が、例えばセンサのデータを計測するセンサ端末として機能し、データ受信端末が配送されたセンサデータを集めるデータ収集端末として機能し得る。一方、データの中継とは、アプリケーションレイヤより下位のレイヤにおいてデータをそのまま転送するのを基本とし、後に説明するアルゴリズムに従って必要に応じてデータの符号化や復号を行うことを意味する。   Each of the wireless communication terminals T1 to T10 can transmit and receive data and can relay data. That is, on the premise of a plurality of wireless communication terminals T1 to T10, data generated by any one of them as a data transmitting terminal is relayed to any other data receiving terminal by any of the remaining data Deliver via terminal. Data transmission / reception means end-to-end transmission / reception at the application layer. The data transmission terminal functions as a sensor terminal that measures sensor data, for example, and the data reception terminal collects the collected sensor data. Can function as a terminal. On the other hand, data relay basically means that data is transferred as it is in a layer lower than the application layer, and data is encoded or decoded as required according to an algorithm described later.

第1の実施例では、複数のデータ送信端末が複数のデータ受信端末に対してデータを送信する形態を想定している。かかる形態の利点としては、例えばセンサデータを複数のデータ受信端末で収集する場合、あるデータ受信端末で障害が発生しても別の稼働中のデータ受信端末でデータを収集できること、あるデータ受信端末までのデータ配送のリンク経路が障害等により消滅しても、利用できる別のリンク経路でデータを収集できることなどが挙げられる。   In the first embodiment, it is assumed that a plurality of data transmitting terminals transmit data to a plurality of data receiving terminals. As an advantage of this form, for example, when sensor data is collected by a plurality of data receiving terminals, even if a failure occurs in one data receiving terminal, the data can be collected by another operating data receiving terminal, Even if the link route of data delivery up to this point disappears due to a failure or the like, data can be collected through another available link route.

図4は、図3に示された各無線通信端末の内部構成を示している。無線通信端末T1〜T10の各々は、経路情報テーブル205と、経路情報制御部201と、データパケット保持部202と、データパケット処理部203と、無線通信部204とから構成される。経路情報制御部201は、経路情報テーブル205を設定し、この設定内容に従ってデータ受信端末へのデータ配送のための経路制御を行う。パケット保持部202は、送受信するデータパケットを一時的に保持する。データパケット処理部203は、センシング等の所定機能に基づいて新たなデータパケットの生成や排他的論理和などの計算を行って新たなデータパケットの生成を行う。無線通信部204は、隣接する他の無線通信端末と無線通信によって経路制御パケットやデータパケットを送受信する。   FIG. 4 shows the internal configuration of each wireless communication terminal shown in FIG. Each of the wireless communication terminals T1 to T10 includes a route information table 205, a route information control unit 201, a data packet holding unit 202, a data packet processing unit 203, and a wireless communication unit 204. The route information control unit 201 sets the route information table 205, and performs route control for data delivery to the data receiving terminal according to the setting contents. The packet holding unit 202 temporarily holds data packets to be transmitted / received. The data packet processing unit 203 generates a new data packet by generating a new data packet or calculating an exclusive OR based on a predetermined function such as sensing. The wireless communication unit 204 transmits and receives route control packets and data packets by wireless communication with other adjacent wireless communication terminals.

図5は、経路情報テーブル205の設定方法の処理手順を示している。かかる処理手順は、各無線通信端末の経路情報制御部201(図4参照)によって実行され、データパケットの配送に先立って実行される。以下の説明において、複数の無線通信端末のうちデータ送信の運用を行う端末をデータ送信端末S1又はS2と表し、データ受信の運用を行う端末をデータ受信端末R1又はR2と表し、これらの間で中継を行う端末をデータ中継端末T1〜Tn(nは正数)で表すものとする。   FIG. 5 shows the processing procedure of the setting method of the route information table 205. This processing procedure is executed by the route information control unit 201 (see FIG. 4) of each wireless communication terminal, and is executed prior to the delivery of the data packet. In the following description, a terminal that performs data transmission among a plurality of wireless communication terminals is represented as a data transmission terminal S1 or S2, and a terminal that performs data reception is represented as a data reception terminal R1 or R2. Terminals that perform relaying are represented by data relay terminals T1 to Tn (n is a positive number).

先ず、データ受信端末R1は、自分の端末ID(自端末ID)と、シーケンス番号と、ホップ数を含む経路制御メッセージを定期的にフラッディング(Flooding)する。すなわち、データ受信端末R1は、定期の到来を判定し(ステップS11)、もし到来していれば経路制御パケットをフラッディングする(ステップS12)。もし到来していなければ定期到来迄待機して(ステップS13)、ステップS11以降の処理手順を反復継続する。   First, the data receiving terminal R1 periodically floods a route control message including its own terminal ID (own terminal ID), a sequence number, and the number of hops. That is, the data receiving terminal R1 determines the regular arrival (step S11), and if it has arrived, floods the route control packet (step S12). If it has not arrived, it waits until regular arrival (step S13), and repeats the processing procedure after step S11 repeatedly.

ここで、フラッディングとは、無線マルチホップネットワーク上に接続された送信可能なすべての無線通信端末に対して経路制御パケットを流すことを意味する。経路制御メッセージのホップ数には初期値として0が設定される。経路制御メッセージのシーケンス番号はフラッディング毎にインクリメントされる。すなわち、定期的に行われる複数のフラッディングのうちの1回のフラッディングにおいて同一シーケンス番号の経路制御パケットがネットワーク上にばらまかれることになる。従って、あるデータ中継端末には同一のシーケンス番号の複数の経路制御パケットが異なるリンク経路を介して到達する可能性がある。   Here, flooding means that a route control packet is sent to all transmittable wireless communication terminals connected on the wireless multi-hop network. 0 is set as the initial value for the number of hops in the route control message. The sequence number of the routing message is incremented every flooding. That is, the routing packet with the same sequence number is scattered on the network in one flooding among a plurality of floodings performed periodically. Therefore, there is a possibility that a plurality of route control packets having the same sequence number reach a certain data relay terminal via different link routes.

データ中継端末T1は、フラッディングされた経路制御パケットの受信に応じて、当該パケットのシーケンス番号が当該データ受信端末(データ受信端末R1)について初めてのシーケンス番号か否かを判定し(ステップS14)、もし以前に受け取ったものと同一である場合、これを破棄する。一方、初めてのシーケンス番号である場合には、データ中継端末T1は、当該経路制御メッセージに自端末IDを付加し、ホップ数を1インクリメントする(ステップS15)。次いで、当該経路制御パケットをさらにフラッディングする、例えば、図示される他のデータ中継端末T2に転送する(ステップS16)。次に、データ中継端末T1は、データ受信端末Rから最短ホップとなるパスを選択して制御情報テーブルを更新する(ステップS17)。   In response to reception of the flooded routing control packet, the data relay terminal T1 determines whether or not the sequence number of the packet is the first sequence number for the data receiving terminal (data receiving terminal R1) (step S14). If it is the same as previously received, discard it. On the other hand, if it is the first sequence number, the data relay terminal T1 adds its own terminal ID to the route control message and increments the hop count by 1 (step S15). Next, the route control packet is further flooded, for example, transferred to another data relay terminal T2 shown in the figure (step S16). Next, the data relay terminal T1 selects the path with the shortest hop from the data receiving terminal R and updates the control information table (step S17).

データ中継端末T2は、データ中継端末T1から転送された経路制御パケットに応じて、同様の処理手順(ステップS14〜S17)を実行する(ステップS18)。   The data relay terminal T2 executes the same processing procedure (steps S14 to S17) according to the route control packet transferred from the data relay terminal T1 (step S18).

図6は、図5に示された処理手順の結果更新される経路情報テーブル205の設定例を示している。経路情報テーブル205は、データ受信端末の端末ID(データ受信端末ID)毎に最短ホップとなる次ホップ端末の端末ID(次ホップ端末ID)が設定される。ここでは、端末IDを各無線通信端末の参照符号で代用して示している。本図を参照すると、例えば、データ受信端末R1へのデータパケットの配送はデータ中継端末T1に転送することが最短ホップを与えることを意味する。   FIG. 6 shows a setting example of the route information table 205 updated as a result of the processing procedure shown in FIG. In the route information table 205, the terminal ID (next hop terminal ID) of the next hop terminal that becomes the shortest hop is set for each terminal ID (data receiving terminal ID) of the data receiving terminal. Here, the terminal ID is shown in place of the reference symbol of each wireless communication terminal. Referring to the figure, for example, delivery of a data packet to the data receiving terminal R1 means that transfer to the data relay terminal T1 gives the shortest hop.

図7は、データ送信端末がデータ配送を行う際に生成するデータパケットのフォーマットを示している。データがあるデータ送信端末で発生したとすると、当該データ送信端末は、そのデータの宛先となる全てのデータ受信端末IDと、そのデータ受信端末の次ホップ端末IDとの組合せからなる単位経路情報片1〜nを作成する。単位経路情報片1〜nは予定経路情報を構成し、当該データパケットの今後の予定経路を与える。   FIG. 7 shows a format of a data packet generated when the data transmission terminal performs data delivery. Assuming that data is generated at a certain data transmitting terminal, the data transmitting terminal is a unit route information piece consisting of a combination of all data receiving terminal IDs to which the data is destined and the next hop terminal ID of the data receiving terminal. 1 to n are created. The unit route information pieces 1 to n constitute planned route information and give future planned routes of the data packet.

データ受信端末IDと次ホップ端末IDとの対応関係は、当該データ送信端末が保持する経路情報テーブル205(図6参照)の設定内容を基に作成される。単位経路情報片1〜nは宛先となるデータ受信端末の数(n:正数)だけ作成され、データパケットのヘッダ部の一部を構成する。ヘッダ部にはさらに、データ識別部Didを含み、ヘッダ部の直後にデータ部Dが記載される。データ識別部Didは、データ部Dに格納されるデータの識別情報や符号化の対象となった元のデータの識別情報を含む。符号化を行う前の元のデータの識別情報の例として、そのデータの送信元端末IDとシーケンス番号が挙げられる。   The correspondence between the data receiving terminal ID and the next hop terminal ID is created based on the setting contents of the route information table 205 (see FIG. 6) held by the data transmitting terminal. The unit route information pieces 1 to n are created by the number of destination data receiving terminals (n: positive number) and constitute a part of the header portion of the data packet. The header part further includes a data identification part Did, and the data part D is described immediately after the header part. The data identification part Did includes the identification information of the data stored in the data part D and the identification information of the original data to be encoded. As an example of the identification information of the original data before encoding, the source terminal ID and sequence number of the data can be mentioned.

図8は、データパケットの受信時の処理手順を示している。かかる処理手順の主体は無線通信端末のうちの1つであり、データ転送端末T1〜Tnの何れか1である場合もあり得るし、最終的なデータパケットの宛先であるデータ受信端末R1又はR2である場合もあり得る。   FIG. 8 shows a processing procedure when a data packet is received. The subject of this processing procedure is one of the wireless communication terminals, which may be any one of the data transfer terminals T1 to Tn, or the data receiving terminal R1 or R2 that is the destination of the final data packet. It can be.

先ず、無線通信端末は、データ送信端末によって送信(ブロードキャスト)されたデータパケットを受信したとする(ステップS21)。当該データパケットの各単位経路情報片に含まれるデータ受信端末IDと自端末IDとが一致するか否かを判定する(ステップS22)。もし一致する場合には、自身がデータ受信端末であることから、当該データパケットのデータに対して所望のアプリケーション処理を施す(ステップS24)。尚、当該データパケットのデータがデータ符号化されていた場合には、ネットワークコーディングにおける復号処理を行った上で(ステップS23)、アプリケーション処理を施す(ステップS24)。   First, it is assumed that the wireless communication terminal receives a data packet transmitted (broadcasted) by the data transmitting terminal (step S21). It is determined whether or not the data receiving terminal ID included in each unit path information piece of the data packet matches the own terminal ID (step S22). If they coincide with each other, since it is a data receiving terminal, a desired application process is performed on the data of the data packet (step S24). If the data of the data packet is data-encoded, application processing is performed (step S24) after performing decoding processing in network coding (step S23).

一方、ステップS22において一致しない場合、無線通信端末は、さらに、当該データパケットの各単位経路情報片に含まれる次ホップ端末IDと自端末IDとが一致するか否かを判定する(ステップS25)。もし一致しない場合には、自身がデータ受信端末でもデータ中継端末でもないことから、当該データパケットを破棄する(ステップS26)。   On the other hand, if they do not match in step S22, the wireless communication terminal further determines whether or not the next hop terminal ID included in each unit route information piece of the data packet matches its own terminal ID (step S25). . If they do not match, the data packet is discarded because it is neither a data receiving terminal nor a data relay terminal (step S26).

一方、ステップS25において一致する場合、無線通信端末は、自身がデータ中継端末であることから、当該データパケットを符号化処理した後、それを隣接する他の無線通信端末に転送(ブロードキャスト)する(ステップS27)。   On the other hand, if they match in step S25, since the wireless communication terminal itself is a data relay terminal, after encoding the data packet, the wireless communication terminal transfers (broadcasts) the data packet to another adjacent wireless communication terminal ( Step S27).

図9は、図8に示されたデータ転送処理のより詳細の処理手順を示している。かかる処理手順は、無線通信端末のうちのデータ中継端末において実行される。   FIG. 9 shows a more detailed processing procedure of the data transfer processing shown in FIG. Such a processing procedure is executed in a data relay terminal among the wireless communication terminals.

先ず、データ中継端末は、ある待機期間Tだけ待機して、転送する必要がある複数のデータパケットを待ち受けて保持する(ステップS31)。保持されるデータパケットはデータパケット保持部に格納される。前提として、図8に示された処理手順の結果、データパケットの単位経路情報片の何れかの次ホップ端末IDに自端末IDに一致するものが含まれている。   First, the data relay terminal waits for a certain waiting period T and waits for and holds a plurality of data packets that need to be transferred (step S31). The held data packet is stored in the data packet holding unit. As a premise, as a result of the processing procedure shown in FIG. 8, one of the next hop terminal IDs in the unit route information piece of the data packet includes one that matches the own terminal ID.

次に、データ中継端末は、データパケット保持部に保持された複数のデータパケットのうちから抽出条件を充足する符号化対象グループを抽出する(ステップS32)。符号化対象グループに属するものと設定されるデータパケットの抽出条件は、「データ中継端末の自端末IDと一致する次ホップ端末IDを含む単位経路情報片のデータ受信端末IDに一致する少なくとも1つのIDが、全てのデータパケットの何れかの単位経路情報片のデータ受信端末IDにあると共に、該データ受信端末IDに一致するID毎に、当該IDを含む単位経路情報の次ホップ端末IDと自端末IDとが一致するデータパケットが1つのみである」とする条件である。かかる抽出条件の充足が求められるのは、「一般にあるデータDi(1≦i≦N)のデータ受信端末において、データD1、D2・・DNの中でDi以外のすべてのN−1個のデータを受信している状態で、Diを線形結合に含む任意のデータを受信すれば、Diを復号することができる。」とする原理に依拠する。   Next, the data relay terminal extracts a coding target group that satisfies the extraction condition from the plurality of data packets held in the data packet holding unit (step S32). The extraction condition of the data packet set to belong to the encoding target group is “at least one matching the data receiving terminal ID of the unit route information piece including the next hop terminal ID matching the own terminal ID of the data relay terminal. The ID is in the data receiving terminal ID of one of the unit route information pieces of all the data packets, and for each ID that matches the data receiving terminal ID, the ID is the same as the next hop terminal ID of the unit route information including the ID. It is a condition that “there is only one data packet that matches the terminal ID”. Satisfaction of such an extraction condition is that, in a data receiving terminal of general data Di (1 ≦ i ≦ N), all N−1 pieces of data other than Di among data D1, D2,. If any data including Di in the linear combination is received in a state where the signal is received, Di can be decoded. "

次に、データ中継端末は、符号化対象グループに属する複数のデータパケットのデータに対してデータ符号化を行い、結合された新たな1つの符号化データパケットを生成して転送する(ステップS33)。この際に、新たな符号化データパケットのヘッダ部には、符号化される前の元のデータパケットにおいて自端末IDと一致する次ホップ端末IDを含む単位経路情報片におけるデータ受信端末IDと、経路情報テーブルから参照された次ホップ端末IDとの組合せが新たな単位経路情報片として記述される。また、それぞれの元のデータパケットにおけるデータの排他的論理和の識別情報(Da_id、Db_id、Dc_id)もデータ識別部に記述される。新たな符号化データパケットはブロードキャストされることで他の無線通信端末に転送される。   Next, the data relay terminal performs data encoding on the data of the plurality of data packets belonging to the encoding target group, and generates and transfers a new combined encoded data packet (step S33). . At this time, in the header portion of the new encoded data packet, the data receiving terminal ID in the unit path information piece including the next hop terminal ID that matches the own terminal ID in the original data packet before encoding, A combination with the next hop terminal ID referenced from the route information table is described as a new unit route information piece. Also, identification information (Da_id, Db_id, Dc_id) of exclusive OR of data in each original data packet is described in the data identification unit. A new encoded data packet is broadcast and transferred to another wireless communication terminal.

次に、データ中継端末は、保持していたデータパケットについて全ての符号化対象グループが抽出されたか否か判定し(ステップS34)、もし抽出されていなければステップS32〜S33を反復する。もし抽出されたならば、データ中継端末は、残った単独のデータパケットを、その単位経路情報片の内容を経路情報テーブルから参照される次ホップ端末IDに振り直した上でデータをそのままにして転送する(ステップS35)。   Next, the data relay terminal determines whether or not all encoding target groups have been extracted for the held data packet (step S34), and if not extracted, repeats steps S32 to S33. If extracted, the data relay terminal reassigns the remaining single data packet to the next hop terminal ID referenced from the path information table and leaves the data as it is. Transfer (step S35).

以上の処理手順における待機時間Tの選定は、条件を満たすデータパケットをなるべく多く取り出すことでデータパケットの送信数や送信量を削減できるようにすると共に、過度のデータ遅延が発生しないように適切に調整される必要がある。   The selection of the waiting time T in the above processing procedure is performed appropriately so that the number of data packets transmitted and the transmission amount can be reduced by extracting as many data packets that satisfy the conditions as possible, and excessive data delay does not occur. Need to be adjusted.

図10は、図9に示された処理手順の実際の様子を示している。データ中継端末T1がデータパケットa、データパケットb、データパケットcをある期間Tに受信したとする。   FIG. 10 shows an actual state of the processing procedure shown in FIG. It is assumed that the data relay terminal T1 receives the data packet a, the data packet b, and the data packet c during a certain period T.

データ中継端末T1は、各データパケットについて、その中の次ホップ端末IDが自端末IDと一致する単位経路情報片、すなわち、単位経路情報片1、単位経路情報片2及び単位経路情報片3を見つける。データパケットaの中に存在する単位経路情報片1のデータ受信端末IDはR1であるが、R1はデータパケットb、データパケットcにも存在する。データパケットbの中に存在する単位経路情報片2のデータ受信端末IDはR3であるが、R3はデータパケットa、データパケットcにも存在する。データパケットcの中に存在する単位経路情報片3のデータ受信端末IDはR4であるが、R4はデータパケットa、データパケットbにも存在する。そこで、データパケットa、データパケットb及びデータパケットcの3つが符号化対象グループの候補となる。   For each data packet, the data relay terminal T1 transmits a unit route information piece, that is, a unit route information piece 1, a unit route information piece 2, and a unit route information piece 3 in which the next hop terminal ID in the data packet matches the own terminal ID. locate. The data receiving terminal ID of the unit path information piece 1 present in the data packet a is R1, but R1 is also present in the data packet b and the data packet c. The data receiving terminal ID of the unit path information piece 2 present in the data packet b is R3, but R3 is also present in the data packet a and the data packet c. The data receiving terminal ID of the unit path information piece 3 present in the data packet c is R4, but R4 also exists in the data packet a and the data packet b. Therefore, the data packet a, the data packet b, and the data packet c are candidates for the encoding target group.

次に、データ中継端末T1は、各単位経路情報片のデータ受信端末ID毎に、その次ホップ端末IDと自分端末IDと一致するデータパケットが1つのみであるか否かを判定する。単位経路情報片1のデータ受信端末ID=R1に着目とすると、データパケットaの1つだけが次ホップ端末IDが自端末IDであるT1と等しい。データパケットbでは、データ受信端末ID=R1の次ホップ端末IDはT3であり、データパケットcでは、データ受信端末ID=R1の次ホップ端末IDはT2であり、何れもT1以外になっている。   Next, for each data receiving terminal ID of each unit route information piece, the data relay terminal T1 determines whether or not there is only one data packet that matches the next hop terminal ID and the own terminal ID. If attention is paid to the data receiving terminal ID = R1 of the unit path information piece 1, only one of the data packets a is equal to T1 whose next hop terminal ID is its own terminal ID. In data packet b, the next hop terminal ID of data receiving terminal ID = R1 is T3, and in data packet c, the next hop terminal ID of data receiving terminal ID = R1 is T2, both of which are other than T1. .

同様に、単位経路情報2のデータ受信端末ID=R3や単位経路情報3のデータ受信端末ID=R4についても上記の条件を満たしている。   Similarly, the data receiving terminal ID = R3 of the unit route information 2 and the data receiving terminal ID = R4 of the unit route information 3 also satisfy the above conditions.

以上の結果、データパケットa、データパケットb及びデータパケットcが1つの符号化対象グループに括られる。そこで、データ中継端末T1は、データパケットa、b、cのそれぞれのデータパケットに含まれるデータDa、Db、Dcの排他論理和演算によるデータ符号化を施し、さらに、次ホップ端末IDが自端末IDと一致する単位経路情報片1〜3のデータ受信端末の端末R1、R3及びR4から自分の経路情報テーブルを参照して新たな単位経路情報片4〜6を作成し、さらに元のデータパケットのデータ識別部を付加して、新たなデータパケットを作成する。   As a result, the data packet a, the data packet b, and the data packet c are grouped into one encoding target group. Therefore, the data relay terminal T1 performs data encoding by exclusive OR operation of the data Da, Db, Dc included in each data packet of the data packets a, b, c, and the next hop terminal ID is the own terminal. Create new unit route information pieces 4 to 6 by referring to the own route information table from the terminals R1, R3, and R4 of the data receiving terminals of the unit route information pieces 1 to 3 that match the ID, and further, the original data packet Are added to create a new data packet.

以上の処理手順が複数のデータ中継端末によって実行される結果、データDa及びデータDb及びデータDcの排他的論理和を含むデータ符号化されたデータパケットがデータ受信端末R1、R3及びR4に届くことになる。   As a result of the above processing procedure being executed by a plurality of data relay terminals, data encoded data packets including the exclusive OR of data Da and data Db and data Dc arrive at data receiving terminals R1, R3 and R4. become.

データ受信端末R1におけるデータDaの復号について説明する。データ受信端末R1には、データDa及びデータDb及びデータDcの排他的論理和を含むデータが符号化されたデータパケットをデータ中継端末T1を介して届けられる一方、データDbを含むデータパケットbやデータDcを含むデータパケットcがデータ中継端末T1以外の経路を経由して届けられる。そこで、データ受信端末R1は、Da=(Da XOR Db XOR Dc) XOR Db XOR Dcの演算をおこなうことでデータDaを復号することができる。同様に、データ受信端末R3ではデータ符号化されたデータパケットの他にデータパケットaやデータパケットcも届く。また、データ受信端末R4ではデータ符号化されたデータパケットの他にデータパケットaやデータパケットbも届く。そのため、同様にそれぞれのデータを得ることができる。   Decoding of data Da at the data receiving terminal R1 will be described. To the data receiving terminal R1, a data packet in which data including exclusive OR of data Da, data Db, and data Dc is encoded is delivered via the data relay terminal T1, while a data packet b including data Db A data packet c including data Dc is delivered via a route other than the data relay terminal T1. Therefore, the data receiving terminal R1 can decode the data Da by performing an operation of Da = (Da XOR Db XOR Dc) XOR Db XOR Dc. Similarly, the data receiving terminal R3 receives the data packet a and the data packet c in addition to the data encoded data packet. The data receiving terminal R4 also receives the data packet a and the data packet b in addition to the data encoded data packet. Therefore, each data can be obtained similarly.

以上の第1の実施例から明らかなように、本発明によるデータ配送方法及び無線通信システムは幾つかの作用効果をもたらす。第1に、本発明では、隣接端末がデータを保持したり、その保持情報を管理したりする必要がない。各無線通信端末は、最終的なデータ受信端末のデータ受信情報からデータ符号化の可否を判定してデータ符号化を行い、隣接端末のデータ受信情報が不要となるため、データ符号化の適用範囲を広げることができる。第2に、本発明は消費電力を削減することができる。一般に無線センサネットワークでは計算を行うよりパケットを送信する際の消費電力が大きい。本発明ではデータの増加に伴う計算量は増加するものの、データの送信量を削減できる。第3に、本発明は、特定の端末で集中制御することなく、自律分散的にネットワークコーディングを行うことができる。第4に、本発明は、それぞれのデータの到達する端末で、データの復号が可能となるようにネットワークコーディングを行うことができる。   As is clear from the first embodiment described above, the data distribution method and the wireless communication system according to the present invention have several operational effects. First, in the present invention, it is not necessary for the adjacent terminal to hold data or to manage the held information. Each wireless communication terminal performs data encoding by determining whether or not data encoding is possible from the data reception information of the final data receiving terminal, and the data reception information of the adjacent terminal becomes unnecessary. Can be spread. Second, the present invention can reduce power consumption. In general, wireless sensor networks consume more power when transmitting packets than when performing calculations. In the present invention, the amount of data transmission can be reduced, although the amount of calculation increases as the data increases. Third, the present invention can perform network coding in an autonomous and distributed manner without centralized control by a specific terminal. Fourthly, according to the present invention, network coding can be performed so that data can be decoded at a terminal to which each data arrives.

<第2の実施例>
図11は、本発明において用いられる符号化対応(code-aware)ルーティングの原理を示している。符号化対応(code-aware)ルーティングは、複数のデータ受信端末R1、R2にデータを配信する際、ネットワークコーディングを行うことを意識して全体の総送信回数を最小化するルーティングである。データDaとデータDbの符号化をデータ中継端末Aで行う。符号化されたデータ(Da XOR Db)はデータ受信端末R1、R2にマルチキャストされる。データ送信端末S1からデータ受信端末R2までの経路やデータ送信端末S2からデータ受信端末R1までの経路は最短経路ではないものの、データの符号化を経路の上流で行うことで総送信数は30となり、最小ホップ経路上でネットワークコーディングを行う場合よりも総送信回数は小さくなる。また、最小ホップ経路上でネットワークコーディングを行う場合と同様に、データ中継端末Xが何らかの原因で故障したとしても、データ受信端末R1、R2ではそれぞれデータDa、データDbを受信することができる。
<Second embodiment>
FIG. 11 shows the principle of code-aware routing used in the present invention. Code-aware routing is routing that minimizes the total number of transmissions in consideration of network coding when distributing data to a plurality of data receiving terminals R1 and R2. Data relay terminal A encodes data Da and data Db. The encoded data (Da XOR Db) is multicast to the data receiving terminals R1 and R2. Although the route from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R2 and the route from the data transmission terminal S2 to the data reception terminal R1 are not the shortest route, the total number of transmissions is 30 by encoding data upstream of the route. The total number of transmissions is smaller than when performing network coding on the minimum hop route. Similarly to the case of performing network coding on the minimum hop route, even if the data relay terminal X fails for some reason, the data receiving terminals R1 and R2 can receive the data Da and data Db, respectively.

このように、符号化対応(code-aware)の経路上でネットワークコーディングを行う場合は、マルチキャスト経路上でネットワークコーディングを行う場合よりも、端末の故障やリンクのエラーに対する耐性が高く、最小ホップ経路上でネットワークコーディングを行う場合よりも総送信回数は小さくなるという効果が得られる。   In this way, when performing network coding on a code-aware route, the minimum hop route is more resistant to terminal failures and link errors than when performing network coding on a multicast route. The effect is that the total number of transmissions is smaller than in the case of performing network coding above.

図12は、第2の実施例における多対多通信の例を示している。本図に示すように、ネットワーク内の複数のデータ送信端末S1〜S5が複数のデータ受信端末R1〜R4に対してデータを送信する。   FIG. 12 shows an example of many-to-many communication in the second embodiment. As shown in the figure, a plurality of data transmission terminals S1 to S5 in the network transmit data to a plurality of data reception terminals R1 to R4.

図13は、第2の実施例における無線通信端末の構成を示している。無線通信端末T1〜Tnの各々は、第1の実施例と同様に、経路情報テーブル205と、経路情報制御部201と、データパケット保持部202と、データパケット処理部203と、無線通信部204とから構成される。第2の実施例における経路情報制御部201は、さらに、第1の実施例と異なり、最小ホップ経路構築制御部601と、データ符号化判定部602と、経路再構築制御部603と、を含む。最小ホップ経路構築制御部601は、本発明の構成要素である経路抽出手段を実現し、データ送信端末からデータ受信端末までの最小ホップ経路の構築を行う機能を備える。データ符号化判定部602は、本発明の構成要素である符号化判定手段を実現し、複数の経路が交差した場合にその経路を流れるデータの符号化が可能かどうか判定する機能を備える。経路再構築制御部603は、本発明の構成要素である経路設定手段を実現し、データ符号化判定部の判定結果に基づいて経路を構築する機能を備える。   FIG. 13 shows the configuration of a wireless communication terminal in the second embodiment. As with the first embodiment, each of the wireless communication terminals T1 to Tn includes a route information table 205, a route information control unit 201, a data packet holding unit 202, a data packet processing unit 203, and a wireless communication unit 204. It consists of. Unlike the first embodiment, the route information control unit 201 in the second embodiment further includes a minimum hop route construction control unit 601, a data encoding determination unit 602, and a route reconstruction control unit 603. . The minimum hop route construction control unit 601 realizes route extraction means that is a component of the present invention, and has a function of constructing a minimum hop route from a data transmission terminal to a data reception terminal. The data encoding determination unit 602 implements an encoding determination unit that is a component of the present invention, and has a function of determining whether or not data flowing through a path can be encoded when a plurality of paths intersect. The route reconstruction control unit 603 realizes route setting means that is a component of the present invention, and has a function of constructing a route based on the determination result of the data encoding determination unit.

符号化対応(code-aware)経路の構築は、3つのフェーズを経て行われる。すなわち、第1のフェーズとして、最小ホップ経路構築制御部601によって実行される「データ送信端末からデータ受信端末までの最小ホップ経路の構築するフェーズ」と、第2のフェーズとして、データ符号化判定部602によって実行される「経路の交差の検知とデータの符号化の判定するフェーズ」と、第3のフェーズとして、経路再構築制御部603によって実行される「経路を再構築するフェーズ」との3つのフェーズがある。   The construction of a code-aware path is performed through three phases. That is, as the first phase, the “phase for constructing the minimum hop route from the data transmission terminal to the data reception terminal” executed by the minimum hop route construction control unit 601 and the data encoding determination unit as the second phase 3, which is a “phase detection determination of path intersection and data encoding determination” executed by 602, and a “phase reconfiguration phase” executed by the path reconfiguration control unit 603 as a third phase. There are two phases.

<データ送信端末からデータ受信端末までの最小ホップ経路の構築>
図14は、第2の実施例における最小ホップ経路の構築例を示している。第2の実施例においては、通常の最小ホップ経路構築方法に比してより送信コスト削減の効果の大きい方法が説明される。すなわち、ある1つのデータ送信端末からあるデータ受信端末への最短経路が複数あった場合、ある1つのデータ送信端末からの経路上のリンクがなるべく重複しないように、リンクの重複回数が最小となる経路を生成する。
<Construction of minimum hop route from data transmitting terminal to data receiving terminal>
FIG. 14 shows a construction example of the minimum hop route in the second embodiment. In the second embodiment, a method that is more effective in reducing transmission costs than the ordinary minimum hop route construction method will be described. That is, when there are a plurality of shortest paths from a certain data transmission terminal to a certain data reception terminal, the number of link duplications is minimized so that links on the path from a certain data transmission terminal do not overlap as much as possible. Generate a route.

本図を参照すると、データ受信端末R1及びデータ受信端末R2は自分からのホップ数とデータ中継端末の端末IDを記述した制御パケットをフラッディングする。データ中継端末を経由するごとに制御パケットのホップ数は1ずつ増加し、データ中継端末の端末IDが追加される。データ送信端末S1はデータ受信端末R1がフラッディングした制御パケットをデータ中継端末T1及びT2を経由して受信する。またデータ送信端末S1はデータ受信端末R2がフラッディングした制御パケットをデータ中継端末T1及びT2、またデータ中継端末T3及びT4を経由して受信する。データ送信端末S1からデータ受信端末R2までの最小ホップ経路として、データ中継端末T1及びT2を経由する経路Aが存在し、また、データ受信端末R2までの最小ホップ経路として、データ中継端末T1及びT2を経由する経路Bと、データ中継端末T3及びT4を経由する経路Cとの2本が存在することが分かったとする。この場合、経路Aと経路Bは経路上の一部のリンクが重複する。一方、経路Aと経路Cは重複するリンクがないため、データ送信端末S1は経路Bではなく、経路Cをデータ受信端末R2までの最小ホップ経路として採用する。各データ送信端末は自分が採用した各データ受信端末への経路上の端末に「経路上の端末」であることを通知する。   Referring to the figure, the data receiving terminal R1 and the data receiving terminal R2 flood a control packet describing the number of hops from the data receiving terminal R1 and the terminal ID of the data relay terminal. Each time the data relay terminal passes, the number of hops of the control packet increases by 1, and the terminal ID of the data relay terminal is added. The data transmission terminal S1 receives the control packet flooded by the data reception terminal R1 via the data relay terminals T1 and T2. The data transmission terminal S1 receives the control packet flooded by the data reception terminal R2 via the data relay terminals T1 and T2 and the data relay terminals T3 and T4. As a minimum hop route from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R2, there is a route A passing through the data relay terminals T1 and T2, and as a minimum hop route from the data reception terminal R2, the data relay terminals T1 and T2 2 and the route C via the data relay terminals T3 and T4 are found to exist. In this case, some links on the route A and the route B overlap. On the other hand, since the route A and the route C do not have overlapping links, the data transmission terminal S1 adopts the route C instead of the route B as the minimum hop route to the data reception terminal R2. Each data transmitting terminal notifies the terminal on the route to each data receiving terminal adopted by itself that it is a “terminal on the route”.

このようにあるデータ送信端末からあるデータ受信端末への複数の経路がなるべく重複しないように構築されることで、異なるデータ送データ受信端末間で構築される経路上の端末が重複した際、データの符号化を行われる機会を増加することができる。   In this way, when a plurality of routes from a certain data transmission terminal to a certain data reception terminal are constructed so as not to overlap as much as possible, when terminals on a route constructed between different data transmission data reception terminals are duplicated, It is possible to increase the chances of encoding.

<経路の交差の検知とデータの符号化の判定>
図15は、第2の実施例における経路の交差例を示している。複数のデータ送データ受信端末が上記のように最小ホップ経路を構築した場合、経路が交差することがある。本図の例ではデータ送信端末S1からデータ受信端末R2までの経路Aとデータ送信端末S2からデータ受信端末R1までの経路Bが交差している。このような場合、データ中継端末が経路の交差を以下のように検知する。
<Detection of path intersection and determination of data encoding>
FIG. 15 shows an example of a route intersection in the second embodiment. When a plurality of data transmission data receiving terminals construct a minimum hop route as described above, the routes may intersect. In the example of this figure, the route A from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R2 and the route B from the data transmission terminal S2 to the data reception terminal R1 intersect. In such a case, the data relay terminal detects the intersection of the route as follows.

図16は、第2の実施例における経路の交差を検知する例を示している。図16の(a)の場合、ある端末が複数の経路のデータ中継端末T1となる場合、データ中継端末T1は経路の交差を検知可能である。データ中継端末T1は符号化判定端末Tdとなる。一方、図16の(b)の場合、2つの経路が交差する部分において、ある端末が複数の経路のデータ中継端末とならない場合がある。各データ中継端末は自分が中継するデータの送信元であるデータ送信端末やデータの宛先であるデータ受信端末のIDなどの情報を広告する。それによって隣接端末の中継するデータやそのデータ送信端末やデータ受信端末のIDを知ることができ、経路の交差を検知する。経路の交差を検知したデータ中継端末は、交差した経路上を流れるデータが符号化可能かどうか判定する符号化判定端末となる。図16の(b)の場合は、2つのデータ中継端末T1及びT2が経路の交差を検知するが、2つのデータ中継端末T1及びT2が情報交換するなどして、どちらか片方のデータ中継端末(本図の場合T1)が符号化判定端末Tdとなる。符号化可能かどうかの判定アルゴリズムは、例えば、第1の実施例おいて説明されたアルゴリズムに従う。   FIG. 16 shows an example of detecting an intersection of routes in the second embodiment. In the case of FIG. 16A, when a certain terminal becomes the data relay terminal T1 of a plurality of routes, the data relay terminal T1 can detect the intersection of the routes. The data relay terminal T1 becomes the encoding determination terminal Td. On the other hand, in the case of FIG. 16B, a certain terminal may not be a data relay terminal of a plurality of routes at a portion where two routes intersect. Each data relay terminal advertises information such as the ID of the data transmission terminal that is the transmission source of the data that it relays and the data reception terminal that is the data destination. Thereby, the data relayed by the adjacent terminal and the IDs of the data transmitting terminal and data receiving terminal can be known, and the intersection of the routes is detected. The data relay terminal that has detected the intersection of the routes becomes an encoding determination terminal that determines whether or not the data flowing on the intersecting route can be encoded. In the case of FIG. 16B, the two data relay terminals T1 and T2 detect the crossing of the route, but the two data relay terminals T1 and T2 exchange information, and thus one of the data relay terminals. (T1 in this figure) is the coding determination terminal Td. An algorithm for determining whether or not encoding is possible follows, for example, the algorithm described in the first embodiment.

<経路の再構築>
符号化判定端末において、符号化可能と判定した場合に、交差経路のうちの少なくとも1つの経路を基準経路として固定的に設定し、当該基準経路以外の少なくとも1つの他の経路のデータ送信端末から当該固定的に設定した経路へ最小ホップを与える経路の接点となる端末をデータ符号化端末に設定し、当該他の経路のデータ受信端末から当該基準経路へ最小ホップを与える経路の接点となる端末をマルチキャスト端末に設定して経路の再構築を行う。かかる経路の再構築は、以下の2つの方法の何れかを用いて行うことができる。尚、下記の経路Aは基準経路を示している。
<Reconstruction of route>
In the encoding determination terminal, when it is determined that encoding is possible, at least one of the crossing routes is fixedly set as a reference route, and from the data transmission terminal of at least one other route other than the reference route A terminal that becomes the contact point of the route that gives the minimum hop to the fixed route is set as the data encoding terminal, and the terminal that becomes the contact point of the route that gives the minimum hop from the data receiving terminal of the other route to the reference route Is set as a multicast terminal to reconstruct the route. Such reconstruction of the route can be performed using either of the following two methods. The following route A indicates a reference route.

<第1の構築方法>
図17〜図19は、第2の実施例における第1の構築方法を示している。図17に示すように、符号化判定端末Tdは、1つの経路Aの各データ中継端末に制御パケットを転送する。経路Aの始点はデータ送信端末S1であり、終点はデータ受信端末R2である。
<First construction method>
17 to 19 show a first construction method in the second embodiment. As illustrated in FIG. 17, the encoding determination terminal Td transfers a control packet to each data relay terminal of one path A. The starting point of the route A is the data transmitting terminal S1, and the ending point is the data receiving terminal R2.

図18に示すように、符号化判定端末Tdからの制御パケットの転送に応じて、各データ中継端末Ti(i=1〜n、nは経路上のデータ中継端末の数)は自分の端末IDとホップ数を記述した制御パケットをネットワーク全体にフラッディングする。制御パケット内のホップ数は、発信するデータ中継端末Tiにおいて0に設定され、途中のデータ中継端末Tiを経由するたびに1ずつ増加される。   As shown in FIG. 18, each data relay terminal Ti (i = 1 to n, n is the number of data relay terminals on the route) corresponds to its own terminal ID in accordance with the transfer of the control packet from the encoding determination terminal Td. And floods the entire control packet with the number of hops. The number of hops in the control packet is set to 0 at the outgoing data relay terminal Ti, and is incremented by 1 every time it passes through the intermediate data relay terminal Ti.

図19に示すように、データ中継端末からの制御パケットの受信に応じて、データ送信端末S2は、経路Aのデータ中継端末からのホップ数を知って、経路Aへの最小ホップ経路Cを知る。そして、データ送信端末S2は、自分からその経路Cへの最小ホップ経路の接点となるデータ中継端末に通知し、通知されたデータ中継端末はデータ符号化端末Tcとなる。一方、データ受信端末R1は、自分から経路Aへの最小ホップ経路Dの接点となるデータ中継端末に通知し、通知されたデータ中継端末はマルチキャスト端末Tmとなる。データ符号化端末Tcはデータの符号化を行う端末であり、マルチキャスト端末Tmは符号化されたデータをマルチキャストする端末である。   As shown in FIG. 19, in response to receiving the control packet from the data relay terminal, the data transmission terminal S2 knows the number of hops from the data relay terminal of the route A and knows the minimum hop route C to the route A. . Then, the data transmission terminal S2 notifies the data relay terminal that is the contact point of the minimum hop route from itself to the route C, and the notified data relay terminal becomes the data encoding terminal Tc. On the other hand, the data receiving terminal R1 notifies the data relay terminal that is the contact point of the minimum hop path D from itself to the path A, and the notified data relay terminal becomes the multicast terminal Tm. The data encoding terminal Tc is a terminal that encodes data, and the multicast terminal Tm is a terminal that multicasts the encoded data.

<第2の構築方法>
図20は、第2の実施例における第2の構築方法を示している。第2の構築方法は、予めネットワーク内の各端末がネットワーク全体に制御パケットをフラッディングする例である。前提として、ネットワーク内の各端末は相手端末への経路の次ホップ端末IDとホップ数を知っているものとする。
<Second construction method>
FIG. 20 shows a second construction method in the second embodiment. The second construction method is an example in which each terminal in the network floods control packets throughout the network in advance. As a premise, it is assumed that each terminal in the network knows the next hop terminal ID and the number of hops of the route to the partner terminal.

先ず、第2の構築方法は、第1の構築方法と同様に、データ符号化判定端末Tdは、経路Aの端末上に制御パケットを転送する。経路A上のデータ中継端末は自分の端末IDや、データ送信端末S1及びデータ受信端末R2へのホップ数を制御パケットに追加し、経路Aの両末端のデータ中継端末Ta及びTbまで制御パケットが転送される(図20の丸1)。   First, in the second construction method, similarly to the first construction method, the data encoding determination terminal Td transfers a control packet to the terminal on the route A. The data relay terminal on the path A adds its own terminal ID and the number of hops to the data transmission terminal S1 and the data reception terminal R2 to the control packet, and the control packet is transmitted to the data relay terminals Ta and Tb at both ends of the path A. It is transferred (circle 1 in FIG. 20).

次に、経路Aの末端のデータ中継端末Ta及びTbの各々は、経路A上のデータ中継端末の中で、データ送信端末S2へのホップ数が最も小さいデータ中継端末のIDとそのホップ数、およびデータ受信端末R1へのホップ数が最も小さいデータ中継端末のIDとそのホップ数をデータ符号化判定端末Tdに通知する(図20の丸2)。   Next, each of the data relay terminals Ta and Tb at the end of the route A has the ID of the data relay terminal having the smallest number of hops to the data transmission terminal S2 among the data relay terminals on the route A and the number of hops thereof, And the ID of the data relay terminal with the smallest number of hops to the data receiving terminal R1 and the number of hops are notified to the data encoding determination terminal Td (circle 2 in FIG. 20).

次に、データ符号化判定端末Tdは、これら両端末からの情報を基にして、データ送信端末S2へのホップ数が最も小さい端末と、データ受信端末R1へのホップ数が最も小さいデータ中継端末を判別する。次いで、データ送信端末へのホップ数が最も小さいデータ中継端末をデータ符号化端末Tcに決定し、データ受信端末へホップ数が最も小さいデータ中継端末をマルチキャスト端末Tmに決定する。そして、データ符号化判定端末Tdは、この決定結果を、データ符号化端末Tc及びマルチキャスト端末Tmに通知する(図20の丸3)。   Next, the data encoding determination terminal Td is based on the information from both terminals, and the data relay terminal having the smallest number of hops to the data transmission terminal S2 and the smallest number of hops to the data reception terminal R1. Is determined. Next, the data relay terminal having the smallest number of hops to the data transmitting terminal is determined as the data encoding terminal Tc, and the data relay terminal having the smallest hop number to the data receiving terminal is determined as the multicast terminal Tm. Then, the data encoding determination terminal Td notifies the determination result to the data encoding terminal Tc and the multicast terminal Tm (circle 3 in FIG. 20).

次に、データ符号化端末Tcは自分がデータ符号化端末であることをデータ送信端末S1及びS2に通知し、マルチキャスト端末Tmは自分がマルチキャスト端末であることをデータ受信端末R1及びR2に通知する。   Next, the data encoding terminal Tc notifies the data transmitting terminals S1 and S2 that it is a data encoding terminal, and the multicast terminal Tm notifies the data receiving terminals R1 and R2 that it is a multicast terminal. .

以上の第2の構築方法では、ネットワークの初期化においては各端末がネットワーク全体にフラッディングするため、第1の構築方法と比較して制御パケットの送信回数が多い。しかし、経路を再構築する動作において、第1の構築方法のようにデータ中継端末が経路を再構築する度にフラッディングする必要がないため、第1の構築方法と比較して経路を再構築する際の制御パケットの送信回数が少ない。   In the second construction method described above, since each terminal is flooded throughout the network when the network is initialized, the number of transmissions of control packets is larger than that in the first construction method. However, in the operation of reconstructing the route, it is not necessary to flood each time the data relay terminal reconstructs the route as in the first construction method, so the route is reconstructed as compared with the first construction method. The number of control packet transmissions is small.

図21は、第2の実施例におけるデータ送信端末からデータ受信端末へのデータ配送例を示している。ここでは、第1の構築方法または第2の構築方法の実行を経て、構築された経路上でデータが流れる様子を示している。データ送信端末S1とデータ送信端末S2からそれぞれ送信されるデータDaとデータDbとは、データ符号化端末Tcにおいて符号化され、データ(Da XOR Db)となる。データ(Da XOR Db)はデータ送信端末S1、S2からの共通経路を経由してマルチキャスト端末Tmに配送される。マルチキャスト端末Tmにおいて、データ(Da XOR Db)はデータ受信端末R1、R2のそれぞれに対してマルチキャストされる。   FIG. 21 shows an example of data delivery from the data transmitting terminal to the data receiving terminal in the second embodiment. Here, a state is shown in which data flows on the constructed path through the execution of the first construction method or the second construction method. Data Da and data Db transmitted from the data transmission terminal S1 and the data transmission terminal S2, respectively, are encoded by the data encoding terminal Tc to become data (Da XOR Db). The data (Da XOR Db) is delivered to the multicast terminal Tm via the common route from the data transmission terminals S1 and S2. In the multicast terminal Tm, the data (Da XOR Db) is multicast to each of the data receiving terminals R1 and R2.

図22は、第2の実施例における再帰的最小ホップ経路の構築例を示している。本図に示すように、上記方法によって構築された経路がさらに他の経路Cと交差する場合がある。この場合、まずデータ送信端末からのホップ数が小さいデータ符号化判定端末が経路再構築の動作の起点となって再構築を行う。再構築した経路においても、さらに同様に再帰的に経路を再構築する。   FIG. 22 shows a construction example of a recursive minimum hop route in the second embodiment. As shown in the figure, the path constructed by the above method may further cross another path C. In this case, first, a data coding determination terminal having a small number of hops from the data transmission terminal performs reconstruction as a starting point of the path reconstruction operation. In the reconstructed route, the route is recursively reconstructed in the same manner.

図22を参照すると、本図の点線で示された経路Eは、矢印の始点に近い方が終点に近いほうに向かって、データ送信端末がデータ受信端末への経路を示している。経路Eは、実線で示された経路と3点で交差している。その交差する場所を、矢印の始点から終点方向に順番に交差点1、交差点2、交差点3とすると、交差点1に対応するデータ中継端末がデータ送信端末からのホップ数が小さいデータ符号化判定端末となる。そのため、そのデータ符号化判定端末が経路再構築の動作の起点となって、上記した2つの経路が1点で交差する場合と同様の方法で経路を再構築する。   Referring to FIG. 22, a route E indicated by a dotted line in the figure indicates a route from the data transmission terminal to the data reception terminal toward the end closer to the start point of the arrow and closer to the end point. The route E intersects with the route indicated by the solid line at three points. Assuming that the intersections are intersection 1, intersection 2, and intersection 3 in the direction from the start point of the arrow to the end point, the data relay terminal corresponding to intersection 1 is a data coding determination terminal with a small number of hops from the data transmission terminal. Become. Therefore, the data encoding determination terminal becomes the starting point of the route reconstructing operation, and the route is reconstructed by the same method as in the case where the two routes intersect at one point.

経路を再構築するとその再構築された経路では、別の経路と別の交差点で交差する可能性がある(その交差点は交差点1〜3とは限らない)。その場合も同様にデータ送信端末側に近い交差点に対応するデータ中継端末がデータ符号化判定端末となって経路を再構築する。この動作は再構築された経路と、別の経路が交差しなくなるまで再帰的に行われる。   When the route is reconstructed, the reconstructed route may intersect with another route at another intersection (the intersection is not necessarily the intersections 1 to 3). In this case as well, the data relay terminal corresponding to the intersection close to the data transmission terminal side becomes the data encoding determination terminal and reconstructs the route. This operation is performed recursively until the reconstructed route does not intersect another route.

図23は、第2の実施例における符号化対応(code-aware)ルーティングの効果を示している。図23(a)はデータ送信端末S1とデータ送信端末S2からデータ受信端末R1とデータ受信端末R2への最小ホップ経路を構築し、データ符号化端末Tcとマルチキャスト端末Tmとが一致する場合である。この場合、総送信回数は35回となる。一方、図23(b)の符号化対応(code-aware)ルーティングの場合は、データ送信端末S2及びデータ受信端末R1から経路A(データ送信端末S1→データ受信端末R2)へのホップ数が短くなる。そして、符号化されたデータ(Da XOR Db)が流れる共通のリンクの数が増加するため、総送信回数は32回に減少する。   FIG. 23 shows the effect of code-aware routing in the second embodiment. FIG. 23A shows a case where a minimum hop path is established from the data transmission terminal S1 and the data transmission terminal S2 to the data reception terminal R1 and the data reception terminal R2, and the data encoding terminal Tc and the multicast terminal Tm match. . In this case, the total number of transmissions is 35. On the other hand, in the case of code-aware routing in FIG. 23B, the number of hops from the data transmission terminal S2 and the data reception terminal R1 to the path A (data transmission terminal S1 → data reception terminal R2) is short. Become. Since the number of common links through which encoded data (Da XOR Db) flows increases, the total number of transmissions decreases to 32.

以上のように、第2の実施例によれば、第1に、マルチキャスト経路上でネットワークコーディングを行う場合よりも、端末やリンクのエラーが起きたときのデータの損失する可能性が少ない。第2に、各端末が自律分散的にネットワークコーディングに適した経路(符号化対応最小ホップ経路)を構築することができ、データの送信量や送信回数を削減できる。   As described above, according to the second embodiment, first, there is less possibility of data loss when a terminal or link error occurs than when performing network coding on a multicast route. Second, each terminal can construct a route (encoding-compatible minimum hop route) suitable for network coding in an autonomous and distributed manner, and the amount of data transmission and the number of transmissions can be reduced.

<第3の実施例>
第3の実施例では、あるデータ送信端末からあるデータ受信端末への経路が複数存在し、データ送信端末が複数存在する多対一通信における符号化対応(code-aware)ルーティング方法について説明する。また、その効果について説明する。
<Third embodiment>
In the third embodiment, a code-aware routing method in many-to-one communication in which a plurality of paths from a certain data transmission terminal to a certain data reception terminal exist and a plurality of data transmission terminals exist will be described. Moreover, the effect is demonstrated.

図24は、第3の実施例における多対一通信の例を示している。本図に示すように、第3の実施例は、第2の実施例とは異なり、1つのデータ受信端末R1に対して複数のデータ送信端末S1〜S5が複数の経路でデータを配信する。各無線通信端末の構成は第2の実施例と同様である。   FIG. 24 shows an example of many-to-one communication in the third embodiment. As shown in the figure, the third embodiment differs from the second embodiment in that a plurality of data transmission terminals S1 to S5 distribute data through a plurality of routes to one data reception terminal R1. The configuration of each wireless communication terminal is the same as that of the second embodiment.

先ず、各データ送信端末S1〜S5はデータ受信端末R1に対して同じデータが流れる複数の経路を構築する。構築のアルゴリズムは既存のマルチパスル−ティングを用いる。その際、データ送信端末S1〜S5が異なる経路同士がなるべく交差するような経路を構築すれば、符号化対応(code-aware)ルーティングの効果が大きい経路が構築されやすい。データ送信端末S1〜S5はデータ受信端末R1への複数の経路の中で、符号化されないデータを流す1つ以上の非符号化経路を決定する。また、非符号化経路以外の経路を符号化可能経路とする。符号化可能経路上を流れるデータを符号化することは可能であるが、データが必ずしも符号化されるとは限らない。どの経路を非符号化経路とするかの選択は任意であるが、予め事前に設定される必要がある。   First, each data transmission terminal S1 to S5 constructs a plurality of paths through which the same data flows to the data reception terminal R1. The construction algorithm uses existing multipath routing. At this time, if a route in which the data transmission terminals S1 to S5 intersect with each other as much as possible is constructed, a route having a great effect of code-aware routing is easily constructed. The data transmission terminals S1 to S5 determine one or more non-encoded paths through which unencoded data flows, among a plurality of paths to the data receiving terminal R1. Also, routes other than the non-encoded route are set as a codeable route. Although it is possible to encode data flowing on the encoding possible path, the data is not necessarily encoded. The selection of which path is the non-encoding path is arbitrary, but needs to be set in advance.

どの経路を非符号化経路とするかを選択する方法として、例えば、あるデータ送信端末が送信元となる経路と、他のデータ送信端末が送信元となる経路が交差するデータ中継端末のうち符号化可能なデータ中継端末の個数を求め、当該個数がある閾値未満の経路を非符号化経路に設定し、ある閾値以上の経路を符号化可能経路に設定することが考えられる。   As a method for selecting which route is to be an unencoded route, for example, a code of data relay terminals in which a route from which a data transmission terminal is a transmission source and a route from which another data transmission terminal is a transmission source intersect It is conceivable that the number of data relay terminals that can be converted is obtained, a path whose number is less than a threshold is set as an uncoded path, and a path that is equal to or greater than a certain threshold is set as a codeable path.

また、例えば、データ送信端末からデータ受信端末への複数の経路のうち、他の経路と交差するリンクや端末の数が最も少ない経路を非符号化経路とし、それ以外を符号化可能経路とする。データ送信端末が異なる経路のうち、符号化可能経路同士が交差した場合はデータの符号化が可能であると判定する。   Also, for example, among a plurality of routes from the data transmitting terminal to the data receiving terminal, a route having the smallest number of links or terminals intersecting with other routes is set as an uncoded route, and other routes are set as a codeable route. . Among the paths with different data transmission terminals, when the codeable paths intersect, it is determined that the data can be encoded.

図25は、第3の実施例における経路の交差例を示している。本図に示すように、符号化判定を行うデータ中継端末Tdは、第2の実施例と同様、経路の交差を検知したデータ中継端末である。以下にデータパケットの内容からデータの符号化が可能かどうかの判定を行う方法を説明する。   FIG. 25 shows an example of intersection of routes in the third embodiment. As shown in the figure, the data relay terminal Td that performs the coding determination is a data relay terminal that detects the intersection of the routes, as in the second embodiment. A method for determining whether data can be encoded from the contents of the data packet will be described below.

図26は、多対一通信における経路情報を用いた符号化判定を行う例を示している。本図に示すように、データパケットは、データ受信端末IDと、当該経路への次ホップの端末IDと、当該経路が符号化可能経路か否かを示す符号化経路フラグとからなる単位経路情報片を少なくとも1つ含む。符号化経路フラグには、符号化可能経路の場合には1が立てられ、非符号化可能経路の場合には0が立てられる。   FIG. 26 illustrates an example in which encoding determination using path information in many-to-one communication is performed. As shown in the figure, the data packet includes unit route information including a data receiving terminal ID, a terminal ID of the next hop to the route, and an encoded route flag indicating whether or not the route is an encodeable route. At least one piece is included. The encoding path flag is set to 1 for a path that can be encoded, and is set to 0 for a path that can be encoded.

そこでまず、データ中継端末が受信した各データパケットの次ホップの端末IDが自分の端末IDと一致し、かつその経路の符号化経路フラグが1であり、かつ各データパケットに自分以外の次ホップの端末IDがあって、その符号化経路フラグが0であるものが存在する場合には、それらのデータパケットのデータは符号化可能であると判定する。「次ホップの端末IDが自分の端末IDと位置する経路の符号化経路フラグが1」ということは自分が中継するデータの符号化が可能であるということを意味する。また「各データパケットに自分以外の次ホップの端末IDがあって、それらを経由する経路の符号化経路フラグが0である」というのは元のデータが符号化されないまま他の経路を経由してデータ受信端末に届くことを意味している。   Therefore, first, the terminal ID of the next hop of each data packet received by the data relay terminal matches its own terminal ID, the encoded route flag of the route is 1, and the next hop other than itself is included in each data packet. If there is a terminal ID of which the encoding path flag is 0, it is determined that the data of those data packets can be encoded. “The encoded route flag of the route in which the terminal ID of the next hop is located with the own terminal ID is 1” means that the data relayed by the device can be encoded. Also, “Each data packet has a terminal ID of the next hop other than itself and the encoded route flag of the route passing through them is 0” means that the original data is not encoded and passes through another route. Means to reach the data receiving terminal.

図26の例では、データ中継端末N1が受信したデータパケットa及びデータパケットbは、データ中継端末N1の端末ID(すなわち、N1)を含み、それぞれのデータパケットにおける符号化経路フラグが1、しかもデータパケットa及びデータパケットbにはそれぞれデータ中継端末N1以外の次ホップの端末IDであるNAやNCが各々存在し、それらを経由する経路における符号化経路フラグが0である。従って、データパケットa及びデータパケットbは符号化可能であると判定される。   In the example of FIG. 26, the data packet a and the data packet b received by the data relay terminal N1 include the terminal ID (ie, N1) of the data relay terminal N1, and the encoding path flag in each data packet is 1. Each of the data packet a and the data packet b has NA and NC, which are terminal IDs of the next hop other than the data relay terminal N1, respectively, and the encoded route flag in the route passing through them is 0. Therefore, it is determined that the data packet a and the data packet b can be encoded.

図25を再び参照すると、データ送信端末S1、S2は、それぞれのデータDa、データDbをそれぞれ2つの経路を構築して端末R1まで配送する。そして、上記判定の結果、データ送信端末S1は、符号化可能経路Aと非符号化経路Cを持ち、データ送信端末S2は、符号化可能経路Bと非符号化経路Dを持つ。符号化可能経路Aと符号化可能経路Bとが交差する。この場合、第2の実施例と同様に、交差を検知した端末がデータ符号化判定端末Tdとなり経路を再構築する。   Referring again to FIG. 25, the data transmission terminals S1 and S2 construct each of the data Da and data Db by two routes and deliver the data to the terminal R1. As a result of the determination, the data transmission terminal S1 has a codeable path A and a non-coding path C, and the data transmission terminal S2 has a codeable path B and a non-coding path D. The codeable path A and the codeable path B intersect. In this case, as in the second embodiment, the terminal that detected the intersection becomes the data encoding determination terminal Td and reconstructs the route.

図27は、第3の実施例における多対一通信におけるネットワークコーディングの例を示している。本図に示すように、データ送信端末S2は、データ送信端末S1から張られる符号化可能経路Aへの最小ホップ経路Cを構築し、接点となる端末をデータ符号化端末Tcとする。   FIG. 27 shows an example of network coding in many-to-one communication in the third embodiment. As shown in the figure, the data transmission terminal S2 constructs a minimum hop route C to the codeable route A extended from the data transmission terminal S1, and a terminal serving as a contact is set as the data encoding terminal Tc.

図28は、第3の実施例における多対一通信におけるネットワークコーディングの効果を示している。図28(a)は、データ送信端末S1、S2からデータ受信端末R1への最小ホップ経路を構築し、データ符号化端末Tcにおいてデータの符号化を行う場合であり、総送信回数は35回となる。一方、図28(b)は、符号化対応(code-aware)ルーティングを行う場合であり、データ送信端末S2から経路A(データ送信端末S1→データ受信端末R1)へのホップ数が短くなり、かつデータ符号化端末Tcによって符号化されたデータ(Da XOR Db)が流れる共通のリンクの数が増加するため、総送信回数は30回に減少する。   FIG. 28 shows the effect of network coding in many-to-one communication in the third embodiment. FIG. 28A shows a case where a minimum hop path from the data transmission terminals S1 and S2 to the data reception terminal R1 is constructed, and data encoding is performed at the data encoding terminal Tc. The total number of transmissions is 35 times. Become. On the other hand, FIG. 28B shows a case where code-aware routing is performed, and the number of hops from the data transmission terminal S2 to the path A (data transmission terminal S1 → data reception terminal R1) is shortened. In addition, since the number of common links through which data (Da XOR Db) encoded by the data encoding terminal Tc flows increases, the total number of transmissions decreases to 30.

以上のように、第3の実施例によれば、各端末が自律分散的にネットワークコーディングに適した経路を構築することができ、データの送信量や送信回数を削減できる。   As described above, according to the third embodiment, each terminal can construct a route suitable for network coding in an autonomous distributed manner, and the amount of data transmission and the number of transmissions can be reduced.

尚、第3の実施例では、図26に示されたように、経路情報がデータパケットごとに記述されている例が説明されたが、データパケットごとに記述されるのではなく、これらの情報を予め制御パケットでデータ中継端末に通知しておくようにしても良い。   In the third embodiment, as shown in FIG. 26, the example in which the path information is described for each data packet has been described. However, this information is not described for each data packet. May be previously notified to the data relay terminal by a control packet.

<第4の実施例>
第4の実施例では第1の実施例のデータ符号化の判定法を拡張した方式に説明する。第1の実施例では、ある経路上に流れるデータを1回符号化する例について説明したが、第4の実施例では同じ経路上で複数回データの符号化を行う例について説明する。第4の実施例における端末構成は、多対多通信以外は第2の実施例の構成と同じである(図13参照)。
<Fourth embodiment>
In the fourth embodiment, a description will be given of an extended method of the data encoding determination method of the first embodiment. In the first embodiment, an example in which data flowing on a certain path is encoded once has been described. In the fourth embodiment, an example in which data is encoded a plurality of times on the same path will be described. The terminal configuration in the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment except for many-to-many communication (see FIG. 13).

図29は、第4の実施例における多対多通信における同一経路上のデータ符号化例を示している。本図に示されるように、ある経路を流れる複数のデータが各々符号化される。データ送信端末S1、S2及びS3からそれぞれデータDa、Db、Dcがデータ受信端末R1、R2、R3へデータに配送される。データ送信端末S1からデータ受信端末R3までの経路上のデータ中継端末N1、N4においてそれぞれデータの符号化が可能である。同様にデータ中継端末N2、N3、N4、N5においてもデータの符号化が可能である。結果として、データ受信端末R1、R2、R3ではそれぞれ、データDa、Db、Dcを要素として含む線形独立な3つのデータを受信するため、データDa、Db、Dcを得ることができる。以下、あるデータ送信端末からデータ受信端末への経路において複数回符号化を行うために、経路情報からデータ符号化の判定を行う方法について説明する。   FIG. 29 shows an example of data encoding on the same path in the many-to-many communication in the fourth embodiment. As shown in the figure, each of a plurality of data flowing through a certain path is encoded. Data Da, Db, and Dc are delivered from the data transmission terminals S1, S2, and S3 to the data reception terminals R1, R2, and R3, respectively. The data relay terminals N1 and N4 on the path from the data transmission terminal S1 to the data reception terminal R3 can respectively encode data. Similarly, the data relay terminals N2, N3, N4, and N5 can also encode data. As a result, since the data receiving terminals R1, R2, and R3 receive three linearly independent data including the data Da, Db, and Dc as elements, the data Da, Db, and Dc can be obtained. Hereinafter, a method for determining data encoding from path information in order to perform encoding a plurality of times in a path from a data transmitting terminal to a data receiving terminal will be described.

図30は、第4の実施例における同一経路における複数回のデータ符号化例の1回目のデータ符号化を示している。ここで、データ中継端末N1は、データ送信端末S1及びS2からそれぞれデータDa、Dbを受信する。データDa、Dbの各パケットの各々は、シーケンス番号を含み、さらに、データ受信端末ID及び次ホップ端末IDからなる単位経路情報片を少なくとも1つ含む。データDa、Dbは符号化がまだ1回も行われていないため、符号化の判定は、第1の実施例において説明した方法に従って行われる。第4の実施例では、第1の実施例と異なり、同一経路においてデータの符号化を複数回行うことを想定している。そのため、符号化後のデータパケットには、符号化されたデータのシーケンス番号と、データ受信端末IDと、次ホップ端末IDとが記述され、さらに、元のデータパケットのシーケンス番号と、データ受信端末IDと、データ受信端末への経路の次ホップ端末IDとが記述される。   FIG. 30 shows the first data encoding of a plurality of data encoding examples on the same path in the fourth embodiment. Here, the data relay terminal N1 receives the data Da and Db from the data transmission terminals S1 and S2, respectively. Each packet of data Da and Db includes a sequence number, and further includes at least one unit path information piece including a data receiving terminal ID and a next hop terminal ID. Since the data Da and Db have not been encoded yet, the determination of the encoding is performed according to the method described in the first embodiment. In the fourth embodiment, unlike the first embodiment, it is assumed that data is encoded a plurality of times in the same path. Therefore, in the encoded data packet, the sequence number of the encoded data, the data receiving terminal ID, and the next hop terminal ID are described, and further, the sequence number of the original data packet and the data receiving terminal The ID and the next hop terminal ID of the route to the data receiving terminal are described.

図31は、第4の実施例における同一経路における複数回のデータ符号化例の2回目のデータ符号化を示している。ここで、データ中継端末N4は、符号化されたデータ(Da XOR Db)及び(Db XOR Dc)を受信する。仮に符号化を行わないでそのままデータパケットを転送する場合、データ(Da XOR Db)はデータ受信端末R3に届き、データ(Db XOR Dc)はデータ受信端末R1に届く。一方、データの符号化を行った場合、符号化されたデータは(Da XOR Dc)となる。   FIG. 31 shows the second data encoding of a plurality of data encoding examples on the same path in the fourth embodiment. Here, the data relay terminal N4 receives the encoded data (Da XOR Db) and (Db XOR Dc). If the data packet is transferred without encoding, the data (Da XOR Db) reaches the data receiving terminal R3 and the data (Db XOR Dc) reaches the data receiving terminal R1. On the other hand, when data is encoded, the encoded data is (Da XOR Dc).

図29を再び参照すると、符号化を行わない場合のデータ受信端末R3へのデータ(Da XOR Db)を基準として、符号化を行うことによって無くなる要素データDbと新たに追加される要素データDcとは、元のデータであるデータDb及びDcを含むデータパケット(Db XOR Dc)が端末N4を経由しない別の経路Dを通ってデータ受信端末R3に届くことから、データ受信端末R3においてそれぞれデータDb及びDcに復号可能である。   Referring again to FIG. 29, element data Db that is lost by encoding and element data Dc that is newly added based on data (Da XOR Db) to the data receiving terminal R3 when encoding is not performed. Since the data packet (Db XOR Dc) including the data Db and Dc as the original data reaches the data receiving terminal R3 via another route D that does not pass through the terminal N4, the data Db at the data receiving terminal R3 respectively. And Dc.

同様に、符号化を行わない場合のデータ受信端末R1へのデータ(Db XOR Dc)を基準として、符号化を行うことによって変化する元のデータであるデータDb及びDaを含むデータパケット(Da XOR Db)が端末N4を経由しない別の経路Cを通ってデータ受信端末R1に届くことから、データ受信端末R1においてそれぞれデータDa及びDbに復号可能である。   Similarly, with reference to data (Db XOR Dc) to the data receiving terminal R1 when encoding is not performed, a data packet (Da XOR) including data Db and Da, which are original data changed by encoding. Since Db) reaches the data receiving terminal R1 through another route C that does not pass through the terminal N4, the data receiving terminal R1 can decode the data Da and Db, respectively.

従って、たとえ符号化されたデータ(Da XOR Dc)が経路Aを通ってデータ受信端末R1に配送され且つ経路Bを通ってデータ受信端末R3に配送されたとしても、データDa及びDb及びDcへの復号が可能である。よって、データ中継端末N1においてデータ(Da XOR Db)及びデータ(Db XOR Dc)の符号化が可能であることが分かる。   Therefore, even if the encoded data (Da XOR Dc) is delivered to the data receiving terminal R1 through the path A and delivered to the data receiving terminal R3 through the path B, the data Da, Db, and Dc are transmitted. Can be decrypted. Therefore, it is understood that the data relay terminal N1 can encode the data (Da XOR Db) and the data (Db XOR Dc).

以上の第4の実施例によれば、経路を流れるデータが複数回符号化されるため、1回だけ符号化されるよりもデータの総送信回数が削減される。   According to the fourth embodiment described above, since the data flowing through the path is encoded a plurality of times, the total number of data transmissions is reduced as compared to encoding once.

<第5の実施例>
第5の実施例では、第2の実施例及び第3の実施例のそれぞれで述べた、多対多通信と1つのデータ受信端末までの経路が複数存在する多対一通信とを組み合わせて、あるデータ送信端末からデータ受信端末への経路が複数存在する多対多通信におけるデータ符号化の判定法について説明する。第5の実施例における端末構成は第2の実施例の構成と同じである(図13参照)。
<Fifth embodiment>
In the fifth embodiment, combining the many-to-many communication and the many-to-one communication in which a plurality of routes to one data receiving terminal exist as described in each of the second and third embodiments, A data encoding determination method in many-to-many communication in which a plurality of paths from a certain data transmission terminal to a data reception terminal exist will be described. The terminal configuration in the fifth embodiment is the same as that of the second embodiment (see FIG. 13).

図32は、第5の実施例におけるあるデータ送信端末かあるデータ受信端末への経路が複数存在する多対多通信例を示している。本図に示すように、データ送信端末R1〜R3のそれぞれから、あるデータ受信端末R1またはR2へは複数の経路が存在する。また第3の実施例のように、あるデータ受信端末R1またはR2への複数の経路は符号化可能経路と非符号化経路とを含む。   FIG. 32 shows an example of many-to-many communication in which a plurality of routes to a certain data transmitting terminal or a certain data receiving terminal exist in the fifth embodiment. As shown in the figure, there are a plurality of paths from each of the data transmission terminals R1 to R3 to a certain data reception terminal R1 or R2. Further, as in the third embodiment, the plurality of paths to a certain data receiving terminal R1 or R2 include a codeable path and a non-coding path.

第1の実施例においては、符号化可能なパケットを判定するための抽出条件として、「抽出条件は、「データ中継端末の自端末IDと一致する次ホップ端末IDを含む単位経路情報片のデータ受信端末IDに一致する少なくとも1つのIDが、全てのデータパケットの何れかの単位経路情報片のデータ受信端末IDにあると共に、該データ受信端末IDに一致するID毎に、当該IDを含む単位経路情報の次ホップ端末IDと自端末IDとが一致するデータパケットが1つのみである」とする条件が設定されていた。   In the first embodiment, as an extraction condition for determining a packet that can be encoded, “the extraction condition is“ data of a unit route information piece including a next hop terminal ID that matches the own terminal ID of the data relay terminal ”. At least one ID that matches the receiving terminal ID is in the data receiving terminal ID of any unit route information piece of all data packets, and for each ID that matches the data receiving terminal ID, a unit that includes the ID The condition that “there is only one data packet in which the next hop terminal ID of the route information matches the own terminal ID” has been set.

これに対して第3の実施例においては、あるデータ送信端末からあるデータ受信端末への複数の経路が存在することから、「一致するデータパケットが1つのみ」である場合に限られず、「またはその一致するデータパケットが複数存在する場合にも、それらの一致するデータパケットにおいて、自分がデータ中継端末となる経路が符号化可能経路であって、かつ次ホップ端末IDが自分の端末ID以外である端末IDを含み、かつその自分の端末以外である端末がデータ中継端末となる経路が非符号化経路である」とする条件に拡張する。   On the other hand, in the third embodiment, since there are a plurality of paths from a certain data transmitting terminal to a certain data receiving terminal, the present invention is not limited to the case of “only one matching data packet”. Or, even when there are multiple matching data packets, in those matching data packets, the route that becomes the data relay terminal is a codeable route, and the next hop terminal ID is other than the own terminal ID. The route that includes the terminal ID and the terminal other than its own terminal becomes a data relay terminal is an unencoded route.

これは、第3の実施例においては、あるデータ送信端末からあるデータ受信端末への複数の経路が存在し、たとえ次ホップ端末IDと自分の端末IDとが一致するデータパケットが複数存在しても、符号化されない元のデータが別経路で対応するデータ受信端末に到達すること分かっているために、データの符号化が可能であると判断されるからである。   In the third embodiment, there are a plurality of routes from a certain data transmitting terminal to a certain data receiving terminal, and there are a plurality of data packets whose next hop terminal ID and own terminal ID match. This is because it is determined that the data can be encoded because it is known that the original data that is not encoded reaches the corresponding data receiving terminal via another path.

図33は、第5の実施例における多対多通信におけるパケット情報による符号化判定例を示している。データ中継端末N1がデータパケットa及びbを受信したとする。データパケットa及びbのそれぞれには、次ホップIDがデータ中継端末N1のIDである単位経路情報片としてデータ受信端末IDをR1とする単位経路情報片と、次ホップ端末IDが自分の端末ID以外である端末IDを含む単位経路情報片としてデータ受信端末IDをR2とする単位経路情報片との両方を含んでいる。すなわち、「次ホップ端末IDと自分の端末IDとが一致するデータパケットが複数存在している」とする条件に合致する。   FIG. 33 shows an encoding determination example based on packet information in the many-to-many communication in the fifth embodiment. Assume that the data relay terminal N1 receives data packets a and b. In each of the data packets a and b, a unit route information piece whose data receiving terminal ID is R1 as a unit route information piece whose next hop ID is the ID of the data relay terminal N1, and a next hop terminal ID is its own terminal ID As a unit route information piece including a terminal ID other than that, a unit route information piece having a data receiving terminal ID R2 is included. That is, the condition that “there are a plurality of data packets in which the next hop terminal ID and the own terminal ID match” is met.

さらに、データパケットaに着目すると、データ受信端末R1の単位経路情報片において、次ホップ端末IDをN1とする経路はデータ符号化可能フラグが1であり、他方のデータパケットbには次ホップIDが自分以外の端末ID(ND及びNE)の単位経路情報片を含み、かつ次ホップIDをNEとする経路の符号化可能フラグが0である。データパケットbに着目しても同様である。以上の如く判定するのは、符号化されないデータDa、Dbがデータ中継端末N1以外の経路を通ってデータ受信端末R1、R2にそれぞれ配送され、符号化されたデータ(Da XOR Db)が届いても復号可能であるという原理に基づいている。   Further, paying attention to the data packet a, in the unit route information piece of the data receiving terminal R1, the data encoding enable flag is 1 for the route having the next hop terminal ID N1, and the next hop ID is set to the other data packet b. Includes a unit route information piece of terminal IDs other than itself (ND and NE), and the encoding possible flag of the route having the next hop ID as NE is 0. The same applies to the data packet b. The determination is made as described above because the unencoded data Da and Db are delivered to the data receiving terminals R1 and R2 through paths other than the data relay terminal N1, respectively, and the encoded data (Da XOR Db) arrives. Is also based on the principle that it can be decoded.

図34は、図33に示された符号化判定例を補足説明している。ここで、データDaは、データ中継端末N1、NA、NBを経由してデータ受信端末R1へ、データ中継端末NCを中継してデータ受信端末R2へ配送される。一方、データDbは、データ中継端末N1、ND、NEを経由してデータ受信端末R1へ、データ中継端末N1、NFを中継してデータ受信端末R2へ配送される。データDbがデータ中継端末N1を経由してデータ受信端末R1、R2に配送される経路は1つの共通した経路になる。また、本図において、符号化経路フラグが1の場合は「符号化○」と表記され、0の場合は「符号化×」と表記されている。データ中継端末N1はデータDaを含むデータパケットa、データパケットbを受信する。   FIG. 34 supplementarily explains the coding determination example shown in FIG. Here, the data Da is delivered to the data receiving terminal R1 via the data relay terminals N1, NA, NB, and is delivered to the data receiving terminal R2 via the data relay terminal NC. On the other hand, the data Db is delivered to the data receiving terminal R1 via the data relay terminals N1, ND, NE, and is delivered to the data receiving terminal R2 via the data relay terminals N1, NF. The route through which the data Db is delivered to the data receiving terminals R1 and R2 via the data relay terminal N1 is one common route. Further, in this figure, when the encoding path flag is 1, it is expressed as “encoding ○”, and when it is 0, it is expressed as “encoding ×”. The data relay terminal N1 receives the data packet a and the data packet b including the data Da.

符号化可能であると判定するための条件の1つであるである「データパケットaの中の単位経路情報片の中で次ホップのデータ中継端末N1である単位経路情報片の符号化経路フラグが1で、データ受信端末はR1である。データパケットbもデータ受信端末R1を含み、かつ次ホップIDにN1以外のデータ中継端末を含みその符号化経路フラグが0の単位経路情報片(データ中継端末NEを含む単位経路情報片)が存在する」はデータDbが自分(N1)以外の経路(NEを経由する経路)で符号化されずにR1に届くことを示している。   One of the conditions for determining that encoding is possible "the encoded path flag of the unit path information piece that is the data relay terminal N1 of the next hop among the unit path information pieces in the data packet a" The data receiving terminal is R1 and the data packet b also includes the data receiving terminal R1 and includes a data relay terminal other than N1 in the next hop ID and a unit path information piece (data “There is a unit route information piece including the relay terminal NE” indicates that the data Db reaches R1 without being encoded by a route other than itself (N1) (route passing through NE).

符号化可能であると判定するためのもう1つの「データパケットbの中の単位経路情報片の中で次ホップのデータ中継端末N1である単位経路情報片の符号化経路フラグが1でデータ受信端末はR1とR2である。データパケットaもデータ受信端末R1、R2を含み、かつ次ホップIDにN1以外のデータ中継端末を含みその符号化経路フラグが0の単位経路情報片(データ中継端末NAを含む単位経路情報片とデータ中継端末NCを含む単位経路情報)が存在する」はデータDaが自分(N1)以外の経路(NAを経由する経路とNCを経由する経路)で符号化されずにそれぞれR1、R2に届くことを示している。つまり、自分(N1)が各データ受信端末に対して中継すべきデータがDa、Dbが符号化されずに別経路で届くことが分かるため、自分はデータを符号化することが可能となる。 以上の第5の実施例によれば、データ受信端末への経路が複数存在する多対多通信におけるデータ符号化の判定を行うことができる。   Another “for determining that encoding is possible” Among the unit route information pieces in the data packet b, the data is received when the encoded route flag of the unit route information piece which is the data relay terminal N1 of the next hop is 1. The terminals are R1 and R2. The data packet a also includes data receiving terminals R1 and R2, and includes a data relay terminal other than N1 in the next hop ID, and a unit path information piece (data relay terminal) whose encoded path flag is 0. “The unit route information piece including the NA and the unit route information including the data relay terminal NC” is encoded with the data Da other than its own (N1) (the route via the NA and the route via the NC). Without reaching R1 and R2, respectively. That is, since it can be seen that data to be relayed to each data receiving terminal by itself (N1) reaches Da and Db without being encoded, it can encode the data. According to the fifth embodiment described above, it is possible to determine data encoding in many-to-many communication in which a plurality of routes to the data receiving terminal exist.

尚、第5の実施例と第4の実施例とを組み合わせて利用することも可能である。つまり、データ送信端末が複数存在し、それぞれのデータ送信端末から少なくとも1つのデータ受信端末へ複数の経路を経由してデータを配送する際に、あるデータ送信端末からデータ受信端末への経路に複数回のデータ符号化を行う符号化対応(code-aware)ルーティングが可能である。   The fifth embodiment and the fourth embodiment can be used in combination. That is, when there are a plurality of data transmission terminals and data is delivered from each data transmission terminal to at least one data reception terminal via a plurality of paths, a plurality of data transmission terminals are provided on the path from the data transmission terminal to the data reception terminal. Code-aware routing that performs one-time data encoding is possible.

201 経路制御部
202 データパケット保持部
203 データパケット処理部
204 無線通信部
205 経路情報テーブル
601 最小ホップ経路構築制御部
602 データ符号化判定部
603 経路再構築性制御部
N1〜N5 データ中継端末
R1〜R5 データ受信端末
S1〜S5 データ送信端末
T1〜T10 無線通信端末(各種端末)
Tc データ符号化端末
Tx 故障端末
Td データ符号化判定端末
Tm マルチキャスト端末
DESCRIPTION OF SYMBOLS 201 Path | route control part 202 Data packet holding | maintenance part 203 Data packet processing part 204 Radio | wireless communication part 205 Path | route information table 601 Minimum hop path | route construction control part 602 Data encoding determination part 603 Path | route reconstructability control part N1-N5 Data relay terminal R1- R5 data receiving terminal S1 to S5 data transmitting terminal T1 to T10 Wireless communication terminal (various terminals)
Tc Data encoding terminal Tx Failure terminal Td Data encoding determination terminal Tm Multicast terminal

Claims (16)

無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続されている複数の端末がマルチホップネットワークを構成する無線通信システムにおけるデータ配送方法であって、
前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出ステップと、
前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定ステップと、
前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定ステップと、
前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送ステップと、
を含むことを特徴とするデータ配送方法。
A data delivery method in a wireless communication system in which a plurality of terminals each connected between adjacent ones via a wireless communication link constitute a multi-hop network,
A path extracting step for extracting at least two minimum hop paths from a plurality of paths from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal of the transmission destination for each data transmitting terminal of the terminals;
An encoding determination step for determining, for each combination of at least two crossing paths among the minimum hop paths obtained for each data transmission terminal, whether or not data flowing in each crossing path of the combination can be encoded;
A path setting step for setting, for each data transmission terminal, an encoding-compatible minimum hop path from the data transmission terminal to the transmission destination data reception terminal in accordance with the determination result of the encoding availability obtained for each of the intersection paths. When,
For each data transmission terminal, the data is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the encoding-compatible minimum hop path set for the data transmission terminal, and the data corresponds to the encoding-compatible minimum hop path. A data delivery step of performing coding according to the determination result of coding availability and delivering;
A data delivery method comprising:
前記経路設定ステップは、当該データ送信端末について符号化対応最小ホップ経路が複数存在したときに、当該データ送信端末から送信先の複数のデータ受信端末に至る複数経路において重複するリンクの数が最小となる符号化対応最小ホップ経路を設定することを特徴とする請求項1記載のデータ配送方法。   In the route setting step, when there are a plurality of encoding-compatible minimum hop routes for the data transmitting terminal, the number of overlapping links in the plurality of routes from the data transmitting terminal to the plurality of data receiving terminals of the transmission destination is minimized. The data delivery method according to claim 1, further comprising: setting a minimum hop route corresponding to encoding. 前記符号化判定ステップは、前記最小ホップ経路上に位置するデータ中継端末において、自分が複数経路のデータ中継端末であることを、隣接端末が送信する制御パケットまたはデータパケットから検出し、当該データ中継端末が符号化判定端末として、前記符号化可否を判定することを特徴とする請求項1記載のデータ配送方法。   The encoding determination step detects, in a data relay terminal located on the minimum hop route, that it is a data relay terminal of a plurality of routes from a control packet or a data packet transmitted by an adjacent terminal, and performs the data relay 2. The data delivery method according to claim 1, wherein the terminal determines whether the encoding is possible or not as an encoding determination terminal. 前記経路設定ステップは、前記符号化判定端末において、前記符号化可否を可と判定した場合に、前記交差経路のうちの少なくとも1つの経路を基準経路として固定的に設定し、前記基準経路以外の少なくとも1つの他の経路のデータ送信端末から前記基準経路へ最小ホップを与える経路の接点となる端末をデータ符号化端末に設定し、当該他の経路のデータ受信端末から前記基準経路へ最小ホップを与える経路の接点となる端末をマルチキャスト端末に設定することを特徴とする請求項3記載のデータ配送方法。   In the encoding determination terminal, when the encoding determination terminal determines that the encoding is possible, at least one of the intersecting paths is fixedly set as a reference path, and other than the reference path A terminal serving as a contact point of a path that gives a minimum hop from a data transmission terminal of at least one other path to the reference path is set as a data encoding terminal, and a minimum hop from the data reception terminal of the other path to the reference path is set. 4. The data delivery method according to claim 3, wherein a terminal serving as a contact point of a given route is set as a multicast terminal. 前記経路設定ステップは、前記データ符号化判定端末において、制御パケットを前記基準経路上の各データ中継端末に送信し、それを受信した各データ中継端末が自己の端末IDと中継する度に数が1ずつ増加されるホップ数とを含む制御パケットをネットワーク全体にフラッディングすることによって、これを受信した上記経路以外の他の経路上のデータ送信端末及びデータ受信端末において、前記基準経路へ最小ホップを与える経路を発見し、前記基準経路から当該他の経路上のデータ送信端末への最小ホップ経路の接点となるデータ中継端末を前記データ符号化端末又は前記基準経路から当該他の経路上のデータ受信端末への最小ホップ経路の接点となるデータ中継端末をマルチキャスト端末とすることを特徴とする請求項4記載のデータ配送方法。   The route setting step transmits a control packet to each data relay terminal on the reference route in the data encoding determination terminal, and each time the data relay terminal that receives it relays it with its own terminal ID. By flooding the entire network with a control packet including the number of hops incremented by one, the data transmission terminal and the data reception terminal other than the above-described path that has received the control packet have the minimum hop to the reference path. A data relay terminal that discovers a given route and serves as a contact point of a minimum hop route from the reference route to a data transmission terminal on the other route receives data on the other route from the data encoding terminal or the reference route 5. The data relay terminal as a contact point of the minimum hop route to the terminal is a multicast terminal. Data delivery method. 前記経路設定ステップは、予めネットワークの各端末がお互いの経路やそのホップ数を認識し、前記データ符号化判定端末が前記基準経路上の各データ中継端末へ制御パケットを送信し,当該制御パケットを受信した前記基準経路上の各データ中継端末は自己の端末IDと上記経路以外の他の経路のデータ送信端末及びデータ受信端末へのホップ数を追加し、前記基準経路上の末端となるデータ中継端末において、当該他の経路のデータ送信端末及びデータ受信端末へのホップ数が最小となる前記基準経路上のデータ中継端末のIDとそのホップ数を前記データ符号化判定端末に通知し,前記データ符号化判定端末において,前記基準経路から当該他の経路上のデータ送信端末への最小ホップ経路の接点となるデータ中継端末を前記データ符号化端末又は前記基準経路から当該他の経路上のデータ受信端末への最小ホップ経路の接点となるデータ中継端末をマルチキャスト端末とすることを特徴とする請求項4記載のデータ配送方法。   In the route setting step, each terminal of the network recognizes each other's route and the number of hops in advance, and the data encoding determination terminal transmits a control packet to each data relay terminal on the reference route. Each received data relay terminal on the reference path adds its own terminal ID and the number of hops to the data transmitting terminal and data receiving terminal of a path other than the above path, and the data relay serving as the terminal on the reference path In the terminal, the data encoding determination terminal is notified of the ID and the hop number of the data relay terminal on the reference route that minimizes the number of hops to the data transmitting terminal and data receiving terminal of the other route, and the data In the coding determination terminal, a data relay terminal serving as a contact point of a minimum hop route from the reference route to a data transmission terminal on the other route is designated as the data code. Of terminal or data delivery method according to claim 4, characterized in that the data relay terminal as the contact point of the minimum hop path from the reference path to the data receiving terminal on the other path as the multicast terminal. あるデータ送信端末があるデータ受信端末に対して複数経路を経由して同一のデータを配送する場合に、当該複数経路のうちの少なくとも1つを非符号化経路に予め設定すると共に当該複数経路のうちの他を符号化可能経路に予め設定する事前設定ステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載のデータ配信方法。   When delivering the same data via a plurality of routes to a data receiving terminal of a certain data transmission terminal, at least one of the plurality of routes is set in advance as an uncoded route and 2. The data distribution method according to claim 1, further comprising a presetting step of presetting the others as encoding possible paths. 前記事前設定ステップは、当該あるデータ送信端末が送信元となる経路と、他のデータ送信端末が送信元となる経路が交差するデータ中継端末のうち符号化可能なデータ中継端末の個数を求め、当該個数がある閾値未満の経路を非符号化経路に設定し、ある閾値以上の経路を符号化可能経路に設定することを特徴とする請求項7記載のデータ配送方法。   The pre-setting step obtains the number of data relay terminals that can be encoded among data relay terminals intersecting a path that is a source of the data transmission terminal and a path that is a source of another data transmission terminal. 8. The data delivery method according to claim 7, wherein a path whose number is less than a certain threshold is set as an uncoded path, and a path greater than a certain threshold is set as a codeable path. 前記符号化判定ステップは、当該あるデータ送信端末から当該あるデータ受信端末までの経路上に存在するデータ中継端末またはこれに隣接する端末において、その端末が符号化判定端末として、前記符号化可否を、前記非符号化経路及び/又は前記符号化可能経路の設定に応じて判定することを特徴とする請求項7記載のデータ配送方法。   In the encoding determination step, in the data relay terminal existing on the path from the certain data transmitting terminal to the certain data receiving terminal or a terminal adjacent thereto, the terminal is set as an encoding determination terminal to determine whether the encoding is possible. 8. The data delivery method according to claim 7, wherein the determination is made according to a setting of the non-encoding path and / or the encoding-enabled path. 前記データを構成する各データパケットは、送信先のデータ受信端末と、当該データ受信端末に至る経路上の次ホップ端末IDと、当該経路が符号化可能経路であるか否かを示すフラグとを各々が含む少なくとも1つの単位経路情報片を含み、
前記データ配送ステップは、前記データ符号化端末において、受信した複数のパケットのうち、あるデータ受信端末の端末IDを含む単位経路情報片における次ホップ端末IDに、自分の端末IDを含んで、その対応する経路が符号化可能経路であり、かつ自分の端末ID以外の端末IDを含んで、その対応する経路が非符号化可能経路であるパケットを抽出し、これらパケットに対して符号化を行うことを特徴とする請求項9記載のデータ配信方法。
Each data packet constituting the data includes a destination data receiving terminal, a next hop terminal ID on a route to the data receiving terminal, and a flag indicating whether or not the route is a codeable route. Each including at least one unit path information piece,
The data distribution step includes the terminal ID of the next hop terminal ID in the unit route information piece including the terminal ID of a certain data receiving terminal among the plurality of received packets in the data encoding terminal, The corresponding route is an encodable route and includes a terminal ID other than its own terminal ID, and the corresponding route is a non-encodable route, and the packets are encoded. The data distribution method according to claim 9.
前記経路設定ステップは、前記符号化判定端末において、前記符号化可否を可と判定した場合に、前記交差経路のうちの少なくとも1つの経路を基準経路に固定的に設定し、前記基準経路以外の少なくとも1つの他の経路のデータ送信端末から前記基準経路へ最小ホップを与える経路の接点となる端末をデータ符号化端末に設定することを特徴とする請求項3記載のデータ配送方法。   The route setting step, when the encoding determination terminal determines that the encoding is possible, fixedly sets at least one of the intersection routes as a reference route, 4. The data delivery method according to claim 3, wherein a terminal serving as a contact point of a path that gives a minimum hop to the reference path from a data transmission terminal of at least one other path is set as a data encoding terminal. 前記データ配送ステップは、前記データ符号化端末において、符号化後のデータパケットに、元のデータパケットのデータのシーケンス番号と、データ受信端末IDと、送信先のデータ受信端末への経路の次ホップIDとを記述し、前記符号化後のデータパケットを受信した別のデータ符号化端末において、前記符号化後のデータパケットの記述内容に応じて、これらデータパケットに対してさらに符号化を行うことを特徴とする請求項4記載の無線通信システム。   In the data encoding terminal, in the data encoding terminal, the encoded data packet includes a data sequence number of the original data packet, a data receiving terminal ID, and a next hop in the route to the destination data receiving terminal. In another data encoding terminal that describes the ID and receives the encoded data packet, the data packet is further encoded in accordance with the description content of the encoded data packet. The wireless communication system according to claim 4. 前記データ配送ステップは、前記データ符号化端末において、受信したデータパケットの記述内容から、符号化前の要素データと符号後の要素データの中で、符号化前と符号後の両者の要素データとして含まれる以外の要素データを排他的論理和の要素として含むデータが、前記データ符号化端末を中継しない別経路を経由して送信先のデータ受信端末に配送されると認識された場合に、各要素データが当該送信先のデータ受信端末において復号可能であると判定し、当該受信したデータパケットに対してさらに符号化を行うことを特徴とする請求項4記載のデータ配送方法。   In the data encoding terminal, in the data encoding terminal, as the element data before and after encoding, the element data before encoding and the element data after encoding, from the description content of the received data packet When it is recognized that data including element data other than included as an element of exclusive OR is delivered to a destination data receiving terminal via another path that does not relay the data encoding terminal, 5. The data delivery method according to claim 4, wherein the element data is determined to be decodable at the destination data receiving terminal, and the received data packet is further encoded. 前記データを構成する各データパケットは、データ受信端末IDと次ホップ端末IDとの組合せから各々がなる複数の単位経路情報片を含み、
前記データ配送ステップは、前記データ符号化端末において、受信したデータパケットについて、当該端末の自端末IDと一致する次ホップ端末IDを含む単位経路情報片のデータ受信端末IDに一致する少なくとも1つのIDが、全てのデータパケットの何れかの単位経路情報片のデータ受信端末IDにあると共に、前記データ受信端末IDに一致するID毎に、当該IDを含む単位経路情報の次ホップ端末IDと自端末IDとが一致するデータパケットが1つのみである場合に当該受信したデータパケットに対して符号化に行うと共に、
さらに、次ホップ端末IDと自端末IDとが一致するデータパケットが複数存在する場合であって、その対応する経路が符号化可能経路であって、かつ次ホップ端末IDに自分の端末IDと一致せず、かつその対応する経路が非符号化経路ある端末IDが1つ以上含む場合にも当該受信したデータパケットに対して符号化に行うことを特徴とする請求項4記載のデータ配信方法。
Each data packet constituting the data includes a plurality of unit route information pieces each consisting of a combination of a data receiving terminal ID and a next hop terminal ID,
In the data distribution step, at the data encoding terminal, for the received data packet, at least one ID that matches the data receiving terminal ID of the unit path information piece including the next hop terminal ID that matches the terminal ID of the terminal Is in the data receiving terminal ID of any unit path information piece of all data packets, and for each ID that matches the data receiving terminal ID, the next hop terminal ID of the unit path information including the ID and the own terminal When there is only one data packet with a matching ID, the received data packet is encoded,
Furthermore, when there are a plurality of data packets in which the next hop terminal ID and the own terminal ID match, the corresponding route is a codeable route, and the next hop terminal ID matches the own terminal ID. 5. The data distribution method according to claim 4, wherein the received data packet is encoded even when at least one terminal ID whose corresponding route is an unencoded route is included.
無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続されている複数の端末がマルチホップネットワークを構成する無線通信システムであって、
前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出手段と、
前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定手段と、
前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定手段と、
前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送手段と、
を含むことを特徴とする無線通信システム。
A wireless communication system in which a plurality of terminals, each connected between neighbors via a wireless communication link, constitutes a multi-hop network,
Path extracting means for extracting at least two minimum hop paths from a plurality of paths from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal of the transmission destination for each data transmitting terminal of the terminals;
Encoding determination means for determining, for each combination of at least two crossing paths among the minimum hop paths obtained for each data transmission terminal, whether or not data flowing in each crossing path of the combination can be encoded;
Route setting means for setting, for each data transmission terminal, an encoding-compatible minimum hop route from the data transmission terminal to the transmission destination data reception terminal for each data transmission terminal, in accordance with the determination result of the encoding availability obtained for each intersection route When,
For each data transmission terminal, the data is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the encoding-compatible minimum hop path set for the data transmission terminal, and the data corresponds to the encoding-compatible minimum hop path. A data delivery means for delivering by performing encoding according to the determination result of encoding availability;
A wireless communication system comprising:
無線通信リンクを介して各々が隣接間で接続され、マルチホップネットワークを構成する複数の端末のうちでデータの中継機能を担うデータ中継端末であって、
前記端末のうちのデータ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先の少なくとも1つのデータ受信端末に至る複数経路の中から少なくとも2つの最小ホップ経路を抽出する経路抽出手段と、
前記データ送信端末毎に得られた最小ホップ経路のうちの少なくとも2つの交差経路の組合せ毎に、当該組合せの各交差経路に流れるデータの符号化可否を判定する符号化判定手段と、
前記交差経路毎に得られた符号化可否の判定結果に応じて、前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末に至る符号化対応最小ホップ経路を設定する経路設定手段と、
前記データ送信端末毎に、当該データ送信端末について設定された符号化対応最小ホップ経路を介して、当該データ送信端末から送信先のデータ受信端末にデータを、当該符号化対応最小ホップ経路に対応する符号化可否の判定結果に応じた符号化を施して配送するデータ配送手段と、
を含むことを特徴とするデータ中継端末。
A data relay terminal that is connected between adjacent ones via a wireless communication link, and has a data relay function among a plurality of terminals constituting a multi-hop network,
Path extracting means for extracting at least two minimum hop paths from a plurality of paths from the data transmitting terminal to at least one data receiving terminal of the transmission destination for each data transmitting terminal of the terminals;
Encoding determination means for determining, for each combination of at least two crossing paths among the minimum hop paths obtained for each data transmission terminal, whether or not data flowing in each crossing path of the combination can be encoded;
Route setting means for setting, for each data transmission terminal, an encoding-compatible minimum hop route from the data transmission terminal to the transmission destination data reception terminal for each data transmission terminal, in accordance with the determination result of the encoding availability obtained for each intersection route When,
For each data transmission terminal, the data is transmitted from the data transmission terminal to the destination data reception terminal via the encoding-compatible minimum hop path set for the data transmission terminal, and the data corresponds to the encoding-compatible minimum hop path. A data delivery means for delivering by performing encoding according to the determination result of encoding availability;
A data relay terminal comprising:
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