JP4598000B2 - マルチホップネットワークにおけるコスト決定 - Google Patents
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Description
ルートは従来、幾つかの最短経路条件基準に基づいて決定され、この基準は送信元と宛先ノード対の各々について、あるコストに関して単一の最短経路あるいはルートを与える。そのような方法の全体としての目標は一般的に以下のように述べられる:
リンクにより接続されるノードのネットワークが与えられ、各リンクが付随するコストを持つ場合に、2ノード間の経路コストを、経路に含まれるリンクのコストの合計として規定する。各ノード対に対して、最小コストの経路を見つける。
⇒Costid及びS”
従って分かることはパケットの転送先及びパケット転送コストであり、この情報は周囲のノードに分配されなければならない。
のように決定することである。
ベルマン・フォードアルゴリズムに基づく従前のパケット転送は、次ホップの選択選択肢が1つしかないという意味で、平凡なものである。
これら及びその他の目的は添付の特許請求範囲により達成される。
− ノード障害、変動するノード可用性及びノードの移動性の下におけるロバスト性の提供。
− フェーディング及び干渉干渉により変動するチャネル品質の下におけるロバスト性の提供。
− 当然な要素(natural part)としての多様な態様の統合。
− 冗長経路の提供及び最も有利な接続性の存在する所へのトラフィックの好ましい転送の保証。
− 複数経路ルーティングのサポート。
上述したベルマン・フォードアルゴリズムと同様に、Sはネットワークにおける全ノードの集合を規定する。サブ集合S’は、送信範囲及び受信範囲を結合した範囲内に含まれる全ノードの集合、あるいはノードiの所謂隣接ノードの集合を規定する。例えば最大送信電力かつ干渉干渉のない場合のように、送信パラメータが最適化される状態において、データを規定された閾値より低い電力により送信できる能力として規定される接続性を双方向接続性とも呼ぶ。ノードiはコストが決定されるノードであり、時に対象端末あるいはステーションとも呼ばれる。即ち、集合S’はノードiの隣接ノードを含む。
により最適化することが望ましく、上式でOptimizeは選択と設計目標に依存する任意の最適化操作を表す。項CostS"j(k)は1つの特定の集合S”jのノードS”j(k)の個別のコストを表し、△Costi、S"j(k)はノードiからノードS”j(k)へ至るコストを表す。さらに関数はS”jの各ノードS”j(k)により与えられるコストを結合する。
上式で、oの記号は選択と設計目標に依存する任意の算術演算を表す。コストの項Constiはノードiが総コストに含むことができる定数である。その目的はトポロジーの接続性と動的特性を多少管理することでありうる。定数はまたノードiにおける干渉あるいは待ち行列の状況を反映することができる。
上式で項Parは連続及び離散両方のパラメータを含むn次元リンクパラメータ空間(n=1、2...)である。Costi、S"j(Par)の項は、ノードiから、集合S”jの任意もしくは所定数のノードへデータパケットを送信するコスト(あるいは労力)を表す。所定数は実際のシステムでは代表的には1ノードに設定される。さらにCosti、S"j(Par)の項は、リンクパラメータ空間Par及び対象ノードの集合、即ちS”jの関数である。
C1≦C2...≦CK
種々の速度が通信に使用されることを仮定すれば、さらに別のメッシュ測定基準が想定されうる。経路損失はノード間で異なり、異なるノードは干渉により異なる影響を受け、送信ノードは種々の量の送信電力を用いるので、受信時の信号対干渉比もまた種々のノード大きく異なりうる。通信の基本的な性質は、ノードがパケットを受信することができる最大速度が信号対干渉比(あるいは、干渉がなければ、単に信号対雑音比)の関数であるということである。信号対干渉比が大きければ、それだけ速いデータ速度がサポートされうる。従ってノードが送信(受信にも)に種々の速度を使用することができるとの想定をベースに、メッシュ測定基準を考えることは関心の持てることである。種々の速度はパケットを種々の転送誤り訂正符号、種々の拡散率(spreading factor)、及び種々の変調アルファベット(例えば、4QAMと64QAMの信号配置を比較されたい)による符号化により実現可能である。
C’1≦C’2...≦C’K
上式でC’k=△Cik+Ck、k∈{0、...、K}であり、△Cikはノードiからノードkへの平均コストであり、Ckはノードkにおける考慮される宛先へのコストである(実際これは全宛先に対してなされるが、ここでは1つの宛先のみが調べられる)。
上式でγikはノードiとノードkの間の速度である。速度は種々の方法により決定される、あるいはこれまでの通信から評価されることができるが、より直接的には経路利得Gik、ノードiによる使用が考えられる送信電力Pi (TX)、ノードkにおける雑音及び干渉レベルの合計Wkに関する知識から決定されることができる。例えばシャノン(Shannon)の制約が速度γik=log2(1+GikPi (TX)/Wk)の決定に使用されることができる。
本発明による方法の実施形態の別の例示は以下に図4を参照して与えられる。
この非常に単純化された例では、各リンクは任意に設定される平均受信成功確率により特徴付けされる。
コスト決定はO(N)の複雑度を持つが、使用不能なノードが排除されると、さらに低い平均複雑度を持つ。
各ノードがそのそれぞれのコストと次ホップノードの集合を更新すると結果は図6Bのようになる。
Claims (15)
- マルチホップ通信ネットワークにおける、送信元ノードから宛先ノードへの、転送決定に基づくルーティングのためのコスト決定方法であって、
前記ネットワーク内の複数のノードの少なくとも1つのノードについての所定のコスト関数を、当該ノードの複数の隣接ノードに関して最適化するステップであって、前記少なくとも1つのノードの前記複数の隣接ノードの部分集合を形成する、同時に可能性のある複数の次ホップノードを決定することにより前記最適化を行うステップと、
前記少なくとも1つのノードについての最適コストであって、前記同時に可能性のある複数の次ホップノードの各々についてのコストに依存する最適コストを、前記所定のコスト関数の前記最適化された値に等しくなるように決定するステップと、
前記送信元ノードから前記宛先ノードまでの、同時に可能性のあるルートのメッシュが得られるまで、ノード毎に、前記同時に可能性のある複数の次ホップノード及び前記最適コストを決定するステップと、
を有することを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記少なくとも1つのノードについての可能な次ホップノードの各々の個別コストに少なくとも部分的に基づいて、前記所定のコスト関数を最適にすることを特徴とする方法。
- 請求項1又は2に記載の方法であって、前記少なくとも1つのノードに起因するコストファクタに少なくとも部分的に基づいて、前記所定のコスト関数を最適にすることを特徴とする方法。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の方法であって、所定のコスト関数を前記同時に可能性のある複数の次ホップノードとともに最適化するリンクパラメータをさらに決定することを特徴とする方法。
- 請求項6又は7に記載の方法であって、前記ネットワークのトポロジーの接続性及び/又は動的プロパティーに依存して前記項Constiを選択することを特徴とする方法。
- 請求項6から8のいずれか1項に記載の方法であって、確率論的変数に依存して前記項Constiを選択することを特徴とする、方法。
- 請求項6から9のいずれか1項に記載の方法であって、干渉、ノードiのバッテリー状態及び前記ノードiの待ち行列状況の少なくとも1つに依存して前記項Constiを選択することを特徴とする方法。
- 請求項1から10のいずれかに記載の方法であって、ノードに関する前記コストを、遅延、干渉、ホップ数及び経路損失の少なくとも1つと関連させることを特徴とする方法。
- マルチホップ通信ネットワークにおける、送信元ノードから宛先ノードへの、転送決定に基づくルーティングのためのコスト決定システムであって、
前記ネットワーク内の複数のノードの少なくとも1つについての所定の関数を、当該少なくとも1つのノードの複数の隣接ノードに関して最適化する手段であって、前記少なくとも1つのノードの前記複数の隣接するノードの部分集合を形成する、同時に可能性のある複数の次ホップノードを決定することにより前記最適化を行う手段と、
前記少なくとも1つのノードについての最適コストであって、前記同時に可能性のある複数の次ホップノードの各々についてのコストに依存する最適コストを、前記所定のコスト関数の前記最適化された値に等しくなるように決定する決定手段と、
前記送信元ノードから前記宛先ノードまでの、同時に可能性のあるルートのメッシュが得られるまで、ノード毎に、前記同時に可能性のある複数の次ホップノード及び前記最適コストを決定するように適合された手段と、
を有することを特徴とするシステム。 - 請求項12に記載のシステムであって、前記決定手段が前記少なくとも1つのノードについての可能な次ホップノードの各々の個別コストに少なくとも部分的に基づいて、前記所定のコスト関数を最適にするように適合されることを特徴とする、システム。
- 請求項12又は13に記載のシステムであって、所定のコスト関数を前記同時に可能性のある複数の次ホップノードとともに最適化するリンクパラメータをさらに決定するように適合された手段をさらに有することを特徴とするシステム。
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