JP5141570B2 - 無線アドホックネットワークのための無線通信機 - Google Patents

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Description

本技術は、無線アドホックネットワークのための無線通信機に関する。
例えば無線LAN(Local Area Network)の規格IEEE802.11においては、アクセス方式にCSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)を採用している。なお、以下ではCSMA/CAを採用する規格として無線LANを一例に説明するが、これに限定するものではない。
このCSMAでは、フレームを送信しようとするそれぞれの無線通信機は、事前にキャリアセンスを行い、無線チャネルの使用状況を確認し、他の無線通信機による送信が検出される間は、自分の送信を見合わせることによって、衝突をできるだけ回避する。さらにCAでは、バックオフ制御により無線通信機毎にランダムな時間差を作って衝突をなるべく回避する。
CSMA/CAに基づく通信処理の例を図1に示す。図1において、無線通信機1が送信フレーム1を送信している間は、無線通信機2及び3は、送信フレーム1のキャリアを検出すると「ビジー」と判定して、フレームの送信を見合わせる。送信フレーム1の送信が終わると、無線通信機2及び3は、IFS(Inter Frame Space)だけ待機し、さらにCW(Contention Window)内のバックオフ時間分キャリアセンスを実施しながら待機する。なお、バックオフ時間は、ランダム時間×スロット・タイムの時間である。例えばランダム時間は、[0,CW]の範囲の一様な分布から生成されるランダムな整数であり、例えばIEEE802.11bの場合にはCWは31乃至1023であり、スロット・タイムは20μsecである。また、IFSには、図2に示すような種類がある。図2では、4つのIFSのそれぞれについて使用方法が示されているが、通常であれば、DIFSが用いられる。
このようなバックオフ時間においてキャリアを検出しなければ、フレームを送信することができる。図1の例では、無線通信機2についてのバックオフ時間中にはキャリアを検出しなかったので、無線通信機2はフレーム2を送信する。そうすると、ランダム時間が長いためにバックオフ時間が長くなった無線通信機3は、バックオフ時間中に無線通信機2からのキャリアを検出することになるので、無線通信機3はさらにキャリアセンスをしながら待機することになる。
そして、無線通信機2によるフレーム2の送信が終了した後、IFSだけ待機して、さらにそれぞれのバックオフ時間中キャリアセンスを実施しながら待機する。図1の例では、バックオフ時間が最も短い無線通信機3が、フレーム3を送信する。無線通信機1については、バックオフ時間中に無線通信機3からのキャリアを検出するので、キャリアセンスをしながら待機することになる。
以上のような処理を実施すれば、パケット衝突を回避しながら、各無線通信機には公平な送信機会が与えられるようになっている。
一方、例えば各々IEEE802.11規格に準拠している無線通信機をノードに採用して、例えば図3に示すような無線アドホックネットワークを構築することがある。このような無線アドホックネットワークにおいては、例えば有線のネットワークに接続されている、最上位階層のルートノードSTA(n+1)には、第2階層のSTA0(n)とSTA1(n)とSTA2(n)とが接続されている。STA0(n)には、第3階層のSTA00(n-1)とSTA01(n-1)とSTA02(n-1)とが接続されている。また、STA1(n)には、第3階層のSTA10(n-1)が接続されている。STA2(n)には、第3階層のSTA20(n-1)とSTA21(n-1)とSTA22(n-1)とが接続されている。STA00(n-1)には、第4階層のSTA000(n-2)が接続されており、STA01(n-1)には、第4階層のSTA010(n-2)が接続されている。
このようなツリー構造のネットワークでは、ルートノードに近いほど配下のノードからのパケットが集中する。特に、例えば点線で囲まれている第2階層のSTA0(n)とSTA1(n)とSTA2(n)に着目すると、STA0(n)は自身を含めて6ノードが配下のノードの数となり、STA2(n)は自身を含めて4ノードが配下のノード数となり、STA1(n)は自身を含めて2ノードが配下のノード数となる。例えば、ある期間Tに、各ノードがN個のパケットをSTA(n+1)に届ける必要があるならば、STA1(n)は自身の分も含めて2N個のパケットを送信する必要があり、STA0(n)は自身の分も含めて6N個のパケットを送信する必要があり、STA2(n)は自身の分を含めて4N個のパケットを送信する必要がある。
このように送信すべきデータの量に偏りがあっても、CSMA/CAでは、公平な送信機会しか与えられない。例えばある期間Tで4N個のパケットを各ノードが送信できるとすると、STA1(n)については送信枠(2N=4N−2N)が余ってしまい、STA2(n)は全てのパケットを送信できるが、STA0(n)については2N(=6N−4N)パケット送信できずに残ってしまう。すなわち、STA0(n)については2/3のパケットしか転送できず、輻輳が発生する。
送信機会を均等にするような手法は、例えばルータに、スター状に全てのノードが接続されて、全てのノードが平等であるならばよいが、図3に示したような無線アドホックネットワークを構築する際には適切ではない。
特開2006−101477号公報
以上のように、無線アドホックネットワークでは、通信を行うノード間のリンクだけ又は個々のノードだけに着目しても、輻輳を防止したり解消したりする上では十分ではない。
従って、本技術の目的は、無線アドホックネットワークにおいて効果的に輻輳の防止及び解消を行うための技術を提供することである。
無線アドホックネットワークのノードとなる第1の無線通信機は、ルートノードを最上位階層として自ノードより1つ下層の接続ノードである競合ノードから、当該競合ノードにおけるトラヒック評価指標値を受信する手段と、競合ノードにおけるトラヒック評価指標値に基づき、輻輳を防止且つ解消させるように各競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は当該パラメータ決定のための優先度を決定するパラメータ決定手段と、各競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は優先度を各競合ノードに送信する手段とを有する。
また、第2の無線通信機は、ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集する手段と、トラヒック評価指標値又はノードの総数と受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、自ノードより1つ上位階層のノードに送信する手段と、1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータを受信して、設定する手段と、優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施する手段とを有する。
図1は、CSMA/CAの基本通信方法を示す図である。 図2は、IFSの種類を示す図である。 図3は、無線アドホックネットワークの一例を示す図である。 図4は、実施の形態の概要を説明するための図である。 図5は、被制御ノードに係る無線通信機の機能ブロック図である。 図6は、被制御ノードに係る第2の無線通信機の機能ブロック図である。 図7は、制御ノードに係る無線通信機の機能ブロック図である。 図8は、メインの処理フローを示す図である。 図9は、被制御ノードから制御ノードに送信されるデータの一例を示す図である。 図10は、優先制御パラメータ決定処理の第1の例を示す図である。 図11は、優先度と評価指標値との関係を表す図である。 図12は、優先度と優先制御パラメータ・セットとの対応関係テーブルを表す図である。 図13は、優先制御パラメータ決定処理の第2の例を示す図である。 図14は、優先度と優先制御パラメータ・セットとの対応関係テーブルの第2の例を表す図である。 図15は、第2のメインの処理フローを示す図である。 図16は、制御ノード及び被制御ノードの機能を有する無線通信機の機能ブロック図である。
本実施の形態では、どのような形態の無線アドホックネットワークであってもよいが、例えば図3に示したような無線アドホックネットワークが周知技術で既に構築されているものとする。すなわち、ルートノードまでの通信経路は、いずれかのノードが使用不能となるまで固定であり、経路外のノード間で通信を行わないものとする。
まず、本実施の形態における処理の概要を図4を用いて説明する。なお、本実施の形態における主要処理である優先制御パラメータ決定処理は、無線アドホックネットワークにおける末端のノード以外の全ての中継ノードで実施されるが、以下では一例としてルートノードSTA(n+1)が実施するものとする。すなわち、ルートノードSTA(n+1)と、当該ルートノードに接続する競合ノードSTA0(n)、STA1(n)及びSTA2(n)との関係を中心に説明する。なお、以下では、優先制御パラメータ決定処理を実施するノードを制御ノード、パラメータを受信して設定するノードを被制御ノードと呼ぶ場合がある。
本実施の形態では、図4の左側に示すように、通常の状態では、各競合ノードの配下のノード数に応じた送信機会を割り当てる。言い換えれば、配下のノード数の多いノードがより優先的にパケットを送信できるように制御する。具体的には、STA0(n)の配下ノード数は5であり、STA1(n)の配下ノード数は1であり、STA2(n)の配下ノード数は3であるので、送信機会は、STA0(n):STA1(n):STA2(n)=5:1:3となる。但し、競合ノードもデータを生成して中継ノード(ここではルートノード)STA(n+1)に送信する場合には、自らも配下ノード数に含めて、6:2:3というような比率にする場合もある。
このような送信機会の制御(アクセス制御又は送信制御とも呼ぶ)を、例えばIEEE802.11e(QoS制御)で規定されるEDCA(Enhanced Distributed Channel Access)パラメータ(すなわち、AIFS、CW及びTXOP(Transmission Opportunity))の値を調整することにより実現する。
また、競合ノードでは、入力レートと出力レートとを監視する。入力レートは、配下のノードから受け取ったパケットのデータレート(又はある一定期間におけるデータ量。以下同じ。)であり、出力レートは、上位階層宛に送信したパケットのデータレートである。STA0(n)であれば、入力レートをR0(n-1)と表し、出力レートをR0(n)と表す。STA1(n)であれば、入力レートをR1(n-1)と表し、出力レートをR1(n)と表す。さらに、STA2(n)であれば、入力レートをR2(n-1)と表し、出力レートをR2(n)と表す。なお、自ノードで生成される送信パケットは入力レートに含まれるものとする。
そして、これらのデータは中継ノード(ここではルートノード)STA(n+1)に集められ、以下に述べるような入出力レート比が計算される。
Figure 0005141570
入力レートと出力レートが等しい場合、すなわちP0(n)=1、P1(n)=1、P2(n)=1である場合には、必要量と同等かそれ以上の送信機会が与えられていると考えてよい。逆に、入力レートより出力レートが小さい場合、すなわちP0(n)<1、P1(n)<1又はP2(n)<1のいずれかの状態が発生した場合は、送信機会が不足してパケットが競合ノード内に滞留している状態である。この状態が継続すると、競合ノード内のバッファ溢れが生じて送信データを紛失する可能性がある。
従って、配下のノード数に応じた送信機会を与えられた状態であって、競合ノードのうちの少なくともいずれかがP0(n)<1、P1(n)<1、P2(n)<1となった場合には、送信機会の配分を見直す。例えば、図4の中央右向き矢印に示すようにSTA1(n)についてP1(n)<1となり、その他の競合ノードについてP0(n)=1且つP2(n)=1である場合、STA0(n)又はSTA2(n)の送信機会を減らし、STA1(n)の送信機会を多くする。図4の右側に示すように、例えばSTA0(n)の送信機会を減らし、STA1(n)の送信機会を増やす。
その後、図4の中央左向き矢印に示すように、STA1(n)のP1(n)が1になった場合、又はSTA0(n)のP0(n)又はSTA2(n)のP2(n)が1未満となった場合には、元の状態、すなわち図4の左側の状態に戻す。
このように、通常時であれば配下ノード数を基にノード間の公平性を確保しつつ、輻輳が起こった場合には、輻輳が起こっていないノードから送信機会を一時的に振り向け、ネットワーク全体としてのパフォーマンス低下を防ぎ、輻輳が解消した場合や、振り向け元に輻輳が起こった場合には、通常時の状態に戻すものである。
このような処理を無線アドホックネットワーク全体で行うことによって、(1)配下のノード数に応じた送信機会を与えることで、全ノードの公平性を担保できる。また、(2)配下のノード数が多いノードは、パケット集中により輻輳を生じ易いため、このようなノードの優先度を上げることによって、輻輳の抑制効果も期待できる。さらに、(3)ルートノードへの経路が集中しているノード以外のノードで輻輳が起こった場合にも対処可能で、効率的なパケット伝送を行うことができる。また、(4)トラヒックの状態を観測することで、ノードの移動や伝送路状況の変化により、ネットワークトポロジや伝送レートが変化した場合にも柔軟に対処することができる。(5)競合ノードの送信先(図3ではSTA(n+1))を制御ポイントとすることで、競合ノード間のバランスを取りながら、送信機会の調整ができる。競合ノード間では通信を行わないが、中継ノードでバランスをとるようにしているので、公平且つ適切な調整が行われる。(6)また、以下で述べるようにEDCAパラメータ・セットによる制御を導入すれば、IEEE802.11eとの親和性も高く、IEEE802.11e準拠の無線通信機であれば、改変コストも抑えられる。但し、他の規格に従うようにしても良い。
次に、競合ノード(すなわち被制御ノード)であるSTA0(n)、STA1(n)及びSTA2(n)に係る無線通信機の機能ブロック図を図5に示す。競合ノードである無線通信機100は、受信部101と、フレーム解析部102と、トラヒック監視部103と、アクセス制御部104と、優先制御部105と、送信部106と、送信バッファ部107と、フレーム生成部108と、メモリ109とを有する。受信部101は、外部入力と接続されており、トラヒック監視部103と、アクセス制御部104と連携する。フレーム解析部102は、受信部101から受信パケットのデータを受け取り、処理を行って上位レイヤの処理部又はフレーム生成部108に出力する。また、優先制御部105とも連携する。
フレーム生成部108は、上位レイヤ又はフレーム解析部102からデータを受け取り、処理を行って処理結果を送信バッファ部107に出力する。フレーム生成部108は、優先制御部105の指示に従って処理を実施する。送信部106は、送信バッファ部107に格納されているフレームデータをパケットとして外部に出力する。送信部106は、トラヒック監視部103とアクセス制御部104と連携する。
優先制御部105とトラヒック監視部103とは連携して処理を実施し、アクセス制御部104は、優先制御部105の指示に従って処理を実施する。トラヒック監視部103とアクセス制御部104とは、メモリ109を利用する。
受信部101で受信されたパケットはフレーム解析部102でその宛先や種別を解析され、通常のデータ・パケットは上位レイヤに渡される。転送パケットや自ノード(すなわち上位レイヤ)から他のノードへ送信するパケットは、フレーム生成部108に出力される。フレーム生成部108では、アドホック・ルーティング・プロトコルの制御に従った宛先を付与するなどのフレーム構成を行った後、フレームデータは送信バッファ部107に一旦格納され、アクセス制御部104の制御に従って、送信部106から送信される。
アクセス制御部104は、CSMA/CAを前提とした制御を行う。ここでは、アクセス制御部104は、例えばIEEE802.11eで用いられるAIFS、CW、TXOPの各パラメータを用いた制御を行う。なお、これらのパラメータは、優先制御部105により変更される。
優先制御部105は、中継ノード(制御ノードとも呼ぶ。上で述べた例ではSTA(n+1))から通知される優先制御情報を基に、アクセス制御部104に対するパラメータの設定等を行う。設定データについては例えばメモリ109に格納する。また、トラヒック監視部103は、観測した入出力レート、配下のノード数等の情報をメモリ109に格納しておき、優先制御部105からの指示に応じて、トラヒック情報として優先制御部105に出力する。優先制御部105は、トラヒック情報をフレーム生成部108に出力して、フレーム生成部108にトラヒック情報を含むフレームデータを生成させ、さらに送信部106にパケットとして送信させる。
トラヒック監視部103は、受信部101からのデータに基づき入力レート、送信部106からのデータに基づき出力レートを測定、記録し、優先制御部105からの要求に従って、優先制御部105に出力する。なお、配下のノード数については、トラヒック監視部103が、自ノードに到着する受信パケットの送信元アドレスの数をカウントして取得するようにしても良い。具体的には、新たな送信元アドレスを検出する毎にメモリ109に当該送信元アドレスを登録すると共に、カウンタ値を1インクリメントするようにすればよい。
また、図6に示すような構成を採用しても良い。すなわち、トラヒック監視部103の代わりに、入力レートと出力レートを測定する入出力レート監視部121を導入すると共に、配下のノード数をカウントする処理を実施する送信元アドレス監視部122を新たに導入する。送信元アドレス監視部122は、受信部101から受信パケットのコピーを受信し、送信元アドレスを抽出して、メモリ109に登録されている送信元アドレスリストを検索して新たな送信元アドレスを検出したか判断する。新たな送信元アドレスを検出した場合には、当該送信元アドレスを送信元アドレスリストに登録して、カウンタの値を1インクリメントする。入出力レート監視部121は、送信部106及び受信部101からのデータに基づき測定した入力レート及び出力レートのデータをメモリ109に格納しておき、優先制御部105からの指示に従って、メモリ109に格納されている入力レート及び出力レートのデータに加えて送信元アドレス監視部122によってカウントされているノード数を、送信部106に制御ノード宛に送信させる。
次に、制御ノードであるルートノードSTA(n+1)の機能ブロック図を図7に示す。制御ノードSTA(n+1)である無線通信機200は、受信部201と、フレーム解析部202と、アクセス制御部203と、メモリ204と、パラメータ決定部205と、送信部206と、送信バッファ部207と、フレーム生成部208とを有する。
受信部201は、外部入力と接続されており、アクセス制御部203と連携する。フレーム解析部202は、受信部201から受信パケットのデータを受け取り、処理を行って上位レイヤの処理部又はフレーム生成部208に出力する。また、パラメータ決定部205と連携する。
フレーム生成部208は、上位レイヤ又はフレーム解析部202からデータを受け取り、処理を行って処理結果を送信バッファ部207に出力する。フレーム生成部208は、パラメータ決定部205からの出力でフレームデータを生成することもある。パラメータ決定部205及びアクセス制御部203は、メモリ204を利用する。送信部206は、送信バッファ部207に格納されているフレームデータをパケットとして外部に出力する。送信部206は、アクセス制御部203と連携する。
受信部201で受信されたパケットはフレーム解析部202でその宛先や種別を解析され、通常のデータ・パケットは上位レイヤに渡される。転送パケットや自ノード(すなわち上位レイヤ)から他のノードへ送信するパケットは、フレーム生成部208に出力される。フレーム生成部208では、アドホック・ルーティング・プロトコルの制御に従った宛先を付与するなどのフレーム構成を行った後、フレームデータを送信バッファ部207に一旦格納する。送信部206は、アクセス制御部203の制御に従って、送信バッファ部207に格納されているデータをパケットとして送信する。
アクセス制御部203は、CSMA/CAを前提とした制御を行う。ここでは、アクセス制御部203は、例えばIEEE802.11eで用いられるAIFS、CW、TXOPの各パラメータを使った制御が可能であり、例えばメモリ204に格納されている設定データに従う。
パラメータ決定部205は、競合ノード(被制御ノードとも呼ぶ)から通知されたトラヒック情報を基に、まず、各競合ノードについて上で述べたような入出力レート比を計算し、メモリ204に格納する。また、全ての被制御ノードの入出力レート比が1(P0(n)=1、P1(n)=1、P2(n)=1)である場合は、各被制御ノードの配下のノード数に応じて送信機会を与えるように優先制御パラメータを決定する。すなわち、配下のノード数が多いほど送信機会をより多く与えるようにする。
そして、入出力レート比が1未満になる競合ノードが出現した場合には、入出力レート比が1の競合ノードの送信機会を減じ、入出力レート比が1未満となった競合ノードの送信機会を増やすように優先制御パラメータを決定する。その後、送信機会を増やした競合ノードの入出力レート比が1に戻った場合や、送信機会を減じた競合ノードの入出力レート比が1未満になった場合には、初期状態に戻す。
このようにして決定された各競合ノードの優先制御パラメータを、フレーム生成部208に出力して、優先制御パラメータ通知フレームを生成させ、送信部206によって被制御ノードへ通知する。通知パケットの送信は、個別にユニキャストしても良いし、全被制御ノードの情報をまとめてブロードキャストしてもよい。
次に、被制御ノードと制御ノードの処理フローについて図8乃至図14を用いて説明する。まず、図8を用いて全体処理フローを示す。被制御ノードAの優先制御部105は、予め定められたトラヒック情報送信周期であるか判断する(ステップS1)。例えばタイマを保持しておき、トラヒック情報送信周期を計測させればよい。トラヒック情報送信周期でなければ、トラヒック情報送信周期になるまで待機する。一方、トラヒック情報送信周期である場合には、優先制御部105は、トラヒック監視部103に指示を行い、トラヒック監視部103は、指示に応じてメモリ109に格納されているトラヒック情報、すなわち配下のノード数並びに入力レートR(n-1)及び出力レートR(n)を読み出し(ステップS3)、優先制御部105に出力する。優先制御部105は、トラヒック監視部103から受信したトラヒック情報をフレーム生成部108に出力し、トラヒック情報を含むフレームデータを生成させ、さらにフレームデータから送信部106にトラヒック情報を含むパケットを制御ノードへ送信させる(ステップS5)。なお、送信の際には、アクセス制御部104の制御に従う。
このような処理については他に競合ノードBなどが存在するならば、他の競合ノードBなどでも実施される。すなわち、被制御ノードBの優先制御部105は、予め定められたトラヒック情報送信周期であるか判断する(ステップS7)。トラヒック情報送信周期でなければ、トラヒック情報送信周期になるまで待機する。一方、トラヒック情報送信周期である場合には、優先制御部105は、トラヒック監視部103に指示を行い、トラヒック監視部103は、指示に応じてメモリ109に格納されているトラヒック情報、すなわち配下のノード数並びに入力レートR(n-1)及び出力レートR(n)を読み出し(ステップS9)、優先制御部105に出力する。優先制御部105は、トラヒック監視部103から受信したトラヒック情報をフレーム生成部108に出力し、トラヒック情報を含むフレームデータを生成させ、さらにフレームデータから送信部106にトラヒック情報を含むパケットを制御ノードへ送信させる(ステップS11)。なお、送信の際には、アクセス制御部104の制御に従う。
例えば図9に示すようなデータが、被制御ノードから送信される。図9の例では、ノードのIDと、出力レートR(n)及び入力レートR(n-1)と、配下のノード数とを含む。
これに対して制御ノードの受信部201は、被制御ノードA及びBなどからトラヒック情報を含むパケットを受信し(ステップS13)、フレーム解析部202に出力すると、フレーム解析部202はトラヒック情報を含むパケットであることを認識してパラメータ決定部205に出力する。パラメータ決定部205は、トラヒック情報を受信すると、例えばメモリ204に格納する。そして、例えば全ての被制御ノードからトラヒック情報を受信した後、パラメータ決定部205は、優先制御パラメータ決定処理を実施する(ステップS15)。この処理については以下で詳細に述べる。
優先制御パラメータ決定処理によって各被制御ノードのための優先制御パラメータが決定されると、パラメータ決定部205は、フレーム生成部208に指示して、各被制御ノードに対して決定された優先制御パラメータを含むフレームデータを生成させ、送信部206に優先制御パラメータを含むパケットを各被制御ノードへ送信させる(ステップS17)。送信の際には、アクセス制御部203の指示に従う。
上で述べたように優先制御パラメータが、IEEE802.11eに準拠している場合には、AIFS、CW及びTXOPを含む。
これに対して、被制御ノードAの受信部101は、制御ノードから優先制御パラメータを含むパケットを受信すると(ステップS19)、フレーム解析部102に出力する。フレーム解析部102は、優先制御パラメータを含むパケットであることを認識すると、優先制御パラメータのデータを優先制御部105に出力する。優先制御部105は、アクセス制御部104に対して受信した優先制御パラメータを設定する(ステップS21)。例えばアクセス制御部104は、受信した優先制御パラメータをメモリ109に格納する。アクセス制御部104は、設定された優先制御パラメータに従って送信部106からのパケット送信を制御する。そして処理はステップS1に戻る。
同様に、被制御ノードBの受信部101は、制御ノードから優先制御パラメータを含むパケットを受信すると(ステップS23)、フレーム解析部102に出力する。フレーム解析部102は、優先制御パラメータを含むパケットであることを認識すると、優先制御パラメータのデータを優先制御部105に出力する。優先制御部105は、アクセス制御部104に対して受信した優先制御パラメータを設定する(ステップS25)。例えばアクセス制御部104は、優先制御パラメータをメモリ109に格納する。アクセス制御部104は、設定された優先制御パラメータに従って送信部106からのパケット送信を制御する。そして処理はステップS7に戻る。
このような処理を繰り返すことによって、上で述べた効果を奏することができるようになる。
次に、優先制御パラメータ決定処理の第1の例について図10乃至図12を用いて説明する。パラメータ決定部205は、今回が最初の処理であるか判断する(ステップS31)。本実施の形態では、最初の状態は入出力レート比が1の状態であると仮定して、まず最初に優先度及びパラメータのデフォルト値を決定する。そこで、各被制御ノードについて評価値f(N,P)を算出し、メモリ204に格納する(ステップS33)。例えば、f(N,P)=N/Pである。STA0(n)、STA1(n)及びSTA2(n)については、N0/P0、N1/P1、N2/P2を算出する。そして、パラメータ決定部205は、算出された評価値f(N,P)に基づき、各被制御ノードの優先度を決定し、メモリ204に格納する(ステップS35)。優先度の決定については、例えば図11に示すようなテーブルで表されるようなルールに従う。すなわち、a、b及びcという値を事前に決定しておき、f(N,P)が、aより大きい場合には優先度「1」を設定し、bより大きくa以下であれば優先度「2」を設定し、cより大きくb以下であれば優先度「3」を設定し、c以下であれば優先度「4」を設定する。a乃至cのような閾値については、予め実験又はシミュレーションにより適切な値を定めておく。
そして、処理はステップS51に移行して、パラメータ決定部205は、各被制御ノードについて、それぞれの優先度に基づき優先制御パラメータを決定し、メモリ204に格納する(ステップS51)。そして元の処理に戻る。
ステップS51では、例えば図12に示すような優先度と優先制御パラメータ・セットとの対応関係テーブルを用いる。本実施の形態では優先度が高いほど優先度の数値が小さくなり、送信機会が増加するようになっている。図12の例では、CWについては最大値と最小値とを含む。また、TXOPについては、IEEE802.11b(DSSS(直接拡散方式(Direct Sequence Spread Spectrum)、CCK(Complementary Code Keying))の場合と、IEEE802.11a/g(ODFM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing))の場合と、その他の場合とで別々にパラメータ値が規定されている。なお、P≦Q≦R≦Sが成立し、T≦U≦V≦Wも成立している。CWについては、優先度が上がると、その値は小さくなってゆき、早くパケット送信を始められるようになるので、送信機会が増加する。AIFSについても同様に、優先度が上がると、その値が小さくなってゆき、早くパケット送信が始められるようになるので、送信機会が増加する。一方TXOPについては、優先度が高くなるほど、大きな値になるので独占してパケット送信を行う期間が長くなり、送信機会が増加する。なお、aCWmin及びaCWmaxは、予め定められている値である。
図10の説明に戻って、最初の処理ではない場合には、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードが存在するか判断する(ステップS37)。P<1となる被制御ノードが存在しない場合には、特に優先制御パラメータを変更する必要がないので、元の処理に戻る。既にメモリ204に格納されている優先制御パラメータをそのまま通知すればよい。一方、P<1となる被制御ノードが存在する場合には、各被制御ノードの評価値f(N,P)を算出して、メモリ204に格納する(ステップS39)。このステップについては計算方法はステップS33と同じであるが、Pの値が異なるのでステップS33で算出されたものとは異なる。
次に、パラメータ決定部205は、各被制御ノードについて、算出された評価値f(N,P)に基づき、各被制御ノードの優先度を決定し、メモリ204に格納する(ステップS41)。決定方法についてはステップS35と同じであるが、割り当てられる優先度は変化している可能性がある。
そして、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードのうちデフォルトの優先度から下げたものがあるか判断する(ステップS43)。ステップS35で決定された優先度のデフォルト値としてメモリ204に格納しておき、その値と比較する。輻輳が発生しているのに優先度が下がっているというのは、それよりも優先すべき被制御ノードが発生したことを表している。従って本ステップでは、このような条件が満たされているか確認するものである。この条件を満たしている場合には、P=1としてステップS33及びS35経由で特定された優先制御パラメータのデフォルト値を今回のパラメータ値として設定する(ステップS53)。そして元の処理に戻る。
一方、ステップS43の条件を満たさない場合には、パラメータ決定部205は、P=1となる被制御ノードが存在するか判断する(ステップS45)。これは、優先度の調整を行っても良い被制御ノードが存在するか、それとも全ての被制御ノードについてP<1となったかを確認している。もし、P=1となる被制御ノードが存在しない場合にはステップS53に移行する。
一方、P=1となる被制御ノードが存在する場合には、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードのうち評価値f(N,P)が最大の被制御ノードの優先度を1ランクだけ上げ(数値は1下げる)、メモリ204に格納する(ステップS47)。さらに、P=1となるノードのうち1つのノード(例えばランダムに選択する)の優先度を1ランクだけ下げ(数値は1上げる)、メモリ204に格納する(ステップS49)。なお、ここで選択された被制御ノードが、過去にP=1の場合の優先度から優先度を上げたことのある被制御ノードである場合には、P=1の時の優先度を設定する。そして、ステップS51に移行して、このように調整された優先度から優先制御パラメータを決定する。そして元の処理に戻る。
このような処理を繰り返すことによって、配下のノード数をベースに平衡状態の優先制御パラメータを特定して輻輳を防止すると共に、輻輳が発生した場合には被制御ノード(すなわち競合ノード)のトラヒックの状態に応じて平衡状態をベースに優先度を調整して、輻輳を解消している。図10の処理を繰り返せば、段階的に優先度が調整されるようになる。
なお、上で述べたP=1という条件については、P=1とみなせる状態ということを意味する。すなわち、P=1だけではなく、例えば1から予め定められた範囲内に入っていればP=1として取り扱ってもよい。以下で述べる第2の例についても同様である。
次に、優先制御パラメータ決定処理の第2の例について図13及び図14を用いて説明する。パラメータ決定部205は、今回が最初の処理であるか判断する(ステップS61)。本例では、最初の状態は入出力レート比Pが1の状態であると仮定して、まず最初に優先度及びパラメータの初期値(すなわちデフォルト値)を決定する。そこで、各被制御ノードについて評価値f(N,P)を算出し、メモリ204に格納する(ステップS63)。評価値f(N,P)については第1の例と同様である。そして、パラメータ決定部205は、算出された評価値f(N,P)に基づき、各被制御ノードの優先度を決定する(ステップS65)。優先度の決定については、例えば図11に示すようなテーブルで表されるようなルールに従う。これも第1の例と同様である。ステップS65で決定された各被制御ノードの優先度はデフォルト値としてメモリ204に格納しておく(ステップS67)。
そして、パラメータ決定部205は、各被制御ノードについて、それぞれの優先度に基づき優先制御パラメータを決定する(ステップS69)。ステップS69では、例えば図14に示すような優先度と優先制御パラメータ・セットとの対応関係テーブルを用いる。図14の対応関係パラメータの基本的な考え方は、図12に示した対応関係テーブルと同様である。すなわち、優先度が高いほど優先度の数値は小さくなり、送信機会が増加するようになっている。具体的には、優先度が上がると、CWについては数値が減少し、AIFSについても数値が減少し、TXOPについては数値が増加する。さらに、各被制御ノードの優先制御パラメータ値をデフォルト値としてメモリ204に格納する(ステップS71)。そして元の処理に戻る。
図13の最初のステップに戻って、最初の処理ではないと判断された場合には、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードが存在するか判断する(ステップS73)。P<1となる被制御ノードが存在しない場合には、特に優先制御パラメータを変更する必要がないので、元の処理に戻る。既にメモリ204に格納されている優先制御パラメータをそのまま通知すればよい。一方、P<1となる被制御ノードが存在する場合には、各被制御ノードの評価値f(N,P)を算出して、メモリ204に格納する(ステップS75)。このステップの計算方法はステップS63と同じであるが、Pの値が異なるのでステップS63で算出されたものとは異なる。
次に、パラメータ決定部205は、各被制御ノードについて、算出された評価値f(N,P)に基づき、各被制御ノードの優先度を決定し、メモリ204に格納する(ステップS77)。決定方法についてはステップS65と同じであるが、割り当てられる優先度は変化している可能性がある。
そして、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードのうちデフォルトの優先度から下げたものがあるか判断する(ステップS79)。ステップS67でメモリ204に格納されたデフォルトの優先度と、ステップS77で算出された優先度とを比較する。輻輳が発生しているのに優先度が下がっているというのは、それよりも優先すべき被制御ノードが発生したことを表している。従って本ステップでは、このような条件が満たされているか確認するものである。この条件を満たしている場合には、ステップS71で特定された優先制御パラメータのデフォルト値を今回のパラメータ値として設定する(ステップS87)。そして元の処理に戻る。
一方、ステップS79の条件を満たさない場合には、パラメータ決定部205は、P=1となる被制御ノードが存在するか判断する(ステップS81)。これは、優先度の調整を行っても良い被制御ノードが存在するか、それとも全ての被制御ノードについてP<1となったかを確認している。もし、P=1となる被制御ノードが存在しない場合にはステップS87に移行する。
一方、P=1となる被制御ノードが存在する場合には、パラメータ決定部205は、P<1となる被制御ノードのうち評価値f(N,P)が最大の被制御ノードの例えばAIFSの値を1だけ下げ、メモリ204に格納する(ステップS83)。ここではAIFSの値を調整する例を示しているが、他のパラメータを調整するようにしても良いし、複数のパラメータを調整するようにしても良い。また調整する幅も「1」でなくてもよい。なおTXOPを調整する場合には、値を増加させる。
さらに、パラメータ決定部205は、P=1となるノードのうち1つのノード(例えばランダムに選択する)の例えばAIFSを1だけ上げ、メモリ204に格納する(ステップS85)。ステップS83と同様に調整するパラメータは他のパラメータであっても良い。また複数のパラメータを調整するようにしても良い。さらに調整する幅も「1」でなくてもよい。なお、ここで選択された被制御ノードが、過去にP=1の場合のAIFS値から下げたことのある被制御ノードである場合には、P=1の時のAIFSの値を設定する。そして、元の処理に戻る。
このような処理を繰り返すことによって、配下のノード数をベースに平衡状態の優先制御パラメータを特定して輻輳を防止すると共に、輻輳が発生した場合には被制御ノード(すなわち競合ノード)のトラヒックの状態に応じて平衡状態をベースに優先制御パラメータを調整して、輻輳を解消している。図13の処理を繰り返せば、段階的に優先制御パラメータが調整されるようになる。
上で述べた例では、制御ノード(すなわち中継ノード)側で優先制御パラメータを決定するような例を述べたが、例えば優先度を制御ノードで決定し、当該優先度を被制御ノードに通知して、被制御ノードにおいて優先度から優先制御パラメータを決定及び設定するようにしてもよい。
例えば図15に示すような処理を実施する。まず、被制御ノードAの優先制御部105は、予め定められたトラヒック情報送信周期であるか判断する(ステップS91)。例えばタイマを保持しておき、トラヒック情報送信周期を計測させればよい。トラヒック情報送信周期でなければ、トラヒック情報送信周期になるまで待機する。一方、トラヒック情報送信周期である場合には、優先制御部105は、トラヒック監視部103に指示を行い、トラヒック監視部103は、指示に応じてメモリ109に格納されているトラヒック情報、すなわち配下のノード数並びに入力レートR(n-1)及び出力レートR(n)を読み出し(ステップS93)、優先制御部105に出力する。優先制御部105は、トラヒック監視部103から受信したトラヒック情報をフレーム生成部108に出力し、トラヒック情報を含むフレームデータを生成させ、さらにフレームデータから送信部106にトラヒック情報を含むパケットを制御ノードへ送信させる(ステップS95)。なお、送信の際には、アクセス制御部104の制御に従う。
なお、被制御ノードにおいて、入出力レート比P=R(n)/R(n-1)を算出して、入出力レート比及び配下のノード数を送信するようにしても良い。他の被制御ノードについても同様の処理を実施する。
これに対して制御ノードの受信部201は、被制御ノードからトラヒック情報を含むパケットを受信し(ステップS97)、フレーム解析部202に出力すると、フレーム解析部202はトラヒック情報を含むパケットであることを認識してパラメータ決定部205に出力する。パラメータ決定部205は、トラヒック情報を受信すると、例えばメモリ204に格納する。そして、パラメータ決定部205は、優先度決定処理を実施する(ステップS99)。例えば図10に示した優先制御パラメータ決定処理のうちステップS51を除去し、さらにステップS53においてデフォルトの優先度を設定すればよい。
そして、優先度決定処理によって各被制御ノードのための優先度が決定されると、パラメータ決定部205は、フレーム生成部208に指示して、各被制御ノードに対して決定された優先度を含むフレームを生成させ、送信部206に優先度を含むパケットを各被制御ノードへ送信させる(ステップS101)。
これに対して、被制御ノードの受信部101は、制御ノードから優先度を含むパケットを受信すると(ステップS103)、フレーム解析部102に出力する。フレーム解析部102は、優先度を含むパケットであることを認識すると、優先度のデータを優先制御部105に出力する。優先制御部105は、予めメモリ109に格納されている、優先度と優先制御パラメータ・セットとの対応関係テーブルとの対応関係テーブル(例えば図12)から、受信した優先度に対応する優先制御パラメータ・セットを読み出すことによって、優先制御パラメータを決定し(ステップS105)、アクセス制御部104に対して受信した優先制御パラメータを設定する(ステップS107)。例えばアクセス制御部104は、メモリ109に格納する。アクセス制御部104は、設定された優先制御パラメータに従って送信部106からのパケット送信を制御する。そして処理はステップS91に戻る。
このように優先度を制御ノードから被制御ノードに通知するようにしても同様の効果を得ることができる。
なお、上の説明ではわかりやすくするために制御ノードと被制御ノードが別構成となるように説明したが、無線アドホックネットワークの各ノードは、ルートノード及びツリーの末端のノード以外は、制御ノードであって且つ被制御ノードとなる。また、無線アドホックネットワークは、必要に応じてネットワークの構成は変化しうるため、ルートノードやツリーの末端のノードであっても、中継ノードとなる可能性がある。従って、制御ノードの機能と被制御ノードの機能は一体化されて実装される場合が多い。
そのような場合には、例えば図16に示すような構成となる。図16の無線通信機300は、受信部301と、フレーム解析部302と、トラヒック監視部303と、アクセス制御部304と、優先制御部305と、パラメータ決定部306と、送信部307と、送信バッファ部308と、フレーム生成部309と、メモリ310とを有する。受信部301、フレーム解析部302、アクセス制御部304と、送信部307、送信バッファ部308及びフレーム生成部309については、図5と図7に示したものと同様である。また、トラヒック監視部303は、トラヒック監視部103と同じ機能を有する。さらに、優先制御部305は、優先制御部105と同じ機能を有する。パラメータ決定部306は、パラメータ決定部205と同じ機能を有する。メモリ310については、メモリ109及び204に格納されているデータと同じデータが格納される。それぞれの機能の連携についても、図5及び図7に示したものと同様である。
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこのような実施の形態に限定されるものではない。例えば機能ブロック構成は、一例であって必ずしも実際の構成と一致するわけではない。また、処理フローについても処理結果が変わらない限りにおいて変更することは可能である。
さらに、図11及び図12のようなテーブルに含まれる数値は一例に過ぎず、例えば実験やシミュレーションなどによって適切な値が決定される。また、適用環境によっても異なる場合もあるので、複数のパターンを用意して、何らかの指標に応じて特定のパターンを採用するようにしても良い。
さらに、上で述べた規格は全て一例に過ぎず、本実施の形態の主要部分と適合可能な他の規格を採用するようにしても良い。
以上本実施の形態をまとめると以下のようになる。
無線アドホックネットワークのノードとなる、第1の態様に係る無線通信機は、ルートノードを最上位階層として自ノードより1つ下層の接続ノードである競合ノードから、当該競合ノードにおけるトラヒック評価指標値を受信する手段と、競合ノードにおけるトラヒック評価指標値に基づき、輻輳を防止且つ解消させるように各競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は当該パラメータ決定のための優先度を決定するパラメータ決定手段と、各競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は優先度を各競合ノードに送信する手段とを有する。
自ノードで用いるパラメータを自ら適切に決定するのは無線アドホックネットワークでは困難な場合もあるので、1つ上位階層のノードで、当該ノードから把握される各競合ノードのトラヒック評価指標値に基づき適切にパラメータを決定すれば、無線アドホックネットワークにおいて効果的に輻輳の防止及び解消を行うことができるようになる。なお、優先制御に係るパラメータではなく当該パラメータを決定するための優先度を送信して、競合ノード側でパラメータを決定しても同様の効果を得ることができる。
また、上で述べたパラメータ決定手段が、競合ノードにおいて相対的にトラヒック量が多くなる蓋然性が高い競合ノードほど送信機会を増加させ、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値が自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値を上回っている競合ノードほど送信機会を増加させるように、優先制御に係るパラメータを決定するようにしてもよい。このようなポリシーを導入することによって、通常時にも急な輻輳発生時にも適切な送信機会の割り当てが可能となる。
また、上で述べたトラヒック評価指標値が、競合ノードの配下のノード数と、受信データ指標値と、送信データ指標値とを含むようにしてもよい。この場合には、上で述べたパラメータ決定手段が、ノード数と、受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値(例えば実施の形態におけるf(N,P))を算出し、各競合ノードのパラメータ決定指標値を用いて、各競合ノードの優先制御に係るパラメータを決定するようにしてもよい。パラメータ決定指標値を導入することによって、ノード数と入出力比とを総合評価が可能となり、より適切なパラメータを決定できるようになる。
さらに、上で述べたトラヒック評価指標値が、競合ノードの配下のノード数と、受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比とを含むようにしてもよい。その際、上で述べたパラメータ決定手段が、ノード数と、受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値を算出し、各競合ノードのパラメータ決定指標値を用いて、各競合ノードの優先制御に係るパラメータを決定するようにしてもよい。上で述べたように、入出力比は、競合ノードで算出しても良いし本無線通信機で計算するようにしても良い。
また、上で述べたパラメータ決定手段が、パラメータ決定指標値を用いて優先度を決定し、当該優先度に対応して予め定められているパラメータセットを特定するようにしてもよい。例えば、優先度とパラメータセットとの対応関係テーブルや優先度を変数として各パラメータ値を算出する演算式を用意するようにしても良い。また、優先度を競合ノードに通知する場合には、パラメータ決定手段が、パラメータ決定指標値を用いて優先度を決定するようにしてもよい。
さらに、上で述べたパラメータ決定手段が、入出力比が1未満となる競合ノードが出現した場合に、当該競合ノードのうちパラメータ決定指標値に基づき優先度を上げる競合ノードを選択し、入出力比が1となる競合ノードのうち優先度を下げる競合ノードを選択するようにしてもよい。このような処理を行うことによって送信機会を調整して輻輳を解消させることができるようになる。
さらに、上で述べたパラメータ決定手段が、入出力比が1未満となる競合ノードが出現した場合に、当該競合ノードのうちパラメータ決定指標値に基づき少なくとも1の競合ノードを選択して、当該競合ノードのパラメータのうち少なくとも1つのパラメータの値を送信機会を増加させるように変更し、入出力比が1となる競合ノードのうち少なくとも1つの競合ノードを選択して、当該競合ノードのパラメータのうち少なくとも1つのパラメータの値を送信機会を減少させるように変更するようにしてもよい。優先度ではなくパラメータ自体を調整することによっても、送信機会の調整が適切に行われる。
なお、パラメータ決定手段が実行するパラメータ値の変更を段階的に実施するようにしてもよい。例えば優先度やパラメータの調整を繰り返し実施することによって段階的な調整が行われる。
さらに、上で述べたパラメータ決定手段が、入出力比が1未満となった後に1に戻った場合又は全ての競合ノードについての入出力比が1未満となった場合には、優先度を初期値に戻すようにしてもよい。調整が不能な場合や全てのノードが輻輳している場合にはデフォルトの状態に戻して輻輳の解消を図るものである。
また、上で述べたパラメータ決定手段が、入出力比が1未満となった後に1に戻った場合又は全ての競合ノードについての入出力比が1未満となった場合には、各競合ノードについてのパラメータの値を初期値に戻すようにしてもよい。調整が不能な場合や全てのノードが輻輳している場合にはデフォルトの状態に戻して輻輳の解消を図るものである。
さらに、第1の態様に係る無線通信機は、自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、自ノードの1つ上位階層のノードに、収集したトラヒック評価指標値を送信する手段と、自ノードの1つ上位階層のノードから、自ノードの優先制御に係るパラメータを受信し、設定する手段とをさらに有するようにしてもよい。無線アドホックネットワークでは、1つ下位階層のノードに対しては制御ノードとして機能するが、1つ上位階層のノードからは制御されるノードとして機能する。
また、第1の態様に係る無線通信機は、自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、自ノードの1つ上位階層のノードに、収集したトラヒック評価指標値を送信する手段と、自ノードの1つ上位階層のノードから、自ノードの優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、優先度に対応する優先制御に係るパラメータを特定し、設定する手段とをさらに有するようにしてもよい。優先度を受信して自らパラメータを特定するようにしても同様の効果を得られる。
さらに、上で述べたトラヒック監視手段が、受信パケットの送信元アドレスを監視することによって配下のノード数を計数して、トラヒック評価指標値を収集するようにしてもよい。
第2の態様に係る無線通信機は、ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集する手段と、トラヒック評価指標値又はノードの総数と受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、自ノードより1つ上位階層のノードに送信する手段と、1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータを受信して、設定する手段と、優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施する手段とを有する。
自ノードで用いるパラメータを自ら決定するのは無線アドホックネットワークでは困難な場合もあるので、1つ上位階層のノードに依頼することで1つ上位階層のノードから見て被制御ノードの中で適切なパラメータを得られるようになる。すなわち、無線アドホックネットワークにおいて効果的に輻輳の防止及び解消を行うことができるようになる。
さらに、第3の態様に係る無線通信機は、ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集する手段と、トラヒック評価指標値又はノードの総数と受信データ指標値に対する送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、自ノードより1つ上位階層のノードに送信する手段と、1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、優先度に対応する優先制御に係るパラメータを特定し、設定する手段と、優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施する手段とを有する。
なお、上で述べたような処理をハードウエアに実施させるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブル・ディスク、CD−ROM、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。なお、処理途中のデータについては、コンピュータのメモリ等の記憶装置に一時保管される。
(付記1)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機であって、
ルートノードを最上位階層として自ノードより1つ下層の接続ノードである競合ノードから、当該競合ノードにおけるトラヒック評価指標値を受信する手段と、
前記競合ノードにおける前記トラヒック評価指標値に基づき、輻輳を防止且つ解消させるように各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は当該パラメータ決定のための優先度を決定するパラメータ決定手段と、
各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は優先度を各前記競合ノードに送信する手段と、
を有する無線通信機。
(付記2)
前記パラメータ決定手段が、
前記競合ノードにおいて相対的にトラヒック量が多くなる蓋然性が高い競合ノードほど送信機会を増加させ、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値が前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値を上回っている競合ノードほど送信機会を増加させるように、前記優先制御に係るパラメータを決定する
付記1記載の無線通信機。
(付記3)
前記トラヒック評価指標値が、
前記競合ノードの配下のノード数と、前記受信データ指標値と、前記送信データ指標値とを含み、
前記パラメータ決定手段が、
前記ノード数と、前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値を算出し、各前記競合ノードの前記パラメータ決定指標値を用いて、各前記競合ノードの前記優先制御に係るパラメータを決定する
付記2記載の無線通信機。
(付記4)
前記トラヒック評価指標値が、
前記競合ノードの配下のノード数と、前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とを含み、
前記パラメータ決定手段が、
前記ノード数と、前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値を算出し、各前記競合ノードの前記パラメータ決定指標値を用いて、各前記競合ノードの前記優先制御に係るパラメータを決定する
付記2記載の無線通信機。
(付記5)
前記パラメータ決定手段が、
前記パラメータ決定指標値を用いて優先度を決定し、当該優先度に対応して予め定められているパラメータセットを特定する
付記3記載の無線通信機。
(付記6)
前記パラメータ決定手段が、
前記パラメータ決定指標を用いて優先度を決定する
付記3記載の無線通信機。
(付記7)
前記パラメータ決定手段が、
前記入出力比が1未満となる競合ノードが出現した場合に、当該競合ノードのうち前記パラメータ決定指標値に基づき前記優先度を上げる競合ノードを選択し、前記入出力比が1となる競合ノードのうち前記優先度を下げる競合ノードを選択する
付記5又は6記載の無線通信機。
(付記8)
前記パラメータ決定手段が、
前記入出力比が1未満となる競合ノードが出現した場合に、当該競合ノードのうち前記パラメータ決定指標値に基づき少なくとも1の競合ノードを選択して、当該競合ノードの前記パラメータのうち少なくとも1つのパラメータの値を送信機会を増加させるように変更し、
前記入出力比が1となる競合ノードのうち少なくとも1つの競合ノードを選択して、当該競合ノードの前記パラメータのうち少なくとも1つのパラメータの値を送信機会を減少させるように変更する
付記3記載の無線通信機。
(付記9)
前記パラメータ決定手段が実行する前記パラメータ値の変更を段階的に実施する
付記8記載の無線通信機。
(付記10)
前記パラメータ決定手段が、
前記入出力比が1未満となった後に1に戻った場合又は全ての前記競合ノードについての前記入出力比が1未満となった場合には、前記優先度を初期値に戻す
付記7記載の無線通信機。
(付記11)
前記パラメータ決定手段が、
前記入出力比が1未満となった後に1に戻った場合又は全ての前記競合ノードについての前記入出力比が1未満となった場合には、各前記競合ノードについての前記パラメータの値を初期値に戻す
付記8記載の無線通信機。
(付記12)
前記自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、
前記自ノードの1つ上位階層のノードに、収集した前記トラヒック評価指標値を送信する手段と、
前記自ノードの1つ上位階層のノードから、前記自ノードの優先制御に係るパラメータを受信し、設定する手段と、
をさらに有する付記1乃至11のいずれか1つ記載の無線通信機。
(付記13)
前記自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、
前記自ノードの1つ上位階層のノードに、収集した前記トラヒック評価指標値を送信する手段と、
前記自ノードの1つ上位階層のノードから、前記自ノードの優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、
前記優先度に対応する前記優先制御に係るパラメータを特定し、設定する手段と、
をさらに有する付記1乃至11のいずれか1つ記載の無線通信機。
(付記14)
前記トラヒック監視手段が、
受信パケットの送信元アドレスを監視することによって配下のノード数を計数して、前記トラヒック評価指標値を収集する
付記12又は13記載の無線通信機。
(付記15)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機であって、
ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集する手段と、
前記トラヒック評価指標値又は前記ノードの総数と前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、前記自ノードより1つ上位階層のノードに送信する手段と、
前記1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータを受信して、設定する手段と、
前記優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施する手段と、
を有する無線通信機。
(付記16)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機であって、
ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集する手段と、
前記トラヒック評価指標値又は前記ノードの総数と前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、前記自ノードより1つ上位階層のノードに送信する手段と、
前記1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、
前記優先度に対応する前記優先制御に係るパラメータを特定し、設定する手段と、
前記優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施する手段と、
を有する無線通信機。
(付記17)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機に実行させるためのプログラムであって、
前記無線通信機に、
ルートノードを最上位階層として自ノードより1つ下層の接続ノードである競合ノードから、当該競合ノードにおけるトラヒック評価指標値に基づき、輻輳を防止且つ解消させるように各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は当該パラメータ決定のための優先度を決定するステップと、
各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は前記優先度を各前記競合ノードに送信させるステップと、
を実行させるためのプログラム。
(付記18)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機に実行させるためのプログラムであって、
前記無線通信機に、
ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集するステップと、
前記トラヒック評価指標値又は前記ノードの総数と前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、前記自ノードより1つ上位階層のノードに送信させるステップと、
前記1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータを受信して、設定するステップと、
前記優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施するステップと、
を実行させるためのプログラム。
(付記19)
無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機に実行させるためのプログラムであって、
前記無線通信機に、
ルートノードを最上位階層として自ノードより下層のノードの総数と、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値と、前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値とを含むトラヒック評価指標値を収集するステップと、
前記トラヒック評価指標値又は前記ノードの総数と前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比との組み合わせを、前記自ノードより1つ上位階層のノードに送信させるステップと、
前記1つ上位階層のノードから、優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、
前記優先度に対応する前記優先制御に係るパラメータを特定し、設定するステップと、
前記優先制御に係るパラメータに従って優先制御を実施するステップと、
を実行させるためのプログラム。
100 競合ノード(被制御ノード)
101 受信部 102 フレーム解析部 103 トラヒック監視部
104 アクセス制御部 105 優先制御部 106 送信部
107 送信バッファ部 108 フレーム生成部 109 メモリ
200 中継ノード(制御ノード)
201 受信部 202 フレーム解析部 203 アクセス制御部
204 メモリ 205 パラメータ決定部 206 送信部
207 送信バッファ部 208 フレーム生成部

Claims (6)

  1. 無線アドホックネットワークのノードとなる無線通信機であって、
    ルートノードを最上位階層として自ノードより1つ下層の接続ノードである競合ノードから、当該競合ノードの配下のノード数を含む、当該競合ノードにおけるトラヒック評価指標値を受信する手段と、
    前記競合ノードにおける前記トラヒック評価指標値に基づき、輻輳を防止且つ解消させるように各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は当該パラメータ決定のための優先度を決定するパラメータ決定手段と、
    各前記競合ノードの優先制御に係るパラメータ又は優先度を各前記競合ノードに送信する手段と、
    を有する無線通信機。
  2. 前記パラメータ決定手段が、
    前記競合ノードにおいて相対的にトラヒック量が多くなる蓋然性が高い競合ノードほど送信機会を増加させ、1つ下層のノードからの受信データ量又は受信データレートである受信データ指標値が前記自ノードへの送信データ量又は送信データレートである送信データ指標値を上回っている競合ノードほど送信機会を増加させるように、前記優先制御に係るパラメータを決定する
    請求項1記載の無線通信機。
  3. 前記トラヒック評価指標値が、
    記受信データ指標値と、前記送信データ指標値とをさらに含み、
    前記パラメータ決定手段が、
    前記ノード数と、前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値を算出し、各前記競合ノードの前記パラメータ決定指標値を用いて、各前記競合ノードの前記優先制御に係るパラメータを決定する
    請求項2記載の無線通信機。
  4. 前記トラヒック評価指標値が、
    記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とをさらに含み、
    前記パラメータ決定手段が、
    前記ノード数と、前記受信データ指標値に対する前記送信データ指標値の比である入出力比とからパラメータ決定指標値を算出し、各前記競合ノードの前記パラメータ決定指標値を用いて、各前記競合ノードの前記優先制御に係るパラメータを決定する
    請求項2記載の無線通信機。
  5. 前記自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、
    前記自ノードの1つ上位階層のノードに、収集した前記トラヒック評価指標値を送信する手段と、
    前記自ノードの1つ上位階層のノードから、前記自ノードの優先制御に係るパラメータを受信し、設定する手段と、
    をさらに有する請求項1乃至4のいずれか1つ記載の無線通信機。
  6. 前記自ノードについてのトラヒック評価指標値を収集するトラヒック監視手段と、
    前記自ノードの1つ上位階層のノードに、収集した前記トラヒック評価指標値を送信する手段と、
    前記自ノードの1つ上位階層のノードから、前記自ノードの優先制御に係るパラメータ決定のための優先度を受信する手段と、
    前記優先度に対応する前記優先制御に係るパラメータを特定し、設定する手段と、
    をさらに有する請求項1乃至4のいずれか1つ記載の無線通信機。
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