JP5235508B2 - Communication device - Google Patents

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Description

本発明は、ネットワークコーディングを利用して情報伝送を行う通信装置に関する。   The present invention relates to a communication apparatus that performs information transmission using network coding.

ネットワークコーディング(Network Coding)とは、End-to-End間(送信ノードから受信ノードの間)の各通信装置(ノード)が独立パスを用いて、情報を符号化しながら通信する情報伝送方式であり、各通信装置は受信したメッセージ情報をまとめて符号化して1または複数の通信装置へ転送する。各通信装置は、符号化して送信した情報が受信ノードで復元できるように、自身が実行する符号化関数を定義する。なお、独立パスとは、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路上に位置する隣り合った通信装置同士を接続する1つの通信路(リンク)である。ネットワークコーディングを利用した通信では、1つの通信路で1種類のデータパケットしか伝送しない。   Network coding (Network Coding) is an information transmission method in which each communication device (node) between End-to-End (between sending node and receiving node) communicates while encoding information using an independent path. Each communication device collectively encodes the received message information and transfers it to one or more communication devices. Each communication device defines an encoding function to be executed by itself so that the information transmitted after encoding can be restored at the receiving node. An independent path is a single communication path (link) that connects adjacent communication apparatuses located on a transmission path from a transmission node to a reception node. In communication using network coding, only one type of data packet is transmitted over one communication path.

下記特許文献1には、ネットワークコーディングを利用して効率的な通信を実現する通信システムが記載されている。この特許文献1に記載の通信システムは、無線ネットワークが下記非特許文献1に記載された数学的なモデルを実装することにより実現されている。以下、特許文献1に記載された通信システムについて説明する。   Patent Document 1 below describes a communication system that realizes efficient communication using network coding. The communication system described in Patent Document 1 is realized by mounting a mathematical model described in Non-Patent Document 1 below on a wireless network. Hereinafter, the communication system described in Patent Document 1 will be described.

特許文献1に記載の通信システムでは、あるコンテンツデータの送信元の通信装置(送信ノード)が、コンテンツデータの配信を希望する他の通信装置(受信ノード)へコンテンツデータを送信する場合、自身に割り当てられた符号化関数を使用してコンテンツデータの符号化を行い、受信ノードまでの伝送経路を構成する隣接ノードの数と同数の符号化データを生成し、さらに、各符号化データに対してその復号化で使用する情報や伝送経路情報を含んだヘッダを付加し、符号化データごとに、異なるリンク(異なる隣接ノード)へ送信する。   In the communication system described in Patent Document 1, when a communication device (transmission node) that is a source of content data transmits content data to another communication device (reception node) that desires distribution of content data, Encodes the content data using the assigned encoding function, generates the same number of encoded data as the number of adjacent nodes constituting the transmission path to the receiving node, and further, for each encoded data A header including information used in the decoding and transmission path information is added, and the encoded data is transmitted to different links (different adjacent nodes).

また、隣接する通信装置から符号化データを受信した、受信ノードではない通信装置(伝送経路の途中の通信装置)は、そのヘッダ内の情報に基づいて、同じコンテンツデータに基づいて生成された符号化データを複数受信するかどうかを判断する。そして、受信する符号化データが1つだけの場合、受信した符号化データを、そのヘッダ内の情報が示す隣接ノードへ転送する。また、受信する符号化データが複数存在する場合、受信すべきすべての符号化データを受信後、それらの再符号化を行い、得られた符号化データに対してヘッダを付加した上で、対応する隣接ノードへ送信する。   A communication device that is not a receiving node (communication device in the middle of a transmission path) that has received encoded data from an adjacent communication device generates a code generated based on the same content data based on information in the header. Judgment is made on whether to receive a plurality of data. If only one piece of encoded data is received, the received encoded data is transferred to the adjacent node indicated by the information in the header. Also, if there are multiple encoded data to be received, after receiving all the encoded data to be received, re-encode them, add a header to the obtained encoded data, To the adjacent node.

受信ノードに相当する通信装置では、コンテンツデータを復元するために必要なすべての符号化データを受信後、受信した符号化データおよびそのヘッダ内の情報を利用してコンテンツデータを復元する。   In the communication device corresponding to the receiving node, after receiving all the encoded data necessary for recovering the content data, the content data is recovered using the received encoded data and information in the header thereof.

特開2006−31693号公報JP 2006-31693 A R. el. Al “Network Information Flow”,pp.1204-1216,IEEE Trans. on Information Theory,Vol.46,No.4,July 2000R. el. Al “Network Information Flow”, pp.1204-1216, IEEE Trans. On Information Theory, Vol.46, No.4, July 2000

しかしながら、上記従来の技術では、ヘッダサイズが大きいため、帯域を圧迫して安定した情報伝送を妨げる、という問題があった。上記従来の技術を適用する場合、たとえば図21に示した構成のメッセージにて符号化データを伝送する必要がある。このメッセージを構成するヘッダには、符号化データに対応するコンテンツデータを識別するためのシーケンス番号、符号化データの送信元のノードを示すリンク送信ノードID、符号化データの受信ノードを示すリンク受信ノードID、送信ノードから受信ノードまでの各伝送経路を構成する独立パスの情報である独立パスリストおよび伝送経路上の各ノードが再符号化処理を行う際に使用する符号化関数の情報である符号化関数リストが含まれる。特に、独立パスリストと符号化関数リストは、ネットワークを構成する通信装置の数が増加した場合、それに伴って増加するため、これらの情報の影響により、十分な効率化が実現できていなかった。なお、独立パスリストおよび符号化関数リストは、送信ノードにより生成され、伝送経路上のノードは、受信した符号化データのヘッダに含まれる独立パスリストおよび符号化関数リストを、再符号化したデータのヘッダに含めて送信する。   However, the above conventional technique has a problem in that since the header size is large, the band is compressed to prevent stable information transmission. When the above conventional technique is applied, for example, it is necessary to transmit encoded data using a message having the configuration shown in FIG. In the header constituting this message, a sequence number for identifying content data corresponding to the encoded data, a link transmission node ID indicating the transmission source node of the encoded data, and a link reception indicating the reception node of the encoded data The node ID, the independent path list that is the information of the independent paths constituting each transmission path from the transmission node to the reception node, and the information of the encoding function used when each node on the transmission path performs the re-encoding process. An encoding function list is included. In particular, the independent path list and the encoding function list increase with an increase in the number of communication devices constituting the network, so that sufficient efficiency cannot be realized due to the influence of these pieces of information. The independent path list and the encoding function list are generated by the transmission node, and the node on the transmission path re-encodes the independent path list and the encoding function list included in the header of the received encoded data. Included in the header and send.

また、ノードが移動し、ネットワークのトポロジー(Topology)が変化した場合、送信ノードは、独立パスリストおよび符号化関数リストを更新しなければならず、処理負荷が大きくなる、という問題があった。   In addition, when the node moves and the topology of the network changes, the transmitting node has to update the independent path list and the encoding function list, which increases the processing load.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ネットワークコーディングを利用した通信を従来よりも効率的に行う通信装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a communication apparatus that performs communication using network coding more efficiently than before.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、アドホックネットワークを構成し、他の通信装置宛のコンテンツデータに基づいて生成されたデータを受信した場合、当該受信データを符号化して転送する通信装置であって、前記アドホックネットワークのトポロジー情報を収集するトポロジー管理手段と、コンテンツデータの伝送開始を検出した場合に、前記トポロジー情報に基づいて、当該コンテンツデータの送信元通信装置である第1の通信装置から当該コンテンツデータの配信を希望する通信装置である第2の通信装置へのデータ伝送経路を算出する伝送経路算出手段と、前記伝送経路に基づいて、前記コンテンツデータに基づいて生成されたデータを受信した場合に実行する当該受信データの符号化処理、で使用する符号化関数を決定する符号化関数決定手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention configures an ad hoc network and encodes the received data when data generated based on content data addressed to another communication device is received. And a topology management unit that collects topology information of the ad hoc network and a transmission source communication device of the content data based on the topology information when detecting the start of content data transmission. A transmission path calculating means for calculating a data transmission path from a certain first communication apparatus to a second communication apparatus that is a communication apparatus that desires distribution of the content data, and based on the content data based on the transmission path The code used in the encoding process of the received data that is executed when the generated data is received Characterized in that and an encoding function determining means for determining a function.

この発明によれば、符号化データに付与するヘッダ情報を従来よりも少なくすることができ、帯域の使用効率を上げることができる、という効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to reduce the header information to be added to the encoded data as compared with the prior art, and to increase the band usage efficiency.

以下に、本発明にかかる通信装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a communication apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
図1は、本発明にかかる通信装置の実施の形態1の構成例を示す図である。この通信装置は、他の通信装置との間でコンテンツデータを送受信する機能をユーザに提供するアプリケーション1と、コンテンツデータの送信元の通信装置(以下、送信ノードと呼ぶ)から送信先の通信装置(以下、受信ノードと呼ぶ)までのデータ伝送経路を算出(検索)するルート管理部2と、自身が保持しているコンテンツデータまたは他の通信装置から受信したデータを符号化して転送するネットワークコーディング部3と、自身が属しているネットワークのトポロジー情報を収集し、管理しておくトポロジー管理部4と、ネットワークコーディング部3が符号化を行う際に使用する符号化関数を決定する符号化関数決定部5と、を備える。なお、ネットワークコーディング部3は、符号化処理を実行して得た符号化データを送信するにあたって通信プロトコル(Communication Protocol)を使用する。トポロジー管理部4は、トポロジー情報を収集するにあたって、制御プロトコル(Control Protocol)を構成するトポロジー制御プロトコル(Topology Control Protocol)を使用する。符号化関数決定部5は、符号化関数を決定するにあたって、制御プロトコルを構成するコーディング機能制御プロトコル(Coding Function Control Protocol)を使用する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a first embodiment of a communication device according to the present invention. This communication device includes an application 1 that provides a user with a function of transmitting / receiving content data to / from other communication devices, and a communication device that is a transmission destination from a communication device that is a transmission source of content data (hereinafter referred to as a transmission node). A route management unit 2 that calculates (searches) a data transmission path (hereinafter referred to as a receiving node), and network coding that encodes and transfers content data held by itself or data received from another communication device Unit 3, topology management unit 4 that collects and manages topology information of the network to which it belongs, and coding function determination that determines a coding function used when network coding unit 3 performs coding Part 5. The network coding unit 3 uses a communication protocol when transmitting encoded data obtained by executing the encoding process. The topology management unit 4 uses a topology control protocol that constitutes a control protocol when collecting topology information. The coding function determination unit 5 uses a coding function control protocol (Coding Function Control Protocol) that constitutes a control protocol when determining the coding function.

また、ネットワークコーディング部3は、入力データを符号化する符号化部31と、ルート管理部2により算出された伝送経路を構成する各独立パスの情報を取得し保持しておく独立パス管理部32と、符号化関数決定部5により決定された符号化関数の情報を取得し保持しておく符号化関数管理部33と、を備える。   The network coding unit 3 also encodes input data, and an independent path management unit 32 that acquires and holds information on each independent path constituting the transmission path calculated by the route management unit 2. And an encoding function management unit 33 that acquires and holds information on the encoding function determined by the encoding function determination unit 5.

図2は、トポロジー管理部4および符号化関数決定部5の構成例を示す図である。トポロジー管理部4は、ネットワーク内の通信装置の配置状態(トポロジー)の情報を収集するトポロジー管理実行部41と、トポロジー管理を行うために必要な制御信号(制御メッセージ)を他の通信装置との間で送受信する通信部42と、を備える。トポロジー管理実行部41は、ネットワーク内のノード検索を行ってトポロジー情報を収集するルーティング管理部411およびルーティング管理部411により収集されたトポロジー情報が登録されたトポロジー管理テーブル412を有する。通信部42は、他の通信装置へ制御メッセージを送信するメッセージ送信部421および他の通信装置からの制御メッセージを受信するメッセージ受信部422を備え、トポロジー制御プロトコルを実行する。なお、使用するトポロジー制御プロトコルは、たとえば、IETF(Internet Engineering Task Force)のMANET(Mobile Ad-hoc Network)ワーキンググループで規定されたプロトコルとする。   FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the topology management unit 4 and the encoding function determination unit 5. The topology management unit 4 communicates a topology management execution unit 41 that collects information on the arrangement state (topology) of communication devices in the network and a control signal (control message) necessary for performing topology management with other communication devices. A communication unit 42 for transmitting and receiving data. The topology management execution unit 41 includes a routing management unit 411 that performs node search in the network and collects topology information, and a topology management table 412 in which the topology information collected by the routing management unit 411 is registered. The communication unit 42 includes a message transmission unit 421 that transmits a control message to another communication device and a message reception unit 422 that receives a control message from another communication device, and executes a topology control protocol. The topology control protocol to be used is, for example, a protocol specified by the MANET (Mobile Ad-hoc Network) working group of IETF (Internet Engineering Task Force).

符号化関数決定部5は、自装置が使用する符号化関数の決定および他の通信装置に対して符号化関数の決定を指示する符号化関数制御部51と、他の通信装置に対して符号化関数の決定指示を行うために必要な制御信号(制御メッセージ)を他の通信装置との間で送受信する通信部52と、を備える。通信部52は、他の通信装置へ制御メッセージを送信するメッセージ送信部521および他の通信装置からの制御メッセージを受信するメッセージ受信部522を備え、コーディング機能制御プロトコルを実行する。   The encoding function determination unit 5 includes an encoding function control unit 51 that instructs the determination of the encoding function used by the own device and the determination of the encoding function to the other communication device, and the encoding to the other communication device. And a communication unit 52 that transmits and receives a control signal (control message) necessary for performing an instruction to determine an activation function to and from another communication device. The communication unit 52 includes a message transmission unit 521 that transmits a control message to another communication device and a message reception unit 522 that receives a control message from another communication device, and executes a coding function control protocol.

つづいて、上述した構成の通信装置がネットワークコーディングを利用して行うデータ伝送手順について、図面を参照しながら説明する。   Next, a data transmission procedure performed by the communication apparatus configured as described above using network coding will be described with reference to the drawings.

図3は、ネットワークコーディングを利用したデータ伝送の概要を示す図であり、たとえば通信装置T1〜T7により構成されたアドホックネットワークにおいて、通信装置T1を送信ノード、通信装置T6およびT7を受信ノードとした場合の動作概要を示している。なお、送信ノードに‘s’を付し、また、受信ノードには‘d’を付して説明を行う。この図3に示した例において、送信ノードである通信装置T1sは、自身に割り当てられた符号化関数を用いて、送信データ(コンテンツデータ)を伝送経路上の隣接ノード(隣接する通信装置)の数に応じて分割し(この例では2つ、以下、分割して得られたデータをそれぞれデータa,データbと呼ぶ)、それぞれを伝送経路上の隣接ノード(通信装置T2およびT3)に送信する。データaまたはデータbを受信した通信装置では、受信データを伝送経路上の隣接ノードへ転送する。また、データaおよびデータbの両方を受信した通信装置T4では、符号化関数として排他的論理和を使用して受信データを合成する。そして、得られた合成後のデータ(aXORb)を隣接する通信装置T5へ送る。通信装置T5は、通信装置T4から受信したデータを隣接する通信装置T6dおよびT7dへ転送する。受信ノードである通信装置T6dおよびT7dは、それぞれの符号化関数を用いて以下の計算を行う事により、データaおよびデータbの両方の情報を復元して受信データを得る(コンテンツデータを得る)。   FIG. 3 is a diagram showing an outline of data transmission using network coding. For example, in an ad hoc network constituted by communication devices T1 to T7, communication device T1 is a transmission node, and communication devices T6 and T7 are reception nodes. The operation outline is shown. The description will be made with ‘s’ attached to the transmitting node and ‘d’ attached to the receiving node. In the example shown in FIG. 3, the communication device T1s that is the transmission node uses the encoding function assigned to itself to transmit the transmission data (content data) to the adjacent node (adjacent communication device) on the transmission path. The data is divided according to the number (in this example, two, hereinafter, the data obtained by the division are referred to as data a and data b, respectively) and transmitted to adjacent nodes (communication devices T2 and T3) on the transmission path. To do. The communication device that has received the data a or the data b transfers the received data to the adjacent node on the transmission path. In addition, in the communication device T4 that has received both the data a and the data b, the received data is synthesized using an exclusive OR as an encoding function. Then, the obtained combined data (aXORb) is sent to the adjacent communication device T5. The communication device T5 transfers the data received from the communication device T4 to the adjacent communication devices T6d and T7d. The communication devices T6d and T7d as receiving nodes perform the following calculation using the respective encoding functions to restore the information of both data a and data b to obtain received data (obtain content data). .

通信装置T6d:受信データ=(a,b)=(a,aXOR(aXORb))
通信装置T7d:受信データ=(a,b)=(bXOR(aXORb),b)
Communication device T6d: received data = (a, b) = (a, aXOR (aXORb))
Communication device T7d: received data = (a, b) = (bXOR (aXORb), b)

図4は、ネットワークコーディングを利用したデータ伝送を説明するための図である。図4において、通信装置T10sは送信ノードであり、通信装置T09d、T19dおよびT29dは受信ノードである。また、通信装置T01〜T08、T11〜T18およびT21〜T28は送信ノードから各受信ノードまでの伝送経路を構成する他のノード(以下、説明の便宜上「中継ノード」と呼ぶ)である。この図4を用いて、送信ノード(通信装置T10s)から受信ノード(通信装置T09d,T19d,T29d)へコンテンツデータを送信する場合の動作を説明する。なお、各通信装置が符号化処理を行う場合に使用する符号化関数を“En”とする。ここで、「n」は通信装置と同じ識別番号とする。すなわち、通信装置T10sの符号化関数はE10s、通信装置T01の符号化関数はE01となる。   FIG. 4 is a diagram for explaining data transmission using network coding. In FIG. 4, the communication device T10s is a transmission node, and the communication devices T09d, T19d, and T29d are reception nodes. Further, the communication devices T01 to T08, T11 to T18, and T21 to T28 are other nodes (hereinafter referred to as “relay nodes” for convenience of explanation) that constitute a transmission path from the transmission node to each reception node. The operation when content data is transmitted from the transmission node (communication device T10s) to the reception nodes (communication devices T09d, T19d, T29d) will be described with reference to FIG. Note that the encoding function used when each communication apparatus performs the encoding process is “En”. Here, “n” is the same identification number as the communication device. That is, the encoding function of the communication device T10s is E10s, and the encoding function of the communication device T01 is E01.

たとえば通信装置T24では、受信するデータは、通信装置T03、T13およびT23との間に設定された3本の独立パスからの入力となる(入力パス数L=3)。また、送信するデータは、通信装置T15およびT25への2本の独立パスへの出力となる(出力パス数M=2)。そのため、通信装置T24は、通信装置T03、T13およびT24からの3データに対して符号化関数E24を用いた符号化を行い、2データに分割して、通信装置T15およびT25へ送信する。この処理を、送信ノード(通信装置T10s)から各受信ノード(通信装置T09d、T19dおよびT29d)への伝送経路を構成する各通信装置が繰り返す事により、End-to-End間でネットワークコーディングによるデータ伝送が行われる。符号化関数En(n=01,02,03,04,…)は、伝送経路の構成に対応して、符号化規則により受信ノードにて送信ノードの送信データ(コンテンツデータ)を復元できるように決定される。なお、本発明は、符号化規則には依存しない。   For example, in the communication device T24, the received data is input from three independent paths set between the communication devices T03, T13, and T23 (number of input paths L = 3). The data to be transmitted is output to two independent paths to the communication devices T15 and T25 (number of output paths M = 2). Therefore, the communication device T24 encodes the three data from the communication devices T03, T13, and T24 using the encoding function E24, divides the data into two data, and transmits the data to the communication devices T15 and T25. This processing is repeated by each communication device constituting a transmission path from the transmission node (communication device T10s) to each reception node (communication devices T09d, T19d, and T29d), so that data by network coding is end-to-end. Transmission takes place. The encoding function En (n = 0, 02, 03, 04,...) Is configured so that the transmission data (content data) of the transmission node can be restored at the reception node by the encoding rule in accordance with the configuration of the transmission path. It is determined. Note that the present invention does not depend on encoding rules.

次に、本実施の形態の通信装置による符号化動作(ネットワークコーディング動作)について図5を用いて説明する。ここでは、一例として、図4に示した通信装置T24の動作について説明する。なお、通信装置T24への入力パスに接続された通信装置T03、T13およびT23のそれぞれから受信する受信データをデータD1、D2およびD3とし、また、出力パスに接続された通信装置T15およびT25のそれぞれに対して送信する送信データをデータD4およびD5とする。ただし、各受信データおよび送信データは、符号化ヘッダ(以下、単に「ヘッダ」と記載する)が付加された状態で伝送される。ヘッダの詳細については後述する。   Next, an encoding operation (network coding operation) performed by the communication apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. Here, as an example, the operation of the communication device T24 illustrated in FIG. 4 will be described. The received data received from each of the communication devices T03, T13 and T23 connected to the input path to the communication device T24 is data D1, D2 and D3, and the communication devices T15 and T25 connected to the output path The transmission data to be transmitted to each is assumed to be data D4 and D5. However, each reception data and transmission data is transmitted with an encoded header (hereinafter simply referred to as “header”) added thereto. Details of the header will be described later.

通信装置T24では、各入力パス経由で受信したデータD1、D2およびD3を自身の符号化関数E24を使用して符号化することにより、データD4およびD5を生成し、それぞれを対応する出力パス経由で送信する。ここで符号化関数E24は、図5に示したように、例えばe1,e2,e3,e4,e5,e6を要素とする行列である。通信装置T24は、入力が3系統(入力パス数L=3)であり出力が2系統(出力パス数M=2)であるため、符号化関数E24は、2行3列の行列となる。   The communication device T24 generates data D4 and D5 by encoding the data D1, D2 and D3 received via each input path using its own encoding function E24, and passes each through the corresponding output path. Send with. Here, as shown in FIG. 5, the encoding function E24 is a matrix having e1, e2, e3, e4, e5, and e6 as elements, for example. Since the communication device T24 has three inputs (number of input paths L = 3) and two outputs (number of output paths M = 2), the encoding function E24 is a matrix with 2 rows and 3 columns.

通信装置T24は、上記符号化処理を実行して得られた送信データのそれぞれに対して、ヘッダを付加し、符号化データメッセージとして出力パスへ出力(送信)する。詳細については後述するが、ヘッダ(符号化ヘッダ)には、符号化データメッセージを受信した通信装置がそれに含まれるデータを同期して符号化するために必要な情報を含んでいる。たとえば、ヘッダには同じコンテンツデータに基づいて生成された符号化データかどうかを判別するためのシーケンス番号が含まれる。   The communication device T24 adds a header to each piece of transmission data obtained by executing the above encoding process, and outputs (transmits) the encoded data message to the output path. Although details will be described later, the header (encoded header) includes information necessary for the communication device that has received the encoded data message to encode the data included in the communication device synchronously. For example, the header includes a sequence number for determining whether the encoded data is generated based on the same content data.

図6−1および図6−2は、それぞれ、本実施の形態の通信装置が送信する符号化データメッセージの構成例および本実施の形態の通信装置が符号化データメッセージを受信した場合に返送する符号化データ応答メッセージの構成例を示す図である。図示したように、符号化データメッセージは、ヘッダおよび符号化データを含む。ヘッダは、シーケンス番号、リンク送信ノードID、リンク受信ノードIDおよび経路IDにより構成される。また、符号化データ応答メッセージは、符号化データメッセージに含まれるものと同じ構成のヘッダと、符号化データの受信結果(結果)を含む。なお、通信装置は、符号化データメッセージを受信し、符号化データ応答メッセージを返信する場合には、受信した符号化データメッセージに含まれていたヘッダを符号化データの受信結果にそのまま付加することにより、符号化データ応答メッセージを生成する。   FIGS. 6A and 6B are returned when the configuration example of the encoded data message transmitted by the communication apparatus according to the present embodiment and the communication apparatus according to the present embodiment receive the encoded data message, respectively. It is a figure which shows the structural example of an encoding data response message. As shown, the encoded data message includes a header and encoded data. The header includes a sequence number, a link transmission node ID, a link reception node ID, and a route ID. The encoded data response message includes a header having the same configuration as that included in the encoded data message and a reception result (result) of the encoded data. When a communication device receives an encoded data message and returns an encoded data response message, the communication device adds the header included in the received encoded data message to the reception result of the encoded data as it is. Thus, an encoded data response message is generated.

シーケンス番号は、送信ノードである通信装置が符号化した単位である事を識別する番号。すなわち、同じコンテンツデータに基づいて生成された符号化データかどうかを判別するための情報である。たとえば図5に示した例では、入力データであるデータD1、D2およびD3の各シーケンス番号は同一となる。そのため、通信装置T24による符号化動作では、これらのデータを同期して符号化する。   The sequence number is a number that identifies the unit encoded by the communication device that is the transmission node. That is, it is information for determining whether or not the encoded data is generated based on the same content data. For example, in the example shown in FIG. 5, the sequence numbers of the data D1, D2, and D3 that are input data are the same. Therefore, in the encoding operation by the communication device T24, these data are encoded synchronously.

リンク送信/受信ノードIDは、メッセージを送信/受信する通信装置の識別情報である。たとえば図6−3に示したように、リンクL0324にて通信装置T03がT24へ送信する符号化データメッセージにおいては、通信装置T03のID(識別情報)がリンク送信ノードID、通信装置T24のIDがリンク受信ノードIDとなる。また、通信装置T24が通信装置T03へ送信する符号化データ応答メッセージにおいても、通信装置T03のIDがリンク送信ノードID、通信装置T24のIDがリンク受信ノードIDとなる。   The link transmission / reception node ID is identification information of a communication device that transmits / receives a message. For example, as shown in FIG. 6-3, in an encoded data message transmitted from the communication device T03 to T24 on the link L0324, the ID (identification information) of the communication device T03 is the link transmission node ID and the ID of the communication device T24. Becomes the link receiving node ID. In the encoded data response message transmitted from the communication device T24 to the communication device T03, the ID of the communication device T03 is the link transmission node ID, and the ID of the communication device T24 is the link reception node ID.

経路IDは、符号化データを受信した通信装置が、受信した符号化データをさらに符号化する際に使用する符号化関数を決定するための情報であり、送信ノードにより生成された情報である。すなわち、あるコンテンツデータの送信ノードから受信ノードまでの伝送経路上で送信される符号化データメッセージのヘッダには、同じ経路IDが含まれる。   The path ID is information for the communication device that has received the encoded data to determine an encoding function to be used when the received encoded data is further encoded, and is information generated by the transmission node. That is, the same path ID is included in the header of the encoded data message transmitted on the transmission path from the transmission node to the reception node of certain content data.

図7は、本実施の形態の通信装置による符号化(ネットワークコーディング)動作の詳細を説明するための図であり、具体的には、図4に示した通信装置24の動作例を示している。この図7を用いて、符号化動作の詳細を説明する。   FIG. 7 is a diagram for explaining details of the encoding (network coding) operation by the communication apparatus of the present embodiment, and specifically shows an operation example of the communication apparatus 24 shown in FIG. . Details of the encoding operation will be described with reference to FIG.

通信装置24は、各入力パスから同じシーケンス番号の符号化データメッセージを受信すると、図7に示したように、各符号化データメッセージに含まれる符号化データ(符号化データD1,D2,D3)を、所定サイズの符号化単位に分けて符号化する。この時、利用する符号化関数E24は、符号化データメッセージに含まれる経路IDに対応する符号化関数とする。なお、符号化関数は、符号化データメッセージの受信に先立ち、符号化関数決定部5(図1参照)にて予め決定しておく。符号化関数の決定動作については後述する。この例では、符号化単位であるデータD11,D21,D31を入力として、通信装置符号化関数E24を用いて符号化する事により、データD41およびD51を得る。他の各符号化単位に対しても同様の処理を実行し、データD42,D43,…,D52,D53,…を得る。そして、これらの情報を、通信装置T15およびT25宛ての符号化データメッセージにて送信する。具体的には、リンク送信ノードIDに自身(通信装置T24)のIDを設定し、リンク受信ノードIDに通信装置T15のIDを設定し、さらに、データD41,D42,…を含んだ符号化データD4を含んだ符号化データメッセージと、リンク送信ノードIDに自身(通信装置T24)のIDを設定し、リンク受信ノードIDに通信装置T25のIDを設定し、さらに、データD51,D52,…を含んだ符号化データD5を含んだ符号化データメッセージと、を送信する。   When the communication device 24 receives the encoded data message having the same sequence number from each input path, as shown in FIG. 7, the encoded data (encoded data D1, D2, D3) included in each encoded data message is received. Are divided into coding units of a predetermined size. At this time, the encoding function E24 to be used is an encoding function corresponding to the path ID included in the encoded data message. The encoding function is determined in advance by the encoding function determination unit 5 (see FIG. 1) prior to reception of the encoded data message. The encoding function determination operation will be described later. In this example, data D41 and D51 are obtained by inputting data D11, D21, and D31, which are encoding units, and using the communication device encoding function E24. The same processing is executed for the other encoding units, and data D42, D43,..., D52, D53,. These pieces of information are transmitted as encoded data messages addressed to the communication devices T15 and T25. Specifically, the ID of the communication device T24 is set as the link transmission node ID, the ID of the communication device T15 is set as the link reception node ID, and the encoded data includes data D41, D42,. The encoded data message including D4, the ID of the communication device T24 is set as the link transmission node ID, the ID of the communication device T25 is set as the link reception node ID, and the data D51, D52,. The encoded data message including the encoded data D5 included is transmitted.

ここで、符号化データメッセージの受信に先立って符号化関数決定部5が符号化関数を決定する動作について説明する。図8は、符号化関数決定部5が符号化関数を決定する際に使用するコーディング機能制御プロトコルのシーケンス例を示す図である。図8では、送信ノードから各受信ノードまでの伝送経路を構成する通信装置の数が7の場合に、送信ノードである通信装置T1sが他の通信装置(中継ノードである通信装置T2〜T5,受信ノードである通信装置T6dおよびT7d)に対して符号化関数を決定するように指示を行うシーケンスを示している。   Here, an operation in which the encoding function determination unit 5 determines the encoding function prior to reception of the encoded data message will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a sequence example of a coding function control protocol used when the encoding function determination unit 5 determines an encoding function. In FIG. 8, when the number of communication devices constituting the transmission path from the transmission node to each reception node is 7, the communication device T1s that is the transmission node is connected to other communication devices (communication devices T2 to T5 that are relay nodes). The sequence for instructing the communication devices T6d and T7d), which are receiving nodes, to determine the encoding function is shown.

送信ノードである通信装置T1は、既存の方法(いかなる方法でもよい)により各受信ノードまでの伝送経路を算出し、算出した伝送経路を構成する全ての他の通信装置に対して、符号化関数決定指示メッセージを送信する。このメッセージを受信した各通信装置(通信装置T2〜T7)は、受信したメッセージに含まれる情報に基づいて自身が使用する符号化関数を決定し、決定処理が完了した事を示す情報を符号化関数決定応答メッセージにて通信装置T1に返送する。通信装置T1は、全ての通信装置において符号化関数決定処理が完了した事を確認すると、情報伝送の準備が完了したと判断する。以下に、これらの符号化関数決定指示メッセージおよび符号化関数決定応答メッセージの詳細について、図9−1および図9−2を参照しながら説明する。   The communication device T1, which is a transmission node, calculates a transmission path to each reception node by an existing method (any method may be used), and applies an encoding function to all other communication devices constituting the calculated transmission path. Send a decision instruction message. Each communication device (communication devices T2 to T7) that has received this message determines an encoding function to be used based on information contained in the received message, and encodes information indicating that the determination process has been completed. A function determination response message is returned to the communication device T1. When the communication device T1 confirms that the encoding function determination processing has been completed in all the communication devices, the communication device T1 determines that preparation for information transmission has been completed. Details of the encoding function determination instruction message and the encoding function determination response message will be described below with reference to FIGS. 9-1 and 9-2.

図9−1に示したように、符号化関数決定指示メッセージは、指示先ノードID、送信ノードID、受信ノードIDリスト、独立パス数および経路IDを含む。指示先ノードIDは、符号化関数の決定処理実行を指示する相手先の識別情報であり、符号化関数決定指示メッセージの宛先である。送信ノードIDは、データ伝送を行う送信ノードの識別情報であり、符号化関数決定指示メッセージの送信元の識別情報を兼ねている。受信ノードIDリストは、受信ノードの数(ノード数)とその識別情報(1つ以上のノードIDを含んだノードIDリスト)の組み合わせから構成される情報である。独立パス数は、送信ノードから各受信ノードまでの伝送経路を構成する独立パスの数であり、符号化関数決定指示メッセージを受信した通信装置が伝送経路を算出する際に使用する情報である。経路IDは、送信ノードが生成する情報であり、上述したように、符号化データメッセージを受信した通信装置が、その中に含まれるデータを符号化する際に使用する符号化関数を特定するための情報である。この情報は、たとえば、送信ノードが自身のID(送信ノードID)にシリアル番号を付加することにより生成される。   As illustrated in FIG. 9A, the encoding function determination instruction message includes an instruction destination node ID, a transmission node ID, a reception node ID list, the number of independent paths, and a path ID. The instruction destination node ID is identification information of the other party that instructs execution of the encoding function determination process, and is the destination of the encoding function determination instruction message. The transmission node ID is identification information of a transmission node that performs data transmission, and also serves as identification information of the transmission source of the encoding function determination instruction message. The receiving node ID list is information composed of a combination of the number of receiving nodes (number of nodes) and identification information thereof (node ID list including one or more node IDs). The number of independent paths is the number of independent paths constituting the transmission path from the transmission node to each reception node, and is information used when the communication apparatus that has received the encoding function determination instruction message calculates the transmission path. The path ID is information generated by the transmission node, and as described above, the communication device that has received the encoded data message specifies the encoding function used when encoding the data included therein. Information. This information is generated, for example, when the transmission node adds a serial number to its own ID (transmission node ID).

また、図9−2に示したように、符号化関数決定応答メッセージは、指示先ノードID、送信ノードID、経路IDおよび結果を含む。指示先ノードIDは、符号化関数決定応答メッセージの送信元の識別情報である。送信ノードは、この情報から処理を完了したノードを特定する。送信ノードIDは、データ伝送を行う送信ノードの識別情報であり、符号化関数決定応答メッセージの宛先の識別情報を兼ねている。経路IDには、符号化関数決定指示メッセージで送られた経路IDと同じ値を設定する。送信ノードは、この値から該当するデータ伝送を特定する。結果は、符号化関数決定処理の実行結果を示す情報であり、たとえば、符号化関数決定が正常に終了(成功)した場合は「0」を、それ以外(失敗)の場合には、失敗理由に応じた値を設定する。   Also, as illustrated in FIG. 9B, the encoding function determination response message includes an instruction destination node ID, a transmission node ID, a route ID, and a result. The instruction destination node ID is identification information of the transmission source of the encoding function determination response message. The transmitting node identifies the node that has completed the processing from this information. The transmission node ID is identification information of the transmission node that performs data transmission, and also serves as identification information of the destination of the encoding function determination response message. For the path ID, the same value as the path ID sent in the encoding function determination instruction message is set. The transmitting node specifies the corresponding data transmission from this value. The result is information indicating the execution result of the encoding function determination process. For example, “0” is obtained when the encoding function determination is normally completed (successful), and the failure reason is indicated otherwise (failure). Set a value according to.

図9−2の例では、結果フィールドが「−1」の場合、失敗理由が「送信ノードがトポロジーテーブルに存在しない」を、「−2」の場合、失敗理由が「受信ノードがトポロジーテーブルに存在しない」を、「−3」の場合、失敗理由が「指定独立パス数が確保できない」を、「−4」の場合、失敗理由が「要求タイムアウト」を、「−9」の場合、失敗理由が「その他」を示す。また、「−3」の場合は、符号化関数の計算が不能とし、独立パスを開放する。このとき、確保できないことが判明した時点で符号化関数決定応答メッセージを返信する。「−4」の場合も独立パスを開放する。   In the example of FIG. 9B, when the result field is “−1”, the failure reason is “the transmission node does not exist in the topology table”, and when “−2”, the failure reason is “the reception node is in the topology table”. If "Not exists" is "-3", the reason for failure is "The number of designated independent paths cannot be secured". If "-4", the reason for failure is "Request timeout". If it is "-9", it fails. The reason is “Other”. In the case of “−3”, the encoding function cannot be calculated and the independent path is released. At this time, an encoding function determination response message is returned when it is determined that it cannot be secured. In the case of “−4”, the independent path is also released.

なお、本実施の形態で使用する符号化関数削除指示メッセージおよび符号化関数削除応答メッセージの構成例を図10−1および図10−2に示す。   Note that configuration examples of the encoding function deletion instruction message and the encoding function deletion response message used in the present embodiment are shown in FIGS. 10-1 and 10-2.

符号化関数削除指示メッセージは、指示先ノードID、送信ノードIDおよび経路IDを含む。指示先ノードIDは、決定済みの符号化関数の削除を指示する相手先の識別情報であり、符号化関数削除指示メッセージの宛先である。送信ノードIDは、伝送データ(コンテンツデータ)の送信元(送信ノード)の識別情報であり、符号化関数削除指示メッセージの送信元の識別情報を兼ねている。経路IDは、送信ノードが生成する情報であり、このメッセージを受信した通信装置が、削除する符号化関数を特定するための情報である。   The encoding function deletion instruction message includes an instruction destination node ID, a transmission node ID, and a path ID. The instruction destination node ID is identification information of the other party that instructs to delete the determined encoding function, and is the destination of the encoding function deletion instruction message. The transmission node ID is identification information of a transmission source (transmission node) of transmission data (content data), and also serves as identification information of the transmission source of the encoding function deletion instruction message. The route ID is information generated by the transmission node, and is information for specifying a coding function to be deleted by the communication device that has received this message.

本実施の形態の通信装置は、符号化関数削除指示メッセージを受信した場合、それに含まれる経路IDに基づいて、受信メッセージが指示する符号化関数を特定し、特定した符号化関数を削除する。   When receiving the encoding function deletion instruction message, the communication apparatus according to the present embodiment specifies the encoding function indicated by the received message based on the path ID included therein, and deletes the specified encoding function.

符号化関数削除応答メッセージは、指示先ノードID、送信ノードID、経路IDおよび結果を含む。指示先ノードIDは、符号化関数削除応答メッセージの送信元の識別情報である。送信ノードは、この情報から処理を完了したノードを特定する。送信ノードIDは、伝送データ(コンテンツデータ)の送信元(送信ノード)の識別情報であり、符号化関数削除応答メッセージの宛先の識別情報を兼ねている。経路IDには、符号化関数削除指示メッセージで送られた経路IDと同じ値を設定する。送信ノードは、この値から該当するデータ伝送を特定する。結果は、符号化関数の削除が正常に終了したかどうか(削除が成功したかどうか)を示す情報であり、たとえば、成功の場合「0」、失敗の場合は「−1」を設定する。   The encoding function deletion response message includes an instruction destination node ID, a transmission node ID, a route ID, and a result. The instruction destination node ID is identification information of the transmission source of the encoding function deletion response message. The transmitting node identifies the node that has completed the processing from this information. The transmission node ID is identification information of a transmission source (transmission node) of transmission data (content data), and also serves as identification information of a destination of the encoding function deletion response message. For the route ID, the same value as the route ID sent in the encoding function deletion instruction message is set. The transmitting node specifies the corresponding data transmission from this value. The result is information indicating whether or not the deletion of the encoding function has been completed normally (whether or not the deletion was successful). For example, “0” is set for success and “−1” is set for failure.

つづいて、本実施の形態の通信装置により構成された通信システムにおけるデータ伝送動作について説明する。図11は、本実施の形態の通信システムにおけるデータ伝送動作の一例を示す図であり、各ノード(通信装置)が実行する処理の構成を示す図である。   Next, the data transmission operation in the communication system configured by the communication device of the present embodiment will be described. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a data transmission operation in the communication system according to the present embodiment, and is a diagram illustrating a configuration of processing executed by each node (communication device).

送信ノードに相当する通信装置においては、ルーティング処理、独立パス管理処理、符号化関数決定処理、データ伝送設定処理およびネットワークコーディング通信処理を実行する。   In the communication device corresponding to the transmission node, routing processing, independent path management processing, encoding function determination processing, data transmission setting processing, and network coding communication processing are executed.

ルーティング処理は、定期的にトポロジー(ネットワーク内の各通信装置の配置状態の情報)を更新する処理である。この処理では、トポロジー管理部4のトポロジー管理実行部41を構成するルーティング管理部411(図1および図2参照)が、トポロジー制御プロトコルに従って制御メッセージの送受信をネットワーク内の他の通信装置と行い、トポロジー情報を定期的に収集する。また、収集したトポロジー情報をトポロジー管理テーブル412へ登録し、トポロジー管理テーブル412を更新する。   The routing process is a process for periodically updating the topology (information on the arrangement state of each communication device in the network). In this processing, the routing management unit 411 (see FIGS. 1 and 2) that constitutes the topology management execution unit 41 of the topology management unit 4 performs transmission and reception of control messages with other communication devices in the network according to the topology control protocol, Collect topology information regularly. The collected topology information is registered in the topology management table 412 and the topology management table 412 is updated.

独立パス管理処理は、アプリケーション1がネットワークコーディング通信によるデータ伝送開始を指示する処理(nc_open())を実行した場合に実行する処理である。この処理では、伝送経路算出手段に相当するルート管理部2が、通信相手先となる受信ノードの情報をアプリケーション1から受け取ると、さらに、トポロジー管理部4からトポロジー情報を取得し、これらの受信ノード情報およびトポロジー情報に基づいて、各受信ノードまでの伝送経路を算出する。なお、算出した伝送経路の情報は、その管理情報である経路IDと関連付けられ、ネットワークコーディング部3の独立パス管理部32で管理される。   The independent path management process is a process executed when the application 1 executes a process (nc_open ()) instructing the start of data transmission by network coding communication. In this process, when the route management unit 2 corresponding to the transmission path calculation means receives the information of the receiving node as the communication partner from the application 1, it further acquires the topology information from the topology management unit 4, and these receiving nodes Based on the information and the topology information, a transmission path to each receiving node is calculated. The calculated transmission path information is associated with the path ID which is the management information, and is managed by the independent path management section 32 of the network coding section 3.

符号化関数決定処理は、上記独立パス管理処理につづいて実行される処理であり、この処理では、符号化関数決定部5の符号化関数制御部51が、ルート管理部2により算出された伝送経路の情報に基づいて、当該伝送経路上でネットワークコーディング通信を行う際に使用する符号化関数を決定する。なお、決定した符号化関数の情報は、上記経路IDと関連付けられ、ネットワークコーディング部3の符号化関数管理部33で管理される。   The encoding function determination process is a process executed following the independent path management process. In this process, the encoding function control unit 51 of the encoding function determination unit 5 transmits the transmission calculated by the route management unit 2. Based on the path information, an encoding function to be used when performing network coding communication on the transmission path is determined. Note that the information on the determined encoding function is associated with the path ID and managed by the encoding function management unit 33 of the network coding unit 3.

データ伝送設定処理は、ネットワークコーディング通信を行う際に使用する符号化関数の決定処理などを実行するように、他の通信装置(中継ノードおよび受信ノード)に対して指示を行う処理である。この処理では、符号化関数決定部5の符号化関数制御部51が他の通信装置に対して送信する制御メッセージを生成し、メッセージ送信部521経由で送信する。また、符号化関数制御部51は、送信した制御メッセージに対する応答メッセージが他の通信装置から送信された場合、当該応答メッセージをメッセージ受信部52経由で受信する。なお、符号化関数制御部51が送受信する制御メッセージは、上述した符号化関数決定指示メッセージおよび符号化関数決定応答メッセージ(図9−1および図9−2参照)である。符号化関数制御部51は、符号化関数決定指示メッセージを受信した通信装置が、自身(送信ノードに相当する通信装置)が算出した伝送経路と同じ伝送経路を算出するために必要な情報、すなわち、上記ルート管理部2が伝送経路を算出する際に使用した情報であって、符号化関数決定指示を受信した通信装置が保持していない情報を、符号化関数決定指示メッセージに含めて送信する。   The data transmission setting process is a process for instructing other communication devices (relay nodes and reception nodes) to execute a determination process of an encoding function used when performing network coding communication. In this process, the encoding function control unit 51 of the encoding function determination unit 5 generates a control message to be transmitted to another communication device, and transmits the control message via the message transmission unit 521. In addition, when a response message for the transmitted control message is transmitted from another communication device, the encoding function control unit 51 receives the response message via the message reception unit 52. The control messages transmitted and received by the encoding function control unit 51 are the above-described encoding function determination instruction message and the encoding function determination response message (see FIGS. 9-1 and 9-2). The encoding function control unit 51 receives information necessary for the communication apparatus that has received the encoding function determination instruction message to calculate the same transmission path as the transmission path calculated by itself (the communication apparatus corresponding to the transmission node), that is, Information that is used when the route management unit 2 calculates the transmission path and that is not held by the communication device that has received the encoding function determination instruction is included in the encoding function determination instruction message and transmitted. .

ネットワークコーディング通信処理は、上述した独立パス管理処理、符号化関数決定処理およびデータ伝送設定処理を実行し、他の通信装置が所定の処理を実行してデータ伝送を行うための準備が終了後、アプリケーション1がデータ伝送の開始を指示する処理(nc_send())を実行したことを検出した場合に実行する処理である。この処理では、ネットワークコーディング部3の符号化部31が、符号化関数決定部5が実行した符号化関数決定処理にて決定された符号化関数を使用して、受信ノードへ送信するコンテンツデータを符号化し、得られた符号化データにヘッダを付加して符号化データメッセージ(図6−1参照)として送信する。なお、符号化部31では、上述したとおり、出力パス(ルート管理部2により算出された伝送経路上の隣接ノード)の数と同数の符号化データが生成されることとなる。各符号化データメッセージは、独立パス管理処理にて算出された伝送経路情報が示す各出力パスの中の対応するパスへ出力される。   The network coding communication process executes the independent path management process, the encoding function determination process, and the data transmission setting process described above, and after other communication devices execute a predetermined process and prepare for data transmission, This process is executed when it is detected that the application 1 has executed the process (nc_send ()) for instructing the start of data transmission. In this process, the encoding unit 31 of the network coding unit 3 uses the encoding function determined in the encoding function determination process executed by the encoding function determination unit 5 to transmit the content data to be transmitted to the receiving node. The data is encoded, a header is added to the obtained encoded data, and transmitted as an encoded data message (see FIG. 6A). As described above, the encoding unit 31 generates the same number of encoded data as the number of output paths (adjacent nodes on the transmission path calculated by the route management unit 2). Each encoded data message is output to a corresponding path among the output paths indicated by the transmission path information calculated in the independent path management process.

中継ノードに相当する通信装置においては、ルーティング処理、データ伝送設定処理およびネットワークコーディング通信処理を実行する。なお、ルーティング処理は、上述した送信ノードにおけるルーティング処理と同じである。そのため、説明は省略する。   In the communication device corresponding to the relay node, routing processing, data transmission setting processing, and network coding communication processing are executed. Note that the routing process is the same as the routing process in the transmission node described above. Therefore, explanation is omitted.

データ伝送設定処理は、送信ノードがデータ伝送設定処理を実行して送信した制御メッセージ(符号化関数決定指示メッセージ)を受信した場合に実行する処理である。   The data transmission setting process is a process that is executed when the transmission node receives a control message (encoding function determination instruction message) transmitted by executing the data transmission setting process.

この処理では、まず、符号化関数決定部5が送信ノードから受信した符号化関数決定指示メッセージに含まれる情報(ヘッダ内の送信ノードID、受信ノードIDリストおよび独立パス数)およびトポロジー管理部4が保持しているトポロジー情報に基づいて、ルート管理部2が、送信ノードから各受信ノードまでの伝送経路を算出する。なお、この処理は、上述した送信ノードにおける独立パス管理処理と同様の処理である。また、送信ノードが伝送経路を算出する際に使用するデータと同じデータ(送信ノードID、受信ノードIDおよびトポロジー情報)を使用するため、送信ノードにおける算出結果と同じ結果が得られる。算出した伝送経路の情報は、受信した符号化関数決定指示メッセージに含まれる経路ID情報と関連付けられ、ネットワークコーディング部3の独立パス管理部32で管理される。   In this process, first, information (transmission node ID, reception node ID list and number of independent paths in header) included in the encoding function determination instruction message received from the transmission node by the encoding function determination unit 5 and the topology management unit 4 The route management unit 2 calculates a transmission path from the transmission node to each reception node based on the topology information held by the node. This process is the same as the independent path management process in the transmission node described above. In addition, since the same data (transmission node ID, reception node ID, and topology information) used when the transmission node calculates the transmission path is used, the same result as the calculation result at the transmission node is obtained. The calculated transmission path information is associated with path ID information included in the received encoding function determination instruction message and is managed by the independent path management section 32 of the network coding section 3.

次に、符号化関数決定部5の符号化関数制御部51が、ルート管理部2により算出された伝送経路の情報に基づいて、当該伝送経路上でネットワークコーディング通信を行う際に使用する符号化関数を決定する。なお、この処理は、上述した送信ノードにおける符号化関数決定処理と同様の処理であり、決定した符号化関数の情報は、受信した符号化関数決定指示メッセージに含まれる経路ID情報と関連付けられ、ネットワークコーディング部3の符号化関数管理部33で管理される。   Next, the encoding function control unit 51 of the encoding function determination unit 5 uses the coding information used when performing network coding communication on the transmission path based on the transmission path information calculated by the route management unit 2. Determine the function. This process is the same process as the encoding function determination process in the transmission node described above, and the information on the determined encoding function is associated with the path ID information included in the received encoding function determination instruction message. It is managed by the encoding function management unit 33 of the network coding unit 3.

中継ノードにおけるネットワークコーディング通信処理は、送信ノードまたは他の中継ノードから符号化データメッセージを受信した場合に実行する処理である。この処理では、ネットワークコーディング部3の符号化部31が、まず、受信した符号化データメッセージに含まれるヘッダ内の経路ID情報に対応する符号化関数を、符号化関数決定部5により予め決定されていた符号化関数の中から特定する。次に、特定した符号化関数を用いて、符号化データメッセージに含まれていたデータを符号化する。なお、符号化部31は、受信した符号化データメッセージに含まれるヘッダ内の経路ID情報に対応する伝送経路情報(独立パス管理部32で管理されている伝送経路情報の中の当該経路IDに対応する情報)に基づいて、自装置への入力パスを確認し、すべての入力パス経由で符号化データメッセージを受信した後に、各符号化データメッセージ内の符号化データを用いて符号化処理を実行する。生成した各符号化データメッセージは、上記ルート管理部2により算出された伝送経路情報が示す各出力パスの中の対応するパスへ出力される。   The network coding communication process in the relay node is a process executed when an encoded data message is received from the transmission node or another relay node. In this process, the encoding unit 31 of the network coding unit 3 first determines in advance the encoding function corresponding to the path ID information in the header included in the received encoded data message by the encoding function determination unit 5. It is specified from the encoding function. Next, the data included in the encoded data message is encoded using the specified encoding function. The encoding unit 31 transmits transmission path information corresponding to the path ID information in the header included in the received encoded data message (the path ID in the transmission path information managed by the independent path management unit 32). Based on the corresponding information), after confirming the input path to the device and receiving the encoded data message via all the input paths, the encoding process is performed using the encoded data in each encoded data message. Run. Each generated encoded data message is output to a corresponding path among the output paths indicated by the transmission path information calculated by the route management unit 2.

受信ノードに相当する通信装置においては、ルーティング処理、データ伝送設定処理およびネットワークコーディング通信処理を実行する。なお、ルーティング処理およびデータ伝送設定処理は、上述した中継ノードにおけるルーティング処理およびデータ伝送設定処理と同じである。そのため、これらの説明は省略する。   In the communication device corresponding to the receiving node, routing processing, data transmission setting processing, and network coding communication processing are executed. The routing process and the data transmission setting process are the same as the routing process and the data transmission setting process in the relay node described above. Therefore, these descriptions are omitted.

受信ノードにおけるネットワークコーディング通信処理は、中継ノードから符号化データメッセージを受信した場合に実行する処理である。この処理では、ネットワークコーディング部3の符号化部31が、まず、受信した符号化データメッセージに含まれるヘッダ内の経路ID情報に対応する符号化関数を、符号化関数決定部5により予め決定されていた符号化関数の中から特定する。次に、特定した符号化関数を用いて、符号化データメッセージに含まれている符号化データから元のコンテンツデータ(送信ノードが送信したコンテンツデータ)を復元する。なお、符号化部31がコンテンツデータを復元するのではなく、図示していない他の構成要素が復元処理を行うようにしてもよい。また、コンテンツデータの復元を行うと、その旨をアプリケーション1へ通知し、アプリケーション1は、復元されたデータを取得するための処理(nc_recv())を実行してコンテンツデータを取得する。   The network coding communication process at the receiving node is a process executed when an encoded data message is received from the relay node. In this process, the encoding unit 31 of the network coding unit 3 first determines in advance the encoding function corresponding to the path ID information in the header included in the received encoded data message by the encoding function determination unit 5. It is specified from the encoding function. Next, the original content data (content data transmitted by the transmission node) is restored from the encoded data included in the encoded data message using the specified encoding function. Note that the encoding unit 31 does not restore the content data, but other components not shown may perform the restoration process. Further, when the content data is restored, the application 1 is notified to that effect, and the application 1 acquires the content data by executing a process (nc_recv ()) for obtaining the restored data.

図12は、本実施の形態の通信装置によるデータ伝送動作が終了後、各通信装置が保持している符号化関数を削除する場合の動作を示す図であり、各ノード(通信装置)が実行する機能の構成を示す図である。   FIG. 12 is a diagram illustrating an operation when the encoding function held by each communication device is deleted after the data transmission operation by the communication device according to the present embodiment is completed, and is executed by each node (communication device). It is a figure which shows the structure of the function to perform.

送信ノードに相当する通信装置においては、ルーティング処理、独立パス削除処理、符号化関数削除処理およびデータ伝送設定解除処理を実行する。なお、ルーティング処理は、上述した図11の送信ノード等が実行するルーティング処理と同じである。そのため、説明は省略する。   In the communication device corresponding to the transmission node, routing processing, independent path deletion processing, coding function deletion processing, and data transmission setting cancellation processing are executed. Note that the routing process is the same as the routing process executed by the transmission node in FIG. 11 described above. Therefore, explanation is omitted.

独立パス削除処理は、アプリケーション1がネットワークコーディング通信によるデータ伝送終了を指示する処理(nc_close())を実行した場合に実行する処理である。この処理では、ルート管理部2が、アプリケーション1からの指示に対応する伝送経路を特定し、特定した伝送経路の情報を削除するように、ネットワークコーディング部3へ指示を行う。指示を受けたネットワークコーディング部3では、符号化部31が、独立パス管理部32が保持している情報の中から、指示内容が示す伝送経路情報を削除する。   The independent path deletion process is a process executed when the application 1 executes a process (nc_close ()) for instructing the end of data transmission by network coding communication. In this process, the route management unit 2 specifies the transmission path corresponding to the instruction from the application 1 and instructs the network coding unit 3 to delete the information of the specified transmission path. In the network coding unit 3 that has received the instruction, the encoding unit 31 deletes the transmission path information indicated by the instruction content from the information held by the independent path management unit 32.

符号化関数削除処理は、上記独立パス削除処理につづいて実行される処理である。この処理では、独立パス削除処理で削除された伝送経路情報に対応する(当該伝送経路情報に対応付けられていたものと同じ経路IDに関連付けられた)符号化関数を削除する。具体的には、符号化部31が、符号化関数管理部33が保持している情報の中の対応する情報を削除する。   The encoding function deletion process is a process executed following the independent path deletion process. In this process, the encoding function corresponding to the transmission path information deleted in the independent path deletion process (associated with the same path ID as that associated with the transmission path information) is deleted. Specifically, the encoding unit 31 deletes the corresponding information in the information held by the encoding function management unit 33.

データ伝送設定解除処理は、上記アプリケーション1からの指示内容に対応するデータ伝送で使用していた符号化関数などを削除するように、他の通信装置(中継ノードおよび受信ノード)に対して指示を行う処理である。この処理では、符号化関数決定部5の符号化関数制御部51が他の通信装置に対して送信する制御メッセージを生成し、メッセージ送信部521経由で送信する。また、符号化関数制御部51は、送信した制御メッセージに対する応答メッセージが他の通信装置から送信された場合、当該応答メッセージをメッセージ受信部52経由で受信する。なお、符号化関数制御部51が送受信する制御メッセージは、上述した符号化関数削除指示メッセージおよび符号化関数削除応答メッセージ(図10−1および図10−2参照)である。   In the data transmission setting release processing, an instruction is given to other communication devices (relay nodes and receiving nodes) so as to delete the encoding function used in the data transmission corresponding to the instruction content from the application 1. This is the process to be performed. In this process, the encoding function control unit 51 of the encoding function determination unit 5 generates a control message to be transmitted to another communication device, and transmits the control message via the message transmission unit 521. In addition, when a response message for the transmitted control message is transmitted from another communication device, the encoding function control unit 51 receives the response message via the message reception unit 52. The control messages transmitted and received by the encoding function control unit 51 are the above-described encoding function deletion instruction message and the encoding function deletion response message (see FIGS. 10-1 and 10-2).

送信ノードに相当する通信装置以外の通信装置においては、ルーティング処理および符号化関数削除処理およびデータ伝送設定解除処理を実行する。なお、ルーティング処理は、上述した図11の送信ノード等が実行するルーティング処理と同じである。そのため、説明は省略する。   In a communication device other than the communication device corresponding to the transmission node, a routing process, an encoding function deletion process, and a data transmission setting cancellation process are executed. Note that the routing process is the same as the routing process executed by the transmission node in FIG. 11 described above. Therefore, explanation is omitted.

データ伝送設定解除処理は、送信ノードがデータ伝送設定解除処理を実行して送信した制御メッセージ(符号化関数削除指示メッセージ)を受信した場合に実行する処理である。この処理では、まず、符号化関数決定部5が送信ノードから受信した符号化関数削除指示メッセージに含まれる情報(経路ID)に対応する伝送経路を特定し、特定した伝送経路の情報を削除するように、ネットワークコーディング部3へ指示を行う。指示を受けたネットワークコーディング部3では、符号化部31が、独立パス管理部32が保持している情報の中から、指示内容が示す伝送経路情報を削除する。なお、この処理は、上述した送信ノードにおける独立パス削除処理と同様の処理である。   The data transmission setting cancellation process is a process executed when the transmitting node receives a control message (encoded function deletion instruction message) transmitted by executing the data transmission setting cancellation process. In this process, first, the transmission path corresponding to the information (path ID) included in the encoding function deletion instruction message received from the transmission node by the encoding function determination unit 5 is specified, and the information of the specified transmission path is deleted. Thus, the network coding unit 3 is instructed. In the network coding unit 3 that has received the instruction, the encoding unit 31 deletes the transmission path information indicated by the instruction content from the information held by the independent path management unit 32. This process is the same process as the independent path deletion process in the transmission node described above.

符号化部31は、次に、上記削除した伝送経路情報に対応する(当該伝送経路情報に対応付けられていたものと同じ経路IDに関連付けられた)符号化関数を削除する。なお、この処理は、上述した送信ノードにおける符号化関数削除処理と同様の処理である。   Next, the encoding unit 31 deletes the encoding function corresponding to the deleted transmission path information (associated with the same path ID as that associated with the transmission path information). This process is the same as the encoding function deletion process in the transmission node described above.

このように、本実施の形態の通信システムでは、データ伝送を開始するにあたって、送信ノードは、各受信ノードまでの伝送経路を算出するために必要な情報を他のノード(中継ノードおよび受信ノード)へ予め通知し、情報の通知を受けた各ノードは、通知された情報に基づいて伝送経路を独自に算出し、さらに、ネットワークコーディングを利用したデータ伝送にて使用する符号化関数を決定しておくこととした。そして、データ伝送では、送信ノードは、各ノードが伝送経路および符号化関数を特定するために必要な識別情報を含んだヘッダとともにデータ伝送を行い、中継ノードは、受信したデータに対して、予め決定しておいた符号化関数を用いて符号化処理を行い、得られた符号化データに上記識別情報を含んだヘッダを付与した上で、算出しておいた伝送経路情報により特定される隣接ノードに対して送信し、受信ノードは、符号化された状態の受信データを、予め決定しておいた符号化関数を利用して復元することとした。これにより、符号化データに付与するヘッダ情報を従来よりも少なくすることができ、帯域の使用効率を上げることができる。この結果安定した通信が実現できる。   As described above, in the communication system according to the present embodiment, when starting data transmission, the transmission node transmits information necessary for calculating the transmission path to each reception node to other nodes (relay nodes and reception nodes). Each node that received the information notification uniquely calculates a transmission path based on the notified information, and further determines an encoding function to be used in data transmission using network coding. I decided to leave. In data transmission, the transmission node performs data transmission together with a header including identification information necessary for each node to specify a transmission path and an encoding function. Performs an encoding process using the determined encoding function, adds a header including the identification information to the encoded data obtained, and then specifies the adjacent specified by the calculated transmission path information The data is transmitted to the node, and the reception node restores the encoded reception data using a predetermined encoding function. Thereby, it is possible to reduce the header information added to the encoded data as compared with the conventional case, and it is possible to increase the use efficiency of the band. As a result, stable communication can be realized.

実施の形態2.
図13は、実施の形態2の通信装置の構成例を示す図である。実施の形態2の通信装置は、実施の形態1の通信装置(図1参照)のネットワークコーディング部3をネットワークコーディング部3aに置き換え、さらに、隣接ノード管理部6を追加した構成をとる。その他の部分については実施の形態1の通信装置と同様である。本実施の形態では、実施の形態1の通信装置と異なる構成要素であるネットワークコーディング部3aおよび隣接ノード管理部6の動作を中心に説明を行い、実施の形態1で説明済みの構成要素については説明を省略する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of a communication apparatus according to the second embodiment. The communication device according to the second embodiment has a configuration in which the network coding unit 3 of the communication device according to the first embodiment (see FIG. 1) is replaced with a network coding unit 3a and an adjacent node management unit 6 is further added. Other parts are the same as those of the communication apparatus of the first embodiment. In the present embodiment, the description will focus on the operations of the network coding unit 3a and the adjacent node management unit 6, which are different components from the communication device of the first embodiment, and the components already described in the first embodiment will be described. Description is omitted.

ネットワークコーディング部3aは、実施の形態1の通信装置が備えるネットワークコーディング部3に対して、独立パス補完部34を追加した構成をとる。その他の構成要素についてはネットワークコーディング部3の対応する各構成要素と同じ処理を実行する。   The network coding unit 3a has a configuration in which an independent path complementing unit 34 is added to the network coding unit 3 included in the communication device of the first embodiment. For the other components, the same processing as the corresponding components of the network coding unit 3 is executed.

独立パス補完部34は、隣接する通信装置(隣接ノード)が移動し、トポロジーが変化した場合に、後述する代替経路を検索する必要があるかどうかを判断する。   The independent path complementing unit 34 determines whether or not it is necessary to search for an alternative route, which will be described later, when an adjacent communication device (adjacent node) moves and the topology changes.

隣接ノード管理部6は、隣接ノードとの間の独立リンクの接続状態(隣接ノードの構成変化)を監視し、接続状態が変化したことを検出した場合、その旨を独立パス補完部34へ通知する。なお、隣接ノード管理部6は、隣接ノードの構成変化を監視するにあたって、制御プロトコルを構成する近隣探索制御プロトコル(Neighbor Discovery Control Protocol)を使用する。   The adjacent node management unit 6 monitors the connection state of the independent link with the adjacent node (configuration change of the adjacent node), and when detecting that the connection state has changed, notifies the independent path complementing unit 34 to that effect. To do. The adjacent node management unit 6 uses a neighbor discovery control protocol (Neighbor Discovery Control Protocol) that constitutes a control protocol when monitoring the configuration change of the adjacent node.

図14は、実施の形態2の通信装置が実装している制御プロトコルを使用して各種処理を実行するトポロジー管理部4、符号化関数決定部5および隣接ノード管理部6の構成例を示す図である。なお、トポロジー管理部4および符号化関数決定部5の構成は実施の形態1の通信装置が備えていたトポロジー管理部4および符号化関数決定部5と同様である。そのため、本実施の形態では、隣接ノード管理部6の構成および動作について説明を行う。   FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of the topology management unit 4, the encoding function determination unit 5, and the adjacent node management unit 6 that execute various processes using the control protocol implemented by the communication apparatus according to the second embodiment. It is. Note that the configurations of the topology management unit 4 and the encoding function determination unit 5 are the same as those of the topology management unit 4 and the encoding function determination unit 5 included in the communication apparatus of the first embodiment. Therefore, in this embodiment, the configuration and operation of the adjacent node management unit 6 will be described.

隣接ノード管理部6は、隣接ノードを監視する隣接ノード管理実行部61と、隣接ノードを監視するために必要な制御信号(制御メッセージ)を他の通信装置(隣接ノード)との間で送受信する通信部62と、を備える。隣接ノード管理実行部61は、隣接ノードの情報を収集する接続状態監視部611および接続状態監視部611により収集された情報が登録された隣接ノード管理テーブル612を有する。通信部62は、他の通信装置へ制御メッセージを送信するメッセージ送信部621および他の通信装置からの制御メッセージを受信するメッセージ受信部622を備え、近隣探索制御プロトコルを実行する。   The adjacent node management unit 6 transmits and receives an adjacent node management execution unit 61 that monitors the adjacent node and a control signal (control message) necessary for monitoring the adjacent node to and from other communication devices (adjacent nodes). And a communication unit 62. The adjacent node management execution unit 61 includes a connection state monitoring unit 611 that collects information on adjacent nodes, and an adjacent node management table 612 in which information collected by the connection state monitoring unit 611 is registered. The communication unit 62 includes a message transmission unit 621 that transmits a control message to another communication device and a message reception unit 622 that receives a control message from the other communication device, and executes a neighbor search control protocol.

図15は、本実施の形態の通信装置により構成された通信システムにおけるデータ伝送動作の一例を示す図である。図15では、通信装置T09(送信ノード)から通信装置T08(受信ノード)へデータを伝送する場合の例を示しており、詳細には、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路上の通信装置T05(中継ノード)が移動し、トポロジーが変化する場合の例を示している。また、太線の矢印が、当初の伝送経路を構成する独立パスを示し、破線の矢印が、トポロジー変化に伴い寸断された伝送経路(T01→T05→T06)の代替経路を構成する独立パスを示している。なお、図示した電波伝搬影響範囲は、通信装置T01から送信された電波の到達範囲を示し、この範囲内に位置する通信装置が通信装置T01の隣接ノードとなる。   FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a data transmission operation in the communication system configured by the communication apparatus according to the present embodiment. FIG. 15 shows an example in which data is transmitted from the communication device T09 (transmission node) to the communication device T08 (reception node). Specifically, the communication device T05 on the transmission path from the transmission node to the reception node is shown. In the example, the (relay node) moves and the topology changes. In addition, a thick arrow indicates an independent path that constitutes the original transmission path, and a broken arrow indicates an independent path that constitutes an alternative path of the transmission path (T01 → T05 → T06) that is cut off due to a topology change. ing. The illustrated radio wave propagation influence range indicates the reach of radio waves transmitted from the communication device T01, and a communication device located within this range is an adjacent node of the communication device T01.

以下に、図15を参照しながら、本実施の形態の通信装置が代替経路を設定する場合の動作を説明する。なお、図示した当初の独立パス(当初の伝送経路)を各通信装置が設定する動作は、実施の形態1で説明した動作と同じであるため、説明を省略し、当初の独立パスを設定した後の動作について説明する。   Hereinafter, an operation when the communication apparatus according to the present embodiment sets an alternative route will be described with reference to FIG. In addition, since the operation | movement which each communication apparatus sets the illustrated initial independent path (original transmission path) is the same as the operation demonstrated in Embodiment 1, description was abbreviate | omitted and the original independent path was set. The subsequent operation will be described.

通信装置T01では、隣接ノード管理部6の接続状態監視部611が近隣探索制御プロトコルを使用して隣接ノードの構成変化を監視し、構成が変化したことを検出した場合、監視結果を示す情報を隣接ノード管理テーブル612へ登録する。また、接続状態監視部611は、隣接ノードの構成が変化したこと(この例では通信装置T05との通信が不可能になったこと)をトポロジー管理部4およびネットワークコーディング部3a内の独立パス補完部34へ通知する。   In the communication device T01, when the connection state monitoring unit 611 of the adjacent node management unit 6 monitors the configuration change of the adjacent node using the neighbor search control protocol and detects that the configuration has changed, information indicating the monitoring result is displayed. Register in the adjacent node management table 612. Further, the connection state monitoring unit 611 indicates that the configuration of the adjacent node has changed (in this example, communication with the communication device T05 has become impossible), and independent path interpolation in the topology management unit 4 and the network coding unit 3a. Notification to the unit 34.

通信装置T05との通信が不可能になったことを接続状態監視部611から通知された独立パス補完部34では、独立パス管理部32が保持している情報(ルート管理部2により算出された伝送経路の情報)に基づいて、通信装置T05が伝送経路上の通信装置(中継ノード)かどうかを確認する。そして、通信装置T05が中継ノードであった場合、隣接ノード管理部6に対して、通信装置T05を経由することなく通信装置T05の次の通信装置(図15の例では通信装置T06)へデータを伝送するための代替経路を検索するように、指示を出す。   In the independent path complementing unit 34 notified from the connection state monitoring unit 611 that communication with the communication device T05 has become impossible, information held by the independent path management unit 32 (calculated by the route management unit 2). Based on the transmission path information), it is confirmed whether the communication apparatus T05 is a communication apparatus (relay node) on the transmission path. If the communication device T05 is a relay node, the data is transmitted to the adjacent node management unit 6 to the communication device next to the communication device T05 (communication device T06 in the example of FIG. 15) without passing through the communication device T05. An instruction is issued to search for an alternative route for transmitting.

独立パス補完部34からの代替経路検索指示を受けた隣接ノード管理部6は、代替隣接ノード選択手段としての動作を行う。すなわち、その時点で通信可能な通信装置(隣接ノード)を利用して代替経路を設定(構築)できるかどうかを判断し、設定可能と判断した場合、代替経路を設定する。図15の例では、代替経路を構築できると判断し、通信装置T01から通信装置T10およびT13を経由して通信装置T06へ至る経路を代替経路として設定する。   The adjacent node management unit 6 that has received an alternative route search instruction from the independent path complementing unit 34 operates as an alternative adjacent node selection unit. That is, it is determined whether or not an alternative route can be set (constructed) using a communication device (adjacent node) that can communicate at that time. If it is determined that the alternative route can be set, the alternative route is set. In the example of FIG. 15, it is determined that an alternative route can be constructed, and a route from the communication device T01 to the communication device T06 via the communication devices T10 and T13 is set as an alternative route.

なお、上記の代替経路を設定した場合、通信装置T05が実施していた符号化関数E05を用いた符号化処理を、新たに通信装置T10およびT13が実施する。たとえば通信装置T10が符号化関数E05を用いた符号化処理を実施し、通信装置T13は符号化を行わずに受信データをそのまま転送する事により、通信装置T05の移動の影響を通信装置T10およびT13で補う事ができる。この結果、送信ノード(通信装置T09)から受信ノード(通信装置T08)までのEnd-to-End間の伝送経路の再計算や各通信装置の符号化関数を再計算する負荷が生じない。   When the above alternative route is set, the communication devices T10 and T13 newly perform the encoding process using the encoding function E05 performed by the communication device T05. For example, the communication device T10 performs an encoding process using the encoding function E05, and the communication device T13 transfers the received data as it is without encoding, thereby affecting the movement of the communication device T05 and the communication device T10. It can be supplemented with T13. As a result, there is no load for recalculating the end-to-end transmission path from the transmitting node (communication device T09) to the receiving node (communication device T08) or recalculating the encoding function of each communication device.

独立パス補完部34は、符号化関数決定部5に対して指示を行い、代替経路を構成する通信装置(通信装置T10およびT13)に対して、代替経路を構成する通信装置であることを通知させる。   The independent path complementing unit 34 instructs the encoding function determining unit 5 to notify the communication devices (communication devices T10 and T13) that configure the alternative route that the communication device is configured to configure the alternative route. Let

符号化関数決定部5は、上記指示を受けた場合、コーディング機能制御プロトコルを使用し、通信装置T10およびT13に対して、符号化関数決定処理を実行するように指示を行う。   When receiving the above instruction, the encoding function determination unit 5 uses the coding function control protocol to instruct the communication devices T10 and T13 to execute the encoding function determination process.

上記指示を受けた通信装置T10およびT13では、独立パス管理部32が送信ノードから受信ノードまでの伝送経路検索を実行し、また、伝送経路の検索結果に基づいて符号化関数決定部5が符号化関数決定処理を実行して、自身が使用する符号化関数を決定する。ただし、通信装置T10とT13は、連携して符号化関数を決定し、通信装置T13から出力される符号化データが、それまで通信装置T05が実行していた符号化処理で得られる結果(符号化データ)と同じになるようにする。通信装置T10およびT13は、符号化関数の決定処理が終了すると、その旨を通信装置T01に通知する。   In the communication devices T10 and T13 that have received the above instruction, the independent path management unit 32 performs a transmission path search from the transmission node to the reception node, and the encoding function determination unit 5 performs the encoding based on the transmission path search result. The encoding function determination process is executed to determine the encoding function used by itself. However, the communication devices T10 and T13 cooperate to determine the encoding function, and the encoded data output from the communication device T13 is obtained as a result of the encoding process executed by the communication device T05 until now (the code). Data). When the encoding function determination process ends, the communication apparatuses T10 and T13 notify the communication apparatus T01 to that effect.

なお、代替経路を構成する各通信装置が符号化関数を決定するのではなく、代替経路を検索した通信装置T01が、代替経路を構成する各通信装置に使用させる符号化関数を決定し、通知するようにしてもよい。これにより、代替経路を構成する各通信装置同士が連携して符号化関数を決定する必要がなくなる。   In addition, each communication device that configures the alternative route does not determine the encoding function, but the communication device T01 that has searched for the alternative route determines and notifies the encoding function that is used by each communication device that configures the alternative route. You may make it do. This eliminates the need for each communication device constituting the alternative path to determine the encoding function in cooperation with each other.

このように、本実施の形態の通信システムでは、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路上の各通信装置(中継ノード)は、自身の次の中継ノード(符号化データメッセージの送信先の中継ノード)が移動し、当該中継ノードとの通信が不可能になった場合には、隣接ノードを利用して代替経路を設定可能かどうかの判断を行い、設定可能な場合には代替経路を設定してデータ伝送を継続することとした。これにより、実施の形態1で示した効果に加えて、トポロジーの変化に柔軟に対応し、システム全体の処理負荷を低減しつつ効率的にデータ伝送を継続できる。   As described above, in the communication system according to the present embodiment, each communication device (relay node) on the transmission path from the transmission node to the reception node has its own next relay node (relay node to which the encoded data message is transmitted). ) Moves and communication with the relay node becomes impossible, it is determined whether an alternative route can be set using an adjacent node. If it can be set, an alternative route is set. Data transmission was continued. Thereby, in addition to the effects shown in the first embodiment, it is possible to flexibly cope with a change in topology, and to continue data transmission efficiently while reducing the processing load of the entire system.

実施の形態3.
図16は、実施の形態3の通信装置の構成例を示す図である。実施の形態3の通信装置は、実施の形態2の通信装置(図13参照)のルート管理部2をルート管理部2bに置き換え、さらに、グループ管理部7を追加した構成をとる。その他の部分については実施の形態2の通信装置と同様である。本実施の形態では、実施の形態2の通信装置と異なる構成要素であるルート管理部2bおよびグループ管理部7の動作を中心に説明を行い、実施の形態1または2で説明済みの構成要素については説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a communication apparatus according to the third embodiment. The communication device according to the third embodiment has a configuration in which the route management unit 2 of the communication device according to the second embodiment (see FIG. 13) is replaced with a route management unit 2b and a group management unit 7 is further added. Other parts are the same as those of the communication apparatus of the second embodiment. In the present embodiment, description will be made centering on the operations of the route management unit 2b and the group management unit 7, which are different components from the communication device of the second embodiment, and the components already described in the first or second embodiment. Will not be described.

本実施の形態の通信装置により構成されるアドホックネットワークでは、ネットワーク内の各通信装置をグループ化して管理する。各グループは、たとえば、同一の目的を有する通信装置同士が集合して構築される。そのため、グループ管理部7は、自身およびネットワーク内の各通信装置がどのグループに属しているかを管理する。なお、グループ管理部7は、制御プロトコルを構成するグループ管理プロトコル(Group Control Protocol)を使用してグループ管理を行う。   In the ad hoc network configured by the communication devices of the present embodiment, the communication devices in the network are managed in groups. Each group is constructed by, for example, a collection of communication devices having the same purpose. Therefore, the group management unit 7 manages to which group the communication device in itself and each communication device in the network belong. The group management unit 7 performs group management using a group management protocol that constitutes a control protocol.

また、ルート管理部2bは、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路算出処理において、グループ管理部7が保持しているグループ管理情報(ネットワーク内の各通信装置のグループ情報)を参照する。すなわち、送信ノードの情報、受信ノードの情報、トポロジー情報およびグループ情報に基づいて、伝送経路を算出する。   Further, the route management unit 2b refers to the group management information (group information of each communication device in the network) held by the group management unit 7 in the calculation process of the transmission path from the transmission node to the reception node. That is, the transmission path is calculated based on the information on the transmitting node, the information on the receiving node, the topology information, and the group information.

図17は、実施の形態3の通信装置が実装している制御プロトコルを使用して各種処理を実行するトポロジー管理部4、符号化関数決定部5、隣接ノード管理部6およびグループ管理部7の構成例を示す図である。なお、トポロジー管理部4、符号化関数決定部5および隣接ノード管理部6の構成は、実施の形態2の通信装置が備えていたトポロジー管理部4、符号化関数決定部5および隣接ノード管理部6と同様である。そのため、本実施の形態では、グループ管理部7の構成および動作について説明を行う。   FIG. 17 illustrates the topology management unit 4, the encoding function determination unit 5, the adjacent node management unit 6, and the group management unit 7 that execute various processes using the control protocol implemented by the communication apparatus according to the third embodiment. It is a figure which shows the example of a structure. The configurations of topology management unit 4, encoding function determination unit 5 and adjacent node management unit 6 are the same as topology management unit 4, encoding function determination unit 5 and adjacent node management unit provided in the communication apparatus of the second embodiment. The same as 6. Therefore, in the present embodiment, the configuration and operation of the group management unit 7 will be described.

グループ管理部7は、自身および他の通信装置がどのグループに属しているかを管理するグループ管理実行部71と、グループ管理を行うために必要な信号(制御メッセージ)を他の通信装置との間で送受信する通信部72と、を備える。なお、各通信装置をグループ化する方法については特に規定しないが、たとえば、グループ管理部7が、トポロジー情報を参照し、各グループに属する通信装置の数が予め規定された数となり、かつ同一グループの通信装置同士が物理的に近い関係を維持するように(ある範囲内には同一グループの通信装置のみが存在するように)、グループ化を行う。グループ化は、すべての通信装置において個別に行ってもよいし、システム内の特定の通信装置が代表して行い、その結果を他の通信装置へ通知するようにしてもよい。ただし、各通信装置が個別にグループ化を行なう場合、すべての通信装置で同じ結果が得られるようにする。   The group management unit 7 sends a signal (control message) necessary for performing group management between the group management execution unit 71 that manages the group to which the device itself and other communication devices belong, and other communication devices. The communication part 72 which transmits / receives by. The method for grouping the communication devices is not particularly defined. For example, the group management unit 7 refers to the topology information, the number of communication devices belonging to each group becomes a predetermined number, and the same group. The communication devices are grouped so that the communication devices are physically close to each other (only a communication device of the same group exists within a certain range). The grouping may be performed individually in all the communication devices, or may be performed on behalf of a specific communication device in the system, and the result may be notified to other communication devices. However, when each communication device performs grouping individually, the same result is obtained in all the communication devices.

グループ管理実行部71は、グループ制御部711およびグループ管理テーブル712を備え、グループ制御部711は、グループ管理テーブル712に登録された情報に基づいて、自身およびネットワーク内の他の通信装置が属しているグループを認識し、また、自身が他のグループとの境界に位置しているノード(境界ノード)かどうかを判定する。通信部72は、他の通信装置へ制御信号(制御メッセージ)を送信するメッセージ送信部721および他の通信装置からの制御信号を受信するメッセージ受信部722を備え、グループ管理プロトコルを実行する。   The group management execution unit 71 includes a group control unit 711 and a group management table 712, and the group control unit 711 belongs to itself and other communication devices in the network based on information registered in the group management table 712. It is determined whether or not it is a node (boundary node) located at the boundary with another group. The communication unit 72 includes a message transmission unit 721 that transmits a control signal (control message) to another communication device and a message reception unit 722 that receives a control signal from another communication device, and executes a group management protocol.

ここで、境界ノードとは、自身が属しているグループとは異なるグループに属している隣接ノードへ符号化データメッセージ(図6−1参照)を送信するノード、または、自身が属しているグループとは異なるグループに属している隣接ノードから符号化データメッセージを受信するノード、である。ネットワーク内の各通信装置では、ルート管理部2bが伝送経路を算出後、その算出結果に基づいてグループ管理部7が、どの通信装置が境界ノードであるかを判定する。たとえば、図18に示した伝送経路が算出された場合、通信装置T15がグループG1における境界ノード、通信装置T16がグループG2における境界ノードとなる。なお、判定結果は、たとえばグループ管理テーブル712で保持しておく。   Here, the boundary node is a node that transmits an encoded data message (see FIG. 6-1) to an adjacent node belonging to a group different from the group to which the boundary node belongs, or a group to which the boundary node belongs. Are nodes that receive encoded data messages from neighboring nodes belonging to different groups. In each communication device in the network, after the route management unit 2b calculates the transmission path, the group management unit 7 determines which communication device is a boundary node based on the calculation result. For example, when the transmission path illustrated in FIG. 18 is calculated, the communication device T15 is a boundary node in the group G1, and the communication device T16 is a boundary node in the group G2. The determination result is held in, for example, the group management table 712.

本実施の形態では、ネットワークコーディングを行う際に使用する符号化関数を同一グループに属するノードにより構成された経路を対象として算出し、異なるグループ間の通信(境界ノード間の通信)では、符号化されていないデータ(送信側の境界ノードで復号化され、復元されたコンテンツデータ)を伝送するものとする。これにより、局所的に発生する通信装置の移動によるトポロジー変化に追従して再計算する符号化関数の範囲をグループ内に限定する。また、自身が境界ノードである場合、通信装置は、後述する境界ノードしての動作を実行する。   In this embodiment, an encoding function used when performing network coding is calculated for a path configured by nodes belonging to the same group, and encoding is performed for communication between different groups (communication between boundary nodes). It is assumed that unprocessed data (content data decrypted and restored by the border node on the transmission side) is transmitted. Thereby, the range of the encoding function to be recalculated following the topology change due to the movement of the communication device that occurs locally is limited within the group. When the communication device itself is a boundary node, the communication device performs an operation as a boundary node described later.

以下、本実施の形態の通信装置の動作を、送信ノードとして動作する場合、境界ノード以外の中継ノードとして動作する場合、境界ノードとして動作する場合、受信ノードとして動作する場合、に分けて説明する。なお、実施の形態1または2で説明した動作と同じ動作については説明を省略する。   Hereinafter, the operation of the communication apparatus according to the present embodiment will be described separately when it operates as a transmission node, when it operates as a relay node other than the boundary node, when it operates as a boundary node, and when it operates as a reception node. . Note that the description of the same operation as that described in Embodiment 1 or 2 is omitted.

送信ノードとして動作する場合、本実施の形態の通信装置では、まず、ルート管理部2bが、アプリケーション1から取得した受信ノード情報、トポロジー管理部4で保持されているトポロジー情報およびグループ管理部7で保持されているグループ管理情報、に基づいて、受信ノードまでの伝送経路を算出する。このとき、特定の範囲内では同じグループに属している通信装置のみを経由するように伝送経路を算出する。   When operating as a transmission node, in the communication apparatus according to the present embodiment, first, the route management unit 2b uses the reception node information acquired from the application 1, the topology information held in the topology management unit 4, and the group management unit 7. Based on the stored group management information, a transmission path to the receiving node is calculated. At this time, the transmission path is calculated so as to pass only through the communication devices belonging to the same group within a specific range.

次に、符号化関数決定部5が、ルート管理部2bにより算出された伝送経路情報に基づいて、自身が使用する符号化関数を決定する。ただし、自身が属するグループの境界ノードまでの伝送経路情報に基づいて符号化関数を決定する。そのため、まず、グループ管理部7が保持している情報から境界ノードを特定し、さらに、ルート管理部2bにより算出された伝送経路に基づいて符号化関数を決定する。   Next, the encoding function determination unit 5 determines the encoding function used by itself based on the transmission path information calculated by the route management unit 2b. However, the encoding function is determined based on the transmission path information to the boundary node of the group to which it belongs. Therefore, first, a boundary node is specified from the information held by the group management unit 7, and further, an encoding function is determined based on the transmission path calculated by the route management unit 2b.

自身が使用する符号化関数の決定処理が終了すると、符号化関数決定部5は、自身と同じグループ内の各中継ノード(境界ノードを含む)に対して、符号化関数を決定するように指示を出す。このとき、図19に示した制御メッセージを送信することにより、指示を行う。なお、図19は、自身と同じグループ内の中継ノードに対して符号化関数決定指示を行う際に使用する制御メッセージ(グループ内符号化関数決定指示メッセージ)の構成例を示す図である。   When the determination process of the encoding function used by itself is completed, the encoding function determination unit 5 instructs each relay node (including the boundary node) in the same group as itself to determine the encoding function. Put out. At this time, an instruction is given by transmitting the control message shown in FIG. FIG. 19 is a diagram illustrating a configuration example of a control message (intra-group encoding function determination instruction message) used when an encoding function determination instruction is issued to a relay node in the same group as itself.

図19に示したように、グループ内符号化関数決定指示メッセージは、指示先ノードID、送信ノードID、受信ノードIDリスト、グループ内送信ノードID、グループ内受信ノードIDリスト、独立パス数および経路IDを含む。このメッセージは、実施の形態1および2の通信システムで使用される符号化関数決定指示メッセージ(図9−1参照)に対して、グループ内送信ノードIDおよびグループ内受信ノードIDリストを追加した構成である。なお、このメッセージを受信した通信装置は、応答メッセージとして、実施の形態1で示した符号化関数決定応答メッセージ(図9−2参照)と同一構成のグループ内符号化関数決定応答メッセージを返送する。   As shown in FIG. 19, the intra-group encoding function determination instruction message includes an instruction destination node ID, a transmission node ID, a reception node ID list, an intra-group transmission node ID, an intra-group reception node ID list, the number of independent paths, and a route. Includes ID. This message is a configuration in which an intra-group transmission node ID and an intra-group reception node ID list are added to the encoding function determination instruction message (see FIG. 9-1) used in the communication systems of the first and second embodiments. It is. The communication apparatus that has received this message returns an intra-group encoding function determination response message having the same configuration as the encoding function determination response message (see FIG. 9-2) described in the first embodiment as a response message. .

グループ内送信ノードIDは、グループ内符号化関数決定指示メッセージの送信元のノードを示す情報である。なお、送信ノードとして動作する通信装置が生成したグループ内符号化関数決定指示メッセージの送信ノードIDおよびグループ内送信ノードIDには、同じ情報が設定される。   The intra-group transmission node ID is information indicating a source node of the intra-group encoding function determination instruction message. Note that the same information is set in the transmission node ID and the intra-group transmission node ID of the intra-group encoding function determination instruction message generated by the communication device operating as the transmission node.

グループ内受信ノードIDリストは、同一グループ内の中継ノードの中で、受信した符号化データメッセージを他のグループに属している中継ノードへ転送する中継ノード(すなわち境界ノード)の識別情報(ID)のリストである。   The intra-group receiving node ID list includes identification information (ID) of relay nodes (that is, boundary nodes) that transfer received encoded data messages to relay nodes belonging to other groups among relay nodes in the same group. It is a list.

符号化関数決定部5は、グループ内符号化関数決定指示メッセージに対する応答(グループ内符号化関数決定応答メッセージ)を同一グループ内のすべての中継ノードから受信すると、データ伝送(符号化データメッセージの送信)の準備が完了したと判断する。以降の動作は、実施の形態1または2で示した送信ノードと同様である。   When receiving a response to the intra-group encoding function determination instruction message (intra-group encoding function determination response message) from all relay nodes in the same group, the encoding function determination unit 5 performs data transmission (transmission of encoded data message). ) Is ready. The subsequent operation is the same as that of the transmission node shown in the first or second embodiment.

また、境界ノード以外の中継ノード(以下、非境界中継ノードと呼ぶ)として動作する場合、本実施の形態の通信装置では、まず、ルート管理部2bが、受信したグループ内符号化関数決定指示メッセージに含まれる送信ノードID、受信ノードIDおよび独立パス数と、トポロジー情報管理部4が保持しているトポロジー情報と、グループ管理部7が保持しているグループ管理情報と、に基づいて、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路を算出する。伝送経路を算出するにあたっては、上述した送信ノードによる伝送経路算出結果と同じ結果が得られるような条件を使用する。   Further, when operating as a relay node other than the boundary node (hereinafter referred to as a non-boundary relay node), in the communication apparatus of the present embodiment, first, the route management unit 2b receives the received intra-group coding function determination instruction message. Based on the transmission node ID, the reception node ID, the number of independent paths, the topology information held by the topology information management unit 4 and the group management information held by the group management unit 7 The transmission path from the node to the receiving node is calculated. In calculating the transmission path, a condition is used so that the same result as the transmission path calculation result by the transmission node described above can be obtained.

次に、符号化関数決定部5が、ルート管理部2bにより算出された伝送経路の情報に基づいて、自身が使用する符号化関数を決定する。ただし、上述した送信ノードの場合と同様に、自身が属するグループの境界ノードまでの伝送経路情報に基づいて符号化関数を決定する。また、符号化関数の決定処理が終了した場合、その旨を示す制御メッセージであるグループ内符号化関数決定応答メッセージを返送する。以降の動作は、実施の形態1または2で示した中継ノードと同様である。   Next, the encoding function determination unit 5 determines the encoding function used by itself based on the transmission path information calculated by the route management unit 2b. However, as in the case of the transmission node described above, the encoding function is determined based on the transmission path information to the boundary node of the group to which it belongs. When the encoding function determination process is completed, an intra-group encoding function determination response message, which is a control message indicating that, is returned. The subsequent operation is the same as that of the relay node shown in the first or second embodiment.

また、境界ノードとして動作しかつ他のグループに属する境界ノードに対して符号化データメッセージを送信する場合、すなわち、上記グループ内符号化関数決定指示メッセージのグループ内受信ノードIDリストに含まれるノードIDが示す境界ノード(以下、送信境界ノードと呼ぶ)の場合、本実施の形態の通信装置では、まず、上記非境界中継ノードと同様の処理を実行して伝送経路の算出および符号化関数を決定後、グループ内符号化関数決定応答メッセージを返送する前に、以下の処理を実行する。   When transmitting an encoded data message to a boundary node that operates as a boundary node and belongs to another group, that is, a node ID included in the intra-group reception node ID list of the intra-group encoding function determination instruction message In the case of the boundary node indicated by (hereinafter, referred to as a transmission boundary node), the communication apparatus according to the present embodiment first performs processing similar to that of the non-boundary relay node to determine the transmission path and determine the encoding function. Thereafter, the following processing is executed before returning the intra-group coding function decision response message.

すなわち、符号化関数を決定後、他のグループに属する境界ノードに対して、当該他のグループ内の各通信装置が使用する符号化関数を決定するように、指示を行う。具体的には、実施の形態1で示した符号化関数決定指示メッセージ(図9−1参照)と同一構成のグループ間符号化関数決定指示メッセージを他のグループに属する境界ノードに対して送信する。そして、この指示に対する応答であるグループ間符号化関数決定応答メッセージを受信した場合、グループ内符号化関数決定応答メッセージを返送する。以降の動作は、上記非境界中継ノードと同様である。   That is, after determining the encoding function, an instruction is given to the boundary node belonging to another group so as to determine the encoding function used by each communication device in the other group. Specifically, an inter-group encoding function determination instruction message having the same configuration as the encoding function determination instruction message (see FIG. 9-1) shown in the first embodiment is transmitted to the boundary nodes belonging to other groups. . When an inter-group coding function determination response message that is a response to this instruction is received, an intra-group coding function determination response message is returned. The subsequent operation is the same as that of the non-boundary relay node.

また、境界ノードとして動作しかつ他のグループに属する境界ノードから符号化データメッセージを受信する場合、すなわち、上記グループ内符号化関数決定指示メッセージのグループ内送信ノードIDが示す境界ノード(以下、受信境界ノードと呼ぶ)の場合、本実施の形態の通信装置では、上記送信境界ノードからグループ間符号化関数決定指示メッセージを受信すると、伝送経路算出処理および符号化関数決定処理を実行する。   When receiving an encoded data message from a boundary node that operates as a boundary node and belongs to another group, that is, a boundary node (hereinafter referred to as reception) indicated by the intra-group transmission node ID of the intra-group encoding function determination instruction message. In the case of a boundary node), the communication apparatus according to the present embodiment executes a transmission path calculation process and an encoding function determination process when an inter-group encoding function determination instruction message is received from the transmission boundary node.

具体的には、グループ間符号化関数決定指示メッセージに含まれる送信ノードID、受信ノードIDリストおよび独立パスと、トポロジー情報管理部4が保持しているトポロジー情報と、グループ管理部7が保持しているグループ管理情報と、に基づいて、送信ノードから受信ノードまでの伝送経路を算出する。次に、伝送経路算出結果に基づいて、符号化関数決定部5が、自身が使用する符号化関数を決定する。なお、上述した送信ノードとして動作する通信装置などと同様に、自身が属するグループの送信境界ノードまでの伝送経路情報に基づいて符号化関数を決定する。受信ノードが自身と同じグループに属している場合、送信境界ノードに代えて受信ノードまでの伝送経路情報に基づいて符号化関数を決定する。さらに、符号化関数を決定後、自身と同じグループ内の他の通信装置(非境界中継ノード,送信境界ノードまたは受信ノード)に対してグループ内符号化関数決定指示メッセージを送信し、符号化関数を決定するように指示する。その後、送信したすべてのグループ内符号化関数決定指示メッセージに対する応答メッセージを受信した場合、その旨を示すグループ間符号化関数決定応答メッセージを、上記グループ間符号化関数決定指示メッセージの送信元(送信境界ノード)へ返送する。なお、グループ間符号化関数決定応答メッセージは、実施の形態1で示した符号化関数決定応答メッセージ(図9−2参照)と同じ構成である。以降の動作は、上記非境界中継ノードと同様である。   Specifically, the transmission node ID, the reception node ID list and the independent path included in the inter-group coding function determination instruction message, the topology information held by the topology information management unit 4, and the group management unit 7 The transmission path from the transmission node to the reception node is calculated based on the group management information. Next, the encoding function determination unit 5 determines the encoding function used by itself based on the transmission path calculation result. It should be noted that the encoding function is determined based on the transmission path information to the transmission boundary node of the group to which the device belongs, as in the case of the communication device operating as the transmission node described above. When the receiving node belongs to the same group as itself, the encoding function is determined based on transmission path information to the receiving node instead of the transmission boundary node. Further, after determining the encoding function, an intra-group encoding function determination instruction message is transmitted to another communication device (non-boundary relay node, transmission boundary node or reception node) in the same group as itself, and the encoding function Instruct to determine. After that, when response messages for all the transmitted intra-group coding function determination instruction messages are received, an inter-group coding function determination response message indicating that is sent as the transmission source (transmission of the inter-group coding function determination instruction message). Return to the border node. The inter-group encoding function determination response message has the same configuration as the encoding function determination response message (see FIG. 9-2) shown in the first embodiment. The subsequent operation is the same as that of the non-boundary relay node.

また、受信ノードとして動作する場合、本実施の形態の通信装置は、受信したグループ内符号化関数決定指示メッセージに含まれるグループ内送信ノードIDおよびグループ内受信ノードIDリスト内のノードIDを使用して伝送経路算出および符号化関数決定を行う点を除いて、実施の形態1または2で示した受信ノードと同様の動作を行う。   When operating as a receiving node, the communication apparatus according to the present embodiment uses the intra-group transmitting node ID and the node ID in the intra-group receiving node ID list included in the received intra-group encoding function determination instruction message. The same operation as that of the receiving node described in the first or second embodiment is performed except that transmission path calculation and coding function determination are performed.

図20は、符号化関数の決定指示を行う場合の制御メッセージの送信シーケンス例を示す図である。図20では、符号化関数を決定する際に参照する伝送経路の範囲(同一グループ内の送信ノードから送信境界ノードへの範囲,同一グループ内の受信境界ノードから送信境界ノードへの範囲,同一グループ内の受信境界ノードから受信ノードへの範囲)を符号化領域として定義している。   FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a control message transmission sequence when an instruction to determine an encoding function is given. In FIG. 20, the range of transmission paths to be referred to when determining the encoding function (range from the transmission node to the transmission boundary node in the same group, range from the reception boundary node to the transmission boundary node in the same group, the same group The range from the receiving boundary node to the receiving node is defined as an encoding region.

このように、本実施の形態では、各通信装置が、自身の属するグループおよび他の通信装置が属するグループと、各グループの境界に位置する通信装置(境界ノード)と、を把握しておき、同一グループ内の範囲において符号化関数を決定することとした。これにより、トポロジーが変化した場合に符号化関数の再度計算処理が発生する範囲をグループ内に限定することができ、システム全体の処理負荷を低減し、効率的なデータ伝送を実現できる。   Thus, in this embodiment, each communication device grasps the group to which it belongs and the group to which the other communication device belongs, and the communication device (boundary node) located at the boundary of each group, The encoding function is determined within a range within the same group. As a result, when the topology changes, the range in which the calculation process of the encoding function occurs again can be limited within the group, reducing the processing load on the entire system and realizing efficient data transmission.

なお、本実施の形態では、実施の形態2の通信装置に対してグループ管理部7を追加した場合について説明を行ったが、実施の形態1の通信装置に対してグループ管理部7を追加するようにしてもよい。   In the present embodiment, the case where the group management unit 7 is added to the communication device of the second embodiment has been described. However, the group management unit 7 is added to the communication device of the first embodiment. You may do it.

以上のように、本発明にかかる通信装置は、ネットワークコーディングを利用したデータ伝送に有用であり、特に、アドホックネットワークにおいてトポロジー変化に追従して安定した通信を実現する場合に適している。   As described above, the communication apparatus according to the present invention is useful for data transmission using network coding, and is particularly suitable for realizing stable communication following a topology change in an ad hoc network.

本発明にかかる通信装置の実施の形態1の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of Embodiment 1 of the communication apparatus concerning this invention. トポロジー管理部および符号化関数決定部の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a topology management part and an encoding function determination part. ネットワークコーディングを利用したデータ伝送の概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the data transmission using network coding. ネットワークコーディングを利用したデータ伝送を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the data transmission using network coding. 実施の形態1の通信装置による符号化動作の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of an encoding operation by the communication apparatus according to Embodiment 1. FIG. 符号化データメッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding data message. 符号化データ応答メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding data response message. 符号化データメッセージおよび符号化データ応答メッセージのヘッダの構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the header of an encoding data message and an encoding data response message. 実施の形態1の通信装置による符号化動作の詳細を説明するための図である。6 is a diagram for explaining details of an encoding operation by the communication apparatus according to Embodiment 1. FIG. コーディング機能制御プロトコルのシーケンス例を示す図である。It is a figure which shows the example of a sequence of a coding function control protocol. 符号化関数決定指示メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding function determination instruction | indication message. 符号化関数決定応答メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding function determination response message. 符号化関数削除指示メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding function deletion instruction | indication message. 符号化関数削除応答メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an encoding function deletion response message. 実施の形態1の通信システムにおけるデータ伝送動作例を示す図である。3 is a diagram illustrating an example of data transmission operation in the communication system according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1の通信システムにおいて、各通信装置が保持している符号化関数を削除する場合の動作例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an operation example in the case of deleting an encoding function held by each communication device in the communication system according to the first embodiment. 実施の形態2の通信装置の構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of a communication apparatus according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2のトポロジー管理部、符号化関数決定部および隣接ノード管理部の構成例を示す図である。10 is a diagram illustrating a configuration example of a topology management unit, an encoding function determination unit, and an adjacent node management unit according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態2のデータ伝送動作の一例を示す図である。10 is a diagram illustrating an example of a data transmission operation in a second embodiment. FIG. 実施の形態3の通信装置の構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of a communication device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態3のトポロジー管理部、符号化関数決定部、隣接ノード管理部およびグループ管理部の構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a topology management unit, an encoding function determination unit, an adjacent node management unit, and a group management unit according to the third embodiment. 実施の形態3の通信装置により構成されるネットワークの構成例を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration example of a network configured by communication apparatuses according to Embodiment 3. FIG. グループ内符号化関数決定指示メッセージの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the encoding function determination instruction message in a group. 符号化関数の決定指示を行う場合の制御メッセージの送信シーケンス例を示す図である。It is a figure which shows the example of a transmission sequence of the control message in the case of performing the determination function of an encoding function. 課題を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a subject.

符号の説明Explanation of symbols

1 アプリケーション
2、2b ルート管理部
3、3a ネットワークコーディング部
4 トポロジー管理部
5 符号化関数決定部
6 隣接ノード管理部
7 グループ管理部
31 符号化部
32 独立パス管理部
33 符号化関数管理部
34 独立パス補完部
41 トポロジー管理実行部
42、52、62、72 通信部
51 符号化関数制御部
61 隣接ノード管理実行部
71 グループ管理実行部
411 ルーティング管理部
412 トポロジー管理テーブル
421、521、621、721 メッセージ送信部
422、522、622、722 メッセージ受信部
611 接続状態監視部
612 隣接ノード管理テーブル
711 グループ制御部
712 グループ管理テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Application 2, 2b Route management part 3, 3a Network coding part 4 Topology management part 5 Coding function determination part 6 Adjacent node management part 7 Group management part 31 Coding part 32 Independent path management part 33 Coding function management part 34 Independent Path complementing unit 41 Topology management execution unit 42, 52, 62, 72 Communication unit 51 Coding function control unit 61 Adjacent node management execution unit 71 Group management execution unit 411 Routing management unit 412 Topology management table 421, 521, 621, 721 Message Transmission unit 422, 522, 622, 722 Message reception unit 611 Connection state monitoring unit 612 Adjacent node management table 711 Group control unit 712 Group management table

Claims (4)

アドホックネットワークを構成し、他の通信装置宛のコンテンツデータに基づいて生成されたデータを受信した場合、当該受信データを符号化して転送する通信装置であって、
前記アドホックネットワークのトポロジー情報を収集するトポロジー管理手段と、
他の通信装置からコンテンツデータの伝送開始される前に、当該コンテンツデータに基づいて生成されたデータを受信した場合の当該受信データに対する符号化処理で使用する符号化関数の決定指示を当該他の通信装置から受信し、前記トポロジー情報に基づいて、当該他の通信装置である第1の通信装置から当該コンテンツデータの配信を希望する通信装置である第2の通信装置へのデータ伝送経路を算出する伝送経路算出手段と、
前記伝送経路算出手段が算出したデータ伝送経路に基づいて、前記コンテンツデータに基づいて生成された符号化データの自装置への入力パスの数および自装置からの出力パスの数を特定し、各入力パスから受信した各データを対象としてネットワークコーディングを行って出力パスの数と同数の符号化データを生成するための符号化関数を決定する符号化関数決定手段と、
を備え
前記符号化関数決定手段が決定した符号化関数と伝送が開始される予定のコンテンツデータとを関連付けて保持しておき、当該コンテンツデータに基づいて生成されたデータを受信した場合には保持している符号化関数を使用して当該受信データを符号化することを特徴とする通信装置。
A communication device that configures an ad hoc network and receives data generated based on content data addressed to another communication device, and encodes and transfers the received data.
Topology management means for collecting topology information of the ad hoc network;
Before transmission of content data from another communication device is started , an instruction to determine an encoding function to be used in encoding processing for the received data when data generated based on the content data is received It received from the communication device, based on the topology information, a data transmission path to the other is a communication device second is a communication device from the first communication device desires the delivery of the content data of the communication device Transmission path calculation means for calculating;
Based on the data transmission path calculated by the transmission path calculation means , specify the number of input paths to the own apparatus and the number of output paths from the own apparatus of the encoded data generated based on the content data, Encoding function determination means for determining an encoding function for performing network coding on each data received from the input path and generating encoded data of the same number as the number of output paths ;
Equipped with a,
The encoding function determined by the encoding function determination unit and the content data scheduled to start transmission are stored in association with each other and stored when data generated based on the content data is received. A communication apparatus that encodes the received data using an encoding function .
自身が保持しているコンテンツデータを他の通信装置へ伝送する場合、
前記伝送経路算出手段は、コンテンツデータの伝送を開始する前に、前記トポロジー情報に基づいて、当該コンテンツデータの配信を希望する他の通信装置までの伝送経路を算出し、
前記符号化関数決定手段は前記算出された伝送経路上の各通信装置に対して、自身および前記コンテンツデータの配信を希望する他の通信装置の識別情報を通知するとともに、当該識別情報に基づいて自身から当該の通信装置へのデータ伝送処理で使用する符号化関数を決定するように指示を行うことを特徴とする請求項1に記載の通信装置。
When transmitting content data held by itself to other communication devices,
The transmission path calculation means calculates a transmission path to another communication device that desires distribution of the content data based on the topology information before starting transmission of the content data,
The encoding function determination means, for each communication device on the transmission path the calculated, notifies the identification information of other communication devices that want to receive itself and the content data, based on the identification information The communication apparatus according to claim 1, wherein an instruction is given to determine an encoding function to be used in a data transmission process from itself to the other communication apparatus.
さらに、
前記トポロジー情報に基づいて、隣接する通信装置である隣接ノードの接続状態を監視する隣接ノード管理手段と、
前記隣接ノード管理手段が前記伝送経路算出手段により算出された伝送経路上の隣接ノードであって、それまで受信データの転送先としていたノードと通信が不可能になったことを検出した場合に、以降の受信データの転送先とする隣接ノードを再選択する代替隣接ノード選択手段と、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の通信装置。
further,
Based on the topology information, adjacent node management means for monitoring the connection state of adjacent nodes that are adjacent communication devices;
When it is detected that the adjacent node management means is an adjacent node on the transmission path calculated by the transmission path calculation means, and communication with the node that has been the transfer destination of the received data until then becomes impossible, Substitute adjacent node selection means for reselecting an adjacent node as a transfer destination of subsequent received data;
The communication apparatus according to claim 1, further comprising:
さらに、
前記トポロジー情報に基づいて、前記アドホックネットワークを構成する各通信装置を、所定範囲内に存在する通信装置同士が同一グループとなるようにグループ化するグループ管理手段、
を備え、
前記伝送経路算出手段は、前記トポロジー情報、および前記アドホックネットワークを構成する各通信装置のそれぞれのグループ情報に基づいて、同一グループ内の通信装置が一定範囲の伝送経路を構成するように、前記第1の通信装置から前記第2の通信装置までのデータ伝送経路を算出し、
前記符号化関数決定手段は、前記伝送経路算出手段により算出された伝送経路のうち、自身と同じグループに属する通信装置が存在する範囲内の伝送経路に基づいて、符号化関数を決定することを特徴とする請求項1、2または3に記載の通信装置。
further,
Group management means for grouping communication devices constituting the ad hoc network based on the topology information so that communication devices existing within a predetermined range are in the same group;
With
The transmission path calculation means is configured to allow the communication devices in the same group to configure a certain range of transmission paths based on the topology information and the group information of each communication device constituting the ad hoc network. Calculating a data transmission path from one communication device to the second communication device;
The encoding function determining unit determines an encoding function based on a transmission path within a range where communication devices belonging to the same group as the transmission path calculated by the transmission path calculating unit exist. The communication device according to claim 1, 2, or 3.
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