JP5255471B2 - 無線通信システム、情報処理装置、無線通信のデータ送信制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
図3は、本実施形態の無線通信システムのネットワーク構成例を示す図である。図3では、WiMediaで規格化されているUWB(Ultra Wide Band)方式を用いて、ピコネットと呼ばれる無線ネットワークを構成している。この構成については、例えば、文献「EMCA-368,"High rate ultra wideband PHY and MAC standard, 2nd. Edition," December 2007.」に開示されている。
本実施形態では、パケットエラーの発生確率(又は、パケット再送の成功確率)を求める手段として、パケット再送の通信成功と通信失敗の2つの状態を持つマルコフモデルを用いることができる。図5は、2状態のマルコフモデルの概要を示す図である。まず、親ノード1は、各子ノード2間におけるエラー発生傾向(エラー発生状況)を求める。例えば、10個のパケットを送信して、通信成功が○、通信失敗を×とすると、10個のパケットの通信の結果は以下のように表現できる。
パケット番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
通信の成否 ○ × ○ × × ○ ○ ○ ○ ×
本実施形態において、任意のタイムスロット(時刻)における送信(再送)対象となる経路(子ノード)の選択は、再送の成功確率の他に、従来からパケットの優先制御に用いられるパラメータを併用してもよい。ここでは、再送回数及びパケットの優先度を併用する例とし、図6を用いて説明する。まず、各タイムスロットにおいて送信待ちパケットの中から最も優先して送るパケットを一意に定めるための定数として、送信優先Factorを定義しておく。
送信優先Factor=a×パケット優先度値+b×再送の成功確率値+c×再送回数値・・・式(1)
上述したように、本実施形態の無線通信システムは、一台の親ノードとx台の子ノードにより、親ノードを中心とするスター型のトポロジを有する無線ネットワークを形成する。また、全てのノードは、同一の無線周波数帯域を共有する。なお、親ノードが送信する無線信号は、全ての子ノードが受信できることとする。
本実施形態の無線通信システムでは、親ノードが発する下り方向の無線信号は、全ての子ノードに到達する。親ノードは、図8(a)のデータ通信手段11により、下り方向のパケットにID番号を付与して送信する。ここでID番号とは、個々のパケットを識別できる情報とする。任意の子ノードは、全ての下り方向の無線信号を受信し、パケットを抽出し、自身宛のデータであれば受信する。自身宛のパケットでない場合は、パケットの正常性を確認し、パケットのID番号を受信する。この下り方向のパケット受信は、任意のアクセス周期T単位で行われる。任意の子ノードは、n番目のアクセス周期で受信したパケットの情報(受信パケット情報)を、n+1番目のアクセス周期における上り方向のパケットに付与して親ノードに通知する(nは自然数)。親ノードは、図8(a)のエラー発生状況収集手段12により、全ての子ノードから収集した受信パケット情報と、自身が予め送信したパケットの情報とを比較することで、各子ノード間で発生したパケットエラーの全個数や連続する傾向を把握(認識)することができる。当該処理を継続的に実行することで、親ノードは、各経路のパケットエラー発生状況(エラー発生傾向)を最新化することができる。
本実施形態の無線通信システムでは、親ノードは、図8(a)のエラー発生確率算出手段13により、収集した任意の子ノード間とのパケットエラー発生状況に基づき、パケットエラー発生後のパケットエラー発生確率(再送成功確率)をタイムスロット単位の時間粒度で算出する。上述したように、本実施形態では、パケットエラー発生確率を求める手法として、パケットの通信成功と通信失敗の2つの状態を持つマルコフモデルを用いてもよい。親ノードは、収集したパケットエラーの発生状況に基づき、通信成功から通信失敗になる確率P(=失敗移行数/成功総数)、及び、通信失敗から通信成功となる確率Q(=成功移行数/失敗総数)を算出する。親ノードは、算出したP値及びQ値に基づき、パケットエラー発生後、任意のm回後のタイムスロットにおけるパケットエラー発生確率F(m)を、F(m)=F(m-1)×(1-Q)+[1-F(m-1)]×Pの式を用いて求める。ここで、親ノード1は、各子ノード2毎に、パケットエラー発生確率F(m)を算出する。
本実施形態の無線通信システムでは、任意のタイムスロットにおける送信対象となる子ノード(経路)の選択は、図8(a)の子ノード選択手段14により、上記エラー発生確率に基づいて決定される。すなわち、親ノード1は、算出した各子ノード毎のパケットエラー発生確率F(m)の値を比較し、最も値が低い経路(子ノード)を再送対象として選択する。また、図6を用いて説明したように、親ノード1が、パケットエラー発生確率(再送成功確率)以外のパラメータを考慮して、送信対象となる子ノード(経路)を選択するようにしてもよい。
2 子ノード
3 経路
4 送信キュー
5 送信待ちパケット
11 データ通信手段
12 エラー発生状況収集手段
13 エラー発生確率算出手段
14 子ノード選択手段
Claims (16)
- 1の親ノードと、複数の子ノードとの間で無線によるデータ通信を行う無線通信システムであって、
前記親ノードは、
前記複数の子ノードとの間でデータの送受信を行うデータ通信手段と、
前記複数の子ノードとの間で送受信したデータに基づいて、前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況を収集するエラー発生状況収集手段と、
前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況に基づいて、前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率を算出するエラー発生確率算出手段と、
前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率に基づいて、制御対象となる子ノードを選択する子ノード選択手段と、を有し、
前記子ノード選択手段により選択された子ノードに対し、前記データ通信手段によりデータ送信の制御を行い、
前記エラー発生状況収集手段は、
前記データ通信手段により前記複数の子ノードから受信されたデータと、前記データ通信手段により前記複数の子ノードに対して予め送信されたデータとを比較することで、前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況を収集することを特徴とする無線通信システム。 - 前記データ通信手段は、
前記複数の子ノードに対して下り方向のデータを送信し、
前記複数の子ノードから、上り方向のデータと共に、前記下り方向のデータの受信状況を示すデータを受信することを特徴とする請求項1記載の無線通信システム。 - 前記エラー発生確率算出手段は、
マルコフモデルを用い、前記エラー発生状況収集手段により収集された前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況に基づいて、エラーの発生後におけるエラー発生確率をタイムスロット単位の時間粒度で算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の無線通信システム。 - 前記子ノード選択手段は、
前記エラー発生確率算出手段により算出された前記複数の子ノード毎のエラー発生確率の値を比較し、最も低い値の子ノードを制御対象として選択することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記エラー発生確率算出手段は、
前記エラー発生確率に、前記データの優先度及び前記データの送信回数を加味した合計得点を算出し、
前記子ノード選択手段は、
前記エラー発生確率算出手段により算出された前記複数の子ノード毎の合計得点を比較し、最も高い合計得点の子ノードを制御対象として選択することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 親ノードとして用いられ、複数の子ノードとの間で無線によるデータ通信を行う情報処理装置であって、
前記複数の子ノードとの間でデータの送受信を行うデータ通信手段と、
前記複数の子ノードとの間で送受信したデータに基づいて、前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況を収集するエラー発生状況収集手段と、
前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況に基づいて、前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率を算出するエラー発生確率算出手段と、
前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率に基づいて、制御対象となる子ノードを選択する子ノード選択手段と、を有し、
前記子ノード選択手段により選択された子ノードに対し、前記データ通信手段によりデータ送信の制御を行い、
前記エラー発生状況収集手段は、
前記データ通信手段により前記複数の子ノードから受信されたデータと、前記データ通信手段により前記複数の子ノードに対して予め送信されたデータとを比較することで、前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況を収集することを特徴とする情報処理装置。 - 前記データ通信手段は、
前記複数の子ノードに対して下り方向のデータを送信し、
前記複数の子ノードから、上り方向のデータと共に、前記下り方向のデータの受信状況を示すデータを受信することを特徴とする請求項6記載の情報処理装置。 - 前記エラー発生確率算出手段は、
マルコフモデルを用い、前記エラー発生状況収集手段により収集された前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況に基づいて、エラーの発生後におけるエラー発生確率をタイムスロット単位の時間粒度で算出することを特徴とする請求項6又は7に記載の情報処理装置。 - 前記子ノード選択手段は、
前記エラー発生確率算出手段により算出された前記複数の子ノード毎のエラー発生確率の値を比較し、最も低い値の子ノードを制御対象として選択することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 前記エラー発生確率算出手段は、
前記エラー発生確率に、前記データの優先度及び前記データの送信回数を加味した合計得点を算出し、
前記子ノード選択手段は、
前記エラー発生確率算出手段により算出された前記複数の子ノード毎の合計得点を比較し、最も高い合計得点の子ノードを制御対象として選択することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 親ノードとして、複数の子ノードとの間で無線によるデータ通信を行う情報処理装置によって実行される無線通信のデータ送信制御方法であって、
前記複数の子ノードとの間でデータの送受信を行うデータ通信ステップと、
前記複数の子ノードとの間で送受信したデータに基づいて、前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況を収集するエラー発生状況収集ステップと、
前記複数の子ノード間におけるエラー発生状況に基づいて、前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率を算出するエラー発生確率算出ステップと、
前記複数の子ノード間毎のエラー発生確率に基づいて、制御対象となる子ノードを選択する子ノード選択ステップと、
前記子ノード選択ステップにより選択された子ノードに対し、データ送信の制御を行うデータ制御ステップと、
を有し、
前記エラー発生状況収集ステップでは、
前記データ通信ステップにより前記複数の子ノードから受信されたデータと、前記データ通信ステップにより前記複数の子ノードに対して予め送信されたデータとが比較されることで、前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況が収集されることを特徴とする無線通信のデータ送信制御方法。 - 前記データ通信ステップでは、
前記複数の子ノードに対して下り方向のデータが送信され、
前記複数の子ノードから、上り方向のデータと共に、前記下り方向のデータの受信状況を示すデータが受信されることを特徴とする請求項11に記載の無線通信のデータ送信制御方法。 - 前記エラー発生確率算出ステップでは、
マルコフモデルを用い、前記エラー発生状況収集ステップにより収集された前記複数の子ノード間におけるエラーの発生状況に基づいて、エラーの発生後におけるエラー発生確率がタイムスロット単位の時間粒度で算出されることを特徴とする請求項11又は12に記載の無線通信のデータ送信制御方法。 - 前記子ノード選択ステップでは、
前記エラー発生確率算出ステップにより算出された前記複数の子ノード毎のエラー発生確率の値が比較され、最も低い値の子ノードが制御対象として選択されることを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の無線通信のデータ送信制御方法。 - 前記エラー発生確率算出ステップでは、
前記エラー発生確率に、前記データの優先度及び前記データの送信回数を加味した合計得点が算出され、
前記子ノード選択ステップでは、
前記エラー発生確率算出ステップにより算出された前記複数の子ノード毎の合計得点が比較され、最も高い合計得点の子ノードを制御対象として選択されることを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記載の無線通信のデータ送信制御方法。 - 請求項11から15のいずれか1項に記載の無線通信のデータ送信制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
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