JP5383324B2 - 端末およびアドホックネットワーク情報伝送方法 - Google Patents

Description

本発明は、ネットワークコーディング理論に基づくアドホックネットワークを構成する端末に関する。

ネットワークコーディングに基づく従来のアドホックネットワークの情報伝送について説明する。ここでは、センサ端末で構成されるネットワークコーディングに基づくアドホックネットワークにおいて、送信センサ端末Ｔ１が観測データを受信センサ端末Ｔ６，Ｔ７へ送信する場合を例に説明する。

まず、送信センサ端末Ｔ１は、観測データを同じサイズのデータであるａとｂに分割し、ａを隣接するセンサ端末Ｔ２へ送信し、ｂを隣接するセンサ端末Ｔ３へ送信する。センサ端末Ｔ２は、受信したａを隣接する受信センサ端末Ｔ６およびセンサ端末Ｔ４へ送信する。また、センサ端末Ｔ３は、受信したｂを隣接する受信センサ端末Ｔ７およびセンサ端末Ｔ４へ送信する。センサ端末Ｔ４は、受信したａおよびｂに基づいて符号化関数として排他的論理和（ａ ＸＯＲ ｂ）を実行し、その実行結果（ａとｂの排他的論理和）を隣接するセンサ端末Ｔ５へａおよびｂを送信する。そして、センサ端末Ｔ５は、受信した実行結果を受信センサ端末Ｔ６および受信センサ端末Ｔ７へ送信する。このようにして、受信センサ端末Ｔ６は、ａと、ａとｂの排他的論理和と、に基づいて符号化関数を用いることにより、ａとｂの両方の情報を復元（復号）することができる。受信センサ端末Ｔ７も同様に、ａとｂの両方の情報を復元することができる。

上記のようなネットワークコーディングに基づくアドホックネットワークを構成する端末は、アドホックネットワーク上で無線により通信可能な端末のトポロジィ情報を保持すし、その情報に基づいて、送信センサ端末から受信センサ端末間で利用する独立リンク集合を計算するルーティング管理機能を有する。また、この端末は、入力となる独立リンク（独立リンクの識別子またはその独立リンクにより接続される端末の識別子）と、出力となる独立リンクと、の関係を保持するが、この関係を求めるための演算はルーティング管理機能が行う。さらに、この端末は、符号化ルーティングを行う符号化ルーディング機能を有し、符号化ルーティングの際に実行する符号化関数を保持する。

たとえば、入力のリンク数Ｌを３とし、出力のリンク数Ｍが２とし、独立リンク管理機能が、入力、出力のそれぞれの独立リンクの関係を保持しているとする。その場合、この端末は、３つの入力リンクからのパケットを入力として、保持している符号化関数を用いて符号化を行い、２つの出力リンクに対応する符号化後のデータをそれぞれ算出し、算出結果をそれぞれ対応する出力リンクへ出力する。

また、端末は、符号化ルーティング処理のために用いるメッセージを用いて符号化ルーティングを行う。このメッセージは、符号化ヘッダと符号化データで構成される。符号化ヘッダは独立リンクを用いて情報を伝送する手順に関する情報を保持し、また、符号化データは、符号化されて伝送される情報データである。符号化ヘッダは、シーケンス番号，リンク送信端末識別子（ＩＤ：Identifier），リンク受信端末ＩＤを含む。シーケンス番号は、データを送信する端末が付与する番号であり、観測データを分割して符号化データメッセージを送信する順番である。リンク送信端末ＩＤは、そのメッセージを受信した端末への入力リンクに対応する端末の識別子である。リンク受信端末ＩＤは、そのメッセージに含まれる情報データを受信する（情報データの宛て先の）端末の識別子である。

一方、従来のネットワークコーディング技術は、たとえば、下記特許文献１、下記非特許文献１に記載されている。下記非特許文献１は、ネットワークコーディングに関するアイディアの基本となる論文であり、ネットワークコーディングの数学的なモデルが述べられている。また、下記特許文献１では、ネットワークコーディングを実装する基本技術が開示されており、各端末が連携して符号化する技術が提案されている。この文献では、下記非特許文献１で提案された数学的なモデルを無線ネットワークとして実装する構成が述べられている。また、情報伝送において、情報をブロックに分割してマルチパス伝送する技術が下記特許文献２に開示されている。この技術は、マルチバスにて情報を分割送信する技術である。

特開２００６−３１６９３号公報 特開２００６−２５４０８号公報

R．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、上記従来のネットワークコーディングに基づく従来のアドホックネットワークによれば、多くの端末が広域に展開する場合に、符号化関数を決定するためのトポロジィ情報、符号化関数、独立パスを決定するための制御トラフィックが増大する。そのため、情報伝送帯域を圧迫しスループットが低下する、という問題があった。

また、上記特許文献１では、ネットワークコーディングを用いて無線ネットワークを構成する技術が述べられているが、アドホックネットワークについては考慮されていない。また、下記非特許文献１に記載の技術は、ネットワークコーディングの数学的なモデルが述べられているが、ネットワーク実装、特に移動の影響などについては言及されていない。さらに、上記特許文献２に記載の技術は、マルチバスにて情報を分割送信する技術であり、独立パスを用いるネットワークコーディングとは方式が異なる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スループットの低下を防ぐことができる端末およびアドホックネットワーク情報伝送方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ネットワークコーディングに基づいてデータを伝送するアドホックネットワークシステムを構成する端末であって、
前記アドホックネットワークシステムを構成する端末を複数のグループに分割し、前記グループ内では、前記端末を送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとするネットワークコーディングに基づく伝送である、端末ネットワークコーディング伝送を実施することとし、また、前記グループ間では、前記グループを送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとする伝送であるグループ間伝送を実施することとし、前記グループ間のトポロジィ情報を取得し、取得した情報をグループトポロジィ情報として保持し、データの宛先端末の識別情報に基づいて宛先端末の属するグループである宛先グループを求め、グループトポロジィ情報と前記宛先グループと基づいて前記宛先グループへの独立パスであるグループ独立パスを求めるグループ符号化ルーティング手段と、自端末が属するグループである自グループ内の端末から端末間のトポロジィ情報を取得し、取得したトポロジィ情報を端末トポロジィ情報として保持し、また、前記グループ独立パスに基づいて自グループからのデータの出力するグループである出力先グループを求め、その出力先グループとの間の境界に位置する自グループ内の端末を自グループ内のグループ内受信端末とし、データの送信元端末と前記グループ内受信端末と前記端末トポロジィ情報とに基づいて、自グループ内の端末ネットワークコーティング伝送に用いる独立パスおよび符号化関数を求めるルーティング管理手段と、前記符号化関数に基づいてデータを符号化して前記独立パスに基づいて自端末からの出力リンクへ符号化後のデータを送信する符号化ルーティング手段と、を備え、前記グループ間では前記グループ独立パスに基づいてデータを伝送し、前記グループ符号化ルーティング手段は、自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能する場合、データの送信元の端末の識別情報に基づいてその端末の属するグループである送信元グループを求め、前記送信元グループと前記宛先グループと前記グループトポロジィ情報とに基づいて、他グループへデータ伝送を行う際の符号化に用いる符号化関数であるグループ符号化関数を求める、ことを特徴とする。

本発明によれば、端末をグループ分けし、グループ内の端末間のルーティング制御と、グループ間のルーティング制御の２段階の階層型ルーティング制御を実施するようにしたので、スループットの低下を防ぐことができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１のアドホックネットワーク情報伝送システムの構成例を示す図である。 図２は、実施の形態１の階層型のルーティング制御を説明するための図である。 図３は、送信端末が行うトポロジィ管理の一例を示す図である。 図４は、送信端末が保持するトポロジィ情報の一例を示す図である。 図５−１は、端末ルート管理テーブルの構成例を示す図である。 図５−２は、グループルート管理テーブルの構成例を示す図である。 図５−３は、端末トポロジィ管理テーブルの構成例を示す図である。 図５−４は、グループトポロジィ管理テーブルの構成例を示す図である。 図６は、実施の形態１の端末の機能構成例を示す図である。 図７は、実施の形態２の端末の機能構成例を示す図である。 図８−１は、実施の形態２の階層型符号化関数の合意手順を説明するためのグループ構成例を示す図である。 図８−２は、実施の形態２の階層型符号化関数の合意手順の一例を示すチャート図である。 図９は、実施の形態３の階層型Network Codingモデルを示す図である。 図１０は、実施の形態３の階層型ＮＣ情報伝送の一例を示す図である。 図１１−１は、グループ開始動作の説明の前提となる構成例を示す図である。 図１１−２は、グループ開始動作の処理フローの一例を示す図である。 図１１−３は、境界端末のグループ開始動作の符号化ルーティングモデルを示す図である。 図１２−１は、グループ終端動作の説明の前提となる構成例を示す図である。 図１２−２は、グループ終端動作の処理フローの一例を示す図である。 図１２−３は、境界端末の符号化ルーティングモデルを示す図である。

以下に、本発明にかかる端末およびアドホックネットワーク情報伝送方法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。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるアドホックネットワーク情報伝送システムの実施の形態１の構成例を示す図である。本実施の形態のアドホックネットワーク情報伝送システム（以下、アドホックネットワークと略す）は、システムを構成する端末を複数のグループにグループ分けする。図１では、このグループの例として、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３を示している。また、端末１−１はグループＧ１に属し、端末３−５はグループＧ３に属している。以下の説明では、グループＧ１に属する端末を端末１−ｉ（ｉは自然数）とし、同様に、グループＧｊに属する端末を端末ｊ−ｉとして表記する。

本実施の形態のアドホックネットワーク情報伝送システムは、階層型のルーティング制御を実施する。グループ内で用いるルーティングプロトコルをTerminal Level Routing ProtocolＲ１とし、グループ間で用いるルーティングプロトコルをGroup Level Routing ProtocolＲ２とする。Group Level Routing ProtocolＲ２では、１つのグループ（たとえば、グループＧ１，Ｇ２など）を１単位としたルーティングを行う。また、Terminal Level Routing ProtocolＲ１では、グループに属する端末を１単位として端末間のルーティングを行う。すなわち、Group Level Routing ProtocolＲ２が上位階層のルーティング制御を行い、Terminal Level Routing ProtocolＲ１が下位階層のルーティング制御を行う、階層型のルーティング制御を行う。

たとえば、グループＧ１に属する端末１−１が、グループＧ３に属する端末３−５に対して情報伝送を行うとする。この場合、送信端末である端末１−１は、受信端末である端末３−５の識別子を解析して、端末３−５がグループＧ３に属する事を判断する。なお、各端末の識別子に基づいて、その端末の属するグループを求めることができるよう所定の関係が定められていることとする。端末１−１は、端末３−５がグループＧ３に属することから、Group Level Routing ProtocolＲ２によるグループ間ルーティングがグループＧ１，グループＧ２，グループＧ３の順に実行されると判断する。つぎに、下位階層である各グループ内では、各グループに属する端末（メンバ端末）間でTerminal Level Routing ProtocolＲ１によるルーティングが行われる。

このように、本実施の形態では、上位階層のルーティング制御を行った後に、下位階層のルーティング制御を行うという手順で情報伝送を実行するルートを計算する。なお、図１では、２階層のルーティング制御を行うアドホックネットワークの例を示しているが、３階層以上のルーティング制御を行うようにしてもよい。

図２は、本実施の形態の階層型のルーティング制御を説明するための図である。グループＧ１には、そのグループに属する端末（メンバ端末）として端末１−１〜１−５が配置されている。また、グループＧ２には、メンバ端末として端末２−１〜２−５が配置されている。グループＧ１を構成するメンバ端末間、およびグループＧ３を構成するメンバ端末の間では、それぞれTerminal Level Routing ProtocolＲ１によるルーティングが行われる。また、グループＧ１とグループＧ２の間は、Group Level Routing ProtocolＲ２によるルーティングが行われる。グループＧ１とグループＧ２の間では、グループＧ１に属しグループＧ２に隣接する端末１−５と、グループＧ２に属しグループＧ１に隣接する端末２−５と、が互いに隣接端末の関係にある。端末１−５，端末２−５のようにグループの境界に存在する端末を、境界端末と呼ぶ。

図３は、送信端末が行うトポロジィ管理の一例を示す図である。ここでは、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３で構成されるアドホックネットワークにおいて、グループＧ１に属する端末１−１が保持するトポロジィ情報を例に説明する。端末１−１は、自端末が所属するグループＧ１全てのメンバ端末との間のルーティング情報をTerminal Level Routing ProtocolＲ１を用いて取得して保持する。一方、端末１−１は、グループＧ２およびグループＧ３に関しては、それぞれのグループのメンバ端末のトポロジィ情報を保持するのではなく、グループのトポロジィ情報を保持する。

たとえば、端末１−５は、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によって隣接端末である端末２−５の存在を確認した場合、端末２−５の識別子に基づいて端末２−５の属するグループを確認する。そして、端末１−５は、この確認結果に基づいて端末２−５が自端末とは異なるグループであるグループＧ２に属すると判断した場合は、さらに先にあるグループＧ２内の端末のトポロジィ情報の検索は行わない。

同様に、グループＧ２に属する端末２−５と、グループＧ３に属する端末３−１と、が隣接する場合、端末２−５は、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によって隣接端末として端末３−１の存在を確認した場合、端末３−１の識別子に基づいて端末３−１の属するグループを確認する。そして、端末２−５は、この確認結果に基づいて端末３−１が自端末とは異なるグループであるグループＧ３に属すると判断した場合は、さらに先にあるグループＧ３内の端末のトポロジィ情報の検索は行わない。

以上のような処理により、端末１−１が保持するトポロジィ情報は、以下の３種類となる。
（１）グループＧ１の全てのメンバ端末のトポロジィ情報
（２）グループＧ２のグループトポロジィ情報
（３）グループＧ３のグループトポロジィ情報

また、本実施の形態の２階層のルーティング制御を行う構成例では、ＮＣ（Network Coding：ネットワークコーディング）情報伝送は、以下の２レベル（２領域）で行われる。
（Ａ）グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３のそれぞれのグループ内で、メンバ端末間で行われるＮＣ情報伝送領域（ＮＣ情報伝送領域）
（Ｂ）グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３のそれぞれをメンバとして扱って行われるＮＣ情報伝送領域（グループＮＣ情報伝送領域）

図４は、送信端末が保持するトポロジィ情報の一例を示す図である。図３の場合と同様に、ここでは、端末１−１を送信端末としている。端末１−１は、上述のようにグループＧ１全てのメンバ端末と、グループＧ２，グループＧ３と、の存在を管理する。すなわち、図４の黒丸で示した要素のトボロジィ情報を管理する。

グループＧ１の全てのメンバ端末は、図３および図４を用いて説明した端末１−１が保持するトポロジィ情報を、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によって共有する。また、同様にグループのトポロジィ構成であるグループトポロジィ構成については、グループ間はGroup Routing ProtocolＲ２によって共有し、また各グループ内ではTerminal Level Routing ProtocolＲ１によってグループ種別に関わらず全ての端末が共有する。この結果、各端末は、自端末が属するグループに関しては全てのメンバ端末のトポロジィ情報を保持し、また、グループ構成に関しては、全て端末が同一のグループトポロジィ情報を保持する。

また、各端末は、自端末の属するグループ内の境界端末とその境界端末が隣接するグループとの対応（たとえば、図３の例の場合は、グループＧ１の端末１−５は、グループＧ２に隣接する）を保持しており、グループＧ２に宛てて、メッセージ（情報）を送信する場合には、グループＧ２に隣接する端末までのグループ内の経路を求めることとする。たとえば、図３の場合、グループＧ２に属する端末２−１は、グループ１から受け取ったメッセージをグループＧ３へ送信するが、グループＧ３に隣接する端末２−５への経路を求めてそのメッセージ端末２−５へ送信し、さらに、端末２−５がそのメッセージをグループＧ３へ送信する。そして、グループＧ３の境界端末３−１がメッセージの受信先である端末への経路を求め、その経路に従ってデータを送信する。

図５−１〜５−４は、本実施の形態の端末が保持する管理テーブル構成の一例を示す図である。図５−１には端末ルート管理テーブルの構成例を、図５−２にはグループルート管理テーブルの構成例を、図５−３には端末トポロジィ管理テーブルの構成例を、図５−４にはグループトポロジィ管理テーブルの構成例を、それぞれ示している。

図５−１〜５−４では、一例として端末１−１が保持する管理テーブルを示している。なお、図３，４ではグループＧ１，Ｇ２,Ｇ３の３つのグループを例に説明したが、図５−１〜５−４では、これら以外にグループＧ４，グループＧ５，グループＧ６なども存在する例を示している。管理テーブルには、ルート管理テーブルとトポロジィ管理テーブルの２種類のテーブルがある。ルート管理テーブルは、他の端末に対して情報伝送を行う際の隣接端末と、ホップ数を記録したテーブルである。また、トポロジィ管理テーブルは、ネットワーク内のトポロジィ情報を記録したテーブルである。ルート管理テーブルおよびトポロジィ管理テーブルは、さらにそれぞれグループ内の端末に関するテーブルとグループ単位のテーブルとに分類される。

図５−１は、端末１−１が保持する、グループ内の端末に関するルート管理テーブルである端末ルート管理テーブルの一例を示している。端末ルート管理テーブルは、テーブル上の各ルート（経路）情報の番号を示すＮｏ．と、隣接端末ＩＤと、宛先端末ＩＤと、ホップ数と、を含む。このように、端末ルート管理テーブルには、宛先端末ごとのルート情報として、その宛先端末に情報を伝送する際に情報の直接送信先となる隣接端末と、宛先端末までの端末ホップ数（リンク数）が保持されている。図５−１に示すように、宛先端末ＩＤは、グループ内の端末だけでなく、端末３−５のように他のグループの端末も含む。

図５−２は、端末１−１が保持する、グループに関するルート管理テーブルであるグループルート管理テーブルの一例を示している。グループルート管理テーブルは、テーブル上の各ルート（経路）情報の番号を示すＮｏ．と、隣接グループＩＤと、宛先グループＩＤと、ホップ数と、を含む。このように、端末ルート管理テーブルには、宛先グループごとのルート情報として、その宛先グループに情報を伝送する際に自端末が属するグループからの情報の直接の送信先となる隣接グループと、宛先グループまでのグループ間のホップ数（リンク数）を保持している。たとえば、端末１−１はグループＧ１に属しており、グループＧ１とグループＧ２は隣接するため、グループＧ２を宛先グループとする場合のホップ数は１であり、グループＧ３を宛先グループとする場合にはグループＧ２を経由するため、ホップ数は２であり隣接グループはグループＧ２となる。

図５−３は、端末１−１が保持する、グループ内の端末に関するトポロジィ管理テーブルである端末トポロジィ管理テーブルの一例を示している。端末トポロジィ管理テーブルは、テーブル上の各トポロジィ情報の番号を示すＮｏ．と、リンク元端末ＩＤと、リンク先端末ＩＤと、を含む。このように、端末トポロジィ管理テーブルにより、リンク元端末とリンク先端末の関係、端末間の接続関係が管理される。

図５−４は、端末１−１が保持する、グループ間のトポロジィ管理テーブルであるグループトポロジィ管理テーブルの一例を示している。グループトポロジィ管理テーブルは、テーブル上の各トポロジィ情報の番号を示すＮｏ．と、リンク元グループＩＤと、リンク先グループＩＤと、を含む。このように、グループトポロジィ管理テーブルにより、リンク元グループとリンク先グループの関係、すなわちグループ間の接続関係が管理される。

同じグループに属する全ての端末は、同一内容の端末トポロジィ管理テーブルを保持する。また、所属するグループによらず、アドホックネットワークを構成する全ての端末は、同一内容のグループトポロジィ管理テーブルを保持する。一方、ルート管理テーブルについては、送信元となる端末ごとにルートが異なることになるため、各端末に対応した内容のルート管理テーブル（端末ルート管理テーブル，グループルート管理テーブル）を保持する。なお、グループルート管理テーブルについては、たとえば、図４に示したような１つのグループのリンク先のグループが１つしか存在しないグループ構成の場合には、同一グループに属する端末は、結果的に同一のグループルート管理テーブルを保持することもある。

本実施の形態のアドホックネットワークを構成する端末は、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によってトポロジィ検索を行い、トポロジィ情報が更新された場合に端末トポロジィ管理テーブルを更新し、その際、更新されたトポロジィ管理テーブルに基づいて、宛先端末ごとのルートを再計算して、端末ルート管理テーブルにその結果を反映する。また同様に、各端末は、Group Routing ProtocolＲ２によってグループ単位のトポロジィ検索を行い、検索結果によりトポロジィ情報が更新された場合にグループトポロジィ管理テーブルを更新し、更新されたグループトポロジィ管理テーブルに基づいて宛先グループごとのルートを再計算し、グループルート管理テーブルにその結果を反映する。

端末トポロジィ管理テーブルは、たとえば、定期的または端末の構成が変更された場合に、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によって各端末は、自端末の把握するトポロジィ情報をその情報を共有すべき端末に送信し、各端末は、トポロジィ情報が更新された場合にその情報をグループトポロジィ管理テーブルに反映することによりグループトポロジィ管理テーブルを更新する。

グループルート管理テーブルについては、たとえば、自端末がグループ境界端末であると認識した端末が、Terminal Level Routing ProtocolＲ１により取得した他のグループに属する隣接端末のＩＤに基づいて求めた隣接するグループを把握し、把握した情報に基づくグループ単位のトポロジィ情報をGroup Routing ProtocolＲ２によって他のグループの端末に送信する。そして、各境界端末がグループ単位のトポロジィ情報を取得し、その情報に基づいて、グループルート管理テーブルを更新する。また、境界端末は、そのグループルート管理テーブルを自端末が属するグループのメンバ端末に送信する。なお、自端末が境界端末であるか否かは、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によるルーティングの際に、隣接端末が自端末と異なるグループに属する端末であるか否かによって判断する。

図６は、本実施の形態の端末の機能構成例を示す図である。図６に示すように、本実施の形態の端末は、アプリケーション機能部１１と、ルーティング管理機能部１２と、Network Coding情報伝送部１３と、グループ符号化ルーティング機能部１５と、で構成され、Communication Line１４に接続している。

アプリケーション機能部１１は、各アプリケーションの処理を実行する。また、ルーティング管理機能部１２は、アドホックネットワーク上内で無線により通信可能な端末のトポロジィ情報を端末トポロジィ管理テーブルとして保持する。また、ルーティング管理機能部１２は、端末トポロジィ管理テーブルに基づいて、送信センサ端末から受信センサ端末間で利用する独立パスを独立パス集合として求める。自端末が中継端末である場合は、さらに独立パス集合として自端末がメッセージを受信する入力リンクと自端末がメッセージを出力する出力リンクとの対応も求めることとする。また、Terminal Level Routing ProtocolＲ１によりトポロジィ検索を行い、トポロジィ情報が更新された場合には、端末トポロジィ管理テーブルに反映する。

Network Coding情報伝送部１３は、符号化ルーティング機能部２１と、送受信機能部２２と、独立リンク管理機能部２３と、符号化関数データベース機能部２４と、で構成される。独立リンク管理機能部２３は、ルーティング管理機能部１２が求めた独立パスの集合を保持する。なお、自端末が中継端末の場合は、入力リンク（入力リンクの接続元の端末）と出力リンク（出力リンクの接続先の端末）との関係を独立パス集合として保持する。送受信機能部２２は、Communication Linkを介して、符号化メッセージを他の端末へ送信し、また他の端末から、符号化メッセージを受信する。

符号化ルーティング機能部２１は、独立リンク管理機能部２３が保持している独立パスの集合に基づき、符号化関数データベース機能部２４が保持している符号化関数を用いて符号化ルーティングを実行する。すなわち、自端末が情報の送信元端末となる場合には、独立パスの集合に基づいて求めた出力リンク数と、符号化関数と、を用いて送信データを符号化して、送受信機能部２２へ出力する。また、自端末が中継端末となる場合には、入力リンクおよび出力リンクと、符号化関数と、を用いて、送受信機能部２２が受信した符号化メッセージに含まれる情報を、符号化関数を用いて符号化して、送受信機能部２２へ出力する。また、自端末が情報の宛先端末（受信側端末）となる場合には、送受信機能部２２が受信した符号化メッセージに含まれる情報を、独立パスの集合に基づいて求めた入力リンクと、符号化関数を用いて復元（復号）する。

符号化関数データベース機能部２４は、符号化ルーティングを行う際に実行する符号化関数を保持する。以上のグループ内の端末間の符号化ルーティングの処理は従来のネットワークコーディングに基づくアドホックネットワークにおける端末と同様である。また、グループ内の端末間の符号化ルーティングで用いられる符号化関数を決定する方法などについても従来と同様である。

本実施の形態の端末が、ネットワークコーディングに基づくアドホックネットワークにおける従来の端末と異なる点は、グループ符号化ルーティング機能部１５を備えている点である。グループ符号化ルーティング機能部１５は、グループトポロジィ管理テーブルおよびグループルート管理テーブルを保持し、グループトポロジィ管理テーブルに基づいて、グループ間の独立パスの集合を計算する。そして、自端末が、他のグループへ情報を伝送すべき境界端末であった場合には、符号化ルーティング機能部２１が、グループ間の独立パスの集合に基づいて、送信先のグループを求め、送受信部機能部２２経由で送信する。なお、ここではグループ間の伝送を行う際に、たとえば、境界端末が一旦符号化されたデータを復元（復号）して、そのデータを送信先のグループへ送信することとする。グループ間の伝送は符号化を行ってもよいし行わなくてもよい。

以上のように、本実施の形態では、端末をグループ分けし、グループ内の端末間のルーティング制御と、グループ間のルーティング制御の２段階の階層型ルーティング制御を実施するようにした。そのため、多くの端末が広域に展開する場合に、符号化関数を決定するためのトポロジィ情報、符号化関数、独立パス集合を決定する制御トラフィックなどを、階層型制御を行わない従来の技術に比べて低減することができ、スループットの低下を防ぐことができる。

実施の形態２．
図７は、本発明にかかる端末の実施の形態２の機能構成例を示す図である。図７に示すように、本実施の形態の端末は、実施の形態１の端末のグループ符号化ルーティング機能部１５の替わりに、グループNetwork Coding情報伝送部１６を備える以外は、実施の形態１の端末と同様である。また、本実施の形態のアドホックネットワーク情報伝送システムの構成は、実施の形態１と同様である。

グループNetwork Coding情報伝送部１６は、実施の形態１のグループ符号化ルーティング機能部１５と同様の機能を有するとともにグループ単位の符号化ルーティングを行うグループ符号化ルーティング機能部２５と、グループ符号化ルーティング管理機能部２５が求めたグループ間の独立パスの集合（グループ独立パス集合）に基づいて自端末への入力元のグループと自端末からの出力先のグループとの関係を保持するグループ独立リンク管理機能部２６と、グループ間の符号化ルーティングで用いる符号化関数を保持するグループ符号化関数データベース機能部２７と、で構成される。

本実施の形態では、実施の形態１と同様に階層型のルーティング制御を行う。実施の形態１で述べたように、階層型のルーティング制御を行う場合、境界端末が、グループ間の伝送を行うことになる。ＮＣ情報伝送領域で用いる独立リンク集合および符号化関数については端末間で合意する必要がある。また、グループＮＣ情報伝送領域で符号化を行う場合には、グループＮＣ情報伝送領域で用いるグループ独立パス集合および符号化関数についてグループ間で合意する必要がある。本実施の形態では、これらの合意が実現するまでの手順を説明する。

図８−１は、本実施の形態の階層型符号化関数の合意手順を説明するためのグループ構成例を示す図である。ここでは、端末１−１を情報の送信元（送信端末）とし、端末３−５，３−６をデータの受信先（受信端末）とする。また、図８−１に示すように、端末１−１はグループＧ１に属し、端末３−５，３−６はグループＧ３に属し、グループＧ１はグループＧ２を経由してグループＧ３に接続するとする。

なお、本実施の形態では、２階層の場合を示しているが、３階層以上の階層とする場合には、グループをさらにグループ化し、その階層のグループに対応するグループNetwork Coding情報伝送部１６を階層の数だけ備えるようにすればよい。

図８−２は、本実施の形態の階層型符号化関数の合意手順の一例を示すチャート図である。図８−１で説明したグループ構成例に基づいて、端末１−１から、端末３−５，３−６に対して、１対２のＮＣ情報伝送を行う場合の階層型符号化関数の合意手順を説明する。図８−１に示すように、グループＧ１とグループＧ２の間の境界端末は、端末１−５と端末２−１であり、グループＧ２とグループＧ３の間の境界端末は、端末２−５と端末３−１である。

まず、端末１−１は、端末３−５，３−６へのＮＣ情報伝送を実行すると判断すると、ＮＣ情報伝送準備開始タスクを実行する（ステップＳ１１）。具体的には、ＮＣ情報伝送準備開始のタスクとして以下のような処理を行う。端末３−５，３−６へのＮＣ情報伝送を実行するという判断は、たとえばアプリケーション機能部１１が実施する。この判断に基づいて、グループ符号化ルーティング部２５が、ＮＣ情報伝送準備開始として、まず、端末３−５および端末３−６のＩＤに基づいて、これら２つの端末が、グループＧ３に属すると判断し、グループ独立パス集合を求める。

ここでは、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３のパスをグループ独立パス集合とする。この例では、説明を簡略化するためにグループがリニアに構成されている例を示しているが、メッシュ型で構成されている場合も同様に独立パス集合を求める。端末１−１のグループ符号化ルーティング部２５は、保持しているグループルート管理テーブルに基づいて、自端末が属するグループＧ１からグループＧ３への情報伝送を行う場合の隣接グループはグループＧ２であると判断する。つぎに、ルーティング管理機能部１２は、自端末が保持する端末ルート管理テーブルに基づいて、グループＧ２と隣接するグループＧ１の境界端末は端末１−５であると判断する。そして、ルーティング管理機能部１２は、保持している端末トポロジィ管理テーブルに基づいて、端末１−５までの独立パス集合を求める。

そして、独立パス集合を構成する端末（端末１−５および独立パス集合を構成するその他のグループ１のメンバ端末）へ、ＮＣ情報伝送の準備を要求するために、送信端末ＩＤ（端末１−１のＩＤ）と受信端末ＩＤ（端末３−５，３−６のＩＤ）とを含むＮＣ情報伝送準備要求メッセージを送信する（ステップＳ１２）。

端末１−１からＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信した、グループＧ１内の独立パス集合を構成する端末は、送信端末ＩＤと受信端末ＩＤと端末トポロジィ管理テーブルとに基づいて、ＮＣ情報伝送領域内で実行するＮＣ情報伝送において自端末が符号化に用いる符号化関数Ｅを求め、符号化関数データベース機能部２４へ格納する。また、送信端末ＩＤと受信端末ＩＤと端末トポロジィ管理テーブルとに基づいて、符号化ルーティング情報（入力リンクと出力リンク)と、を求め独立リンク管理機能部２３に格納する。本実施の形態では、グループＧ１内で独立パス集合を構成する全ての端末が同一の端末トポロジィ管理テーブルを保持するため、これらの情報（符号化関数，入力リンクと出力リンク）を、各端末で相互に交渉することなく端末間で整合のとれた情報として求めることができる。

ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信した境界端末である端末１−５は、グループＮＣ情報伝送の準備を要求するために、送信端末ＩＤ（端末１−１のＩＤ）と受信端末ＩＤ（端末３−５，３−６のＩＤ）とを含むグループ間ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを、グループＧ２の境界端末である端末２−１へ送信する（ステップＳ１３）。ここで、端末１−５と端末２−１は、独立パス集合を構成する他の端末とは異なり、グループＮＣ情報伝送領域としてのパス（グループ間のパス）を構成するため、これに対応する符号化関数（グループ符号化関数と呼ぶ）を決定する必要がある。そのため、端末１−５と端末２−１では、グループ符号化ルーティング機能部１５が、端末間の符号化関数の場合と同様に、送信元グループと宛先グループとグループトポロジィ管理テーブルとに基づいてグループ符号化関数を求め、グループ符号化関数データベース機能部２７へ格納する。また、送信元グループと宛先グループとグループトポロジィ管理テーブルとに基づいてグループ単位の独立パス集合（グループ独立パス集合）を求め、グループ独立リンク管理機能部２６へ格納する。

グループ間ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信した端末２−１は、新たにグループＧ２内のＮＣ情報伝送領域におけるＮＣ情報伝送を実現するために、ＮＣ情報伝送領域開始タスクを開始する（ステップＳ１４）。グループＧ２内のＮＣ情報伝送領域開始のタスクは、端末１−１が実施したグループＧ１内のＮＣ情報伝送領域開始のタスク（ステップＳ１２）と同様である。具体的には、受信端末ＩＤに基づいて、受信端末の属するグループを求め、そのグループとの間の境界端末となるグループＧ２に属する端末（この場合は、端末２−５）への独立パス集合を求め、独立パス集合を構成するメンバ端末（境界端末である端末２−５を含む）へ送信端末ＩＤと受信端末ＩＤとを含むＮＣ情報伝送準備要求メッセージを送信する（ステップＳ１５）。

なお、この際、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージに含める送信端末ＩＤは、グループ内の送信端末となる端末２−１のＩＤと、情報の発信元となる送信端末１−１の両方を含めるようにしてもよいし、送信端末１−５のみとしてもよい。送信端末ＩＤとして端末１−１のＩＤのみを含めるようにする場合は、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信したメンバ端末は送信端末ＩＤに基づいて送信端末の属するグループ（グループＧ１）を求め、そのグループとの境界端末である端末２−１を、独立パス集合を求める際の基点とする。また、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージは、グループ内の送信端末のＩＤと情報の送信元となる端末１−１が属するグループ（送信元グループ）を含むようにしてもよい。

そして、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信したメンバ端末は、上述のグループＧ１内のメンバ端末と同様に、符号化関数と独立パス集合を求め、保持する。また、境界端末である端末２−５および端末３−１は、さらに、上述の端末１−５および端末２−１と同様に、グループ間ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを、グループＧ３の境界端末である端末３−１へ送信する（ステップＳ１６）。そして、端末２−５は、さらに、上述の端末１−５と同様に、グループ符号化関数と、グループ独立パス集合を求め、保持する。

さらに、グループ間ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信した端末３−１は、新たにグループＧ３内のＮＣ情報伝送領域におけるＮＣ情報伝送を実現するために、送信端末ＩＤと受信端末ＩＤとを含むＮＣ情報伝送領域開始タスクを実行する（ステップＳ１７）。グループＧ３内のＮＣ情報伝送領域開始タスクは、端末１−１，端末２−１が実施したグループＧ１，グループＧ２内のＮＣ情報伝送領域開始のタスク（ステップＳ１２，ステップＳ１４）と同様である。ただし、受信端末が、端末３−１の属するグループＧ３内に存在するため、ここでは、受信端末までの独立パス集合を求めることになる。したがって、独立パス集合を構成するメンバ端末（受信端末を含む）へ送信端末ＩＤと受信端末ＩＤとを含むＮＣ情報伝送準備要求メッセージを送信する（ステップＳ１８）。

ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信したメンバ端末は、上述のグループＧ１内のメンバ端末と同様に、符号化関数と独立パス集合を求め、保持する。以上の手順により、送信端末１−１から受信端末３−５，３−６の間で、伝送を介在する全ての端末が、ＮＣ情報伝送領域で実行する符号化ルーティングおよび符号化関数を合意し、さらに境界端末は、グループ符号化ルーティングおよびグループ符号化関数を合意することができる。

また、グループＧ１内のＮＣ情報伝送準備要求メッセージ（ステップＳ１２で送信されたＮＣ情報伝送準備要求メッセージ）を受信した端末は、符号化関数と独立パス集合を求め保持する処理が終了すると、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージの送信端末（端末１−１）にＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを通知する（ステップＳ１９）。なお、図８−２では、図の簡略化のため、端末１−５から送信されるＮＣ情報伝送準備完了求メッセージのみを示しているが、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを受信した他のメンバ端末も同様に、ＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを送信することとする。

グループＧ１と同様に、グループＧ２内のＮＣ情報伝送準備要求メッセージ（ステップＳ１５で送信されたＮＣ情報伝送準備要求メッセージ）を受信した端末は、符号化関数と独立パス集合を求め保持する処理が終了すると、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージの送信元端末（端末２−１）にＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを通知する（ステップＳ２０）。端末２−１は、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを送信した全ての端末からＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを受信した場合に、自グループ内のＮＣ情報伝送準備が完了したと判断する（ステップＳ２１）。また、端末２−１は、グループ符号化ルーティングおよびグループ符号化関数を求めて保持する処理が終了すると、グループ間ＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末１−５へ送信する（ステップＳ２２）。端末１−５は、このグループ間ＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを受信すると、グループＧ２との間のグループ間ＮＣ情報伝送準備が完了した旨を含むＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末１−１へ通知する（ステップＳ２３）。

同様に、グループＧ１，グループＧ２と同様に、グループＧ３内のＮＣ情報伝送準備要求メッセージ（ステップＳ１８で送信されたＮＣ情報伝送準備要求メッセージ）を受信した端末は、符号化関数と独立パス集合を求め保持する処理が終了すると、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージの送信元端末（端末３−１）にＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを通知する（ステップＳ２４）。端末３−１は、ＮＣ情報伝送準備要求メッセージを送信した全ての端末からＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを受信した場合に、自グループ内のＮＣ情報伝送準備が完了したと判断する（ステップＳ２５）。

また、端末３−１は、グループ符号化ルーティングおよびグループ符号化関数を求めて保持する処理が終了すると、グループ間ＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末２−５へ送信する（ステップＳ２６）。端末２−５は、このグループ間ＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを受信すると、グループＧ３との間のグループ間ＮＣ情報伝送準備が完了した旨を含むＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末２−１へ通知する（ステップＳ２７）。この通知を受信した端末２−１は、この通知を受信すると、Ｇ３とＧ２との間のグループ情報伝送準備が完了した旨を含むグループＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末１−５へ通知する（ステップＳ２８）。そして、この通知を受信した端末１−５は、グループＧ３とグループＧ２の間のグループ間ＮＣ情報伝送準備が完了した旨を含むＮＣ情報伝送準備完了求メッセージを端末１−１へ通知する（ステップＳ２９）。

以上の手順により、端末１−１は、端末３−５，３−６までの経路上の各端末が、ＮＣ情報伝送およびグループ間ＮＣ情報伝送の準備が完了したことを把握し、以降、情報の伝送を開始することができる。

このように、本実施の形態では、実施の形態１と同様に、２段階の階層型ルーティング制御を実施し、グループ内では共通の端末トポロジィ管理テーブルを保持し、さらに、全端末が共通のグループトポロジィ管理テーブルを保持し、各端末は、送信端末ＩＤと受信端末ＩＤと端末トポロジィ管理テーブルと、に基づいて符号化関数および独立パス集合を求め、さらに境界端末は、送信端末ＩＤと受信端末ＩＤとグループトポロジィ管理テーブルと、に基づいてグループ符号化関数およびグループ独立パス集合を求めるようにした。そのため、多くの端末が広域に展開する場合にも、符号化関数の合意のための制御情報などを互いに送受信することなく、スループットの低下を防ぐことができる。また、従来の技術では、多くの端末が広域に展開する場合には、各端末が実行する符号化ルーティング処理の入力パケット受信のタイミングのバラツキが大きくなり確達性劣化を招いていたが、本実施の形態では、確達性劣化の問題は生じない。

実施の形態３．
図９は、本発明にかかる実施の形態３の階層型Network Codingモデルを示す図である。本実施の形態では、実施の形態１および実施の形態２と同様に、階層型のルーティング制御として、グループ内の端末間のＮＣ情報伝送領域とグループ間のグループ情報伝送領域との２つの領域でそれぞれルーティング制御を行う。本実施の形態の端末の構成は実施の形態２と同様とする。以下、実施の形態１または実施の形態２と異なる点について説明する。

図９では、左図にグループＮＣ情報伝送領域におけるＮＣ情報伝送の一例を示しており、右図にＮＣ情報伝送領域におけるＮＣ情報伝送の一例を示している。図中のグループＴ１ｓ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄは、それぞれ端末で構成されるグループを示している。グループＴ１ｓは、情報の送信元の端末（送信端末）を含むグループ（送信グループ）であり、グループＴ６ｄ，Ｔ７ｄは、情報の受信先の端末（受信端末）を含むグループ（受信グループ）である。図９では、グループＴ１ｓが、情報をａとｂに分割し、それぞれをグループＴ２，グループＴ３に送信した例を示している。このように、本実施の形態では、グループＴ１ｓは、情報を２つに分割して送信しており、グループをメンバとするネットワークコーディングを実現している。

図９の右図は、グループＴ３が情報を受信してからグループＴ７ｄがその情報を受信するまでの間に、端末間で行われるＮＣ情報伝送を示している。端末ｔ１，ｔ３，ｔ４，ｔ５は、グループＴ３に属する端末である。また、右図では、グループＴ３と示している要素は、実際には、グループＴ１ｓとの間の境界端末（グループＴ３に属する端末）であり、また、グループＴ７ｄとして示している要素は、グループＴ７ｄとの間の境界端末（グループＴ３に属する端末）である。

図９に示すように、グループＴ３とグループＴ７ｄとの間は、実際には、グループＴ１ｓとの間の境界端末（グループＴ３に属する端末）を送信端末、グループＴ７ｄとの間の境界端末（グループＴ３に属する端末）を受信端末とするＮＣ情報伝送が実行される。つまり、グループＴ３からグループＴ７ｄに伝送されるｂは、実際には右図のように送信端末が、さらにｃ１とｃ２に分割してＮＣ情報伝送を行い、最終的に受信端末が受信した情報を複合化してｂを取得する。

以下では、グループ境界に存在する境界端末が、グループＮＣ情報伝送の送信側となる場合に行う動作を「グループ開始動作」、グループＮＣ情報伝送の受信側となる場合の動作を「グループ終端動作」と呼ぶこととする。

図１０は、本実施の形態の階層型ＮＣ情報伝送の一例を示す図である。図中の実線の矢印は、グループＮＣ情報伝送を表し、点線の矢印はＮＣ情報伝送を示している。図１０では、グループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５で構成されるアドホックネットワークにおいて、図９に示したような階層型Network Codingモデルを用いる場合に、送信端末１−１から、受信端末４−１，５−５，５−６に対してＮＣ情報伝送を行う場合の動作例を示している。

図１０に示すように、端末１−１はグループＧ１に属し、端末４−１はグループＧ４に属し、端末５−５，５−６はグループＧ５に属する。またグループＧ１はグループＧ２およびグループＧ３に隣接し、グループＧ２はグループＧ１、グループＧ３およびグループＧ４に隣接し、グループＧ３はグループＧ１、グループＧ２およびグループＧ５に隣接し、グループＧ４はグループＧ２およびグループＧ５に隣接することとする。

図１０のような構成の場合、たとえば、端末１−１から送信された情報は、まず、グループＧ１内のＮＣ情報伝送によりＧ３との間の境界端末とＧ２との間の境界端末に送信される。そして、Ｇ３との間の境界端末が受信した情報は、その境界端末からグループＧ３内の境界端末（グループＧ１との間の境界端末）へグループＮＣ情報伝送により送信され、さらにその境界端末からグループＧ５との間の境界端末（グループＧ３内の端末）へＮＣ情報伝送により送信される。さらに、グループＧ５との間の境界端末が受信した情報はグループＧ５内の境界端末（グループＧ３との間の境界端末）へグループＮＣ情報伝送により送信され、最後に、その情報はグループＧ５内の境界端末から端末５−５，５−６へＮＣ情報伝送により送信される。端末１−１から送信された情報は、他の経路でも同様に、ＮＣ情報伝送とグループＮＣ情報伝送を用いて端末５−５に送信される。端末５−６および端末４−１に対しても、情報はＮＣ情報伝送とグループＮＣ情報伝送を用いて送信される。

図１１−１〜１１−３は、本実施の形態の境界端末のグループ開始動作を説明するための図である。図１１−１は、グループ開始動作の説明の前提となる構成例を示し、図１１−２は、グループ開始動作の処理フローの一例を示し、図１１−３は、境界端末の符号化ルーティングモデルを示している。図１１−１に示すように、ここでは、端末１−５はグループＧ１に属し、グループＧ２の端末２−１およびグループＧ３の端末３−１とそれぞれ隣接するとする。端末１−５はグループＧ２およびグループＧ３との間の境界端末であり、グループＧ２およびグループＧ３に対するグループＮＣ情報伝送の送信側の境界端末となる。以下、端末１−５の動作を例に境界端末のグループ開始動作を説明する。

図１１−２に示すように、まず、端末１−５は、グループＧ１のメンバ端末である端末１−ａからＮＣ情報伝送により情報（データ）を受信する（ステップＳ３１）。ここでは、３つの端末からデータを受信したとする。端末１−５は、受信したデータに対して送信側のグループ開始動作としてグループ符号化ルーティング処理（グループ開始側境界端末符号化ルーティング処理）を行う（ステップＳ３２）。

具体的には、端末１−５は、図１１−３に示すモデルに示すように、受信したデータに対して符号化関数Ｅ１−５により復元（復号）し、さらにその復元（復号）したデータに対してグループ符号化関数Ｅｇ−５による符号化を行う。図１１−３では、端末１−５にグループＧ１の３つの端末からＮＣ情報伝送によりデータが送信されたとし、端末２−１および端末３−１に対してグループＮＣ情報伝送を行う例を示している。この際、グループＧ１内のＮＣ情報伝送は端末１−５が終端するため、グループＧ１に対する入力となったデータが端末１−５で復元（復号）され、その後に、復元（復号）されたデータに対してグループ符号化関数Ｅｇ−５を用いて符号化することになる。

なお、符号化関数，グループ符号化関数については、実施の形態２で説明した手順により、各端末，境界端末が符号化データベース機能部２４，グループ符号化関数データベース部２７に保持しているとする。

そして、端末１−５は、グループ符号化関数Ｅｇ−５を用いて符号化して得られる２つのデータをそれぞれ端末２−１（グループＧ２）と端末３−１（グループＧ３）へ送信する（ステップＳ３３，３４）。

図１２−１〜１２−３は、本実施の形態の境界端末のグループ終端動作を説明するための図である。図１２−１は、グループ終端動作の説明の前提となる構成例を示し、図１２−２は、グループ終端動作の処理フローの一例を示し、図１２−３は、境界端末のグループ終端動作の符号化ルーティングモデルを示している。

図１２−１に示すように、端末４−１はグループＧ４に属し、グループＧ２の端末２−５およびグループＧ３の端末３−５とそれぞれ隣接するとする。端末４−１はグループＧ２およびグループＧ３との間の境界端末であり、グループＧ２およびグループＧ３に対するグループＮＣ情報伝送の受信側の境界端末となる。以下、端末４−１を例に境界端末のグループ終端動作を説明する。

図１２−２に示すように、端末４−１は、グループＮＣ情報伝送によりグループＧ２（端末２−５）およびグループＧ３（端末３−５）から、データを受信する（ステップＳ４１，４２）。そして、受信したデータに対して受信側のグループ終端動作としてグループ符号化ルーティング処理（グループ終端側境界端末符号化ルーティング処理）を行う（ステップＳ４３）。具体的には、図１２−３に示すように、グループＧ２およびグループＧ３から受信しデータをグループ符号化関数Ｅｇ４−１により復元（復号）し、さらに復元（復号）後のデータを符号化関数Ｅ４−１を用いて符号化して３つのデータとする。なお、この例では、２つのグループからデータを受信し、３つの端末に送信する例を示している。そして、符号化した３つのデータをそれぞれグループ内の３つの端末へ送信する（ステップＳ４４）。

以上のように、本実施の形態では、送信側の境界端末がそのグループに入力されたデータに対して符号化関数を用いて復元（復号）し、復元（復号）したデータに対してグループ符号化関数を用いて符号化してグループ間ＮＣ情報伝送を行い、また、受信側の境界端末では、グループ間ＮＣ情報伝送により受信したデータに対してグループ符号化関数を用いて復元（復号）し、復元（復号）した後に符号化関数を用いて符号化して、グループ内にＮＣ情報伝送により送信するようにした。そのため、多くの端末が広域に展開する場合にも、グループごとに異なるルールで符号化関数を適用することができる。したがって、情報を中継する端末の符号化関数などの情報が漏洩した場合にも、データ信頼性劣化の影響を低減することができる。

以上のように、本発明にかかる端末およびアドホックネットワーク情報伝送方法は、ネットワークコーディング理論に基づくアドホックネットワークに有用であり、特に、多くの端末が広域に展開するアドホックネットワークに適している。

１−１，１−５，２−１，２−５，３−１，３−５，３−６，４−１，５−５，５−６，ｔ１，ｔ３，ｔ４，ｔ５ 端末
１１ アプリケーション機能部
１２ ルーティング管理機能部
１３ Network Coding情報伝送部
１４ Communication Line
１５，２５ グループ符号化ルーティング機能部
１６ グループNetwork Coding情報伝送部
２１ 符号化ルーティング機能部
２２ 送受信機能部
２３ 独立リンク管理機能部
２４ 符号化関数データベース機能部
２６ グループ独立リンク管理機能部
２７ グループ符号化関数データベース機能部
Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｔ１ｓ，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５，Ｔ６ｄ，Ｔ７ｄ グループ

Claims (4)

1. ネットワークコーディングに基づいてデータを伝送するアドホックネットワークシステムを構成する端末であって、
   前記アドホックネットワークシステムを構成する端末を複数のグループに分割し、前記グループ内では、前記端末を送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとするネットワークコーディングに基づく伝送である、端末ネットワークコーディング伝送を実施することとし、また、前記グループ間では、前記グループを送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとする伝送であるグループ間伝送を実施することとし、
   前記グループ間のトポロジィ情報を取得し、取得した情報をグループトポロジィ情報として保持し、データの宛先端末の識別情報に基づいて宛先端末の属するグループである宛先グループを求め、グループトポロジィ情報と前記宛先グループと基づいて前記宛先グループへの独立パスであるグループ独立パスを求めるグループ符号化ルーティング手段と、
   自端末が属するグループである自グループ内の端末から端末間のトポロジィ情報を取得し、取得したトポロジィ情報を端末トポロジィ情報として保持し、また、前記グループ独立パスに基づいて自グループからのデータの出力するグループである出力先グループを求め、その出力先グループとの間の境界に位置する自グループ内の端末を自グループ内のグループ内受信端末とし、データの送信元端末と前記グループ内受信端末と前記端末トポロジィ情報とに基づいて、自グループ内の端末ネットワークコーティング伝送に用いる独立パスおよび符号化関数を求めるルーティング管理手段と、
   前記符号化関数に基づいてデータを符号化して前記独立パスに基づいて自端末からの出力リンクへ符号化後のデータを送信する符号化ルーティング手段と、
   を備え、
   前記グループ間では前記グループ独立パスに基づいてデータを伝送し、
   前記グループ符号化ルーティング手段は、自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能する場合、データの送信元の端末の識別情報に基づいてその端末の属するグループである送信元グループを求め、前記送信元グループと前記宛先グループと前記グループトポロジィ情報とに基づいて、他グループへデータ伝送を行う際の符号化に用いる符号化関数であるグループ符号化関数を求める、ことを特徴とする端末。
2. 前記符号化ルーティング手段は、自端末がデータの送信元端末である場合、データの送信前に、そのデータに対応するグループ内受信端末までの独立パスを求め、そのデータの送信元端末および宛先端末の識別情報を含むＮＣ情報伝送準備通知を、その独立パスを構成する端末に送信し、また、自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能する場合に、ＮＣ情報伝送準備通知を受信すると、前記ＮＣ情報伝送準備通知に含まれる宛先端末の識別情報に基づいて求めた宛先グループへのグループ独立パスを求め、さらにそのグループ独立バスに基づいて自グループからの出力先グループを求め、前記ＮＣ情報伝送準備通知を出力先グループへグループＮＣ情報伝送準備通知として送信し、また、自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能する場合に、グループＮＣ情報伝送準備通知を受信すると、そのグループＮＣ情報伝送準備通知に含まれる宛先端末が自グループに属する場合には、その宛先端末までの独立パスを求め、一方、そのグループＮＣ情報伝送準備通知に含まれる宛先端末が自グループに属さない場合にはその通知に含まれる宛先端末の識別情報に基づいて宛先グループを求め、さらにその宛先へのグループ独立パスを求め、そのグループ独立パスに基づいて自グループからの出力先グループとの境界に位置する自グループ内の境界端末を求め、さらにその境界端末への独立パスを求め、その独立パスを構成する端末へ前記グループＮＣ情報伝送準備通知をＮＣ情報伝送準備として送信することを特徴とする請求項１に記載の端末。
3. 自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能し、かつ、自グループ内の端末から受信した自グループ内データを他グループへ伝送する場合に、
   前記符号化ルーティング手段は、前記自グループ内データを、前記符号化関数を用いて復号して復号データとし、
   前記グループ符号化ルーティング手段は、復号データを、前記グループ符号化関数を用いて符号化してグループ符号化データとし、前記他グループへ伝送するデータを前記グループ符号化データとし、
   自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能し、かつ、他グループから受信した他グループデータを自グループ内の端末である自グループ端末へ伝送する場合に、
   前記グループ符号化ルーティング手段は、前記他グループデータを、前記グループ符号化関数を用いて復号してグループ復号データとし、
   前記符号化ルーティング手段は、前記グループ復号データを、前記符号化関数を用いて符号化して符号化データとし、前記自グループ端末へ伝送するデータを前記符号化データとする、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の端末。
4. ネットワークコーディングに基づいてデータを伝送するアドホックネットワークシステムを構成する端末におけるアドホックネットワーク情報伝送方法であって、
   前記アドホックネットワークシステムを構成する端末を複数のグループに分割し、前記グループ内では、前記端末を送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとするネットワークコーディングに基づく伝送である、端末ネットワークコーディング伝送を実施することとし、また、前記グループ間では、前記グループを送信ノード、中継ノードおよび受信ノードとする伝送であるグループ間伝送を実施することとし、
   前記グループ間のトポロジィ情報を取得し、取得した情報をグループトポロジィ情報として保持し、データの宛先端末の識別情報に基づいて、宛先端末の属するグループである宛先グループを求め、グループトポロジィ情報と前記宛先グループと基づいて前記宛先グループへの独立パスであるグループ独立パスを求めるグループ符号化ルーティングステップと、
   自端末が属するグループである自グループ内の端末から端末間のトポロジィ情報を取得し、取得したトポロジィ情報を端末トポロジィ情報として保持し、また、前記グループ独立パスに基づいて自グループからのデータの出力するグループである出力先グループを求め、その出力先グループとの間の境界に位置する自グループ内の端末を自グループ内のグループ内受信端末とし、また、データの送信元端末と前記グループ内受信端末と前記端末トポロジィ情報とに基づいて、自グループ内の端末ネットワークコーティング伝送に用いる独立パスおよび符号化関数を求めるルーティング管理ステップと、
   前記符号化関数に基づいてデータを符号化して前記独立パスに基づいて自端末からの出力リンクへ符号化後のデータを送信する符号化ルーティングステップと、
   を含み、
   前記グループ間では前記グループ独立パスに基づいてデータを伝送し、
   前記グループ符号化ルーティングでは、自端末がグループ間の境界に位置する境界端末として機能する場合、データの送信元の端末の識別情報に基づいてその端末の属するグループである送信元グループを求め、前記送信元グループと前記宛先グループと前記グループトポロジィ情報とに基づいて、他グループへデータ伝送を行う際の符号化に用いる符号化関数であるグループ符号化関数を求める、ことを特徴とするアドホックネットワーク情報伝送方法。

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