萬代 雅希

データ集約は無線センサーネットワークにおいてデータ量を削減する方法として注目されている。データ量削減により消費電力を抑えられるものの遅延が大きくなる。本稿では、データ集約方式の遅延と消費電力のトレードオフ関係を議論する。まず、CSMAを前提としてデータ集約を行う方式と行わない方式をマルコフ解析とシミュレーションによってその特性を明らかにする。その後、部分的に集約するRP(Random Push)方式とWRP(Water falls RP)を提案する。RPでは配信の遅延を抑えるためにランダムに選択されたパケットを集約せずに送信する方式である。WRPはRPを一般化したものであり、ノード毎に非集約パケットの選択確率を変える方式である。特に、シンクから遠いノードでは低い確率で集約して遅延を軽減し、シンクに近づくほど高い確率で集約を行いシンク付近の輻輳を避ける。RPおよびWRPをマルコフ解析およびシミュレーションによって評価し、その有効性を論じる。For energy saving of sensor networks due to power restriction, the data aggregation technique has been proposed. In this paper, we discuss the trade off between communication delay and energy consumption of the technique. For the tandem sensor networks the analytic results as well as simulation results shows that although for the power saving the full aggregation where all data are aggregated is effective, the delay is very large compared with non-aggregation method when a sensing event occurs sparsely in time. Based on the results, to suppress the delay, this paper proposes two partial aggregation methods. One is called RP (random partial aggregation) where some waiting data randomly can be transmitted to the lower node without the sensing data arrival according to the random pushing rate. When the rate equals to zero, the method is equivalent to full data aggregation, while it is non-aggregation when the rate is infinite. The other technique is more sophisticated method called WRP (waterfalls RP). In WRP, each node has its independent random pushing rate. Farther nodes from the sink have larger random pushing rate to suppress the delay. The nodes nearer the sink have less rates and tend to achieve aggregation to suppress the congestion around the sink. The simulation results show the efficiency of WRP.

本研究では耐遅延マルチメディアセンサネットワーク(DTMSN)におけるデータ蓄積方法を検討する.DTMSNでは,センサノードに設置されているカメラ等から発生した大量のデータをシンクに収集する.センサノードは,ハードウェアの制限からバッファサイズと電力消費の制約を受ける,バッファサイズの制約により,単体のセンサノードで全データを蓄積するのは困難である,従って,バッファサイズ制約を満たしつつ電力消費の少ないデータ蓄積方式の開発がDTMSNの重要な課題である.本研究では,この課題を解決するための方策として,Cooperative Buffering(CB)を提案する.CBではデータ発生源の近傍のセンサノードが協調してデータを分散して蓄積することによって,単体のセンサノードでは蓄積できないサイズのデータを蓄積する.CBによって,複数のセンサノードに分散蓄積されたデータをシンクが移動して回収する.本稿では,既存のCBに加え,移動シンクのデータ回収のしやすさを考慮したCBを提案する.方式ごとに計算機シミュレーションを用いて消費電力を評価し,さらにデータの回収時間について議論する.その結果,発生データを全てシンクへ送信するまでの全コストを削減するためには,利用するシンクの移動特性やアプリケーションに応じて蓄積方式を選択するべきであることを示す.

本稿では，スマートアンテナと無指向性アンテナを併用した大規模センサネットワーク向けの階層型センサネットワークを提案する．提案する階層型センサネットワークは中継層とセンシング層との 2 つの層に分かれる．中継層はスマートアンテナを持つノードで構成し，クラスタヘッドとしての役割を持つ。スマートアンテナによる通信距離の拡張効果によってネットワークスケーラビリティを向上させる．センシング層は無指向性アンテナを持つノードで構成し，観測したデータを最寄りのクラスタヘッドまで送信する． 1 ホップ内にクラスタヘッドが存在しない場合は，センサノード間でマルチホップ通信をすることでクラスタヘッドまで送信する．クラスタヘッドを利用した階層化によって中継負荷を削減し，センサノードの省電力化を図る．本研究では，提案する階層型センサネットワークについて実装を行い評価する．実装において、スマートアンテナノードには UNAGI (Ubiquitous Network testbed with an Adaptively Gain-controlled antenna for Improvement of spatial and temporal efficiency) ，無指向性ノードには Mica Mote を利用する．また，提案する階層型センサネットワークの有効性についてミュレーション評価も行う．In this paper, we investigate the use of smart antennas in WSNs. In addition, we propose the hierarchical sensor network (HSN) which uses smart antennas together with omni-directional antennas for large-scale sensor networks. The proposed HSN consists of two layers : relay layer and sensing layer. A node in relay layer equips a smart antenna and operates as a cluster head (CH) . The smart antenna of CHs extends the transmission range to improve network scalability. Sensor nodes in sensing layer transmits its sensed data to the nearest CH, therefore it does not need to relay data from other SNs to reduce power consumption at SNs. We implement the proposed HSN with UNAGI (Ubiquitous Network testbed with an Adaptively Gain-controlled antenna for Improvement of spatial and temporal efficiency) and MICA Mote. We show the effectiveness of the proposed HSN via the experiment of using the implemented HSN and computer simulation.

アドホックネットワークはその場に存在する端末のみで構成され，固定インフラに依存することなく自律分散的にネットワークを構築する．また特定の方位のみ送受信可能なスマートアンテナの登場により，ネットワーク性能が飛躍的に向上した．しかし， MAC 層においては他局宛の不要なパケットを受信するために自身の効率的な通信が妨げられる指向性さらし端末問題が発生する．そこで本稿では MAC 層に干渉波抑制方式を採用した場合の考察をし，指向性さらし端末問題を解決するためのオンデマンド型ルーティングプロトコルである LORA (LOwer interference Routing protocol for Ad hoc networks using smart antennas) を提案し，性能評価を行う． LORA は MAC 層に干渉波抑制方式を採用し，さらにネットワーク層で独自に定義したルートコストをメトリックに干渉避けるルート構築を行う．計算機シミュレーションによる性能評価により既存方式の比較し，提案方式はルート間干渉の影響を受けにくいデータ通信が可能であることを示す．In recent years, ad hoc networks have attracted a significant amount of attention. Smart antennas have great potential such as higher spatial reuse and range extension and can improve the network capacity in wireless ad hoc network. However new problems occur in MAC protocols with smart antennas. One of the problems is directional exposed terminal problem. Due to the interference from other communication, channel utilization degrades. In this paper, we propose an on-demand routing protocol called LORA (LOwer interference Routing protocol for Ad hoc networks using smart antennas). Simulation results show LORA outperforms the conventional method to establish the lower interference routes.

マルチメディアセンサネットワークで期待されているアプリケーションの一つに,Delay Tolerant Network (DTN)がある.本稿ではDelay-Tolerant Multimedia Sensor Networks (DTMSNs)に焦点を当てる.DTMSNsの例として監視カメラがある.DTMSNsではセンサノードは自身のメモリにデータを記録する.しかし個々のセンサノードが大きなメモリを持つことは困難なため,記録時間が短時間でもセンサノードにとってデータ量は大きいと考えられる.DTMSNsにおいてセンサノードが大容量データを持つことは重要な課題である.本稿ではDTMSNsにおける新たなデータ蓄積方式としてCooperative Buffering (CB)を提案する.CBでは,センサノードは自身の近隣のノードと協調することによって,大容量データの蓄積をおこなう.またCBでは移動シンクを用いる.CBによって蓄積されたデータはシンク到着時に直接シンクへと送信される.CBでは個々のセンサノードに大きなメモリを持たせることなく大容量データの蓄積を可能とする.理論解析および計算機シミュレーションを用いてCBの低消費電力性を示し,CBがマルチメディアデータを扱えることを示す.

本研究では,まずスマートアンテナを用いた位置情報フォワーディングのマルチホップ通信環境下での性能を理論的に解析し,スマートアンテナを用いた位置情報フォワーディングがセンサネットワークの省電力化に有効であることを定量的に明らかにする.次に,スマートアンテナを用いたstate-freeプロトコルであるgeographical forwarding with directional antennas (GFDA)を提案し,計算機シミュレーションにより有効性を評価する.

アドホックネットワークに利用されているIEEE802.11などの物理層では,互いに干渉することなく通信可能な直交チャネルが複数利用できることが知られている.複数の無線チャネルを同時に利用することにより,ネットワーク全体のスループットの向上を期待することができる.そのためには効率的に送受儲幾を制御するためのMedium Access Control(MAC)プロトコルが不可欠である.しかしIEEE802.11などのMACプロトコルではネットワーク全体で同一チャネルを利用することを想定しており,マルチチャネルMACプロトコルにおける送受信制御に関する十分な知見が得られていない.本稿では単一の送受信機を用いてチャネルを切り換えることによる問題点を明らかにし,マルチチャネル通信を効率的に行なうためのMACプロトコルを設計する.また,シミュレーションによる結果を紹介し,提案した方式の有効性を示す.

アドホックネットワークに利用されている IEEE802.11 などの物理層では，互いに干渉することなく通信可能な直交チャネルが複数利用できることが知られている．複数の無線チャネルを同時に利用することにより，ネットワーク全体のスループットの向上を期待することができる．そのためには効率的に送受信機を制御するための Medium Access Control (MAC) プロトコルが不可欠である．しかし IEEE 802.11 などの MAC プロトコルではネットワーク全体で同一チャネルを利用することを想定しており，マルチチャネルMACプロトコルにおける送受信制御に関する十分な知見が得られていない．本稿では単一の送受信機を用いてチャネルを切り換えることによる問題点を明らかにし，マルチチャネル通信を効率的に行うためのMACプロトコルを設計する．また，シミュレーションによる結果を紹介し，提案した方式の有効性を示す．Physical layer specifications for wireless LANs such as IEEE 802.11 provide multiple channels available for use. We can achieve a higher throughput than using single channel. However, the MAC protocol of IEEE 802.11 DCF is designed for a single channel beﾄｬﾌｨccess control (MAC) Protocol for ad hoc networks using a single transceiver is proposed. The network we consider is an ad hoc network that does not rely on infrastructure, so proposed protocol operates asynchronously. We evaluate problems of multi-channel communication using single transceiver asynchronously. And the simulation results show that proposed protocol exploits multiple channels to achieve higher throughput because of reduction of problems which occur in multiple channels communication using single transceiver.

近年アドホックネットワークが注目されており，様々なプロトコルが提案されている．アドホックネットワークはその場に存在する端末のみで構成され，固定インフラに依存することなく自律分散的にネットワークを構築する．本稿では，各端末の無線信号到達範囲が不均一な環境下でおこる片方向リンクによる問題を解決するためのオンデマンド型ルーティングプロトコルLEX-R(Least EXposed Routing to avoid unidirectional links)の性能評価を行う．LEX-R は早期に双方向リンクのみのルートを構築し，片方向リンクによる隠れ端末からの干渉を避けるルート構築を行う．これにより片方向リンクが存在するネットワークにおいて高パケット到達率，高ルート構築率を実現する．計算機シミュレーションによってランダムトポロジにおけるパケット到達率，ルート構築率等を評価し，典型的なルーティングプロトコルである AODV-BL と比較し片方向リンクの影響を受けにくいデータ通信が可能であることを示す．In recent years, ad hoc networks have attracted a significant amount of attention. Various protocols are proposed since the nodes can construct ad hoc networks without depending on infrastructures. In this paper, especially we focus on the problems of unidirectional links due to heterogeneity of transmission power of nodes, and we evaluate an on-demand protocol called LEX-R (Least EXposed Routing to avoid unidirectional links). LEX-R avoids the interference from unidirectional links to establish routes with bidirectional links. It solves the hidden terminal problems incurred by unidirectional links and improves the packet delivery ratio and route establishment ratio in the power heterogeneous networks. We show via simulations that, especially, LEX-R outperforms AODV-BL with regard to packet delivery ratio, route establishment ratio and any evaluation in random topology.

近年,アドホックネットワーク,センサーネットワーク,メッシュネットワークなどの固定の通信インフラを仮定せずその場で設置するインフラレスネットワークが注目されている.近い将来,これらのシステムはユビキタス社会を構成する重要な基盤となることが予想される.本稿では,特にアドホックネットワーク,センサーネットワークにおけるメディアアクセス制御(MAC),ルーティングおよびそれらに関連した技術を中心としてインフラレスネットワーク技術の動向を述べる.また,将来のネットワークのあり方についても述べる.

近年アドホックネットワークが注目されており，様々なプロトコルが提案されている．アドホックネットワークはその場に存在する端末のみで構成され，固定インフラに依存することなく自律分散的にネットワークを構築する．本稿では各端末の無線信号到達範囲が不均一な環境下でおこる片方向リンクによる問題を解決するためのオンデマンド型ルーティングプロトコルLEX-R(LcastEXposcdRouUngtoavoidunidi雁ctionalIinks)の提案を行う.LEX-Rは早期に双方向リンクのみのルートを構築し，片方向リンクによる隠れ端末からの干渉を避けるルート構築を行う．これにより片方向リンクが存在するネットワークにおいて高スループットを実現する．計算機シミュレーションによってエンドツーエンドのスループットを評価し，典型的なルーティングプロトコルであるAODVLBLと比較し片方向リンクの影響を受けにくいデータ通信が可能であることを示すIn recent years, ad hoc networks have attracted a significant amount of attention. Various protocols are proposed since the nodes can construct ad hoc networks without depending on infrastructures. In this paper, especially we focus on the problems of unidirectional links due to heterogeneity of transmission power of nodes, and we propose an on-demand protocol called LEX-R (Least EXposed Routing to avoid unidirectional links). LEX-R avoids the interference from unidirectional links to establish routes with bidirectional links. It solves the hidden terminal problems incurred by unidirectional links and improves the throughput in the power heterogeneous networks. We show via simulations that, especially, LEX-R outperforms AODV-BL with regard to end-to-end throughput.

近年，無線アドホックネットワークにおいて指向性アンテナの使用を想定した指向`性ＭＡＣプロトコルが提案されている．指向性ＭＡＣプロトコルでは，通信したい相手がピジーであることを知らず通信しようと試みるが，受信者が自身のビームを他の方向に向けているために失敗するDeafhess問題が発生する．Deafhess問題はネットワークの'性能に大きく影響を与える．本稿ではDeafhessの問題の分析及びテストベッドを用いて評価実験を実施し，実環境においてDeafhess問題がスループット低下の原因となることを示す．Recently, several MAC protocols using directional antennas, typically referred to as directional MAC protocols, have been proposed for wireless ad hoc networks. In directional MAC protocols, deafness problem is one of the major problems, which are caused by a transmitter repeatedly attempts to communicate with its intended receiver, but it fails because the receiver has its beam pointed away from the transmitter. In this paper, we analyze the deafness problem. In addition, we experiment with the effects of deafness using the testbed. The experimental results show that the deafness problem deteriorates the throughput performance.

本論文では,電力効率を高める目的で送信電力と送信レートを適応制御するアドホックネットワークメディアアクセス制御(MAC)プロトコルを提案する.提案方式では,あらかじめ送信電力と送信レートのすべての組み合わせに対して,電力消費の効率を算出した送信電力レート制御テーブルを作成する.さらに,制御フレームの交換によって得られた受信電力を用いて,送信電力レート制御テーブルを参照して,二つの送信シーケンスを使い分ける.送受信間の直接送信よりも他のノードが中継を行ったほうが電力効率が高い場合,リレーシーケンスを適用する.計算機シミュレーションによって提案方式の性能を評価し,提案方式の電力効率が向上できることを示す.

近年 指向性アンテナの使用を仮定した指向性ＭＡＣプロトコルが提案されている塾従来の指向性ＭＡＣプロトコルでは，理想的なアンテナピームパターンが仮定されていた．しかしながら，実アンテナピームパターンを用いた場合，サイドローブ，バックローブ等のマイナーローブの存在により，理想アンテナでは考慮されていなかった問題が発生することが考えられる．本論文では，実アンテナピームパターンを用いて既存のＭＡＣプロトコルを評価し，問題点を定量的に明らかにする．問題点として，ＮＡＶが適切に設定されないために起こる四つの衝突を明らかにし，それらについて考察する．続いて，実アンテナの使用を仮定した指向性ＭＡＣプロトコルを提案する．提案方式では，指向性巡回待機，NAV(Network Allocation Vector)requestフレームの送信により，周辺端末との衝突を回避する．シミュレーション結果により，実アンテナビームパターンを適用した従来のＭＡＣプロトコルと比較し，提案方式のスループット性能が向上することを示す．Recently, several MAC protocols using directional antennas, typically reffrred to as directional MAC protocols，have been proposed for wireless ad hoc networks. However, the MAC protocols in the previous studies were evaluated using simulation with ideal antenna forms. When using practical antenna beam forms, side lobes and back lobes exist which may cause new problems. In this paper, we evaluate the performance of the directional MAC protocol in the previous studies with practical antenna beam forms. In addition, we propose a directional MAC protocol that assumes practical antenna beam forms. The proposed MAC protocol mitigates data collisions due to the effects of minor lobes. The simulation results show that the proposed directional MAC protocol improves throughput performance compared to existing directional MAC protocol when using practical antenna beam forms.

本研究では,マルチレートアドホックネットワークにおいて高いスループットのルート選択を実現するために,受信信号強度を用いたルーチング方式SSR (Signal strength aware routing)を提案する.SSR方式はオンデマンドルーチングであり,各ノードでルート構築要求(RREQ)の受信信号強度を測定し,各リンクでの適切な送信レートを算出する.各ノードは,RREQ転送待機時間として,算出した送信レートでのデータ送信に要する時間に比例した時間を用いる.こうすることで,高いビットレートのリンクを最も多く含むルートを通るRREQが最も早くあて先ノードに到着する.Qualnetシミュレータを用いた計算機シミュレーションでSSR方式の性能を評価し,SSR方式がルーチングオーバーへッドを増大させることなく高いスループットのルートを選択できることを示す.

近年,指向性アンテナの使用を仮定した指向性MACプロトコルが提案されている.従来の指向性MACプロトコルでは,理想的なアンテナビームパターンが仮定されていた.しかしながら,実アンテナビームパターンを用いた場合,サイドローブ,バックローブ等のマイナーローブの存在により,理想アンテナでは考慮されていなかった問題が発生することが考えられる.本論文では,実アンテナビームパターンを用いて既存のMACプロトコルを評価し,問題点を定量的に明らかにする.問題点として, NAVが適切に設定されないために起こる四つの衝突を明らかにし,それらについて考察する.続いて,実アンテナの使用を仮定した指向性MACプロトコルを提案する.提案方式では,指向性巡回待機,NAV (Network Allocation Vector) requestフレームの送信により,周辺端末との衝突を回避する.シミュレーション結果により,実アンテナビームパターンを適用した従来のMACプロトコルと比較し,提案方式のスループット性能が向上することを示す.

本稿では，ノードの移動を考慮したセンサネットワークにおいて，ルート構築を行う範囲を段階的に狭める段階的データ要求伝播制限手法を提案する．提案方式はネットワーク全体の制御メッセージを削減し，ノードの省電力化を実現する．また，ノードの送信タイミングをずらすことでデータ同士の衝突を防ぎ，高データ到達率を実現する．理論解析及び計算機シミュレーションにより評価し，提案方式の有効性を示す．In this paper, we propose a routing protocol which uses a stepwise RREQ spread limitation technique for mobile sensor networks. Since the proposed stepwise RREQ spread limitation technique reduces control messages, the power saving in sensor nodes can be realised. In addition, the transmission timing of sensed data is differentiated and collisions in MAC layer are mitigated. As result, high data arrival ratio can be also realised. Simulation and theoretical analysis results show the effectiveness of the proposed technique is high power efficiency and data arrival ratio.

無線LANの高速化，普及化が飛躍的に進展しつつある．最近では無線LANをより広い領域で利用するために，アクセスポイントをメッシュ状に配備したメッシュネットワークが注目されている．メッシュネットワークはネットワーク構築の簡便性，通信領域の拡大，アクセスポイントの負荷分散などの優れた特性があり多くの研究が行われている．本稿ではモバイル端末の省電力化を主な目的として，無線到達距離の長いアクセスポイントと，無線到達距離の短いモバイル端末で構成するメッシュネットワークを提案し，その特性について検討を行う．またアクセスポイントとモバイル端末の無線到達距離の非対称性によるゾーンの概念を導入する．メッシュネットワーク上における端末の低消費電力を目的としたこのゾーンを利用するルーティングアルゴリズムの提案を行う.Wireless LAN has been dramatically evolving in performance and coming into wide use. Mesh network, which access points are deployed in mesh structure, extends the coverage of the networks. That has a lot of benefits, simplicity of building network, wide coverage, load balancing of access points and so forth. The paper proposes a new mesh network structure, which consists of access points with longer wireless range and terminal nodes with shorter one. We also define a zone from a viewpoint of asymmetry of wireless range. In order to save battery consumption, a new algorithm of routing for ad hoc mesh network is proposed and discussed.

無線LANの高速化，普及化が飛躍的に進展しつつある．最近では無線LANをより広い領域で利用するために，アクセスポイントをメッシュ状に配備したメッシュネットワークが注目されている．メッシュネットワークはネットワーク構築の簡便性，通信領域の拡大，アクセスポイントの負荷分散などの優れた特性があり多くの研究が行われている．本稿ではモバイル端末の省電力化を主な目的として，無線到達距離の長いアクセスポイントと，無線到達距離の短いモバイル端末で構成するメッシュネットワークを提案し，その特性について検討を行う．またアクセスポイントとモバイル端末の無線到達距離の非対称性によるゾーンの概念を導入する．メッシュネットワーク上における端末の低消費電力を目的としたこのゾーンを利用するルーティングアルゴリズムの提案を行う.Wireless LAN has been dramatically evolving in performance and coming into wide use. Mesh network, which access points are deployed in mesh structure, extends the coverage of the networks. That has a lot of benefits, simplicity of building network, wide coverage, load balancing of access points and so forth. The paper proposes a new mesh network structure, which consists of access points with longer wireless range and terminal nodes with shorter one. We also define a zone from a viewpoint of asymmetry of wireless range. In order to save battery consumption, a new algorithm of routing for ad hoc mesh network is proposed and discussed.

センサネットワークの問題の一つに, 地理的に観測データの発生が偏ることでパケット中継による電力消費に偏りが生じ, 一部のセンサノードのみが早期にバッテリ枯渇を引き起こすために, ネットワーク寿命の延長が困難になることが挙げられる. 著者らは, 複数のシンクを用いるセンサネットワークにおいて, 各ノードが複数のシンクを届け先とするパケット分配送信方式を提案し, ネットワーク寿命の延長を実現した. 本稿では, 各ノードのシンクまでの送信割合を最適化し, さらなるネットワーク寿命の延長を可能とする改良方式を提案する. 計算機シミュレーションによって, 数種の観測データ発生の偏りパターンに対して性能評価を行い, 改良方式がネットワーク寿命をより延長できることを示す.

アドホックネットワークにおけるマルチチャネルMACプロトコルでは、ノードは同時に異なるチャネルをキャリアセンスすることができない場合、衝突回避のためのチャネル割り当てが問題になる。本稿では、動的にチャネルを割り当てるマルチチャネルMACプロトコルを提案する。提案方式ではノードはチャネルホッピングによりキャリアセンスする。これによりチャネルの使用状況を把握し、動的にチャネルを割り当てる。また、ノード数やデータサイズの変化に対して、フレームの送信許可率を調整することによりスループット特性を改善する。本稿では、提案方式の遅延及びスループットに関して理論的解析し、特性を明らかにする。

データ送信における電力効率を高めるために送信電力制御とビットレート制御を適用したメディアアクセス制御（MAC）プロトコルを提案する．提案プロトコルでは制御フレームの交換によって得られた受信電力から2つのシーケンスを使い分ける．また，各ノードは自身の無線インタフェースの送信電力とビットレートからテーブルを作成する．データ送信毎に，テーブルから適切な送信電力とビットレートを選択することにより，周辺の無線状況の変化に対応し，電力効率の高いデータ送信行う．計算機シミュレーションによって提案プロトコルの評価し，考察を示す．We propose Media Access Control (MAC) protocol that applies the transmission power control and the bit-rate control to improve the electric power enciency in the data transmission. In the proposal protocol, An appropriate sequence is selected according to the received power obtained by exchanging the control frames. Moreover, each node makes a table for the transmission power and the bit-rate in own wireless interface. The data is transmitted with high power enciency by acquiring appropriate transmission power and the bit-rate corresponding to the change in a peripheral wireless situation. The performance of the proposal protocol is shown by the computer simulation.

近年RFIDシステムが注目され実用化されている.今後多くの場面でさらに多用されることを考えると複数のリーダが複数のタグに同時にアクセスすることが想定される.このような複数リーダRFIDシステムにおいては, 物理的に近い位置にあるリーダ同士の通信が衝突する問題がある.この問題に対してWaldrop, Engels, Sarmは, DCSおよびVDCSを提案し, 各リーダがタグと通信する確率が高い環境では, Slotted Alohaよりも高い通信成功確率が得られると示している.しかしながら, その特性について必ずしも十分な知見が得られているとは言えない.そこで, 本稿ではまずDCSを定式化し、確率モデルを用いて状態遷移確率, 定常状態確率, 通信成功率を導出する.その結果, チャネル利用率を最大にするパケット発生率が存在すること等を明らかにし, さらにDCSの問題点を指摘する.

本研究では，アドホックネットワークにおける送信電力制御を用いた省電力ルート構築法PERFECT (Power-efficient routing based on the Function of Energy Computing Time) を提案する．PERFECTでは，ルート構築時にRREQ(Route REQest)を転送する際，RREQを転送するまでの時間をRREQの受信電力を用いて算出するルーチング方式である．PERFECTは，位置等の制御情報が不要で，異なるアンテナ特性のノードが混在する環境下でも動作可能である．本研究ではさらに，離散的な送信電力制御環境下において，省電力ルート構築可能な拡張方式D-PERFECT (Discrete-PERFECT)を提案する．理論解析および計算機シミュレーションによりPERFECTおよびD-PERFECTの有効性を示す．In this paper, we propose a novel routing algorithm constructing a power efficient route called PERFECT (Power-efficient routing based on the Function of Energy Computing Time) in ad hoc networks. In PERFECT, the standby time to forward RREQ (Route REQest) is calculated by the received power of RREQ. PERFECT does not need additional control packets such as position information etc.. Even if some nodes equipped with different characteristic antenna exist together, PERFECT can construct a power efficient route. In addition, we also propose the extended version of PERFECT called D-PERFECT (Discrete-PERFECT) for discrete power control environment. Theoretical and Simulated results show the effectiveness of PERFECT and D-PERFECT.

c無線アドホックネットワークでは，端末の移動や無線リンクの状態の変化により，トポロジの変化が頻発し端末間の接続性が保障されない．その結果，ある端末が保持するデータに対してアクセスが不可能な状況が起きてしまう．このような問題の解決方法として各端末が持つデータの複製を他の端末に持たせる複製配布方式が提案され ており，筆者らはその一方式としてSC(Skip Copy)方式を提案してきた．SC方式では位置に依存したデータをサーバレスのアドホックネットワークで扱うことを前提として，利用されるデータがGeocastによってアクセスされることを想定し，データの複製をデータ発生源周辺にまばらに配置する．SC方式はデータの冗長度を低く抑えつつデータへのアクセス成功率を高めている．しかしこれまでの評価においては，データ生成時刻の区別やキャッシュ無効化方式については十分な検討がなされていなかった．本稿では，これらの事項について検討し評価を行った．In conventional multi-channel Medium Access Control protocol of ad-hoc networks, there is a channel allocation problem for collision avoidance because node cannot make carrier sensing for different channels simultaneously. In this paper a novel multi-channel MAC protocol with dynamic channel allocation is proposed to solve the problem. Specifically, in the protocol, nodes make carrier sensing by channel-hopping methods. With the information of channel usage, we can allocate a channel to the nodes dynamically. Furthermore, by adjusting the data transmission probability, proposed protocol can also realize high performance throughput n different number of nodes and data sizes. A theoretically protocol analysis is also described.

アドホックネットワークにおいて無線媒体の効率的な利用のためにスマートアンテナの利用が期待されている．本論文でははじめに代表的な無指向性MACプロトコルIEEE 802.11 DCFと3 つの指向性MACプロトコル，DMAC，MMAC，SWAMPのマルチホップ伝送時の特性について比較評価を行う．評価により，指向性隠れ端末問題と呼ばれる問題によって指向性MACプロトコルの性能が送信元と宛先の間のルート形状に強く依存することを明らかにする．次に，指向性隠れ端末に起因する性能劣化への対処として，通信の意図を知らせ指向性隠れ端末にNAVを設定させる3つの方式High gain CTS（HCTS）方式，Backward RTS（BRTS）方式，Relayed CTS（RCTS）方式を提案する．3つの方式はそれぞれ異なる方法で進行中の通信を指向性隠れ端末に知らせ，NAVを設定させることで指向性隠れ端末問題に対処する．計算機シミュレーションにより提案方式が指向性隠れ端末問題を解決し，スループット性能が改善することを示す．Smart antennas are expected to enhance scalability in ad hoc networks. This paper at first evaluates three directional MAC protocols, DMAC, MMAC and SWAMP as well as the omni-directional protocol IEEE 802.11 DCF in multi-hop transmission environment. The evaluations address the problem that the performance strongly depends on the topology of routes between sources and destinations, referred to as a directional hidden terminal problem. After analyzing the problem, we propose three solutions. The solutions are NAV indicators which are high gain CTS (HCTS), backward RTS (BRTS) and relayed CTS (RCTS) indicating on-going communications to a directional hidden terminal to set NAV. Among those we show that the solutions have the improvement of the throughput.