萬代 雅希

電力効率の高いルートを構築するアドホックネットワークルーチングアルゴリズムPERFECT(Power Efficient Routing based on Function of Energy Computing Time)を提案する。 PERFECTはRREQ (Route REQuest)の受信電力の大きさから待機時間を算出し、待機時間の間だけRREQの転送を延期することで電力効率の高いルートを構築する。関連研究との比較評価によって、PERFECTがわずかな制御トラヒックや計算量のコストで電力効率の高いルートを構築することを示す。さらに、PERFECTの待機時間を算出する関数を拡張し段階的にパワー制御を行う実際の状況への対応を検討する。

有線および無線チャネルのオーバヘッドをほとんど増大させることなく低ハンドオフレイテンシを実現する移動端末の位置情報を用いたハンドオフ方式を提案する．提案方式では，有線チャネルの負荷を低減するために，移動元フォーリンエージェント（FA ）がハンドオフを検出した場合，移動端末（MN ）および周辺FA の位置情報を用いて移動先FA を推定し，移動先FA を限定してパケットを複製して転送する．また，ハンドオフレイテンシ特性を改善するために，移動先FA がAgentAdvertisement （ADV ）間隔を短縮することで，MN が自セル内に入ったことを認識するまでにかかる時間を短縮する．さらに，無線チャネルのオーバヘッドの増大を抑えるために，実際の移動先ではなかったすべての推定移動先FA でのADV 送信間隔の短縮を解除する機能を付加する．理論解析および計算機シミュレーションを用いて提案方式のハンドオフレイテンシおよびオーバヘッド特性について評価し，提案方式は有線および無線チャネルにおけるオーバヘッドをほとんど増大させることなく低ハンドオフレイテンシを実現できることを示す．In order to realize low handoff latency without increasing overhead, we propose a handoff scheme using positional information for Mobile IP based networks.In the proposed scheme, to reduce overhead in wired channel, when a foreign agent (FA)detect a handoff, old FA estimates the next FA by using the positional information of mobile node (MN)and neighbor FAs.The old FA copies and forwards packets to the estimated next FA. In addition, to shorten handoff latency, old FA informs a handoff to the estimated next FA,and the estimated next FAs shorten its Agent Advertisement (ADV)message interval.Moreover,to alleviate overhead in wireless channel,old FA informs to all neighbor FAs except the actual next FA that the estimation is failed.The informed FAs cancel to shorten ADV message transmission interval. By performance evaluation using theoretical analysis and computer simulations,we show that the proposed scheme can realize low handoff latency without increasing overhead in both wired and wireless channel.

本研究ではMobile Internet Protocol (IP)のマルチキャスト通信において,端末の移動によりマルチキャストパスが切断することを目避するため,マルチキャストパスを変更しMobile Host (MH)の通信切断時間を低減するMobne IPマルチキャストプロトコルを提案する.提案方式では,Correspondent Host(CH)からMobile MulticastGateway(MMG)経由でマルチキャストデータを受信するMHが他のネットワークにハンドオフする場合,MMGがCHからMMG経由のマルチキャストパスを他のMHに変更することにより,MMGの通信切断を回避し,MHの通信切断時間を低減する.計算機シミュレーションにより帯域使用率,および通信切断時間を評価し,提案方式の有効性を示す.

We propose to A Wireless Sensor Networking Architecture for Lifesaving in a Disaster. In this research, system has a division-by-class structure by role. At our Sensor Network, the kind of node is different from the communication ranges. We propose to manage power consumption to reduce by three modes. In the communication system is combined various MAC protocols. This paper examines the construction of the sensor network which collects information for damage assessment of a building or the rescue of the persons confined in a building at a disaster. We describe the composition of a sensor network and the function of a node and examine the communication system for disaster. Moreover, we examine the MAC protocol which raises communicative reliability for the power-saving of a sensor and the communicates at the time of a calamity.

本論文では,片方向リンクが存在するアドホックネットワークにおける効率的なマルチキャストルーチングプロトコルを提案する.提案方式では,ODMRP(On-Demand Multicast Routing Protocol)の制御データに対してのACKパケットを追加し,制御データおよびACKパケットを用いることにより,リンクが双方向リンクか片方向リンクを検出する.さらに,片方向リンクを検出したノードは周辺ノードを利用してどのリンクが片方向リンクであるかをマルチキャスト送信ノードに知らせる.従って,提案方式は片方向リンクを考慮したマルチキャスト送信ノードから受信ノードまでのルートを探索することができる.計算機シミュレーションを用いて提案方式およびODMRPにおけるルートの平均ホップ数およびルートを検出できない確率を示し,提案方式がODMRPと比較して帯域を有効に利用することができることを示す.

モバイルIPにおいて有線チャネルの負荷を増大させることなく低ハンドオフレイテンシ特性を実現するために,移動端末および基地局の位置情報を用いたハンドオフ方式を提案する.提案方式において,移動端末および基地局はGPS等を装備することで位置情報を得る.基地局は周辺基地局の位置およびアドレスを把握し,移動端末との距離がしきい値を越えた場合に,移動端末に最も近い基地局をハンドオフ先として予想しパケットを複製して転送する.提案方式では,移動端末および基地局の位置情報を用いることでパケットの転送先を特定することが可能なため,有線チャネルのトラヒックの増大を抑えられる.また,移動元基地局がハンドオフを検出した際に移動先基地局に対してハンドオフを通知することで,移動先基地局が定期的にブロードキャストする広告メッセージ間隔を短縮させ,移動端末が自セル内に入ったことを認識するまでにかかる時間を短縮する.さらに,移動先基地局が移動端末からの登録要求を受信した際に,即座に仮登録メッセージを移動端末に返信することで,移動先基地局のアドレスを登録する時間を待つことなく移動端末が転送パケットの受信を開始できる.特性解析および計算機シミュレーションを用いて提案方式のハンドオフレイテンシおよびオーバーヘッド特性について評価し,提案方式は有線および無線チャネルにおけるオーバーヘッドをほとんど増大させることなく低ハンドオフレイテンシ特性を実現できることを示す.

本研究では,経路制御情報量や経路探索情報量を削減するために,新しい径路探索法を用いた多階層Zone-based Hierarchical Link State (ZHLS)ルーチング方式を提案する.提案方式では,経路制御情報量を削減するために,ZHLSルーチング方式を多階層化する.さらに提案方式では,経路探素を行うときに,送信端末は全てのゾーンに対して宛先端末のゾーンIDをユニキャストで問い合わせるのではなく,上位層の各ゾーンのゲートウェイ端末に対して所属する下位層の各ゾーンヘの問い合わせを依頼することによって,経路探索情報量を削減することができる.数値解析および計算機シミュレーションによって特性を評価し,従来のZHLSルーチング方式と比較して経路制御情報量や経路探索情報量を削減できることから,提案方式の有効性を示す.

Wireless 1394方式のIsochronous転送を用いてMPEG-2等のVBR(Variable Bit Rate)動画像データを伝送する場合,動画像を伝送する端末はピークレートに相当する帯域をIsoスロットとして固定で割り当てられるため,動画像データのビットレートがピークレートでない場合にIsoスロット内に空きの帯域が生じてしまい,チャネル利用率特性が劣化するという問題がある.そこで,本研究ではWireless 1394方式のIsochronous転送においてVBR動画像データを転送する際,Isoスロット内に発生する空きの帯域を動画像の品質を劣化させずに有効利用するため,Isoスロットに割り当てる帯域を削減し,Isoスロットで送りきれない動画像のデータをAsyncスロットを用いて転送するVBR動画像伝送方式を提案し,提案方式がチャネル利用率特性を改善できることを示す.

本論文では, アドホックネットワークにおいてブロードキャストおよびユニキャスト通信をサポートし, 予約デッドロック状態の端末によるデータパケットの送信を回避し, さらに端末の移動に伴うネットワークトポロジの変化に対応できるMACプロトコルを提案する.提案方式は, 送信要求パケットを複数のミニスロットから選択された一つのミニスロットで送信することによって送信要求パケット同士の衝突を軽減し, また隣接する送信要求を持つ複数の端末同士が相互に認識可能にすることで予約デッドロック状態の端末によるデータパケットの送信を回避する.また, スロット毎に予約を受け付けることでアクセス遅延を低減し, 端末の移動に伴うネットワークトポロジの変化に対応する.計算機シミュレーションを用いて提案方式のスループット, データパケット遅延特性に一ついて評価を行い, 提案方式の有効性を示す.

本研究では, Wireless1394方式のAsynchronous転送におけるデータパケットの送信待ち時間特性と再送効率特性を改善するために, トークンパッシングとハブステーションによるパケット再送信を適用したWireless1394方式を提案する。提案方式では, 送信権の受け渡しにトークンパッシング方式を用いることで, ポーリングを用いることによるタイムアウトを削減する. これに加えて, 人体による遮へいにより, トークンパケットやデータパケットの受信誤りが発生した場合, 再送回数の増大を抑制するためにハブステーションから再送すべきパケットを送る. 計算機シミュレーションによって提案方式の特性評価を行い, 提案方式は従来方式と比較して, データパケットの送信待ち時間特性と再送効率特性を改善できることを示す.

無線アドホックネットワークにおいて, 高いスループット特性を実現できる新たなMACプロトコルを提案する. 提案プロトコルは, request-to-send(RTS)/clear-to-send(CTS)方式に加えて, 二つのトーン信号を適用した方式である. トーン信号PTtは, 近隣ノードに対してパケットの送信を禁止するため, またトーン信号PTrはパケットの受信を禁止するためにそれぞれ用いられる. これら二つのトーン信号を用いることで, 隠れ端末問題およびexposed端末問題を軽減できる. また提案プロトコルは, RTSパケットの送信に際して, PTt信号を送信する操作を付加することで, RTSパケット同士の衝突を軽減することができ, 高いスループット特性を得られる. 理論解析および計算機シミュレーションにより特性評価を行い, 提案プロトコルの有効性を示す.

本研究では, 音声パケット棄却率特性を劣化させずに, データメッセージ遅延特性を改善するために, DRMA方式を修正した2つの方式を提案する.提案方式1として, データ端末に1フレーム中の複数スロットの予約を許すDRMA方式を提案する.また, 送信許可確率の設定に左右されずにデータメッセージ遅延特性を最小にするために, 提案方式2としてデータ端末の送信許可確率制御に指数関数バックオフ方式を用い, チャネル状況に応じて送信許可確率を可変としたDRMA方式を提案する.計算機シミュレーションによって特性評価を行い, 提案方式は従来方式と比較して, 音声パケット棄却率特性を劣化させることなくデータメッセージ遅延特性を改善できることを示す.

可変長メッセージのトラヒックを扱うWDMシングルホップネットワークにおいて, 短いメッセージを優先的にデータチャネルを予約するプロトコルと, さらに遅延時間に閾値を設けた予約プロトコルを提案する.同時に長さの異なる複数のメッセージが到着した場合, 短いメッセージを優先した方式は, メッセージ長に関わらずランダムにデータチャネルの予約を行なう方式に比べ, メッセージの平均遅延を改善できることを, 計算機シミュレーション結果より示す.また, メッセージの遅延時間に閾値を設け, その閾値を超えた場合に優先度を高くする方式により長いメッセージの遅延特性劣化を低減できることを示す.

シフタを用いずにバンヤン網の入力で同じ出力を目指すパケットが棄却されるのを防ぐことのできるバンヤン網の入力に中間バッファを用いたSCOQ交換機モデルを提案する。提案モデルは、バンヤン網の入力でパケットの競合が起きた時、中間バッファで待機させパケットの棄却率を改善することができる。パケット棄却率と平均待ち時間について理論解析を行ない、計算機シミュレーションと比較し理論解析の妥当性を示す。さらに、従来のSCOQ交換機及びシフタと中間バッファを用いたSCOQ交換機と比較し提案モデルの有効性を示す。

木研究では,WDM方式を用いたスター型光ネットワークにおいて, 1タイムスロットをさらに細かいミニスロットに分割し,複数の短いパケットから構成される通報を扱うことで, きめ細かな通報長のトラヒックに対応できるパケット交換プロトコルを提案する.提案プロトコルのスループット及び平均系内時間について計算機シミュレーションにより特性評価をすることにより,提案プロトコルは,1タイムスロット中に複数のバケットを転送することでチューニング時問の影響を受けずに, きめ細かな通報長のトラヒックを扱う柔軟なネットワークを構築できることを示す.