ネットワークグループ

ネットワークグループとは

ネットワークグループでは,無線センサネットワークやアドホックネットワークを便利にするための研究を行っています.具体的には,次の2つのことに着目しています.

  • 消費電力の削減
  • 円滑な通信のためのメディアアクセス制御
無線センサネットワークやアドホックネットワークでは端末がバッテリによって駆動しています.したがって,長時間駆動させるにはより小さい電力で駆動させることが必要です.
また,通信を行う際に情報を高速かつ正確に伝送することができれば必要な情報を短時間で収集できるため,効率よく情報を収集することができます.したがって,適切なメディアアクセス制御が必要です.

単語帳
無線センサネットワークアドホックネットワークルーチングメディアアクセス制御

消費電力の削減

  • 無線センサネットワークにおける集団行動に対応したクラスタリング手法

  • 無線センサネットワークはセンサノード(端末)を用いて環境中の情報を収集でき,医療,農業や工業など様々な分野で使用されています.センサノードは小型で楽に配置ができます.しかし,小型なため搭載できるバッテリ量に限りがあります.そのため,センサノードの消費電力削減は重要な課題として考えられています.また,センサネットワークにおいてトラヒック(データの交通量)はセンサノードの配置が疎密な部分であったり,送信頻度の偏りから空間的に不均一な状況が考えられます.

    本研究では,クラスタリングと呼ばれる階層手法を用いたとき不均一トラヒックを考慮し省電力なネットワーク構成を検討します.階層手法はセンサノードの中で代表として選ばれたノードが情報を他のセンサノードから収集します.その後,収集した情報を基地局へ送信します.この階層手法における階層形成の仕方を工夫し,不均一トラヒックな状況で省電力となる形成方法を検討していきます.

    クラスタヘッド(Cluster Head) 
    基地局にクラスタ内で集めたデータを送信する.
    グループリーダー(Group Leader)
    クラスタの構成するためにクラスタヘッドと通信する.
    グループメンバー(Group Member) 
    データを送信する役割のみを持つノード.グループリーダーにデータを送信する.

    クラスタリングされたノード(グループ)

  • 不均一トラヒックを考慮した階層化ネットワークの省エネルギー構成

  • 環境,医療,農業など様々な分野で使用されている無線センサネットワークにおいて,将来的に設置されるセンサノード(端末)の数が膨大に増加することが予想されています.大量のノードを用いたセンサネットワークではトラヒック(データの交通量)の増加に伴う消費エネルギーの増加が問題となっています.

    そこで,ネットワーク内をいくつかのセル(グループ)に分割する階層化ネットワークを用いることで,消費エネルギーを削減することができます.しかし,実際のネットワークにおいて,ノード配置の偏りや送信データサイズの違う場合など,トラヒックが不均一である状況を考えなければいけません.本研究では,トラヒックが不均一なときにどのように階層化を行えば消費エネルギーを削減できるかを検討することを行っています.

    階層化されたネットワーク

円滑な通信のためのメディアアクセス制御

  • 2次元環境における近傍ノード探索アルゴリズム

  • 無線で互いに接続しあうことでネットワークを形成し、取得した情報を私たちの手元まで届けてくれるような技術があります。 このようなネットワークを無線センサネットワーク(WSNs:Wireless Sensor Networks)と呼びます。

    WSNsを形成するためには各ノードが近傍ノードの存在を事前に知っている必要があります。しかし、各ノードは自分の近傍に 通信可能なノードがどれだけ配置されているかは事前に知らないことが普通です。そこで、私の研究ではノードが自分自身で近傍ノードを 発見できるようなアルゴリズムの提案・解析を行っています。なるべく迅速に、そして確実に各ノードが近傍ノードを発見できるようなアルゴリズムを 考え、シミュレーションによって評価しています。

    WSN構築時

  • 逐次干渉除去を用いたALOHAにおけるDoS攻撃の対策

  • メディアアクセス制御方式の一つに,ALOHAと呼ばれるアクセス制御方式があります.ALOHAを改良したものがこれまでに多く提案されていますが,本研究では逐次干渉除去という技術を導入したALOHAを対象にしています. この制御方式では高い確率で信号を正常に受信可能であることが知られています.しかし,他の端末の通信を妨害するようにむやみに信号が送信された場合,信号が正常に受信されなくなるおそれがあります.

    私たちはこれまでに,逐次干渉除去を用いたALOHAで妨害信号が送信された場合にどの程度信号が正常に受信されなくなるか明らかにするとともに,その影響を抑制する手法について検討してきました. 妨害の影響を抑制するためには,まずどの程度妨害する信号が送信されているか知る必要があります.本研究では,信号の衝突などの情報から妨害信号の量を推定することを検討しています.

    DoS攻撃(妨害信号)

  • 仮想全二重マルチパス中継チャネルのメディアアクセス制御方式

  • 通信端末同士が離れていて直接通信ができず,中継器を用いて通信をする場合,多数の中継器群を用いることで通信の信頼性を向上させるマルチパス中継チャネルと呼ばれる技術があります. マルチパス中継チャネルには様々な手法が存在しており,その一つとして仮想全二重マルチパス中継チャネルと呼ばれる手法があります.

    この手法は半二重通信機構のみを有する端末だけで,中継器群が全二重通信を行っているように振る舞うことで通信効率が向上する手法として注目されています. 現在,この手法の転送失敗確率は理論解析によって求められていますが,メディアアクセス制御方式は検討されていません.本研究では仮想全二重マルチパス中継チャネルのメディアアクセス制御方式を検討しています.

    仮想全二重通信