センサーネットワーク上の耐故障・省電力性を考慮した通信プロトコル

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780200
• Research Institution: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 中野 浩嗣 北陸先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助教授 (30281075)
• Keywords: センサーネットワーク / 無線ネットワーク / 省電力プロトコル

Research Abstract

センサーが2次元格子に配置した状呪においてセンサーノードが得た情報を基地局に収集するアルゴリズムに付いて検討し,次のようなアルゴリズムを得た。具体的には、次の3段階の通信プロトコルにより、効率よく情報を収集できる。まず、2次元アレイ上のセンサーを、通信半径程度の大きさのブロックに分割し、そのブロック内の代表となるセンサーノードに、ブロック内の情報を収集する。そして、適当な数のブロックをグループと考え、そのグループ内の代表センサーノードに情報を集める。最後に、各代表センサーノードは、基地局に情報を順に送信する。予備研究により、この通信プロトコルは、通信半径(つまりセンサーの送信出力)をうまく設定することにより、消費電力を最小化できることがわかった。さらに,センサーが格子状に正しく配置していない場合についても検討した。この場合,センサーを含まないセルをすべて見つけて,そのセルを使わないようにアルゴリズムを修正する必要がある。その前処理で行われるセンサーを含まないセルを全て見つける確率的アルゴリズムを示した。具体的には,各セルはその4近傍のセルを調査し,セル内にセンサーが存在するか否かを調べる。4近傍のセルの全てにセンサーがあれば,そのセンサーはこの前処理を終了する。もしセンサーを含まない空のセルが4近傍のいずれかにあれば,その空のセルの場所を基地局に報告する。この報告を行うのに,確率的な手法を用いて,効率良く行う手法を開発し,性能評価を行った。

Research Products

• [Publications] Jacir L Borodim, Koji Nakano, Hong Shen: "Sorting on Single-Channel Wireless Sensor Networks"International Journal on Foundations of Computer Science. (採録決定).
• [Publications] Koji Nakano: "Time and Energy Optimal List Ranking Algorithms on the k-Channel Broadcast Communication Models"International Journal on Foundations of Computer Science. (採録決定).
• [Publications] Koji Nakano, Stephan Olariu, Albert Zomaya: "Energy-Efficient Routing in the Broadcast Communication Model"IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems. Vol.13, No.12. 1201-1210 (2002)
• [Publications] R.S.Bhuvaneswaran, J.L.Bordim, J.Cui, K.Nakano: "Fundamental Protocols for Wireless Sensor Networks"IEICE Trans. on Fundamentals. E95-A, 11. 2479-2488 (2002)
• [Publications] Koji Nakano, Stephan Olariu: "Uniform Leader Election Protocols in Radio Networks"IEEE Trans. on Parallel and Distributed Systems. Vol.13, No.5. 516-526 (2002)