2020 Fiscal Year Research-status Report
動的無線マルチホップネットワークの接続構造変化に適応するネットワーク符号化方式
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19K11955
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
野口 拓 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (00388133)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ネットワーク符号化 / 無線マルチホップネットワーク / アドホックネットワーク / VANET / フラッディング / ブロードキャスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
無線マルチホップネットワークにおいて最も基本的な通信形態として，ネットワーク内のすべての端末に同一パケットを一斉配信するフラッディングがある．フラッディングでは，ネットワーク全体にパケットが伝搬するため，ネットワークに多大な負荷を与える．無線マルチホップネットワークでは端末電池容量や周波数帯域などの資源が有限であるため，フラッディングの負荷削減が特に重要となる．このため，トラヒック削減効果を持つネットワーク符号化技術を用いてフラッディング使用時のネットワーク負荷を低減させる方法が検討されている．
本研究は，端末の移動や参加離脱によってネットワークの接続構造が動的に変化する動的無線マルチホップネットワークにおいて，ネットワークの接続構造変化に適応するネットワーク符号化方式の開発を目指す．
本年度は，その第2段階として，時間とともに変化する近隣端末との接続構造に連動した符号化端末選択アルゴリズムおよび符号化元パケット・符号化数選択アルゴリズムを提案した．シミュレーション評価を通して，提案アルゴリズムのトラヒック削減効果およびパケット配送率を明らかにした．また，本研究で扱うネットワーク符号化技術の応用システムとして，車両で構成された動的マルチホップネットワークを検討し，適用可能性について検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り，接続構造推定に基づく適応的ネットワーク符号化方式の提案が完了した．また，計算機シミュレーションを用いて，既存手法との性能比較を行い提案符号化法の有効性を明らかにした．本年度は，性能評価シナリオとして，ネットワーク内の端末密度に応じて符号化数を変更して評価を行った．ネットワーク内の端末密度は，場所によってばらつきがあり，ネットワーク全体で均一ではない．このため，ネットワーク内の局所的な端末密度変化に対して動的に符号化数を変更するアルゴリズムへの改良が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度に提案した適応的ネットワーク符号化方式のさらなる性能向上のため，1）適応的ネットワーク符号化方式における最も重要な情報であるネットワーク接続構造推定法，および2）ネットワーク内の端末位置によって変化する近隣端末密度に連動した符号化数選択アルゴリズムを提案する．さらに，令和2年度に引き続き，適応的ネットワーク符号化の応用システムとして，車両アドホックネットワークおよびUAVで構成したドローンアドホックネットワークに対するネットワーク符号化適用可能性を検証する．
1）については，近隣端末からのパケット受信履歴に加えて，近隣端末からの受信信号強度情報を用いて自身と近隣端末の相対距離を推定することで，接続構造推定の精度向上を目指す．2）については，各端末が推定した近隣端末密度に基づいて符号化数を動的変更する処理を繰り返し行うことで局所的に符号化数を最適化する手法を提案し，局所最適化によってネットワーク全体の性能向上を目指す．1）および2）については，既存のネットワーク符号化アルゴリズムに対する提案アルゴリズムの有効性と問題点を定量的に明らかにするため，ネットワークシミュレータを用いた性能評価を行う．
適応的ネットワーク符号化の応用システムに関しては，まず，車両アドホックネットワークを対象に，適応的ネットワーク符号化のトラヒック削減効果に加えてリアルタイム応答性能を明らかにし，適用可能性を定量的に検証する．続いて，UAVで構成されたドローンネットワークを対象に，ネットワーク構造の3次元的変化が与える影響を明らかにし，適応的ネットワーク符号化の動的3次元ネットワークへの適用可能性を検証する．
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| Causes of Carryover |
当該年度で発表を予定していた学会がCOVID-19の影響でオンライン学会に変更されたため，出張旅費分が未執行となった．未執行分については，次年度の学会論文誌への投稿費として使用する予定である．
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