| 研究課題/領域番号 | 15J12086 |
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 | 国内 |
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| 研究分野 |
情報ネットワーク
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| 研究機関 | 福岡工業大学 |
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| 特別研究員 |
坂本 真仁 福岡工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付(2017年度)
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| 配分額 *注記 |
2,500千円 (直接経費 : 2,500千円)
2017年度 : 800千円 (直接経費 : 800千円)
2016年度 : 800千円 (直接経費 : 800千円)
2015年度 : 900千円 (直接経費 : 900千円)
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| キーワード | メッシュルータ配置システム / WMN-PSO / 施設配置問題 / NP-困難 / 無線メッシュネットワーク |
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| 研究実績の概要 |
平成27年度は研究目的の一つである「様々な知的アルゴリズムを利用したメッシュルータ配置システムの実装と性能評価」のために、粒子群最適化（Particle Swarm Optimization: PSO）と呼ばれる経験・発見的な手法に基づくアルゴリズムを用いたルータ配置位置最適化システム（WMN-PSO）を実装し、WMN-PSOのパラメータチューニングを行った。
次世代の無線ネットワークの中で、無線メッシュネットワークは高い頑健性と耐障害性を持たせることが比較的容易なネットワークである。メッシュルータ同士を無線接続する際、メッシュトポロジを形成することにより、あるルータに障害が発生したとしても、迂回経路を自律的に再構築できる。しかし、メッシュルータの配置位置はネットワーク全体の接続性に影響を及ぼすため、メッシュルータの配置位置の決定は重要である。メッシュルータの配置位置の決定は施設配置問題となり、計算複雑性理論の観点からNP-困難と呼ばれる難しい問題である。
PSOとは群れのふるまいを模したアルゴリズムであり、個々が発見的に見つけた良好な解の情報を全体が共有しつつ、一定の規則にしたがって探索を行う手法であり、NP-困難な問題に対して有効な手法の一つであることが知られている。またPSOは他の経験・発見的な手法と比べ、パラメータのチューニングが比較的簡単という特徴を有していることで知られている。
PSOの先行研究を参考に4種類のメッシュルータ配置方法を実装し、先行研究をヒントに新しい配置手法も実装した。現在WMN-PSOは合計5種類のメッシュルータ配置手法を有している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2 : おおむね順調に進展している
理由
平成27年度は研究目的の一つである「知的アルゴリズムを利用したメッシュルータ配置システムの実装と性能評価」を達成するために、WMN-PSOシステムを実装し、その成果を発表した。実装したWMN-PSOシステムは、まず問題となるネットワークを設計し、そのネットワークをPSOアルゴリズムによってメッシュルータの最適な配置、もしくは準最適な配置を決定する。
このシステムでは、まずメッシュルータとメッシュクライアントの数を決定し、確率分布に基づいてメッシュクライアントを配置する。メッシュクライアントの配置に基づき、粒子群最適化アルゴリズムによってメッシュルータの配置を行う。
メッシュルータ配置システムの性能評価を行うため、メッシュルータ同士の接続数、メッシュクライアントカバー率、計算時間の3種類のデータを収集する。
「WMN-PSOシステムの実装」を達成できたため、概ね順調に研究が進んでいると感じている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究課題遂行のためにns-3を用いたシミュレーションシステムの実装を行い、実装したWMN-PSOシステムと、焼きなまし法（Simulated Annealing: SA）、山登り法（Hill Climbing: HC）、遺伝的アルゴリズム（Genetic Algorithm: GA）を用いたWMN-SAシステム、WMN-HCシステム、WMN-GAシステムの改良を行う。
改良のために比較検定手法を用いてシステムの評価及び比較を行う。比較検定により、それぞれのアルゴリズムのメリットとデメリットを明らかにし、改良につなげる。
また、無線メッシュネットワークのためのテストベッドの実装・実験および評価を行い、同様のシナリオをns-3で実装し、実験とシミュレーション結果の比較を行う。
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