(57)【要約】【課題】エリア限定アドホックネットワークにおけるデータスケジューリング方法及びシステムを提供する。【解決手段】かかる方法は、Ad-hocネットワークエリアに位置する複数の信号発信器のカバー範囲の重複エリアに基づいてAd-hocネットワークの制限エリアを構成し；制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに位置優先度を与え；サブエリアに与えられた位置優先度をサブエリアにあるノードの位置優先度とし；得られた各ノードの位置優先度及び他の所定の優先度により各ノードのデータ転送優先度を計算し；及び、計算された各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータを転送することを含む。【選択図】図１１
2014039261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エリア限定Ad-hocネットワークにおけるノードに用いるデータ転送スケジューリング方法であって、
Ad-hocネットワークエリア内に位置する複数の信号発信器のカバー範囲の重複エリアに基づいてAd-hocネットワークの制限エリアを構成するステップであって、前記制限エリア内では、各信号発信器の信号の強度は所定の信号強度よりも高い、ステップと、
前記複数の信号発信器のうちの二つの信号発信器の位置を基準として、前記制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに一つの位置優先度を与えるステップと、
各ノードについて、受信した各信号発信器の信号の強度に基づいて、該ノードが前記制限エリア内にあるか否かを確定し、該ノードが前記制限エリアにあると確定した場合、該ノードの属するサブエリアを確定し、該サブエリアに与えられた位置優先度を該ノードの位置優先度とするステップと、
得られた各ノードの位置優先度と、予め各ノードに与えられたサービス品質優先度、ハードウェア優先度、システム情報優先度との任意の組み合わせに基づいて、各ノードのデータ転送優先度を計算するステップと、
計算された各ノードの前記データ転送優先度に基づいて、ノード間でデータを転送するステップと、を含む、データ転送スケジューリング方法。
【請求項２】
計算された各ノードの前記データ転送優先度に基づいて、ノード間でデータを転送するステップは、
各ノードのデータ転送優先度及び転送先アドレスを共にATIMフレームに加えることと、
前記制限エリア内に位置する各ノードが互いのATIMフレームを交換し、全てのノードのデータ転送優先度に対して順番に並べることと、
並べられた各ノードのデータ転送優先度に応じて、データ転送スケジューリングを行うことと、を含む、請求項１に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項３】
各サブエリアに一つの位置優先度を与えるステップは、
エリア境界に位置するサブエリアの位置優先度を互いに通用させることと、
エリア境界に近いサブエリアほど、位置優先度を高くすることと、を含む、請求項２に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項４】
各ノードは、所定の周期で受信した各信号発信器の信号の強度を計測し、計測した信号の強度の変化により、該ノードが前記制限エリア内で移動しているか否かを判断し、該ノードの位置が変化している場合は、該ノードの位置優先度を再び取得することをさらに含む、請求項３に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項５】
各ノードのデータ転送優先度を計算するステップは、
各ノードについて、前記位置優先度と、予め該ノードに与えられた前記サービス品質優先度、前記ハードウェア優先度、前記システム情報優先度とを含む任意の組み合わせのうちの各優先度に対し正規化処理を行い、加重平均で各ノードのデータ転送優先度を計算することを含む、請求項４に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項６】
各ノードのデータ転送優先度を計算するステップは、
全てのノードは互いに各優先度に対するウェイトを交換することと、
トリム平均で各優先度のウェイトを確定することをさらに含む、請求項５に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項７】
前記ATIMフレームは、データ転送優先度用の優先度フィールド及び転送先アドレス用の転送先アドレスフィールドを含む、請求項５に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項８】
一つのノードのデータ転送終了時に、該ノードが前記制限エリア内にあるか否かを判断し、該ノードが前記制限エリア内になければ、該ノードの無線送受信器をオフにすることを含む、請求項６に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項９】
転送すべきデータがあっても転送機会を得ることができないノードに対して、該ノードの転送優先度に定数を加算することを含む、請求項６に記載のデータ転送スケジューリング方法。
【請求項１０】
エリア限定Ad-hocネットワークにおけるノードに用いるデータ転送スケジューリングシステムであって、
Ad-hocネットワーク範囲内に位置する複数の信号発信器であって、前記複数の信号発信器のカバー範囲の重複エリアに基づいてAd-hocネットワークの制限エリアを構成し、前記制限エリア内では、各信号発信器の信号の強度は所定の信号強度よりも高い、複数の信号発信器と、
前記複数の信号発信器のうちの二つの信号発信器の位置を基準として、前記制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに一つの位置優先度を与える制限エリア分割モジュールと、
各ノードについて、受信した各信号発信器の信号の強度に基づいて、該ノードが前記制限エリア内にあるか否かを確定し、該ノードが前記制限エリア内にあると確定した場合、該ノードの属するサブエリアを確定し、該サブエリアに与えられた位置優先度を該ノードの位置優先度とするノード位置優先度確定モジュールと、
得られた各ノードの位置優先度と、予め各ノードに与えられたサービス品質優先度、ハードウェア優先度、システム情報優先度との任意の組み合わせに基づいて、各ノードのデータ転送優先度を計算するデータ転送優先度確定モジュールと、
計算された各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータ転送を行うデータ転送スケジューリングモジュールと、を含む、データ転送スケジューリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エリア限定Ad-hoc（一時的自己組織）ネットワーク（ARANet、Area-Restricted  Ad-hoc  Network）におけるデータスケジューリング方法及びそれを使用するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ad-Hocネットワークは、マルチホップ型、無中心型、自己組織型の無線ネットワークであり、マルチホップネットワーク（Multi-hop  Network）、無インフラストラクチャーネットワーク（Infrastructureless  Network）あるいは自己組織化ネットワーク（Self-organizing  Network）とも称される。ネットワーク全体に固定的なインフラストラクチャーがなく、各ノードは全てモバイルであり、任意の方法で動的に他のノードとの連携を保つことができる。このネットワークでは、無線ユーザー端末のカバレッジが有限であるため、直接通信できない二つのユーザー端末は他のノードの助けを得てフォワーディングしてもらうことができる。各ノードあるいは主機（ホスト）が同時に一つのルーターでもあり、他のノードへの経路を発見し維持する機能を果たすことができる。Ad-Hocネットワークにおいては、各主機の通信範囲に限界があるため、経路は一般的にあちこちを経由して構成され、データは複数の主機によりフォワーディングされて目的地に到達することができる。このため、Ad-Hocネットワークはマルチホップ無線ネットワークとも呼ばれる。Ad-Hocネットワークにおいては、通信主機は一般的にポータブルコンピュータや個人情報端末（PDA）等の移動端末機器であり、無線リンク接続方式を採用している。Ad-Hocネットワーク中のモバイル主機の移動はトポロジー構造の変化を引き起こすことがある。このため、Ad-Hocネットワークは、独立性、ネットワークトポロジー構造の動的変化、帯域幅の有限性、主機エネルギーの有限性、分散型ネットワーク、壊れにくく、ライフサイクルが短く、および物理的安全性の限界があるなどの特徴を有している。
【０００３】
Ad-Hocネットワークは、その特徴により広い応用範囲をもつ。近年は、Ad-Hocネットワークの研究が民生用および商業用分野でも重視されている。民生用分野では、Ad-Hocネットワークは災害救助に利用することができる。洪水や地震の発生後、有線通信インフラが破壊され正常な通信ができなくなる恐れがあり、Ad-Hocネットワークを通じて速やかに応急通信ネットワークを立ち上げ、救援作業の円滑な実施を保証し、緊急通信に求められる任務を果たすことができる。Ad-Hocネットワークは辺鄙な、あるいは発達の遅れた地域の通信に利用することができる。これらの地域では、建設費や地理的環境等の原因により有線通信インフラがないことが多く、Ad-Hocネットワークがこれらの環境での通信問題を解決することができる。Ad-Hocネットワークは、また、臨時の通信ニーズに応じて用いることもでき、例えば、ビジネス会議における参加者間の相互コミュニケーションが必要であり、既存の有線通信システムでこのような通信ニーズを満たすことができない場合、Ad-Hocネットワークを通じて通信の任務を全うすることができる。
【０００４】
無線Ad-hocネットワークでは、データ転送スケジューリングの問題が最も大事な問題の一つである。優れたスケジューリング方法は、データ衝突回数を効率的に減少させ、ネットワーク性能（パフォーマンス）を最大限に改善することができる。ARANetでは、データ転送スケジューリングが依然として非常に重要である。ネットワーク中の幾つかのノードは電池を電源としているため、データ転送スケジューリングは必ずノードのエネルギーの有効性を保証する必要がある。これまで、多くのデータスケジューリングアルゴリズムが提供されてきたが、大部分のアルゴリズムは、一つの性能指標、例えば、サービスの品質、機器タイプおよびノードのエネルギー残量等を考慮するだけであった。
【０００５】
IEEE  802.11規格は、無線Ad-hocネットワークにユーザー優先度（User  Priority）を定めた。ここで、ユーザー優先度は、0から7までの8個の整数のうちの一つである。このようにしても、ノードがデータ転送を行う際、多くのデータ優先度が重なる可能性があるので、依然としてかなり重大なデータ衝突問題が起こりうる。
【０００６】
特許番号7852816B2号の特許は、一つのデータスケジューリングメカニズムを提供しており、このメカニズムでは、データ転送時のエネルギー消耗を低減させることができる。この特許の発明者は、ATIMフレーム中の二つの情報でデータ転送優先度を決めている。この二つの情報とは、転送必要データ量及び連続転送失敗回数である。しかし、ARANetでは、幾つかのノードがエリア外に移動する可能性があるため、これらのノード上のデータをできるだけ転送してしまう必要があるが、この発明では、そのニーズを満足させることができない。
【０００７】
米国特許出願公開第20060028984A1号では、発明者は、Ad-hocネットワークに特化した一つの省エネMACプロトコルを提供した。このプロトコルでは、ATIMが作業周期という名前の情報を持ち、これでバッファーのデータフレーム量を表す。ATIMウィンドウが終了した時、各ノードは他のノードの作業周期を知っている。その後、この情報に基づき、最短作業周期をもつノードが最高の優先度でデータ転送を行う。しかし、この発明には、上述の第7852816B2号特許と同じ欠陥がある。また、一つのノードの作業周期が長いと、永遠にデータ転送ができない可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、エリア限定Ad-hocネットワーク（ARANet）に、データ転送スケジューリングメカニズムを提供することにある。このネットワークでは、ノードが同じ制限エリア（即ち、限定されたエリア）内にある時にだけ、相互間でセッション構成とデータ転送を行うができる。このため、ノードが境界に比較的近い時には、かなり短時間でそのエリアを離れる可能性があり、一旦、そのエリアを離れてしまうと、他のノードとの間のセッションは中断せざるを得ない。なおかつ、ネットワーク中の一部のノードは電池を電源としており、あるノードの電池が切れると、このノード上のデータは転送することができない。この他、ネットワーク中の幾つかのアプリケーションは即時性についてかなり高い要求をもっており、サービス品質の面でのスケジューリングメカニズムの応用実績を必ず考慮するよう求めている。正にこれらの要因によって、既存のスケジューリングプロトコルはARANetでは適用されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このため、本発明の一側面によれば、エリア限定Ad-hocネットワークのノードに用いるデータ転送スケジューリング方法が提供される。該方法は：Ad-hocネットワーク範囲内にある複数の信号発信器のカバー範囲（カバレッジ）の重複エリア（重なりエリア）に基づいてAd-hocネットワークの制限エリアを構成することであって、前記制限エリア内では、各信号発信器の信号の強度が予め定められた（所定の）信号強度よりも高いこと；前記複数の信号発信器のうち二つの信号発信器の位置を基準とし、前記制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに一つの位置優先度を与えること；各ノードについて、その受信した各信号発信器の信号の強度により、該ノードが前記制限エリア内にあるか否かを確定し、該ノードが前記制限エリアにあるということを確定した場合、該ノードが属するサブエリアを確定し、予め前記サブエリアに与えられた位置優先度を該ノードの位置優先度とすること；得られた各ノードの位置優先度と、予め各ノードに与えられたサービスの質の優先度（サービス品質優先度）、ハードウェア優先度及びシステム情報優先度等との任意の組み合わせに基づいて、各ノードのデータ転送優先度を計算すること；及び、計算により得られた各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータ転送を行うことを含む。
【００１０】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、計算によって得られた各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータを転送するステップは：ノードのデータ転送優先度及び転送先アドレスを共にATIMフレームに加えること；制限エリア内にあるノードが互いに、ATIMフレームを交換し、全てのノードのデータ転送優先度に対して順番に並べること；及び、並べられたノードのデータ転送優先度に基づいて、データ転送スケジューリングを行うことを含む。
【００１１】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、各サブエリアに一つの位置優先度を与えるステップは：エリア境界に位置するサブエリアの位置優先度を互いに通用させること；及び、エリア境界に近いサブエリアほど、位置優先度を高くすることを含む。
【００１２】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、この方法は：各ノードが予め定められた（所定の）周期で受信した各信号発信器の信号の強度を計測し、計測した信号の強度の変化に基づいて、該ノードが制限エリア内で移動しているか否かを判断し、該ノードの位置が変化している場合、該ノードの位置優先度を再び取得することを更に含む。
【００１３】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、各ノードのデータ転送優先度を計算するステップは：各ノードについて、位置優先度および予めノードに与えられたサービス品質優先度、ハードウェア優先度、システム情報優先度等を含む任意の組み合わせのうちの各優先度指標に対して正規化処理を行い、続いて、加重平均によって各ノードのデータ転送優先度を計算することを含む。
【００１４】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、加重平均によって各ノードのデータ転送優先度を計算するステップは：全てのノードが互いに各優先度指標に対するウェイトを交換し合うこと；及び、トリム平均で各優先度指標のウェイトを確定することを含む。
【００１５】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、ATIMフレーム構造はデータ転送優先度用の「優先度」フィールド（リージョン）及び転送先アドレス用の「転送先アドレス」フィールドを含む。
【００１６】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、この方法は：一つのノードのデータ転送終了時に、該ノードが制限エリア内にあるか否かを判断し、制限エリア内でなければ、ノードの無線送受信器をオフにすることを更に含む。
【００１７】
上述のデータ転送スケジューリング方法によれば、この方法は：転送すべきデータがあっても転送機会が得られないノードについて、該ノードの転送優先度に1つの定数を加算し、優先度の低いノードがずっと転送機会を得ることができない現象が起きないようにする。
【００１８】
本発明の他の側面によれば、エリア限定Ad-hocネットワークにおけるノードに用いるデータ転送スケジューリングシステムが提供される。該システムは：Ad-hocネットワーク範囲内に位置する複数の信号発信器であって、前記複数の信号発信器は、それらのカバー範囲の重複エリアに基づいて、Ad-hocネットワークの制限エリアを構成し、前記制限エリア内では、各信号発信器の信号の強度が予め定められた（所定の）信号強度よりも高い、複数の信号発信器；前記複数の信号発信器のうちの二つの信号発信器の位置を基準として、前記制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに一つの位置優先度を与える制限エリア分割モジュール；各ノードについて、その受信した各信号発信器の信号の強度に基づいて、該ノードが前記制限エリア内にあるか否かを確定し、該ノードが前記制限エリア内にあるということを確定した場合、該ノードが属するサブエリアを確定し、予め前記サブエリア与えられた位置優先度を該ノードの位置優先度とするノード位置優先度確定モジュール；得られた各ノードの位置優先度と、予め各ノードに与えられたサービス品質優先度、ハードウェア優先度及びシステム情報優先度等との任意の組み合わせに基づいて、各ノードのデータ転送優先度を計算するデータ転送優先度確定（取得）モジュール；及び、計算により得られた各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータ転送を行うデータ転送スケジューリングモジュールを含む。
【００１９】
言うまでもなく、従来のデータ転送スケジューリングとは異なり、本発明は、スケジューリングを行う時に、エリアが制限されているという条件を十分に利用し、４つの要素、即ち、ノード位置、サービス品質、ハードウェア制限、およびシステム情報を考慮している。この４つの指標の優先度により、優先度計算ツールで最終的なデータ優先度を導き出す。また、従来のATIM（Announcement  Traffic  Indication  Message）（アナウンスメントトラフィック指示メッセージ）フレームのフォーマットを修正し、これにより、優先度及びデータ転送先アドレスの二つの情報を持つことができるようにする。また、もともと無かったこの二つの情報に基づいて、上述のようなデータスケジューリング方案（スキーム）を提供している。
【００２０】
既存の方案と比べ、本発明は、エリア境界の特殊性を十分に利用している。また、転送優先度もネットワークの環境及びノードの状態を反映している。位置優先度という独特の指標は、方案全体の中で非常に大きな役割を発揮する。本発明は、データ転送プロセスにおけるエネルギーの有効性を保証し、データ転送の衝突回数を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明におけるエリア限定Ad-hocネットワーク（ARANet）を示す図である。
【図２】従来のAd-hocネットワークにおけるランダムバックオフメカニズムの作動原理を示す図である。
【図３】本発明の実施例によるデータスケジューリングシステムのブロック図である。
【図４】図1に示すARANetの一つの実例を示す図である。
【図５Ａ】本発明の実施例における制限エリアに対する分割を示す図である。
【図５Ｂ】本発明の実施例における制限エリアに対する分割を示す図である。
【図６Ａ】本発明の実施例における制限エリアのサブエリアに対する位置優先度割り当て及び優先度割り当て表を示す図である。
【図６Ｂ】本発明の実施例における制限エリア内のノードに基づいてその位置優先度を確定するフローチャートである。
【図７】IEEE  802.11規格におけるユーザー優先度の定義表を示す図である。
【図８】本発明の実施例におけるデータ転送優先度を確定するフローチャートである。
【図９】各優先度指標の重みを取得する方法を示す図である。
【図１０】本発明の実施例による修正後のATIMフレームのフォーマットを示す図である。
【図１１】本発明の実施例におけるARANetのデータスケジューリングフローチャートである。
【図１２Ａ】本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。
【図１２Ｂ】本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。
【図１２Ｃ】本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。
【図１２Ｄ】本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。
【図１２Ｅ】本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。
【図１３】図12A〜12Eに示す状況において従来のスケジューリング方案を採用した場合と本発明のデータスケジューリング方案を採用した場合との対比を示す図である。
【図１４】本発明の実施例におけるデータ転送スケジューリング方案を採用することにより節約したエネルギー量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２３】
図1は、本発明におけるエリア限定Ad-hocネットワーク（以下、ARANetと言う）を示す図である。図１に示されているのは、エリア限定Ad-hocネットワークのノードにおけるデータ転送スケジューリングシステムである。エリア限定Ad-hoc ネットワークは、既存の無線Ad-hocネットワークの変形であるが、それとも異なる。本発明のARANetの中では、エリアの限定は、見えない信号によって実現され、このようなエリアの限定によって、例えば、エリア内とエリア外のノードが互いの通信範囲内にあっても、二つのノードの間にはセッションを構成することができない。本発明のARANetネットワークの中では、電池を電源とする幾つかのノードがあり、また、普通のAd-hocネットワークにおける場合と同様に、ノードが自由に移動できる。エリア限定Ad-hoc  ネットワーク中のノードのデータ転送スケジューリングシステムは、Ad-hocネットワーク範囲内の複数の信号発信器と複数のノード（ホスト）を含む。信号発信器は、図1の左右両端にある。信号発信器のカバー範囲の重複エリアは、Ad-hocネットワークの制限エリアを構成し、その制限エリア内では、各信号発信器の信号の強度は、予め定められた所定の信号強度よりも高い。このシステムは、制限エリア分割モジュールを備えていて、制限エリア分割モジュールは、複数の信号発信器のうち二つの信号発信器の位置を基準として、制限エリアを幾つか（複数）のサブエリアに分け、各サブエリアに一つの位置優先度を与える。制限エリア分割モジュールは、各ノード（ホスト）の中にあり、ホストのCPUを介して実現できる。この位置優先度確定モジュールは、ノードが受信する各信号発信器の信号の強度に基づいて、このノードが制限エリア内にあるか否かを確定し、このノードが制限エリア内にあることを確定した場合、このノードが属するサブエリアを確定し、予めこのサブエリアに与えられた位置優先度をこのノードの位置優先度と確定する。各ノードのデータ転送優先度確定モジュールは、得られたノード位置優先度と、予めこのノードに与えられたサービス品質優先度、ハードウェア優先度、システム情報優先度等との任意の組み合わせに基づいて、各ノードのデータ転送優先度を計算する。システムのデータ転送スケジューリングモジュールは、計算で得られた各ノードのデータ転送優先度に基づいて、ノード間でデータを転送する。
【００２４】
図2は、従来のAd-hocネットワークにおけるランダムバックオフメカニズムの作動原理を示す図である。本発明のデータスケジューリング方法を説明する前に、図2で、簡単に従来のランダムバックオフメカニズムを説明する。図2で示すように、ノード同士間のデータ転送中で、転送時間は分割されて小さな標識（beacon）間隔となり、各標識間隔はまた二つの部分、即ち、ATIM転送ウィンドウ及びデータ転送ウィンドウで構成される。ATIMウィンドウの中では、各ノードが互いに、ATIMフレームデータを交換する。ATIM転送ウィンドウが終了した後、各ノードはデータ転送を始める。あるノードがデータを転送しようとする時、もし転送チャンネルが他のノードに占用されていると、このノードは暫く時間待ちをし、その後、再びデータ転送を試みる。この図においては、データ転送の衝突が2回発生したことが分かる。データ衝突とは、データ転送により発生させられた衝突現象を指す。例を挙げると、ノード1がデータ転送を行っている時に、ノード2もデータ送信を試みている場合、この時のチャンネルがビジー状態にあるため、ノード2のデータ転送の試みが失敗し、ノード1とノード2の間にデータ転送の衝突が発生する。暫く後、ノード2が再びデータ転送を試み、この時にチャンネルが空いていれば、ノード2のデータ転送を行うことができる。続けて、ノード1が再びデータを転送する時に、データ転送の衝突現象も発生する。
【００２５】
図3は、本発明の実施例におけるデータスケジューリングシステムのブロック図である。始めに、位置優先度取得モジュール31によって、ARANet内の各ノードが所在する位置の位置優先度を取得する。どのように各ノードの位置優先度を取得するかについては、後ろの図6の説明を参照することができる。ARANet内の各ノードの位置優先度を取得した後、各ノードの転送優先度取得モジュール32により、位置優先度などの複数の指標に基づき、ノードのデータ転送優先度を計算し、それによってデータに転送優先度を与える。その具体的なプロセスは、後ろの図8の説明を参照することができる。その後、各ノードのデータ転送スケジューリングモジュール33により、データ転送優先度に基づき、ネットワークのデータ転送に対してスケジューリングが行われ、それによって転送プロセス中のデータ衝突を減少させ、エネルギーを節約することができる。具体的なプロセスは、後ろの図11の説明を参照することができる。
【００２６】
図4は、図1におけるARANetの実施例を示す図である。必要な制限エリアを形成するために、通常、Ad-hocネットワークを形成する必要のある場所に信号発信器AとBを置き、信号発信器AとBの信号がカバーするエリア内で、信号強度が予め定められた所定の閾値P0よりも大きい重複部分（重なり部分）が上述の制限エリアを形成する。二つの信号発信器の強度がP0よりも大きいカバー範囲の重なるエリアは、制限エリアとなる。
【００２７】
図4は、制限エリアの設置のみを示しており、制限エリアの分割を示していない。言い換えれば、エリア中の各ノード間の異なる位置に対して標識付けを行っていない。このため、本発明のエリア限定ネットワークの中に信号発信器Cを置き、「位置優先度取得機能」におけるエリア分割あるいは標識付けを行う。図5Aは、本発明の実施例における制限エリアに対する分割を示す図である。信号発信器Cを設置する際、Cの信号がカバーする範囲は、AとBが形成する制限エリアを必ずカバーする必要がある。また、形成された制限エリア内の信号発信器Cの信号の強度もP0よりも大きい必要がある。図5Aに示すように、図中の各曲線（円周の一部）は、信号発信器の信号の強度がこの曲線上で同じであることを示し、そうであるならば、信号発信器Aと信号発信器Cとのこのような信号強度曲線により、制限エリアを分割して一個一個小さなサブエリアにすることができる。強調すべきは、信号発信器Cは必須のものではなく、信号発信器BがCの位置にある時には、Bに、Cの機能を実現させることができ、言い換えると、Bは、一方で、制限エリアを形成し、他方で、エリア分割をすることができる。図5Bは、信号発信器Bを利用して信号発信器Cの役割を担わせる場合の様子を示す図である。
【００２８】
図6Aは、本発明の実施例における制限エリアのサブエリアに対する位置優先度割り当て及び優先度割り当て表を示す図である。その中で、信号発信器Aの信号の強度と信号発信器Cの信号の強度を制限エリア内で強度（レベル）の違いに基づいてランク分けし、それによって制限エリアを複数のサブエリアに分け、各サブエリアに異なる位置優先度を与え、位置優先度表に保存する。
【００２９】
図6Bは、本発明の実施例における制限エリア内のノードがその位置優先度を確定するフローチャートである。始めに、位置優先度取得モジュール31は、制限エリアに入った後に、ステップS61で自分の位置優先度を確定するプロセスを開始する。制限エリア内にあるノードは、T0を周期として信号発信器A、B、Cの信号PA、PBおよびPCを受信する（S62）。P0で信号発信器の信号がカバーするエリアの境界における信号強度の閾値を示すとする。もしノード（ホスト）がその所在位置で受信した信号発信器Bの信号の強度がP0よりも低い場合は、このノードが信号発信器Bの範囲内ではないことを示し（S63）、これでノードの位置優先度確定プロセスは終了する。もしノード（ホスト）がその所在位置で受信した信号発信器Bの信号の強度がP0よりも高い場合は、このノードがその所在位置で受信した信号発信器Aと信号発信器Cの信号の強度が共にP0よりも高いかどうかを判断し（S64）、判断結果が「Yes」であれば、ステップS65に進む。判断結果が「No」であれば、ノードが上述の制限エリア内ではないことを示し、プロセスはステップS66に進み、ノードの位置優先度確定プロセスは終了する。ステップS65で、位置優先度取得モジュール31は、ノードで得たPA、PBおよびPCの強度値を基に、このノードが所在する制限エリアのサブエリアに対応する標識を確定し、前に制限エリアのサブエリアに付与した位置優先度と位置優先度表に対応させて、このノードに、対応する位置優先度を与える。全体的に言えば、ノードが受信した信号発信器の信号の強度が予め定められた閾値以上か否かを計測することによって、ノードが予め設定された制限エリア内にあるか否かを判断し、受信した信号発信器の信号の強度によってノードの位置を確定し、そして、予め作成した位置優先度表に当てはめて、ノードに、その対応する位置の位置優先度CPを確定するのである。
【００３０】
図7は、IEEE  802.11規格におけるユーザー優先度の定義表を示す図である。本発明では、複数の指標に基づいて、ノードの転送優先度を定義する。サービスの品質（Quality of Service）はその指標の一つで、本発明はこの優先度を使ってサービス品質優先度を定義する。
【００３１】
図8は、本発明の実施例におけるデータ転送優先度を確定するフローチャートである。図8は、各指標の優先度によりデータ転送優先度をどのように計算するかというプロセスを説明している。図8で示すとおり、上述の指標は、サービス品質優先度、ハードウェア優先度、システム情報優先度などを含む。これらの指標は、単独で本発明に用い、又は、任意に組み合わせて本発明に用いることができる。本発明の実施例におけるARANetの中で、各ノードは一定の移動性を有するため、データ転送優先度を計算する際、まず、ノードが移動したか否かを判断し、図6Bに示すプロセスでノードの位置優先度を確定した後に、ステップS81では、転送優先度取得モジュール32によりその時点の各信号発信器の信号の強度を計測し、前に受信した信号の強度と比較する。続いて比較結果に基づき、ステップS82では、ノードの位置が変化したか否かを判断する。もしその時点で受信した信号の強度と前に受信した信号の強度とが異なる場合は、ノードが移動したと判断し、そうでない場合は、移動しなかったと判断する。もしステップS82でノードが移動したと判断した場合は、このデータ転送優先度確定プロセスはステップS83に進む。ステップS83では、ノードの各優先度指標を同一エリア範囲内に正規化する。続いて、ステップS84では、加重平均により最終的な転送優先度を求める。図9は、各優先度指標の重み（ウェイト）の取得方法を示す図である。転送する前に、各ノードは、互いに、各指標のウェイト定義を交換し、他の全てのノードのウェイト定義が分かった時に、トリム平均で各指標の最終的なウェイト定義を取得する。各ノードの最終的なウェイト定義が完全に一致することが容易に分かる。ここで説明すべきことは、優先度の計算頻度と信号発信器の信号の発信頻度が一致していることである。もしステップS82で、ノードが移動しなかったと判断した場合は、位置優先度に対して更新を行う。その場合は、ステップS85に進む。ステップS85では、ノードの位置優先度CPが予め定められた所定の位置優先度閾値CP0よりも大きいか否かを確定する。もしこのノードの位置優先度CPが位置優先度閾値CP0よりも大きい場合は、プロセスはステップS83に進む。そうでなければ、プロセスはステップS86に進み、位置優先度を更新し、即ち、元の位置優先度CPから定数Δをマイナスする。このように位置優先度を更新する目的は、あるノードが転送機会をずっと占用することを避けるためである。但し、このような位置優先度の減少は無限定に行われるものではなく、位置優先度が所定の閾値CP0よりも高い場合にのみ位置優先度は更新される。
【００３２】
図10は、本発明の実施例による修正後のATIMフレームのフォーマットを示す図である。従来のATIMフレームのフォーマットと比べ、本発明の実施例のATIMフレームのフォーマットは、「優先度」フィールド及び「転送先アドレス」フィールドを新たに増やしている。データ転送優先度は、優先度フィールドに置かれ、転送先アドレスフィールドは、各ノードに、その受信すべきデータ量を計算させることができる。
【００３３】
図11は、本発明の実施例におけるARANet中のデータスケジューリングのフローチャートである。上述の転送優先度取得モジュール32によりノードのデータ転送優先度を確定した後に、データ転送スケジューリングモジュール33によりステップS1101でデータ転送優先度に基づきデータ転送スケジューリングプロセスが始まる。まず、ステップS1102で、ATIMウィンドウを初期化する。初期化が終了すると、各ノードは、「AWAKE（アウェイク）」状態（S1103）に切り替わる。この時、データ転送スケジューリングモジュール33により、前に取得した転送優先度がATIMフレームデータの「優先度」フィールド（S1104）に追加される。続いて、制限エリア内の全てのノードが従来のデータ転送スケジューリング方法により互いのATIMフレーム（S1105）を交換する。制限エリア内の任意のノードが他のノードのATIMフレームを受信した時に、その中から他のノードの転送優先度を取得することができ、これに基づいて、全てのデータ転送優先度が順番に並べられる（S1106）。また、ATIMフレーム中の「転送先アドレス」フィールドを通じてノードの受信すべきデータ量（S1107）が分かる。続いて、ステップS1108で、データ転送ウィンドウを初期化する。データ転送ウィンドウを初期化したら、ステップS1109で、一番初めに、最高優先度を有するノードのデータを転送し始め、同時に、他のノードはずっとチャンネルを監視（モニタリング）する。また、ステップS1110で、データ転送を待つノードのデータの転送優先度に定数Prを加算し、低優先度のデータがずっと転送機会を得ることができないという現象が発生しないようにする。例を挙げると、例えば、ノードA、B、C、Dのデータ転送優先度はそれぞれ20、15、10、及び5であるとする。転送優先度が最高のノードAに対しデータ転送を行うプロセスでは、他のノードFのデータ転送優先度がノードB、C、Dのデータ転送優先度よりも高くなるという状況が現れるかも知れず、例えば、ノードFの優先度を17とすると、その後の転送はノードFから始まることになる。もしこの状況が後々何度も現れると、ノードB、C、Dのデータは終始転送できないことになるため、過度の割り込み状況が現れないように、データ転送優先度が最高のノードデータを転送し終える度に、正常に並べられたノードの優先度に一つの定数を加えて（加算して）、ノードの優先度を高め、転送を要するデータがなるべく順序どおり転送されるようにする。その後、ステップS1111で、データ転送スケジューリングモジュール33によりその時（現在）のデータ転送ウィンドウが終了したか否かを判断し、終了していれば、次の標識間隔に進み、ステップS1102に戻る。もし終了していなければ、ステップS1112に進み、ノードのデータが既に転送し終えたか否かを判断する。ノードのデータが転送し終えていないと判断した場合は、プロセスは、データ転送開始段階のステップS1109に戻る。ノードのデータ転送が既に終了したと判断した場合は、ステップS1113に進み、ノードには受信すべきデータが有るか否かを判断する。もしノードには受信すべきデータがあると判断した場合は、データ転送開始段階のステップS1109に戻る。もしノードには受信すべきデータがないと判断した場合は、このノードは「DOZE（仮眠）」状態に入り、ノードのエネルギーを節約する（S1114���。続いて、ステップS1115で、このノードが依然として制限エリア内にあるか否かを判断し、もしあれば、ステップS1102に戻って次の標識間隔に入るのを待ち、もしなければ、ステップS1116に進み、現在のエリア内にまだノードがあるか否かを判断し、あれば、ステップS1102に進み、もしエリア内に如何なるノードもなければ、このプロセスは終了する（S1117）。
【００３４】
図12A〜12Eは、本発明の実施例におけるARANetにおいてノードのデータ転送優先度を確定する一つの実例である。図12Aに示す表から、ネットワーク中に4個のノードがあり、それぞれA、B、C、Dであることが分かる。各ノードの4個の指標に対するウェイト定義は同じではない。全てのノードは、まず、各指標のウェイトを統一させ、図9に述べる方法で計算し、図12Bで示すとおり各ノードの各指標優先度を取得する。最終的なウェイトを見ると、システムレベルのデータは最も高い優先度を有することが分かり、この点は非常に重要であり、なぜならば、ネットワークが正常に動いているという基礎の上に全てのデータ転送が行われるからである。また、図12Cに示すとおり、ネットワーク中には4個の転送任務（タスク）、即ち、D→A、A→C、C→B、A→Bがある。まず、図6の方法により各ノードがその位置優先度を取得し、各転送のサービス品質のニーズ及び図7に基づき、各任務に、サービス品質及びシステム情報の二つの指標の優先度を指定する。続いて、ハードウェア制限指標に合わせて、図12Dに示すとおり、全ての優先度を（0、10］に正規化する。その後、図8中の優先度計算方法により、図12Eに示すとおり、各転送任務の優先度を取得する。C→Bの転送は、システムレベルの情報の転送であり、その優先度は5.727であり、全任務中で最も高い優先度であることが分かる。このようにして、ネットワークの正常な接続を確保することができる。
【００３５】
図13は、図12に示す状況における従来のスケジューリング方案をとった場合と、本発明のデータスケジューリング方案をとった場合との対比図である。図13の下半分で示すのは、本発明のデータスケジューリング方案を用いた様子である。このデータスケジューリングは、図11に示すフローに基づいている。まず、ATIMウィンドウを初期化し、4個のノードが転送優先度を図10に示すATIMフレーム構造中に送り（追加し）、互いに、ATIMフレームを交換し、全ての転送任務の優先度を取得する。ATIMウィンドウが終了する時には、4個のノードはすべて、データ転送順序及び受信データ量を知っている。図13に示すとおり、従来のデータスケジューリング方案と本発明のデータスケジューリング方案は、ATIMウィンドウの段階では同じである。データ転送ウィンドウの段階に入ると、本発明の図12に示すデータ転送優先度により、まず、C→Bの転送を処理する。この転送が終了した時には、ノードBとCには、まだ処理を要するデータ転送があるため、続いて、A→Cの転送を処理する。この転送が終わると、ノードCにはもうデータ処理任務がないため、無線送受信器をオフにして、「DOZE」状態に入り、エネルギーを節約する。次に、D→Aの転送を処理し、転送完了後、Dは「DOZE」状態に入る。最後に、A→Bの転送を完了させ、転送完了後、AとBも「DOZE」状態に入る。しかし、図13の上半分でこれまでのデータスケジューリングを用いたものを見ると、従来のランダムバックオフメカニズムにより、複数のデータ衝突の状況が存在するため、データ衝突の状態にあるノードは、次のデータ転送を待ち続け、このため、エネルギーの消耗状態が続く。比較すると、従来のランダムバックオフメカニズムを用いた、これまでのデータスケジューリング方案では、ノードA、CおよびD上のデータ転送はすべて、データ衝突に会い、データ転送プロセスの完成に消耗するエネルギー量は、本発明のデータスケジューリング方案が消耗するエネルギー量よりも明らかに大きいことが容易に分かる。このため、本発明によるデータスケジューリング方案は、図12に示す状況において、ノードA、CおよびDはともに、異なる程度で転送エネルギーの消耗を低減している。図14は、図12に示す状況におけるエネルギーの節約量を示す図である。図14に示すとおり、線Aは、ノードAの節約した転送エネルギー量であり、本スケジューリングメカニズムでは、従来のスケジューリングと比べ、Bノードは、より多くの転送エネルギー量を消耗している。図中の線Cおよび線Dが示すとおり、ノードCおよびDは、大量のエネルギーを節約している。図中の線Eは、転送プロセス全体のエネルギーの節約量である。
【００３６】
明細書で説明した一連の操作は、ハードウェア、ソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって行うことができる。ソフトウェアによってこの一連の操作を行う際は、その中のコンピュータープログラムを、専用ハードウェアを含むコンピューターのメモリーにインストールし、コンピューターに、このコンピュータープログラムを実行させることができる。あるいは、コンピュータープログラムを、各種タイプの処理ができる汎用コンピューターにインストールし、このコンピュータープログラムを実行させることができる。
【００３７】
例えば、コンピュータープログラムを記録媒体としてのハードディスクあるいはROM（読取り専用メモリー）に予め保存しておくことができる。あるいは、一時的にあるいは恒久的にコンピュータープログラムを記録媒体、例えばフロッピー(登録商標)、CD-ROM（読取り専用光ディスク）、MO（光磁気ディスク）、DVD（デジタル多機能ディスク）、磁気ディスク、あるいは半導体メモリーに保存（記録）することができる。このような記録媒体をパッケージソフトウェアとして提供することができる。
【００３８】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の趣旨を離脱しない限り、本発明に対するあらゆる変更は本発明の技術的範囲に属する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３】
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【図１４】
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