(57)【要約】【課題】Helloメッセージ等を送信せずに、ノードの負荷状態を把握して再ブロードキャストを効率良く実行するフラッディング機能を実装した無線通信装置及び無線ネットワークシステムを提供する。【解決手段】本発明の一実施の形態に係る無線通信装置は、無線通信部と、送信キューに対する送信待ちパケット数を記憶する記憶部と、送信待ちパケット数を計数する計数部と、送信待ちパケット数に対する閾値を設定する閾値設定部と、送信待ちパケット数と閾値とを比較し、該比較結果に基づいてメッセージを再送信する確率を設定する確率設定部と、送信待ちパケット数と閾値とを比較し、該比較結果に基づいてメッセージの再送信を待機する待機時間を設定する待機時間設定部と、確率設定部により設定された確率と待機時間設定部により設定された待機時間に基づいて無線通信部におけるメッセージの再送信処理を制御する通信制御部と、を備える。【選択図】図２
2011030210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置において、
無線通信部と、
送信キューに対する送信待ちパケット数を記憶する記憶部と、
前記送信待ちパケット数を計数する計数部と、
前記送信待ちパケット数に対する閾値を設定する閾値設定部と、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージを再送信する確率を設定する確率設定部と、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信を待機する待機時間を設定する待機時間設定部と、
前記確率設定部により設定された前記確率と前記待機時間設定部により設定された前記待機時間に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御する通信制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記閾値、前記確率及び前記待機時間を記憶し、
前記確率設定部は、前記メッセージを受信する毎に前記記憶部に記憶された前記確率を更新し、
前記待機時間設定部は、前記メッセージを受信する毎に前記記憶部に記憶された前記待機時間を更新することを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記確率設定部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は第１の確率を設定し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は第２の確率を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記確率設定部は、前記第１の確率を前記第２の確率より小さい値に設定することを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記待機時間設定部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は第１の待機時間を設定し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は第２の待機時間を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記待機時間設定部は、前記第１の待機時間を前記第２の待機時間より長い時間に設定することを特徴とする請求項５に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記通信制御部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は、前記第１の確率及び前記第１の待機時間に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は、前記第２の確率及び前記第２の待機時間に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置において、
無線通信部と、
送信キューに対する送信待ちパケット数を記憶する記憶部と、
前記送信待ちパケット数を計数する計数部と、
前記メッセージの受信回数を計数する受信回数計数部と、
前記送信待ちパケット数に対する閾値を設定する閾値設定部と、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信の可否を判定する再送信可否判定時間を設定する判定時間設定部と、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記受信回数に対する閾値を設定する受信回数閾値設定部と、
前記判定時間設定部により設定された前記再送信可否判定時間と前記受信回数閾値設定部により設定された前記受信回数閾値に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御する通信制御部と、
を備えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項９】
前記記憶部は、前記受信回数、前記閾値、前記送信可否判定時間、及び前記受信回数閾値を記憶し、
前記受信回数計数部は、同一のメッセージを受信する毎に前記記憶部に記憶された前記受信回数を更新し、
前記判定時間設定部は、前記同一のメッセージを受信する毎に前記記憶部に記憶された前記再送信可否判定時間を更新し、
前記受信回数閾値設定部は、前記同一のメッセージを受信する毎に前記記憶部に記憶された前記受信回数閾値を更新することを特徴とする請求項８に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記判定時間設定部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は第１の再送信可否判定時間を設定し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は第２の再送信可否判定時間を設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記判定時間設定部は、前記第１の再送信可否判定時間を前記第２の再送信可否判定時間より長い時間に設定することを特徴とする請求項１０に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記受信回数閾値設定部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は第１の受信回数閾値を設定し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は第２の受信回数閾値を設定することを特徴とする請求項８又は９に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記受信回数閾値設定部は、前記第１の受信回数閾値を前記第２の受信回数閾値より小さい値に設定することを特徴とする請求項１２に記載の無線通信装置。
【請求項１４】
前記通信制御部は、前記送信待ちパケット数が前記閾値以上の場合は、前記第１の再送信可否判定時間及び前記第１の受信回数閾値に基づいて前記無線通信部における前記同一のメッセージの再送信処理を制御し、前記送信待ちパケット数が前記閾値より小さい場合は、前記第２の確率及び前記第２の待機時間に基づいて前記無線通信部における前記同一のメッセージの再送信処理を制御することを特徴とする請求項８乃至１３の何れか一項に記載の無線通信装置。
【請求項１５】
請求項１乃至７の何れか一項に記載の無線通信装置を複数配置し、前記複数の無線通信装置の相互間で無線通信ネットワークを形成してメッセージを配信することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１６】
請求項８乃至１４の何れか一項に記載の無線通信装置を複数配置し、前記複数の無線通信装置の相互間で無線通信ネットワークを形成して同一のメッセージを配信することを特徴とする無線ネットワークシステム。
【請求項１７】
前記無線通信ネットワークは、アドホックネットワークであることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の無線ネットワークシステム。
【請求項１８】
複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置における通信処理方法であって、
送信キューに対する送信待ちパケット数と前記送信待ちパケット数に対する閾値を記憶し、
前記送信待ちパケット数を計数し、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージを再送信する確率を設定し、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信を待機する待機時間を設定し、
前記設定された確率と前記設定された待機時間に基づいて前記メッセージの再送信処理を制御することを特徴とする通信処理方法。
【請求項１９】
複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置における通信処理方法であって、
送信キューに対する送信待ちパケット数と前記送信待ちパケット数に対する閾値を記憶し、
前記送信待ちパケット数を計数し、
前記メッセージの受信回数を計数し、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信の可否を判定する再送信可否判定時間を設定し、
前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記受信回数に対する閾値を設定し、
前記設定された再送信可否判定時間と前記設定された受信回数閾値に基づいて前記メッセージの再送信処理を制御することを特徴とする通信処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アドホックネットワークに用いられる無線通信装置、無線ネットワークシステム及び通信処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アドホックネットワークは、通信網や基地局に依存せずに、複数の無線通信装置のみが集まることにより構成されるネットワークである。このアドホックネットワークにおいて、ネットワーク全体にメッセージを配信する方式として、フラッディング（Simple flooding）が提案されている。このSimple flooding方式では、ノードが受信したメッセージに含まれる開始ノードＩＤとメッセージＩＤを調べ、以前に受信した同一メッセージである場合、そのメッセージを廃棄し、同一メッセージでない場合、そのメッセージを再ブロードキャストしている。Simple flooding方式は、ノードが高密度な状態で存在する場合、ひとつのノードが同一メッセージを複数回受信することがあり、効率が良くない。
【０００３】
上述のSimple flooding方式に対して、冗長な再ブロードキャストの抑制や、メッセージ配信の効率化を図った様々な改良方式が検討されている。例えば、指定した再ブロードキャスト確率prob に基づいて再ブロードキャストを行うProbabilistic schemeが提案されている（例えば、非特許文献１〜３）。このProbabilistic schemeでは、ノードが予め設定された確率に基づいて、再ブロードキャストの可否を判断することにより、再ブロードキャストの抑制を実現している。また、Probabilistic schemeを改良したDynamic Probabilistic broadcast algorithm が提案されている（例えば、非特許文献４）。このDynamic Probabilistic broadcast algorithm では、各ノードが周期的にHello メッセージを送信して周囲のノードを認識し、周囲のノード数をもとに確率probを動的に決定するようにしている。
【０００４】
また、Counter-based schemeが提案されている（例えば、非特許文献１〜３）。このCounter-based schemeでは、同一メッセージの受信回数に基づいて、再ブロードキャストの可否の判断を行っている。具体的には、ノードは、あるメッセージを受信した際に、counterを初期化し、ランダム時間の間に同一メッセージを受信する毎にcounterを加算し、そのカウント値が閾値c_thresholdに達した場合、再ブロードキャストを中止し、そのカウント値が閾値c_thresholdに達していない場合、再ブロードキャストを行うようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Brad Williams, Tracy Camp, “Comparison of Broadcasting Technics for Mobile Ad Hoc Networks”, Proceedings of the 3rd ACM International Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing, pp.194-205, 2002
【非特許文献２】YU-CHEE TSENG, SZE-YAO NI, YUH-SHYAN CHEN, JANG-PINIG-SHEU, “The Broadcast Problem in a Mobile Ad Hoc Network”, Wireless Networks Volume 8, Springer, pp.153-167, Kluwer Academic Publishers, 2002
【非特許文献３】Yu-Chee Tseng, Sze-Yao NI, En-Yu Shih, “Adaptive Approaches to Relieving Broadcast Storm in a Wireless Multihop Mobile Ad Hoc Network”, IEEE Transactions on Computer, Vol. 52, No. 5, pp.545-556, 2003
【非特許文献４】Abdalla M. Hanashi, Aamir Siddique, Irfan Awan, Mike Woodward, “Performance evaluation of dynamic probabilistic broadcasting for flooding in mobile ad hoc networks”, Simulation Modeling Practice and Theory 17(2009), pp.364-375, Elsevier, 2009
【非特許文献５】Yu-Chee Tseng, Sze-Yao Ni, En-Yu Shih, “Adaptive Approachesto Relieving Broadcast Storm in a Wireless Multihop Mobile Ad Hoc Network”, IEEE Transaction on Computers, Vol.52, No. 5, pp.545-556, 2003
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記Probabilistic schemeでは、複数のノードの集まりが低密度である場合、各ノードの電波到達範囲の重複が小さくなるため、確率probの値が小さいとメッセージの到達率が低くなる。一方、複数のノードの集まりが高密度である場合、確率probの値が大きいと冗長なブロードキャストが多くなる。すなわち、Probabilistic schemeでは、確率probの設定と、メッセージの到達率はトレードオフとなり、この点で改善が必要である。
【０００７】
また、Probabilistic schemeを改良したDynamic Probabilistic broadcast algorithmでは、各ノードが周期的にHello メッセージを送信するため、各ノードの電池消費が進み、無線リソースの有効活用の点で好ましくない。このため、Hello メッセージを送信せずに、動的に確率probの最適値を決定する方式が望ましい。
【０００８】
また、Counter-based schemeでは、閾値c_thresholdの設定が性能に大きく影響する。すなわち、複数のノードの集まりが低密度の場合、閾値c_thresholdが小さいと、再ブロードキャストの抑制効果は大きくなるが、メッセージの到達率は低くなる。一方、複数のノードの集まりが高密度の場合、閾値c_thresholdの設定値による到達率への影響は小さい。この方式では、閾値c_thresholdが固定値になっているため、メッセージの到達率と再ブロードキャストの抑制効果がトレードオフになっている。
【０００９】
このCounter-based schemeを改良する方式として、例えば、閾値c_thresholdを動的に決定するAdaptive Counter-based scheme（例えば、非特許文献５）が提案されている。この方式では、各ノードが周期的にHelloメッセージを送信し、そのHelloメッセージを受信したノードは周囲のノードを認識し、この情報に基づいて再ブロードキャストの可否を判断している。しかし、このAdaptive Counter-based schemeを含む上記方式では、同一メッセージに対して再ブロードキャストの効率化を図っているだけであり、種々のメッセージが同時に生起した場合、ネットワーク上の輻輳を回避できないことが予想される。
【００１０】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、Helloメッセージ等を送信せずに、ノードの負荷状態を把握して再ブロードキャストを効率良く実行するフラッディング機能を実装した無線通信装置、無線ネットワークシステム及び通信処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施の形態に係る無線通信装置は、複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置において、無線通信部と、送信キューに対する送信待ちパケット数を記憶する記憶部と、前記送信待ちパケット数を計数する計数部と、前記送信待ちパケット数の閾値を設定する閾値設定部と、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージを再送信する確率を設定する確率設定部と、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信を待機する待機時間を設定する待機時間設定部と、前記確率設定部により設定された前記確率と前記待機時間設定部により設定された前記待機時間に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御する通信制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の一実施の形態に係る無線通信装置は、複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置において、無線通信部と、送信キューに対する送信待ちパケット数を記憶する記憶部と、前記送信待ちパケット数を計数する計数部と、前記メッセージの受信回数を計数する受信回数計数部と、前記送信待ちパケット数に対する閾値を設定する閾値設定部と、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信の可否を判定する再送信可否判定時間を設定する判定時間設定部と、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記受信回数に対する閾値を設定する受信回数閾値設定部と、前記判定時間設定部により設定された前記再送信可否判定時間と前記受信回数閾値設定部により設定された前記受信回数閾値に基づいて前記無線通信部における前記メッセージの再送信処理を制御する通信制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の一実施の形態に係る無線ネットワークシステムは、前記無線通信装置を複数配置し、前記複数の無線通信装置の相互間で無線通信ネットワークを形成してメッセージを配信することを特徴とする。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る無線ネットワークシステムは、前記無線通信装置を複数配置し、前記複数の無線通信装置の相互間で無線通信ネットワークを形成して同一のメッセージを配信することを特徴とする。
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る通信処理方法は、複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置における通信処理方法であって、送信キューに対する送信待ちパケット数と前記送信待ちパケット数に対する閾値を記憶し、前記送信待ちパケット数を計数し、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージを再送信する確率を設定し、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信を待機する待機時間を設定し、前記設定された確率と前記設定された待機時間に基づいて前記メッセージの再送信処理を制御することを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施の形態に係る通信処理方法は、複数の他の無線通信装置に対してメッセージを再送信する無線通信装置における通信処理方法であって、送信キューに対する送信待ちパケット数と前記送信待ちパケット数に対する閾値を記憶し、前記送信待ちパケット数を計数し、前記メッセージの受信回数を計数し、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記メッセージの再送信の可否を判定する再送信可否判定時間を設定し、前記送信待ちパケット数と前記閾値とを比較し、該比較結果に基づいて前記受信回数に対する閾値を設定し、前記設定された再送信可否判定時間と前記設定された受信回数閾値に基づいて前記メッセージの再送信処理を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、Helloメッセージ等を送信せずに、ノードの負荷状態を把握して再ブロードキャストを効率良く実行するフラッディング機能を実装する無線通信装置、無線ネットワークシステム及び通信処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置の要部構成を示す図である。
【図２】図１の制御部内の要部構成を示す図である。
【図３】図１のＬＤＰＦテーブルの一例を示す図である。
【図４】図１の無線通信装置において実行されるＬＤＰＦ処理を示すフローチャートである。
【図５】第１の実施の形態に係るシミュレーショントポロジーの一例を示す図である。
【図６】第１の実施の形態に係るＬＤＰＦ方式と従来のＳＦ方式の各評価結果を示す図である。
【図７】図６の各評価結果の平均値を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る無線通信装置の要部構成を示す図である。
【図９】図８の制御部内の要部構成を示す図である。
【図１０】図８のＬＤＣＦテーブルの一例を示す図である。
【図１１】図８の無線通信装置において実行されるＬＤＣＦ処理を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施の形態に係るＬＤＣＦ方式と従来のＳＦ方式の各評価結果を示す図である。
【図１３】図１２の各評価結果の平均値を示す図である。
【図１４】本発明の実施例に係るＬＤＰＦ方式と従来のＳＦ方式の各評価結果を示す図である。
【図１５】実施例１に係るＬＤＰＦ方式のメッセージ到達率Ｒ（Reachability）［％］の評価結果を示す図である。
【図１６】実施例１に係るＬＤＰＦ方式の配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］の評価結果を示す図である。
【図１７】実施例１に係るＬＤＣＦ方式と従来のＳＦ方式の各評価結果を示す図である。
【図１８】実施例１に係るＬＤＣＦ方式のメッセージ到達率Ｒ（Reachability）［％］の評価結果を示す図である。
【図１９】実施例１に係るＬＤＣＦ方式の配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］の評価結果を示す図である。
【図２０】実施例２に係るシミュレーション条件の一例を示す図である。
【図２１】実施例２に係るＬＤＰＦ方式におけるノードの再ブロードキャスト確率の設定例を示す図である。
【図２２】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図２３】実施例２に係るＳＦ方式のＰａとＬＤＰＦ方式のＰ１及びＰ２の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図２４】実施例２に係るＳＦ方式のＰｂとＬＤＰＦ方式のＰ３及びＰ４の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図２５】実施例２に係るＳＦ方式のＰｃとＬＤＰＦ方式のＰ５の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図２６】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図２７】実施例２に係るＳＦ方式のＰａとＬＤＰＦ方式のＰ１及びＰ２のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図２８】実施例２に係るＳＦ方式のＰｂとＬＤＰＦ方式のＰ３及びＰ４のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図２９】実施例２に係るＳＦ方式のＰｃとＬＤＰＦ方式のＰ５のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図３０】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図３１】実施例２に係るＳＦ方式のＰａとＬＤＰＦ方式のＰ１及びＰ２の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図３２】実施例２に係るＳＦ方式のＰｂとＬＤＰＦ方式のＰ３及びＰ４の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図３３】実施例２に係るＳＦ方式のＰｃとＬＤＰＦ方式のＰ５の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図３４】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図３５】実施例２に係るＳＦ方式のＰａとＬＤＰＦ方式のＰ１及びＰ２のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図３６】実施例２に係るＳＦ方式のＰｂとＬＤＰＦ方式のＰ３及びＰ４のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図３７】実施例２に係るＳＦ方式のＰｃとＬＤＰＦ方式のＰ５のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図３８】実施例２に係るノードのカウンタ値の設定例を示す図である。
【図３９】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図４０】実施例２に係るＳＦ方式のＣａとＬＤＰＦ方式のＣ１及びＣ２の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図４１】実施例２に係るＳＦ方式のＣｂとＬＤＰＦ方式のＣ３及びＣ４の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図４２】実施例２に係るＳＦ方式のＣｃとＬＤＰＦ方式のＣ５の到達率Ｒの比較結果を示す図である。
【図４３】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図４４】実施例２に係るＳＦ方式のＣａとＬＤＰＦ方式のＣ１及びＣ２のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図４５】実施例２に係るＳＦ方式のＣｂとＬＤＰＦ方式のＣ３及びＣ４のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図４６】実施例２に係るＳＦ方式のＣｃとＬＤＰＦ方式のＣ５のブロードキャストノード率Ｂの比較結果を示す図である。
【図４７】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図４８】実施例２に係るＳＦ方式のＣａとＬＤＰＦ方式のＣ１及びＣ２の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図４９】実施例２に係るＳＦ方式のＣｂとＬＤＰＦ方式のＣ３及びＣ４の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図５０】実施例２に係るＳＦ方式のＣｃとＬＤＰＦ方式のＣ５の効率Ｅの比較結果を示す図である。
【図５１】実施例２に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図５２】実施例２に係るＳＦ方式のＣａとＬＤＰＦ方式のＣ１及びＣ２のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図５３】実施例２に係るＳＦ方式のＣｂとＬＤＰＦ方式のＣ３及びＣ４のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図５４】実施例２に係るＳＦ方式のＣｃとＬＤＰＦ方式のＣ５のノードあたりの平均配信時間Ｄの比較結果を示す図である。
【図５５】実施例３に係るＬＤＰＦ方式のパラメータの設定例を示す図である。
【図５６】実施例３に係るＬＤＣＦ方式のパラメータの設定例を示す図である。
【図５７】実施例３に係る動画ストリーミングの一例を示す図であり、（ａ）はencoded videoの一例を示す図、（ｂ）はreceived videoの一例を示す図、（ｃ）はdecoded videoの一例を示す図である。
【図５８】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖの比較結果を示す図である。
【図５９】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖの比較結果を示す図である。
【図６０】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の動画停止時間率ＩＮＴの比較結果を示す図である。
【図６１】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の動画停止時間率ＩＮＴの比較結果を示す図である。
【図６２】実施例３に係る動画データの評価手順の一例を示す図である。
【図６３】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の平均ＰＳＮＲの比較結果を示す図である。
【図６４】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の平均ＰＳＮＲの比較結果を示す図である。
【図６５】実施例３に係る個々のフレームのＰＳＮＲ値を評価するためのＩＴＵ−Ｔにより推奨されている表を示す図である。
【図６６】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の受入可能品質フレームの割合の比較結果を示す図である。
【図６７】実施例３に係るＳＦ方式とＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の受入可能品質フレームの割合の比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明についてより詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る無線通信装置の要部構成を示す図である。
【００２０】
図１において、無線通信装置１００は、アンテナ１０１、無線通信部１０２、表示部１０３、操作部１０４、スピーカ１０５、マイク１０６、制御部１０７、及びメモリ１０８を備える。無線通信装置１００において、各構成はバス１１０により相互に接続されている。なお、無線通信装置１００としては、例えば、携帯電話端末や無線通信機能を備えた携帯型情報端末等が適用可能であり、特に、端末の形態を限定するものではない。本第１の実施の形態では、無線通信装置１００は、アドホックネットワークによるメッセージ通信と、無線通信による音声通話に対応するものとする。
【００２１】
アンテナ１０１は、無線通信部１０２の制御下で他の無線通信端末装置（図示せず）との間でアドホックネットワークに関するメッセージや各種コマンド等を無線信号により送受信する。また、アンテナ１０１は、無線通信部１０２の制御下で他の無線通信端末装置（図示せず）との間で音声データや音声通話に関する各種コマンド等を無線信号により送受信する。
【００２２】
無線通信部１０２は、制御部１０７の制御下でアドホックネットワークに関するメッセージ通信処理と、音声通話に関する音声通信処理が制御される。無線通信部１０２は、アドホックネットワークに関するメッセージ通信に際して、後述するLoad-aware Dynamic Probabilistic Flooding（以下、ＬＤＰＦという）プログラム１０８ｂに基づいて制御され、ＬＤＰＦに関するメッセージや各種コマンド等をアンテナ１０１を介して他の無線通信端末装置（図示せず）との間で無線信号により送受信する通信処理を実行する。また、無線通信部１０２は、音声通話に関する音声データ通信に際して、後述する音声通信プログラム１０８ｃに基づいて制御され、音声データや音声通話に関する各種コマンド等をアンテナ１０１を介して他の無線通信端末装置（図示せず）との間で無線信号により送受信する通信処理を実行する。
【００２３】
表示部１０３は、液晶表示パネル等の表示デバイスにより構成される。表示部１０３は、制御部１０７の制御下でアドホックネットワークのメッセージ通信に関する表示処理と、音声通話に関する表示処理等を実行する。
【００２４】
操作部１０４は、テンキーや各種コマンドキー等により構成される。操作部１０４は、アドホックネットワークに関するメッセージ通信処理と音声通話に関する音声通信処理に際して、ユーザによるキー入力操作に応じた各種操作信号をバス１１０を介して制御部１０７に出力する。
【００２５】
スピーカ１０５は、音声通話に際して、無線通信部１０２が通話相手の無線通信端末装置から受信した音声信号に基づく音声を再生する。また、スピーカ１０５は、メッセージ通信に際して、制御部１０７の制御下で操作やコマンド等を各種の音で表現する際に用いられる。マイク１０６は、音声通話に際して、ユーザの音声を音声信号に変換して無線通信部１０２に出力する。
【００２６】
制御部１０７は、上述のアドホックネットワークのメッセージ通信処理を制御する構成として、図２に示すように、計数部１０７ａ、閾値設定部１０７ｂ、確率設定部１０７ｃ、待機時間設定部１０７ｄ、及び通信制御部１０７ｅを備える。
【００２７】
計数部１０７ａは、アドホックネットワークのメッセージ通信処理において、メッセージを受信した際に、メモリ１０８内に記憶されているＭＡＣ（Medium Access Control）送信キューに関わる自装置の送信待ちパケット数queueを調査し、その調査した送信待ちパケット数queueを確率設定部１０７ｃと待機時間設定部１０７ｄに出力する。また、計数部１０７ａは、調査した送信待ちパケット数queueにより後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の該当欄を更新する。
【００２８】
閾値設定部１０７ｂは、送信待ちパケット数queueに対する閾値q_thresholdを設定し、その閾値q_thresholdを確率設定部１０７ｃと待機時間設定部１０７ｄに出力する。この閾値q_thresholdは、送信待ちパケット数queueに基づいて、自装置の負荷状態を判断する際の基準値である。また、閾値設定部１０７ｂは、設定した閾値q_thresholdを後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａに格納する。
【００２９】
確率設定部１０７ｃは、計数部１０７ａから入力された送信待ちパケット数queueと、閾値設定部１０７ｂから入力された閾値q_thresholdとを比較し、その比較結果に基づいて再ブロードキャストの確率probの値を動的に決定する。確率設定部１０７ｃは、決定した確率probの値を通信制御部１０７ｅに出力する。また、確率設定部１０７ｃは、決定した確率probにより後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の該当欄を更新する。
【００３０】
待機時間設定部１０７ｄは、計数部１０７ａから入力された送信待ちパケット数queueと、閾値設定部１０７ｂから入力された閾値q_thresholdとを比較し、その比較結果に基づいてメッセージの中継を待機する待機時間wait_timeを決定し、その待機時間wait_timeを通信制御部１０７ｅに出力する。また、待機時間設定部１０７ｄは、決定した待機時間wait_timeにより後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の該当欄を更新する。
【００３１】
通信制御部１０７ｅは、確率設定部１０７ｃから入力される確率probと、待機時間設定部１０７ｄから入力される待機時間wait_timeとに基づいて、無線通信部１０２における上記アドホックネットワークに対するメッセージの再ブロードキャスト処理を制御する。この再ブロードキャスト処理の制御は、後述するＬＤＰＦプログラム１０８ｂに基づいて実行される。
【００３２】
また、計数部１０７ａ、確率設定部１０７ｃ及び待機時間設定部１０７ｄにおける各部の処理も後述するＬＤＰＦプログラム１０８ｂに基づいて実行される。
【００３３】
図１に戻り、メモリ１０８は、ＬＤＰＦテーブル１０８ａ、ＬＤＰＦプログラム１０８ｂ、及び音声通信プログラム１０８ｃを記憶する。
【００３４】
ＬＤＰＦテーブル１０８ａは、図３に示すように、「default_prob（実数型）」と、「loaded_prob（実数型）」と、上記「閾値q_threshold（整数型）」と、「factor（整数型）」と、上記「送信待ちパケット数queue（整数型）」と、上記「確率prob（実数型）」と、上記「待機時間wait_time（実数型）」と、を記憶する。「default_prob」（第２の確率）は、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合（無線通信装置１００が負荷状態でない場合）に設定される確率probの値である。このdefault_probは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに予め設定される設定値である。「loaded_prob」（第１の確率）は、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合（無線通信装置１００が負荷状態である場合）に設定される確率probの値である。このloaded_probは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに予め設定される設定値である。なお、default_probとloaded_probの関係は、default_prob＞loaded_probである。
【００３５】
「factor（整数型）」は、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合に基本待機時間Random()に乗算される重み係数である。このfactorは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに予め設定される設定値である。すなわち、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合（無線通信装置１００が負荷状態である場合）は、Random()＊factor（第１の待機時間）が「待機時間wait_time」として設定される。また、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合（無線通信装置１００が負荷状態でない場合）は、基本待機時間Random()（第２の待機時間）が「待機時間wait_time」として設定される。「factor」は、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに予め設定される設定値である。
【００３６】
「queue」は、ＬＤＰＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記計数部１０７ａにより調査された送信待ちパケット数queueにより更新される。「prob」には、ＬＤＰＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記確率設定部１０７ｃにより決定されたdefault_prob又はloaded_probが設定される。「wait_time」には、ＬＤＰＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記待機時間設定部１０７ｄにより決定されたRandom()又はRandom()×factorが設定される。「queue」、「prob」及び「wait_time」は、ＬＤＰＦ処理において動的に更新される変数である。
【００３７】
なお、「default_prob」と、「loaded_prob」と、「q_threshold」と、「factor」と、「queue」は、無線通信装置１００固有のパラメータである。また、メモリ１０８は、ＬＤＰＦ処理において送信待ちのメッセージを記憶する。
【００３８】
ＬＤＰＦプログラム１０８ｂは、上記計数部１０７ａ、閾値設定部１０７ｂ、確率設定部１０７ｃ、待機時間設定部１０７ｄ、及び通信制御部１０７ｅの各処理を制御するためのプログラムである。音声通信プログラム１０８ｃは、上記音声通話処理を制御するためのプログラムである。
【００３９】
次に、無線通信装置１００の制御部１０７において実行されるＬＤＰＦ処理について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４０】
制御部１０７は、ユーザにより操作部１０４においてアドホックネットワークのメッセージ通信に関する指示が入力されると、メモリ１０８内のＬＤＰＦプログラム１０８ｂを読み出して図４に示すＬＤＰＦ処理を開始する。
【００４１】
図４において、制御部１０７は、他の無線通信装置（図示せず）から送信されるメッセージ受信の有無を無線通信部１０２を通じて確認する(ステップＳ１０１)。制御部１０７は、メッセージの受信を確認すると(ステップＳ１０１：ＹＥＳ)、当該受信メッセージがメモリ１０８に既に記憶されている受信メッセージと同一か否かを確認する(ステップＳ１０２)。制御部１０７は、当該受信メッセージが既受信メッセージと同一であることを確認した場合は(ステップＳ１０２：ＹＥＳ)、当該受信メッセージをメモリ１０８に記憶して、ステップＳ１０１に戻る。
【００４２】
また、制御部１０７は、当該受信メッセージが既受信メッセージと同一でないことを確認した場合は(ステップＳ１０２：ＮＯ)、当該受信メッセージに含まれるＴＴＬが「０」か否かを確認する(ステップＳ１０３)。このＴＴＬは、当該メッセージの最大ホップ数を設定するパラメータであり、当該メッセージの送信元の無線通信装置（Initiator）において設定される。このＴＴＬは、中継先の無線通信装置において、再ブロードキャストが実行される際に「１」減算される。したがって、ＴＴＬ＝０の場合は、再ブロードキャストの停止を意味する。制御部１０７は、ＴＴＬ＝０であることを確認した場合(ステップＳ１０３：ＹＥＳ)、ＬＤＰＦ処理を終了する。
【００４３】
また、制御部１０７がＴＴＬ＝０でないことを確認した場合(ステップＳ１０３：ＮＯ)、計数部１０７ａは、自装置１００内の送信待ちパケット数queueを調査する（ステップＳ１０４）。この時、計数部１０７ａは、調査した送信待ちパケット数queueを確率設定部１０７ｃと待機時間設定部１０７ｄに出力するとともに、調査した送信待ちパケット数queueでＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の送信待ちパケット数queueを更新する。
【００４４】
次いで、確率設定部１０７ｃと待機時間設定部１０７ｄは、計数部１０７ａから入力された送信待ちパケット数queueと、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに設定された閾値q_thresholdとを比較して、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上か否かを確認する（ステップＳ１０５）。すなわち、送信待ちパケット数queueに基づいて、自装置１００が負荷状態にあるか否かを確認する。送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合、すなわち、自装置１００が負荷状態にある場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、待機時間設定部１０７ｄは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに設定された重み係数factorを読み出し、基本待機時間Random()に乗算してRandom()×factor（第１の待機時間）として、ＬＤＰＦテーブル１０８ａの待機時間wait_timeに設定する（ステップＳ１０６）。また、確率設定部１０７ｃは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに設定されたloaded_probを読み出して、ＬＤＰＦテーブル１０８ａの確率probに設定する(ステップＳ１０７)。
【００４５】
また、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合、すなわち、自装置１００が負荷状態にない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、待機時間設定部１０７ｄは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａの待機時間wait_timeに基本待機時間Random()（第２の待機時間）を設定する（ステップＳ１０８）。また、確率設定部１０７ｃは、ＬＤＰＦテーブル１０８ａに設定されたdefault_probを読み出して、ＬＤＰＦテーブル１０８ａの確率probに設定する(ステップＳ１０９)。
【００４６】
次いで、通信制御部１０７ｅは、待機時間設定部１０７ｄにより設定された待機時間wait_timeであるRandom()×factor又はRandom()の経過を確認すると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、確率設定部１０７ｃにより設定されたloaded_prob又はdefault_probに基づいて、再ブロードキャストの実行を判断する（ステップＳ１１１）。通信制御部１０７ｅは、再ブロードキャストを実行すると判断した場合（ステップＳ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１２に移行して、無線通信部１０２における当該受信メッセージの再ブロードキャスト処理を制御して、ＬＤＰＦ処理を終了する。また、通信制御部１０７ｅは、再ブロードキャストを実行しないと判断した場合（ステップＳ１１１：ＮＯ）、ＬＤＰＦ処理を終了する。
【００４７】
次に、上記ＬＤＰＦ処理をシミュレーショントポロジーに適用して評価した結果について、図５〜図７を参照して説明する。図５は、シミュレーショントポロジーのマップＭａｐ１の一例を示す図である。図６は、到達率Ｒ（Reachability）［％］と、再ブロードキャストを行ったノードの割合Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、効率Ｅ（Efficiency）の各評価をSimple flooding（以下、ＳＦという）とＬＤＰＦで比較した結果を示す図である。図７は、Ｒ（Reachability）［％］と、Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、Ｅ（Efficiency）の各平均値をＳＦとＬＤＰＦで比較した結果を示す図である。
【００４８】
図５に示すシミュレーショントポロジーのマップＭａｐ１は、マップ範囲をｘ軸：１０００［ｍ］×ｙ軸：６００［ｍ］に１００のノード（図中の●）をランダムに配置した。各ノードは、上記無線通信装置１００のＬＤＰＦ処理機能を有する。この場合、各ノードの移動は考慮していない。マップ上のｘ＝［２００，８００］，ｙ＝［２００，４００］の範囲に存在するノードを高負荷ノード（High-loaded area）とする。これは、マップの中央部においてトラフィックが集中しやすいと考えられるからである。各ノードの通信可能半径は、２００［ｍ］であるものとする。但し、ノードが送信したメッセージは通信可能範囲に存在するノードに必ず到達するものとする。また、電波干渉や衝突に伴うフレームロスは考慮していない。
【００４９】
マップ上のInitiatorノードは、１回目のブロードキャストを行うノードである。このシミュレーショントポロジーのマップの一例であるＭａｐ１を図５に示す。同様のマップを合計１０通り作成し、これらのマップを用いて、ＳＦ方式とＬＤＰＦ方式についてメッセージの再ブロードキャストのシミュレーションを行い、評価指標として到達率Ｒ（Reachability）［％］と、再ブロードキャストを行ったノードの割合Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、効率Ｅ（Efficiency）の各結果を得た。これらの評価指標について、以下に説明する。
【００５０】
到達率Ｒ（Reachability）［％］は、全ノードｎのうちメッセージを受信したノード数ｒの割合を示す。Ｒ（Reachability）［％］は、以下の数式（１）により表される。但し、評価対称にはInitiatorノードも含まれる。
Ｒ＝ｒ／ｎ・・・（１）
【００５１】
再ブロードキャストを行ったノードの割合Ｂ（Broadcasting nodes）［％］は、全ノードｎのうちブロードキャストを行ったノードｂの割合を示す。Ｂ（Broadcasting nodes）［％］は、以下の数式（２）により表される。但し、評価対称にはInitiatorノードも含まれる。
Ｂ＝ｂ／ｎ・・・（２）
【００５２】
効率Ｅは、ＲとＢの比率を示し、以下の数式（３）により表される。
Ｅ＝Ｒ／Ｂ・・・（３）
【００５３】
本第１の実施の形態で提案したＬＤＰＦ方式の目的は、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することである。このため、Ｒは大きい方が好ましく、Ｂは小さい方が好ましい。すなわち、ＲとＢの比であるＥは大きい方が好ましい。
【００５４】
本シミュレーションでは、ＬＤＰＦ方式の初期条件としての以下のＰ１，Ｐ２を設定して、この条件設定によりＬＤＰＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、ＳＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、を図６に示す。また、ＬＤＰＦ方式とＳＦ方式のＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各平均値を図７に示す。
初期条件Ｐ１：default_prob＝０．８０，loarded_prob＝０．４０
初期条件Ｐ２：default_prob＝０．８０，loarded_prob＝０．２０
【００５５】
図６において、横軸は、上記１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＰＦ方式（条件Ｐ１，Ｐ２）を適用したことを示す。また、左側の縦軸は（ａ）Ｒ（Reachability），（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］を示し、右側の縦軸は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。図中のプロットのうち、■は（ａ）Ｒ（Reachability）を示し、○は（ｂ）Ｂ（Broadcasted nodes）を示す。また、図中の棒グラフを示す□は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。また、図７に示すプロット■，○及び棒グラフ□は、図６に示した１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＰＦ方式（条件Ｐ１，Ｐ２）で得られた各結果に対応する平均値を示す。
【００５６】
図７において、ＳＦ方式の（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝９９．５０［％］，Ｂ＝９９．５０［％］，Ｅ＝１．００）と、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１，Ｐ２における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｐ１：Ｒ＝９１．４０［％］，Ｂ＝６７．３０［％］，Ｅ＝１．３５，Ｐ２：Ｒ＝８４．１［％］，Ｂ＝６０．５０［％］，Ｅ＝１．３９）と、を比較する。ＳＦ方式のＲ＝９９．５０［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１におけるＲ＝９１．４０［％］は８．１［％］減少し、条件Ｐ２におけるＲ＝８４．１［％］は１５．４［％］減少している。一方、ＳＦ方式のＢ＝９９．５０［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１におけるＢ＝６７．３０［％］は３２．２［％］削減し、条件Ｐ２におけるＢ＝６０．５０［％］は３９［％］削減している。これらのＬＤＰＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝１．００に比べて条件Ｐ１におけるＥ＝１．３５は０．３５上昇し、条件Ｐ２におけるＥ＝１．３９は０．３９上昇している。これらの結果から、本実施の形態に適用したＬＤＰＦ方式は、ＳＦ方式に比べて到達率を確保しながら冗長な再ブロードキャストのノードを削減することを実現している。
【００５７】
以上のように、第１の実施の形態に係る無線通信装置１００では、アドホックネットワークにおけるメッセージのブロードキャストに対して、ＬＤＰＦ（Load-aware Dynamic Probabilistic Flooding）方式を適用した。このＬＤＰＦ方式では、従来のフラッディング方式のようにHelloメッセージを送信せずに、ＭＡＣ（Medium Access Control）送信キューに関わる自装置内の送信待ちパケット数queueに基づいて自装置の負荷状態を判断して、待機時間wait_timeをRandom()（負荷状態でない場合）又はRandom()×factor（負荷状態である場合）を動的に設定するとともに、再ブロードキャストの確率probをdefault_prob（負荷状態でない場合）又はloaded_prob（負荷状態である場合）（但し、default_prob＞loaded_prob）を動的に設定して、再ブロードキャスト処理を制御するようにした。
【００５８】
したがって、第１の実施の形態に係るＬＤＰＦ方式を適用した無線通信装置１００が複数分散配置されたアドホックネットワークでは、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することが可能になった。また、ＬＤＰＦ方式では、無線通信装置１００（ノード）が負荷状態である場合、負荷状態でない場合に設定する再ブロードキャスト確率default_probよりも小さい再ブロードキャスト確率loaded_probを設定することにより、負荷状態にある無線通信装置１００の再ブロードキャストを抑制でき、結果として周囲の他の無線通信装置１００の輻輳を抑制することができる。また、もし無線通信装置１００（ノード）が負荷状態である時に再ブロードキャストが決定された場合、その無線通信装置１００（ノード）内のメッセージを記憶するメモリがバッファオーバーフローに陥る可能性が高くなる。このことに対して、ＬＤＰＦ方式では、待機時間wait_timeをRandom()×factorに設定して、負荷状態でない場合に設定する待機時間wait_timeの設定Random()より長くすることにより、バッファオーバーフローに陥る可能性を低減している。
【００５９】
さらに、第１の実施の形態に係るＬＤＰＦ方式を適用した無線通信装置１００は、従来のフラッディング方式のようにHelloメッセージを送信せずに、ＭＡＣ送信キューに関わる自装置内の送信待ちパケット数queueに基づいて自装置の負荷状態を判断するようにしたため、無線通信装置１００の電池消費を抑制することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
本第２の実施の形態では、従来のフラッディング方式であるCounter-based schemeを改善するLoaded-aware Dynamic Counter-based Flooding（以下、ＬＤＣＦという）を無線通信装置に適用する場合について説明する。
【００６１】
図８は、第２の実施の形態に係る無線通信装置２００の要部構成を示す図である。図２において、上記図１に示した無線通信装置１００と同一の構成部分には同一符号を付しており、その構成説明は省略する。
【００６２】
図８において、無線通信装置２００は、アンテナ１０１、無線通信部１０２、表示部１０３、操作部１０４、スピーカ１０５、マイク１０６、制御部２０１、及びメモリ２０２を備える。無線通信装置２００において、各構成はバス１１０により相互に接続されている。なお、無線通信装置２００としては、例えば、携帯電話端末や無線通信機能を備えた携帯型情報端末等が適用可能であり、特に、端末の形態を限定するものではない。本第２の実施の形態では、無線通信装置２００は、アドホックネットワークによるメッセージ通信と、無線通信による音声通話に対応するものとする。
【００６３】
無線通信部１０２は、制御部２０１の制御下でアドホックネットワークに関するメッセージ通信処理と、音声通話に関する音声通信処理が制御される。無線通信部１０２は、アドホックネットワークに関するメッセージ通信に際して、後述するLoad-aware Dynamic Counter-based Flooding（以下、ＬＤＣＦという）プログラム２０２ｂに基づいて制御され、ＬＤＣＦに関するメッセージや各種コマンド等をアンテナ１０１を介して他の無線通信端末装置（図示せず）との間で無線信号により送受信する通信処理を実行する。また、無線通信部１０２は、音声通話に関する音声データ通信に際して、後述する音声通信プログラム２０２ｃに基づいて制御され、音声データや音声通話に関する各種コマンド等をアンテナ１０１を介して他の無線通信端末装置（図示せず）との間で無線信号により送受信する通信処理を実行する。
【００６４】
制御部２０１は、上述のアドホックネットワークのメッセージ通信処理を制御する構成として、図９に示すように、計数部２０１ａ、閾値設定部２０１ｂ、受信回数計数部２０１ｃ、判定時間設定部２０１ｄ、受信回数閾値設定部２０１ｅ、及び通信制御部２０１ｆを備える。
【００６５】
計数部２０１ａは、アドホックネットワークのメッセージ通信処理において、メッセージを受信した際に、メモリ２０２内に記憶されているＭＡＣ（Medium Access Control）送信キューに関わる自装置の送信待ちパケット数queueを計数し、その計数値を判定時間設定部２０１ｃと閾値変更部２０１ｄに出力する。また、計数部２０１ａは、計数した送信待ちパケット数queueにより後述するＬＤＣＦテーブル２０２ａ内の該当欄を更新する。
【００６６】
閾値設定部２０１ｂは、送信待ちパケット数queueに対する閾値q_thresholdを設定し、その閾値q_thresholdを判定時間設定部１０７ｃと受信回数閾値設定部２０１ｄに出力する。この閾値q_thresholdは、送信待ちパケット数queueに基づいて、自装置の負荷状態を判断する際の基準値である。また、閾値設定部１０７ｂは、設定した閾値q_thresholdを後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａに格納する。
【００６７】
受信回数計数部２０１ｃは、後述するＬＤＣＦ処理（図１１参照）において通信制御部２０１ｆが既に受信したメッセージであると判断したメッセージの受信回数counterを計数し、その受信回数counterを通信制御部２０１ｆに出力する。また、受信回数計数部２０１ｃは、計数した受信回数counterにより後述するＬＤＣＦテーブル２０２ａ内の該当欄を更新する。
【００６８】
判定時間設定部２０１ｄは、計数部２０１ａから入力された送信待ちパケット数queueと、閾値設定部２０１ｂから入力された閾値q_thresholdとを比較し、その比較結果に基づいて再ブロードキャストの可否を判定する時間decision_timeを動的に決定する。判定時間設定部２０１ｄは、決定した再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeの値を通信制御部１０７ｅに出力する。また、判定時間設定部２０１ｄは、決定した再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeにより後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の該当欄を更新する。
【００６９】
受信回数閾値設定部２０１ｅは、計数部２０１ａから入力された送信待ちパケット数queueと、閾値設定部２０１ｂから入力された閾値q_thresholdとを比較し、その比較結果に基づいて受信回数counterを比較する受信回数閾値c_thresholdを動的に決定する。受信回数閾値設定部２０１ｅは、決定した受信回数閾値c_thresholdの値を通信制御部１０７ｅに出力する。また、受信回数閾値設定部２０１ｅは、決定した受信回数閾値c_thresholdにより後述するＬＤＰＦテーブル１０８ａ内の該当欄を更新する。この受信回数閾値c_thresholdは、後述するＬＤＣＦ処理（図１１参照）において受信回数counterに基づいて再ブロードキャストの実行可否を判定する基準値として用いられる。
【００７０】
通信制御部２０１ｆは、判定時間設定部２０１ｄから入力される再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeと、受信回数閾値設定部２０１ｄから入力される受信回数閾値c_thresholdとに基づいて、無線通信部１０２における上記アドホックネットワークに対するメッセージの再ブロードキャスト処理を制御する。この再ブロードキャスト処理の制御は、後述するＬＤＣＦプログラム２０２ｂに基づいて実行される。
【００７１】
また、計数部２０１ａ、受信回数係数部２０１ｃ、判定時間設定部２０１ｄ及び受信回数閾値設定部２０１ｅにおける各部の処理も後述するＬＤＣＦプログラム２０２ｂに基づいて実行される。
【００７２】
図８に戻り、メモリ２０２は、ＬＤＣＦテーブル２０２ａ、ＬＤＣＦプログラム２０２ｂ、及び音声通信プログラム２０２ｃを記憶する。
【００７３】
ＬＤＰＦテーブル２０２ａは、図１０に示すように、「default_c_threshold（整数型）」と、「loaded_c_threshold（整数型）」と、上記「閾値q_threshold（整数型）」と、「factor（整数型）」と、上記「受信回数閾値c_threshold（整数型）」と、上記「受信回数counter（整数型）」と、上記「送信待ちパケット数queue（実数型）」と、上記「再ブロードキャスト可否判定時間decision_time（実数型）」と、を記憶する。「default_c_threshold」（第２の受信回数閾値）は、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合（無線通信装置１００が負荷状態でない場合）に設定される受信回数閾値c_thresholdの値である。このdefault_c_thresholdは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに予め設定される設定値である。「loaded_c_threshold」（第１の受信回数閾値）は、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合（無線通信装置１００が負荷状態である場合）に設定されるc_thresholdの値である。このloaded_c_thresholdは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに予め設定される設定値である。なお、default_c_thresholdとloaded_c_thresholdの関係は、default_c_threshold＞loaded_c_thresholdである。
【００７４】
「factor（整数型）」は、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合に基本時間Random()に乗算される重み係数である。このfactorは、ＬＤＰＣテーブル２０２ａに予め設定される設定値である。すなわち、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合（無線通信装置１００が負荷状態である場合）は、Random()×factor（第１の再送信可否判定時間）が「再ブロードキャスト可否判定時間decision_time」として設定される。また、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合（無線通信装置１００が負荷状態でない場合）は、基本待機時間Random()（第２の再送信可否判定時間）が「再ブロードキャスト可否判定時間decision_time」として設定される。「factor」は、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに予め設定される設定値である。
【００７５】
「c_threshold」には、ＬＤＣＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記受信回数閾値設定部２０１ｅにより決定されたdefault_c_threshold又はloaded_c_thresholdが設定される。「counter」は、ＬＤＣＦ処理において既受信メッセージを受信する毎に、上記受信回数計数部２０１ｃにより更新される。「queue」は、ＬＤＣＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記計数部２０２ａにより更新される。「decision_time」には、ＬＤＣＦ処理においてメッセージを受信する毎に、上記判定時間設定部２０１ｄにより決定されたRandom()又はRandom()＊factorが設定される。「c_threshold」、「counter」、「queue」、及び「decision_time」は、ＬＤＣＦ処理において動的に更新される変数である。
【００７６】
なお、「default_c_threshold」と、「loaded_c_threshold」と、「q_threshold」と、「factor」と、「c_threshold」は、無線通信装置２００固有のパラメータである。また、メモリ２０２は、ＬＤＣＦ処理において送信待ちのメッセージを記憶する。
【００７７】
ＬＤＣＦプログラム２０２ｂは、上記計数部２０１ａ、閾値設定部２０１ｂ、受信回数係数部２０１ｃ、判定時間設定部２０２ｄ、受信回数閾値設定部２０１ｅ及び通信制御部２０１ｆの各処理を制御するためのプログラムである。音声通信プログラム２０２ｃは、上記音声通話処理を制御するためのプログラムである。
【００７８】
次に、無線通信装置２００の制御部２０１において実行されるＬＤＣＦ処理について、図１１に示すフローチャートを参照して説明する。
【００７９】
制御部２０１は、ユーザにより操作部１０４においてアドホックネットワークのメッセージ通信に関する指示が入力されると、メモリ２０２内のＬＤＣＦプログラム２０２ｂを読み出して図１１に示すＬＤＣＦ処理を開始する。
【００８０】
図１１において、制御部２０１内の通信制御部２０１ｆは、他の無線通信装置（図示せず）から送信されるメッセージ受信の有無を無線通信部１０２を通じて確認する(ステップＳ２０１)。通信制御部２０１ｆは、メッセージの受信を確認すると(ステップＳ２０１：ＹＥＳ)、当該受信メッセージがメモリ２０２に既に記憶されている受信メッセージと同一か否かを確認する(ステップＳ２０２)。通信制御部２０１ｆは、当該受信メッセージが既受信メッセージと同一であることを確認した場合は(ステップＳ２０２：ＹＥＳ)、当該受信メッセージをメモリ２０２に記憶して、ステップＳ２０１に戻る。
【００８１】
また、通信制御部２０１ｆは、当該受信メッセージが既受信メッセージと同一でないことを確認した場合は(ステップＳ２０２：ＮＯ)、受信回数計数部２０１ｃにおいて当該受信メッセージの受信回数を「１」に初期化する(ステップＳ２０３)。次いで、通信制御部２０１ｆは、当該受信メッセージに含まれるＴＴＬが「０」か否かを確認する(ステップＳ２０４)。このＴＴＬは、当該メッセージの最大ホップ数を設定するパラメータであり、当該メッセージの送信元の無線通信装置（Initiator）において設定される。このＴＴＬは、中継先の無線通信装置において、再ブロードキャストが実行される際に「１」減算される。したがって、ＴＴＬ＝０の場合は、再ブロードキャストの停止を意味する。通信制御部２０１ｆは、ＴＴＬ＝０であることを確認した場合(ステップＳ２０４：ＹＥＳ)、ＬＤＣＦ処理を終了する。
【００８２】
また、通信制御部２０１ｆは、ＴＴＬ＝０でないことを確認した場合(ステップＳ２０４：ＮＯ)、無線通信装置２００内の送信待ちパケット数queueを調査する（ステップＳ２０５）。この時、計数部２０１ａは、調査した送信待ちパケット数queueを判定時間設定部２０１ｄと受信回数閾値設定部２０１ｅに出力するとともに、調査した送信待ちパケット数queueでＬＤＣＦテーブル２０２ａ内の送信待ちパケット数queueを更新する。
【００８３】
次いで、判定時間設定部２０１ｄと受信回数閾値設定部２０１ｅは、計数部２０１ａから入力された送信待ちパケット数queueと、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに設定された閾値q_thresholdとを比較して、送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上か否かを確認する（ステップＳ２０６）。すなわち、送信待ちパケット数queueに基づいて、自装置２００が負荷状態にあるか否かを確認する。送信待ちパケット数queueが閾値q_threshold以上である場合、すなわち、自装置２００が負荷状態にある場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、判定時間設定部２０１ｄは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに設定された重み係数factorを読み出し、基本時間Random()に乗算してRandom()×factorとして、ＬＤＣＦテーブル２０２ａの再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeに設定する（ステップＳ２０７）。また、受信回数閾値設定部２０１ｅは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに設定されたloaded_c_thresholdを読み出して、ＬＤＣＦテーブル２０２ａの受信回数閾値c_thresholdに設定する(ステップＳ２０８)。
【００８４】
また、送信待ちパケット数queueが閾値q_thresholdより小さい場合、すなわち、自装置１００が負荷状態にない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、判定時間設定部２０１ｄは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａの再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeに基本時間Random()を設定する（ステップＳ２０９）。また、受信回数閾値設定部２０１ｅは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａに設定されたdefault_c_thresholdを読み出して、ＬＤＣＦテーブル２０２ａの受信回数閾値c_thresholdに設定する(ステップＳ２１０)。
【００８５】
次いで、通信制御部２０１ｆは、判定時間設定部２０１ｄにより設定された再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeであるRandom()×factor又はRandom()の計時を開始する（ステップＳ２１１）。次いで、通信制御部２０１ｆは、同一メッセージを再度受信したか否かを確認する（ステップＳ２１２）。同一メッセージを再度受信していない場合(ステップＳ２１２：ＮＯ)、通信制御部２０１ｆは、再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeであるRandom()×factor又はRandom()の経過を確認する（ステップＳ２１３）。通信制御部２０１ｆは、Random()×factor又はRandom()の経過を確認すると（ステップＳ２１３：ＹＥＳ）、無線通信部１０２における当該受信メッセージの再ブロードキャスト処理を制御して(ステップＳ２１４)、ＬＤＣＦ処理を終了する。
【００８６】
また、通信制御部２０１ｆは、Random()×factor又はRandom()が経過していない場合（ステップＳ２１３：ＮＯ）、同一メッセージの再度受信の有無を確認する（ステップＳ２１２）。また、通信制御部２０１ｆは、同一メッセージを再度受信した場合（ステップＳ２１２：ＹＥＳ）、受信回数計数部２０１ｃにおいて当該メッセージの受信回数counterの値を「＋１」カウントアップさせる（ステップＳ２１５）。この時、ＬＤＣＦテーブル２０２ａの受信回数counterは更新される。
【００８７】
次いで、通信制御部２０１ｆは、ＬＤＣＦテーブル２０２ａから受信回数counterと、受信回数閾値c_thresholdに設定されたdefault_c_threshold又はloarded_c_thresholdを読み出して比較し、受信回数counterがdefault_c_threshold又はloarded_c_thresholdに達したか否かを確認する(ステップＳ２１６)。通信制御部２０１ｆは、受信回数counterがdefault_c_threshold又はloaded_c_thresholdに達していない場合（ステップＳ２１６：ＮＯ）、ステップＳ２１３に移行する。また、通信制御部２０１ｆは、受信回数counterがdefault_c_threshold又はloaded_c_thresholdに達した場合（ステップＳ２１６：ＹＥＳ）、ＬＤＣＦ処理を終了する。
【００８８】
次に、上記ＬＤＣＦ処理をシミュレーショントポロジーに適用して評価した結果について、図５、図１２、図１３を参照して説明する。図５は、上記第１の実施の形態で示したシミュレーショントポロジーのマップＭａｐ１の一例を示す図である。図１２は、到達率Ｒ（Reachability）［％］と、再ブロードキャストを行ったノードの割合Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、効率Ｅ（Efficiency）の各評価をSimple flooding（以下、ＳＦという）とＬＤＣＦで比較した結果を示す図である。図１３は、Ｒ（Reachability）［％］と、Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、Ｅ（Efficiency）の各平均値をＳＦとＬＤＣＦで比較した結果を示す図である。
【００８９】
到達率Ｒ（Reachability）［％］と、再ブロードキャストを行ったノードの割合Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、効率Ｅ（Efficiency）は、上記第１の実施の形態で説明したものと同一であるため、これらの説明は省略する。
【００９０】
本第２の実施の形態で提案したＬＤＣＦ方式の目的は、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することである。このため、Ｒは大きい方が好ましく、Ｂは小さい方が好ましい。すなわち、ＲとＢの比であるＥは大きい方が好ましい。
【００９１】
本シミュレーションでは、ＬＤＣＦ方式の初期条件としての以下のＣ１，Ｃ２を設定して、この条件設定によりＬＤＣＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、ＳＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、を図１２に示す。また、ＬＤＣＦ方式とＳＦ方式のＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各平均値を図１３に示す。
初期条件Ｃ１：default_c_threshold＝４，loaded_c_threshold＝２
初期条件Ｃ２：default_c_threshold＝３，loaded_c_threshold＝１
【００９２】
また、本シミュレーションでは、再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeは、簡単のためランダム値とせず、低負荷時１、高負荷時２として固定値とする。
【００９３】
図１２において、横軸は、上記１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＣＦ方式（条件Ｃ１，Ｃ２）を適用したことを示す。また、左側の縦軸は（ａ）Ｒ（Reachability），（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］を示し、右側の縦軸は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。図中のプロットのうち、■は（ａ）Ｒ（Reachability）を示し、○は（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）を示す。また、図中の棒グラフを示す□は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。また、図１３に示すプロット■，○及び棒グラフ□は、図１２に示した１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＣＦ方式（条件Ｃ１，Ｃ２）で得られた各結果に対応する平均値を示す。
【００９４】
図１３において、ＳＦ方式の（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝９９．５０［％］，Ｂ＝９９．５０［％］，Ｅ＝１．００）と、ＬＤＰＦ方式の条件Ｃ１，Ｃ２における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｃ１：Ｒ＝８５．５０［％］，Ｂ＝４４．２０［％］，Ｅ＝１．９５，Ｃ２：Ｒ＝７４．００［％］，Ｂ＝３２．７０［％］，Ｅ＝２．２５）と、を比較する。ＳＦ方式のＲ＝９９．５０［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＲ＝８５．５０［％］は１４［％］減少し、条件Ｃ２におけるＲ＝７４．００［％］は２５．５［％］減少している。一方、ＳＦ方式のＢ＝９９．５０［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＢ＝４４．２０［％］は５５．３［％］削減し、条件Ｃ２におけるＢ＝３２．７０［％］は６６．８［％］削減している。これらのＬＤＣＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝１．００に比べて条件Ｃ１におけるＥ＝１．９５は０．９５上昇し、条件Ｃ２におけるＥ＝２．２５は１．２５上昇している。これらの結果から、本実施の形態に適用したＬＤＣＦ方式は、ＳＦ方式に比べて到達率を確保しながら冗長な再ブロードキャストのノードを削減することを実現している。
【００９５】
以上のように、第２の実施の形態に係る無線通信装置２００では、アドホックネットワークにおけるメッセージのブロードキャストに対して、ＬＤＣＦ（Load-aware Dynamic Counter-based Flooding）方式を適用した。このＬＤＣＦ方式では、従来のフラッディング方式のようにHelloメッセージを送信せずに、ＭＡＣ（Medium Access Control）送信キューに関わる自装置の送信待ちパケット数queueに基づいて自装置の負荷状態を判断して、再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeをRandom()（負荷状態でない場合）又はRandom()×factor（負荷状態である場合）を動的に設定するとともに、受信回数閾値c_thresholdをdefault_c_threshold（負荷状態でない場合）又はloaded_c_threshold（負荷状態である場合）（但し、default_c_threshold＞loaded_c_threshold）を設定して、再ブロードキャスト処理を制御するようにした。
【００９６】
したがって、第２の実施の形態に係るＬＤＣＦ方式を適用した無線通信装置２００が複数分散配置されたアドホックネットワークでは、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することが可能になった。また、ＬＤＣＦ方式では、無線通信装置２００（ノード）が負荷状態である場合に設定する受信回数閾値loaded_c_thresholdは、負荷状態でない場合に設定する受信回数閾値default_c_thresholdよりも小さい値にしている。これにより、周囲の無線通信装置２００（ノード）が同一メッセージをブロードキャストしている場合に、冗長な再ブロードキャストを抑制することができる。また、負荷状態にある無線通信装置２００では、再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeをRandom()×factorに設定し、負荷状態でない場合に設定する再ブロードキャスト可否判定時間decision_timeとして設定するRandom()よりも長い時間を設定することにより、再ブロードキャストを抑制することに加えて、バッファオーバーフローによるメッセージのフレームロスと、周囲の無線通信装置２００（ノード）の輻輳を抑制することができる。また、従来のCounter-based schemeでは、種々のメッセージが同時に生起した場合に各ノードの輻輳を回避できないが、ＬＤＣＦ方式では、同一メッセージ毎に動的に受信回数閾値c_thresholdを設定するため、各ノードの輻輳を回避できる。
【００９７】
さらに、第２の実施の形態に係るＬＤＰＦ方式を適用した無線通信装置２００は、従来のフラッディング方式のようにHelloメッセージを送信せずに、ＭＡＣ送信キューに関わる自装置内の送信待ちパケット数queueに基づいて自装置の負荷状態を判断するようにしたため、無線通信装置２００の電池消費を抑制することができる。
【００９８】
なお、上記各実施の形態では、ＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各処理を無線通信装置１００，２００に適用した場合を示したが、この装置に限定するものではない。ＬＤＰＦプログラムとＬＤＣＦプログラムを実行可能なＣＰＵ、メモリ、及び無線通信部を備える機器であればＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各処理を適用可能である。
【００９９】
（実施例１）
次に、上記ＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式について、以下に示すネットワークトポロジの設定等を用いてネットワークシミュレーション処理を実行した結果について説明する。なお、本実施例に用いるＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各無線通信装置の構成と機能は、上記図１，２及び図８，９に示したものと同様でるため、その図示と構成及び機能説明は省略する。
【０１００】
＜ネットワークトポロジの設定＞
シミュレーションエリア・・・・・・・・・・１０００×６００［ｍ］
全ノード数・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００
Initiator（通信開始）ノード数・・・・・・・・・・・・・・・２
Initiator（通信開始）以外のノード数・・・・・・・・・・・９８
＜ノードの共通パラメータ＞
ノードの通信可能半径・・・・・・・・・・・・・・・約２００［ｍ］
Random()の範囲・・・・・・・・・・・０．００〜２０．４６［ｍｓ］
q_threshold・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１
n (wait factor) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５
＜各Initiatorのパラメータ＞
生成メッセージ数・・・・・・・・Case1：１０００，Case2：１０００
メッセージサイズ(L2 payload)・・・・Case1：１０２４［Ｂｙｔｅｓ］
・・・・Case2：１０２４［Ｂｙｔｅｓ］
生成時間間隔・・・・・・・・・・・・・・Case1：０．０３２［ｍｓ］
・・・・・・・・・・・・・・Case2：０．０１６［ｍｓ］
【０１０１】
以上の設定を用いて従来のＳＦ方式とＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式との性能比較を行った。評価指標は、（ａ）メッセージ到達率Ｒ（Reachability）［％］、（ｂ）メッセージの送信を行ったノード数Ｂ（Broadcasting nodes）、（ｃ）効率Ｅ（Efficiency）、（ｄ）配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］である。これら評価指標について以下に説明する。
【０１０２】
（ａ）Ｒ（Reachability）［％］
Ｒ（Reachability）は、全ノードのうちメッセージを受信したノードの割合［％］を、全生成メッセージについて平均を求める評価指標であり、以下に示す数式（４）により表される。
【数１】
2011030210.tif 000003
但し、Ｉ：Initiatorのノード数。ここではＩ＝２である。
Ｊ：生成メッセージ数。ここではＪ＝１０００である。
Ｎ：全ノード数。ここではＮ＝１００である。
ｉ：InitiatorのＩＤ。ここではｉ＝｛１，２｝である。
ｊ：メッセージのＩＤ。ここでは、ｊ＝｛１，２，・・・，１０００｝である。
ｒ：メッセージを受信したノード数。ここでは、Initiatorノードを含む。
【０１０３】
（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］
Ｂ（Broadcasting nodes）は、全ノードのうちメッセージを送信したノードの割合［％］を、全生成メッセージについて平均を求める評価指標であり、以下に示す数式（５）により表される。
【数２】
2011030210.tif 000004
但し、ｂ：ブロードキャストを行ったノード。ここでは、Initiatorノードを含む。
【０１０４】
（ｃ）Ｅ（Efficiency）
Ｅ（Efficiency）は、上記Ｒ（Reachability）とＢ（Broadcasting nodes）の比を求める評価指標であり、以下に示す数式（６）により表される。
Ｅ＝Ｒ／Ｂ・・・（６）
【０１０５】
（ｄ）Ｄ（Delivery time）［ｓ］
Ｄ（Delivery time）［ｓ］は、Initiatorノードから配信されたメッセージをあるノードが受信するまでの平均時間を求める評価指標であり、以下に示す数式（７）により表される。
【数３】
2011030210.tif 000005
但し、Ｋ：メッセージを受信したノード数。
ｋ：メッセージを受信したノードのＩＤ。
【０１０６】
上述のように、提案したＬＤＰＦ方式の目的は、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することである。このため、Ｒは大きい方が好ましく、Ｂは小さい方が好ましい。すなわち、ＲとＢの比であるＥは大きい方が好ましい。また、Ｄ（Delivery time）は小さいほど良い。
【０１０７】
本ＬＤＰＦシミュレーションでは、上述のネットワークトポロジの設定等を用いて、ノードをランダムに配置した１０通りのマップＭａｐ（図５に示したようなシミュレーショントポロジーのマップＭａｐ）を作成する。ここでは、簡単のためノードの移動は考慮していない。まず、１０通りのマップＭａｐを用いてＳＦ方式とＬＤＰＦ方式でシミュレーションを行い、上記（ａ）Ｒ（Reachability）［％］、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］、（ｃ）Ｅ（Efficiency）及び（ｄ）Ｄ（Delivery time）［ｓ］の各評価指標の結果を図１４〜図１６に示す。
【０１０８】
本シミュレーションでは、ＬＤＰＦ方式の初期条件としての以下のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を設定して、この条件設定によりＬＤＰＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅ、Ｄ［ｓ］の各結果と、ＳＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅ、Ｄ［ｓ］の各結果と、を図１４に示す。また、ＬＤＰＦ方式とＳＦ方式の平均到達率Ｒ［％］を図１５に示す。さらに、ＬＤＰＦ方式とＳＦ方式の平均配信時間Ｄ［ｓ］を図１６に示す。
初期条件Ｐ１：default_prob＝０．８０，loaded_prob＝０．４０
初期条件Ｐ２：default_prob＝０．８０，loaded_prob＝０．２０
初期条件Ｐ３：default_prob＝０．６０，loaded_prob＝０．２０
初期条件Ｐ４：default_prob＝０．４０，loaded_prob＝０．２０
【０１０９】
図１４において、横軸は、上記１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＰＦ方式（条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を、上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対して適用したことを示す。また、左側の縦軸は（ａ）Ｒ（Reachability）［％］，（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］を示し、右側の縦軸は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。図中のプロットのうち、■は（ａ）Ｒ（Reachability）を示し、○は（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）を示す。また、図中の棒グラフを示す□は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。
【０１１０】
図１５は、１０通りのマップＭＡＰ１〜１０及び上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対してＳＦ方式とＬＤＰＦ方式（条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を適用して得られた（ａ）平均到達率Ｒ（Reachability）［％］の分布を示す。図中の棒グラフ内の「白色」部分は（８０〜１００［％］：図中の（８０，１００］）、「右斜め線ハッチング」部分は（６０〜８０［％］：図中の（６０，８０］）、「左斜め線ハッチング」部分は（４０〜６０［％］：図中の（４０，６０］）、「クロス線ハッチング」部分は（２０〜４０［％］：図中の（２０，４０］）、「横線ハッチング」部分は（０〜２０［％］：図中の（０，２０］）であることを示す。
【０１１１】
図１６は、１０通りのマップＭＡＰ１〜１０及び上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対してＳＦ方式とＬＤＰＦ方式（条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）を適用して得られた（ｄ）平均配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］を示す。
【０１１２】
図１４において、ＳＦ方式の「case1」における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝８３．１［％］，Ｂ＝７９．９［％］，Ｅ＝０．９５）と、ＬＤＰＦ方式の「case1」の条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｐ１：Ｒ＝８５．４［％］，Ｂ＝６４．７［％］，Ｅ＝１．２０、Ｐ２：Ｒ＝８３．８［％］，Ｂ＝６２．７［％］，Ｅ＝１．２１、Ｐ３：Ｒ＝８５．６［％］，Ｂ＝５０．０［％］，Ｅ＝１．５５、Ｐ４：Ｒ＝８２．２［％］，Ｂ＝３８．７［％］，Ｅ＝２．０５）と、を比較する。
【０１１３】
ＳＦ方式のＲ＝８３．１［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１におけるＲ＝８５．４［％］は２．３［％］向上し、条件Ｐ２におけるＲ＝８３．８［％］は０．７［％］向上し、条件Ｐ３におけるＲ＝８５．６［％］は２．５［％］向上している。また、条件Ｐ４におけるＲ＝８２．２［％］は０．９［％］減少している。
【０１１４】
ＳＦ方式のＢ＝７９．９［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１におけるＢ＝６４．７［％］は１５．２［％］削減し、条件Ｐ２におけるＢ＝６２．７［％］は１７．２［％］削減し、条件Ｐ３におけるＢ＝５０．０［％］は２９．９［％］削減し、条件Ｐ４におけるＢ＝３８．７［％］は４１．２［％］削減している。
【０１１５】
これらのＬＤＰＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝０．９５に比べて条件Ｐ１におけるＥ＝１．２０は０．２５上昇し、条件Ｐ２におけるＥ＝１．２１は０．２６上昇し、条件Ｐ３におけるＥ＝１．５５は０．６０上昇し、条件Ｐ４におけるＥ＝２．０５は１．１０上昇している。
【０１１６】
次に、図１４において、ＳＦ方式の「case2」における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝５７．３［％］，Ｂ＝５３．３［％］，Ｅ＝０．９８）と、ＬＤＰＦ方式の「case2」の条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｐ１：Ｒ＝５７．３［％］，Ｂ＝４０．４［％］，Ｅ＝１．２９、Ｐ２：Ｒ＝５６．６［％］，Ｂ＝３８．９［％］，Ｅ＝１．３２、Ｐ３：Ｒ＝６０．４［％］，Ｂ＝３３．５［％］，Ｅ＝１．６４、Ｐ４：Ｒ＝６１．５［％］，Ｂ＝２７．５［％］，Ｅ＝２．１０）と、を比較する。
【０１１７】
ＳＦ方式のＲ＝５７．３［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ２におけるＲ＝５６．６［％］は０．７［％］減少し、条件Ｐ３におけるＲ＝６０．４［％］は３．１［％］向上し、条件Ｐ４におけるＲ＝６１．５［％］は４．２［％］向上している。
【０１１８】
ＳＦ方式のＢ＝５３．３［％］に比べて、ＬＤＰＦ方式の条件Ｐ１におけるＢ＝４０．４［％］は１２．９［％］削減し、条件Ｐ２におけるＢ＝３８．９［％］は１４．４［％］削減し、条件Ｐ３におけるＢ＝３３．５［％］は１９．８［％］削減し、条件Ｐ４におけるＢ＝２７．５［％］は２５．８［％］削減している。
【０１１９】
これらのＬＤＰＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝０．９８に比べて条件Ｐ１におけるＥ＝１．２９は０．２７上昇し、条件Ｐ２におけるＥ＝１．３２は０．３４上昇し、条件Ｐ３におけるＥ＝１．６４は０．６６上昇し、条件Ｐ４におけるＥ＝２．１０は１．１２上昇している。
【０１２０】
以上の結果から、本実施例に適用したＬＤＰＦ方式は、ＳＦ方式に比べて高い到達率と冗長な再ブロードキャストを削減することを実現している。
【０１２１】
また、図１６に示すように、（ｄ）平均配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］は、「case1」「case2」のいずれの設定においても、ＬＤＰＦ方式は、ＳＦ方式に比べて条件Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４によらず改善している。これは、ＬＤＰＦ方式を適用することにより、トラフィックの混雑を削減することが可能であることを示している。
【０１２２】
次に、上記ＬＤＣＦ処理をシミュレーショントポロジーに適用して評価した結果について説明する。上述のように、提案したＬＤＣＦ方式の目的は、到達率Ｒを確保しながら冗長な再ブロードキャスト数を削減することである。このため、Ｒは大きい方が好ましく、Ｂは小さい方が好ましい。すなわち、ＲとＢの比であるＥは大きい方が好ましい。また、Ｄ（Delivery time）は小さいほど良い。
【０１２３】
本ＬＤＣＦシミュレーションでは、上述のネットワークトポロジの設定等を用いて、ノードをランダムに配置した１０通りのマップＭａｐ（図５に示したようなシミュレーショントポロジーのマップＭａｐ）を作成する。ここでは、簡単のためノードの移動は考慮していない。まず、１０通りのマップＭａｐを用いてＳＦ方式とＬＤＣＦ方式でシミュレーションを行い、上記（ａ）Ｒ（Reachability）［％］、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］、（ｃ）Ｅ（Efficiency）及び（ｄ）Ｄ（Delivery time）［ｓ］の各評価指標の結果を図１７〜図１９に示す。なお、Ｒ（Reachability）［％］と、Ｂ（Broadcasting nodes）［％］と、Ｅ（Efficiency）は、上記ＬＤＰＦ方式のシミュレーションで説明したものと同一であるため、これらの説明は省略する。
【０１２４】
本シミュレーションでは、ＬＤＣＦ方式の初期条件としての以下のＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を設定して、この条件設定によりＬＤＣＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、ＳＦ方式のシミュレーションを実行して得られたＲ［％］、Ｂ［％］、Ｅの各結果と、を図１７に示す。
初期条件Ｃ１：default_c_threshold＝８，loaded_c_threshold＝４
初期条件Ｃ２：default_c_threshold＝８，loaded_c_threshold＝２
初期条件Ｃ３：default_c_threshold＝６，loaded_c_threshold＝２
初期条件Ｃ４：default_c_threshold＝４，loaded_c_threshold＝２
【０１２５】
図１７において、横軸は、上記１０通りのマップＭＡＰ１〜１０に対してＳＦ方式とＬＤＣＦ方式（条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を、上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対して適用したことを示す。また、左側の縦軸は（ａ）Ｒ（Reachability）［％］，（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）［％］を示し、右側の縦軸は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。図中のプロットのうち、■は（ａ）Ｒ（Reachability）を示し、○は（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）を示す。また、図中の棒グラフを示す□は（ｃ）Ｅ（Efficiency）を示す。
【０１２６】
図１８は、１０通りのマップＭＡＰ１〜１０及び上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対してＳＦ方式とＬＤＣＦ方式（条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を適用して得られた（ａ）平均到達率Ｒ（Reachability）［％］の分布を示す。図中の棒グラフ内の「白色」部分は（８０〜１００［％］：図中の（８０，１００］）、「右斜め線ハッチング」部分は（６０〜８０［％］：図中の（６０，８０］）、「左斜め線ハッチング」部分は（４０〜６０［％］：図中の（４０，６０］）、「クロス線ハッチング」部分は（２０〜４０［％］：図中の（２０，４０］）、「横線ハッチング」部分は（０〜２０［％］：図中の（０，２０］）であることを示す。
【０１２７】
図１９は、１０通りのマップＭＡＰ１〜１０及び上記各Initiatorのパラメータの設定「case1」「case2」に対してＳＦ方式とＬＤＣＦ方式（条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）を適用して得られた（ｄ）平均配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］を示す。
【０１２８】
図１７において、ＳＦ方式の「case1」における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝８３．１［％］，Ｂ＝７９．９［％］，Ｅ＝０．９５）と、ＬＤＣＦ方式の「case1」の条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｃ１：Ｒ＝８７．０［％］，Ｂ＝７４．１［％］，Ｅ＝１．０７、Ｃ２：Ｒ＝８５．３［％］，Ｂ＝７２．３［％］，Ｅ＝１．０７、Ｃ３：Ｒ＝８８．１［％］，Ｂ＝６８．４［％］，Ｅ＝１．１７、Ｃ４：Ｒ＝８８．９［％］，Ｂ＝５１．７［％］，Ｅ＝１．６４）と、を比較する。
【０１２９】
ＳＦ方式のＲ＝８３．１［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＲ＝８７．０［％］は３．９［％］向上し、条件Ｃ２におけるＲ＝８５．３［％］は２．２［％］向上し、条件Ｃ３におけるＲ＝８８．１［％］は５．０［％］向上し、条件Ｃ４におけるＲ＝８８．９［％］は５．８［％］向上している。
【０１３０】
ＳＦ方式のＢ＝７９．９［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＢ＝７４．１［％］は５．８［％］削減し、条件Ｃ２におけるＢ＝７２．３［％］は７．６［％］削減し、条件Ｃ３におけるＢ＝６８．４［％］は１１．５［％］削減し、条件Ｃ４におけるＢ＝５１．７［％］は２８．２［％］削減している。
【０１３１】
これらのＬＤＣＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝０．９５に比べて条件Ｃ１におけるＥ＝１．０７は０．１２上昇し、条件Ｃ２におけるＥ＝１．０７は０．１２上昇し、条件Ｃ３におけるＥ＝１．１７は０．２２上昇し、条件Ｃ４におけるＥ＝１．６４は０．６９上昇している。
【０１３２】
次に、図１７において、ＳＦ方式の「case2」における（ａ）Ｒ（Reachability）、（
ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｒ＝５７．３［％］，Ｂ＝５３．３［％］，Ｅ＝０．９８）と、ＬＤＣＦ方式の「case2」の条件Ｃ１，
Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４における（ａ）Ｒ（Reachability）、（ｂ）Ｂ（Broadcasting nodes）及び（ｃ）Ｅ（Efficiency）の各平均値（Ｃ１：Ｒ＝６２．４［％］，Ｂ＝５１．８［％］，Ｅ＝１．１０、Ｃ２：Ｒ＝５８．６［％］，Ｂ＝４４．７［％］，Ｅ＝１．１９、Ｃ３：Ｒ＝６０．１［％］，Ｂ＝４４．７［％］，Ｅ＝１．２４、Ｃ４：Ｒ＝６２．０［％］，Ｂ＝４２．７［％］，Ｅ＝１．３２）と、を比較する。
【０１３３】
ＳＦ方式のＲ＝５７．３［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＲ＝６２．４［％］は５．１［％］向上し、Ｃ２におけるＲ＝５８．６［％］は１．３［％］向上し、条件Ｃ３におけるＲ＝６０．１［％］は２．８［％］向上し、条件Ｃ４におけるＲ＝６２．０［％］は４．７［％］向上している。
【０１３４】
ＳＦ方式のＢ＝５３．３［％］に比べて、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１におけるＢ＝５１．８［％］は１．５［％］削減し、条件Ｃ２におけるＢ＝４４．７［％］は８．６［％］削減し、条件Ｃ３におけるＢ＝４４．０［％］は１０．７［％］削減し、条件Ｃ４におけるＢ＝４２．７［％］は９．４［％］削減している。
【０１３５】
これらのＬＤＰＦ方式におけるＲ（Reachability）及びＢ（Broadcasting nodes）の各結果として、ＳＦ方式のＥ＝０．９８に比べて条件Ｃ１におけるＥ＝１．１０は０．１２上昇し、条件Ｃ２におけるＥ＝１．１９は０．２１上昇し、条件Ｃ３におけるＥ＝１．２４は０．２６上昇し、条件Ｃ４におけるＥ＝１．３２は０．３４上昇している。
【０１３６】
以上の結果から、本実施例に適用したＬＤＣＦ方式は、ＳＦ方式に比べて高い到達率と冗長な再ブロードキャストを削減することを実現している。
【０１３７】
また、図１９に示すように、（ｄ）平均配信時間Ｄ（Delivery time）［ｓ］は、「case1」の条件下では、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４によらず改善している。「case2」の条件下では、ＬＤＣＦ方式の条件Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４において改善している。これは、ＬＤＣＦ方式を適用することにより、トラフィックの混雑を削減することが可能であることを示している。
【０１３８】
（実施例２）
次に、ネットワークシミュレータ（The network simulator “OPNET”, http//www.opnet.com）を用いて、従来のSimple Flooding方式、従来の固定の再ブロードキャスト確立及び固定のカウンタ閾値を用いる方式、及び、上記ＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式について比較する。なお、本実施例に用いるＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各無線通信装置の構成と機能は、上記図１，２及び図８，９に示したものと同様でるため、その図示と構成及び機能説明は省略する。
【０１３９】
＜シミュレーション条件＞
以下、本実施例２のシミュレーション設定について説明する。シミュレーションエリアは１０００［ｍ］×６００［ｍ］、ノードのＭＡＣレイヤはIEEE802.11b、データレートは２[Ｍｂｐｓ]、送信電力は５００[ｍＷ]、パケット受信電力閾値は３．１６[ｍＷ]、q_thresholdはノードの輻輳に対する感度を高めるため１、ｎは５とする。そして、Random()で得られる値域は[０，２０][ｍｓ]とする。この値域の最大値はバックオフ制御におけるデータフレームの再送バックオフ時間（再送信までの待ち時間）の最大値と同程度とする。各Initiatorノードが生成するメッセージ数は２０００とした。また、総ノード数、Initiatorノード数、Initiatorのメッセージ生成間隔（パケット生成間隔）を図２０に示すCase A〜D、W〜Zの８通りのシナリオを設定した。Case A〜Dでは疎なネットワークを想定し、総ノード数を５０とし、Case W〜Zでは密なネットワークを想定し、総ノード数を１００とした。ノードの配置はランダムとした。なお、バックオフ制御は、ノード間においてデータフレームの衝突を回避するための時間（バックオフ時間）を制御することである。
【０１４０】
Initiatorノードは低解像度の動画ストリーミングを行うことを想定し、メッセージサイズ（レイヤ２ペイロード）は１０２４[Ｂｙｔｅ]とした。これは、例えば解像度が１７６×１４４ドットで表示されるQCIF（Quarter Common Intermediate Format）の動画をH.264等でエンコードを行うと、１フレームあたり１０２４[Ｂｙｔｅ]に十分収めることが可能である。また、メッセージ生成間隔は、アナログテレビ放送（例えば、NTSC方式等）で一般的な３０[ｆｐｓ]による送信を想定し、この程度の値である３２[ｍｓ]とした。さらに他のアプリケーションへの適用性を検証するため、メッセージ生成間隔を１６[ｍｓ]とし、またメッセージ生成間隔を一定と一様分布を設定した（図２０参照）。
【０１４１】
ノードの移動は、上記シミュレータ標準のRandom Waypointモデルに基づいて動作し、移動速度は人間の歩行・走行速度を想定して０．８[ｍ／ｓ]とした。ノードの配置・移動パターンにより１０通りのシナリオを作成した。
【０１４２】
＜評価項目＞
上記シミュレーション条件における各フラッディング方式及び各設定値に対して以下の（ａ）〜（ｄ）の項目について評価を行った。これらの項目は、上記Case A〜D、W〜Zのシナリオそれぞれにおいて算出されるが、以下の説明では各項目の平均値のみを示して説明する。
【０１４３】
（ａ）到達率Ｒ[％]
一つのメッセージについて、全ノードのうちメッセージを受信したノードを割合を求め、全メーセージについて平均値を上記数式（４）により求める。
但し、Ｉ：Initiatorのノード数。ここではＩ＝２である。
Ｊ：生成されたメッセージの合計数。ここではＪ＝２０００である。
Ｎ：全ノード数。ここではＮ＝５０、１００である。
ｉ：InitiatorノードのＩＤ。ここではｉ＝２である。
ｊ：メッセージのＩＤ。ここでは、ｊ＝１，２，・・・，２０００である。
ｒｉｊ：Initiator  ＩＤがｉであるInitiatorが生成したメッセージＩＤがｊであるメッセージを受信したノードの数（Initiatorを含む）。
【０１４４】
（ｂ）ブロードキャストノード率Ｂ[％]
一つのメッセージについて、全ノードのうちメッセージのブロードキャストを行ったノードの割合を求め、全メッセージについて平均値を以下の数式（５）により求める。
但し、ｂｉｊ：Initiator  ＩＤがｉであるInitiatorが生成したメッセージＩＤがｊであるメッセージについて、再ブロードキャストを行ったノードの数（Initiatorを含む）。
【０１４５】
（ｃ）効率Ｅ
効率ＥはＲとＢの比（Ｒ／Ｂ）を求める。効率Ｅは数値が大きいほど、より高いメッセージ到達率を実現しつつ、冗長な再ブロードキャストが抑制できることを示す。
【０１４６】
（ｄ）ノードあたりの平均配信時間Ｄ[ｓ]
Initiatorノードのアプリケーションレイヤにおいてメッセージが生成され、他のノードに受信されたアプリケーションレイヤに到達するまでの時間について、ノードあたりの平均を上記数式（７）により求める。
但し、Ｋ：メッセージを受信したノード数。
ｋ：メッセージを受信したノードのＩＤ。
(received_time)ｉｊk：Initiator  ＩＤがｉであるInitiatorが生成したメッセージＩＤがｊであるメッセージを、ノードＩＤがｋであるノードが受信した時刻。
(initiated_time)ｉｊ：Initiator  ＩＤがｉであるInitiatorが生成したメッセージＩＤがｊであるメッセージが生成された時刻。
【０１４７】
本発明により提案した上記ＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の目的は、高い到達率を確保しつつ、冗長な再ブロードキャストを抑制することである。そのため、到達率Ｒは高い方が好ましく、ブロードキャストノード率Ｂは低い方が好ましい。また、Simple Flooding方式と本発明に係るＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式を比較した場合、効率Ｅは大きい方が好ましい。そして、データの到達時間の観点からノードあたりの平均配信時間Ｄは小さい方が好ましい。
【０１４８】
＜ＬＤＰＦの評価＞
上記シミュレーション条件において設定した各ノードの再ブロードキャスト確率を図２１に示すように設定して上記シミュレーションを行った。図２１において、Ｐａ〜Ｐｃは従来の固定の再ブロードキャスト確率probを用いる方式であり、Ｐ１〜Ｐ５は本発明に係るＬＤＰＦ方式であり、default_probとloaded_probをそれぞれ設定する。本実施例２のシミュレーションでは、負荷状況に応じて動的に図２１の何れかのprobを設定する。
【０１４９】
上記シミュレーション条件によるシミュレーション結果を図２２〜図３７に示す。上記（ａ）〜（ｄ）の各評価項目について、まず、（ｉ）従来のSimple Flooding方式（以下、ＳＦ方式という）と本発明に係るＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５の各方式とを比較する（図２２）。次に、本発明に係るＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５の各方式と、Ｐａ〜Ｐｃに設定したprobのうちＬＤＰＦ方式におけるdefault_probと等しい値の再ブロードキャスト確率Ｂを固定値として用いるものと、を比較する（図２３〜図２５）。すなわち、（ｉｉ）ＰａとＰ１、ＰａとＰ２（図２３）、（ｉｉｉ）ＰｂとＰ３、ＰｂとＰ４（図２４）、（ｉｖ）ＰｃとＰ５（図２５）、の順で比較する。
【０１５０】
（ａ）到達率Ｒ
図２２〜図２５に到達率Ｒの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図２２において、ＳＦ方式とＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５を比較すると、Ｐ１〜Ｐ５の各方式は全てのCase A〜D、W〜ZにおいてＳＦ方式よりも到達率Ｒを改善することができた。なお、図２２において、改善量が最も顕著に現れたのはＰ５の９．９［％］〜２２．４［％］であった。次に、図２３においてＰａとＰ１、ＰａとＰ２、図２４においてＰｂとＰ３、ＰｂとＰ４、図２５（ｉｖ）においてＰｃとＰ５をそれぞれ比較した。この場合、図２４においてＰｂとＰ３を比較した場合の一部のCaseを除き、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において到達率Ｒが改善することを確認した。一方、到達率Ｒが低下したCaseに着目すると、到達率Ｒの低下の幅は最大１．０［％］であり、性能面での影響はほぼ無いことを確認した。
【０１５１】
上述のシミュレーションにより、ＬＤＰＦ方式を用いた多くのCaseでは、Initiatorノードの周辺に存在するノードのように負荷が集中するノードにおいて、再ブロードキャストを効果的に抑制できることを確認した。その結果、バッファオーバーフローやコリジョンを削減し、ネットワーク全体として到達率Ｒが向上することを確認できた。
【０１５２】
（ｂ）ブロードキャストノード率Ｂ[％]
図２６〜図２９にブロードキャストノード率Ｂの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図２６において、ＳＦ方式とＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５を比較する。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式よりブロードキャストノード率Ｂを削減できることを確認した。なお、最も削減量が顕著に現れたのはＰ５の１４．９[％]〜３９．１[％]であった。次に、図２７においてＰａとＰ１、ＰａとＰ２、図２８においてＰｂとＰ３、ＰｂとＰ４、図２９においてＰｃとＰ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＰａ〜Ｐｃよりもブロードキャストノード率Ｂを削減できることを確認した。これらの結果は、ネットワーク全体の冗長な再ブロードキャスト、及び負荷状況にあるノードの再ブロードキャストを積極的に抑制することができたためである。したがって、結果としてＳＦ方式よりもネットワーク全体としてのブロードキャスト数を削減できることを確認した。
【０１５３】
（ｃ）効率Ｅ
図３０〜図３３に効率Ｅの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図３０において、ＳＦ方式とＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５を比較する。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式より効率Ｅが改善することを確認した。なお、最も削減量が顕著に現れたのはＰ５の１．４〜２．２であった。次に、図３１においてＰａとＰ１、ＰａとＰ２、図３１においてＰｂとＰ３、ＰｂとＰ４、図３３においてＰｃとＰ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＰａ〜Ｐｃよりも効率Ｅが改善することを確認した。これらの結果は、到達率Ｒとブロードキャストノード率Ｂがともに改善したためである。これにより、ＬＤＰＦ方式はＳＦ方式と比較して、高いメッセージ到達率を確保しつつ、冗長な再ブロードキャストの抑制を実現できることを確認した。
【０１５４】
（ｄ）ノードあたりの平均配信時間Ｄ[ｓ]
図３４〜図３７にノードあたりの平均配信時間Ｄの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図３４において、ＳＦ方式とＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５を比較する。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式よりノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することを確認した。なお、最も短縮量が顕著に現れたのはＰ５の１．２[ｓ]〜７．１[ｓ]であった。次に、図３５においてＰａとＰ１、ＰａとＰ２、図３６においてＰｂとＰ３、ＰｂとＰ４、図３７においてＰｃとＰ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｐ１〜Ｐ５の各ＬＤＰＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＰａ〜Ｐｃよりもノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することを確認した。これにより、ＬＤＰＦ方式はＳＦ方式と比較して、ノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することができた。これらの結果は、冗長な再ブロードキャストの抑制により、ネットワーク全体のトラフィックが軽減され、これにより、各ノードにおいてリンクがビジーである時間を短縮することができ、ＭＡＣ送信キューにおけるメッセージの送信待ち待機時間が短縮したためである。
【０１５５】
＜ＬＤＣＦの評価＞
上記シミュレーション条件において設定した各ノードのカウンタ閾値を図３８に示すように設定して上記シミュレーションを行った。図３８において、Ｃａ〜Ｃｃは従来の固定のカウンタ閾値c_thresholdを用いる方式であり、Ｃ１〜Ｃ５は本発明に係るＬＤＣＦ方式であり、default_c_thresholdとloaded_c_thresholdをそれぞれ設定する。本実施例２のシミュレーションでは、負荷状況に応じて動的に図２１の何れかのc_thresholdを設定する。
【０１５６】
上記シミュレーション条件によるシミュレーション結果を図３９〜図５４に示す。上記（ａ）〜（ｄ）の各評価項目について、まず、（ｉ）従来のＳＦ方式と本発明に係るＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５の各方式とを比較する（図３９）。次に、本発明に係るＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５の各方式と、Ｃａ〜Ｃｃに設定したc_thresholdのうちＬＤＣＦ方式におけるdefault_c_thresholdと等しい値のカウンタ閾値を固定値として用いるものと、を比較する（図４０〜図４２）。すなわち、（ｉｉ）ＣａとＣ１、ＣａとＣ２（図４０）、（ｉｉｉ）ＣｂとＣ３、ＣｂとＣ４（図４１）、（ｉｖ）ＣｃとＣ５（図４２）、の順で比較する。
【０１５７】
（ａ）到達率Ｒの評価結果
図３９〜図４２に到達率Ｒの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図３９において、ＳＦ方式とＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５を比較する。この場合、全てのCase A〜D、W〜Zにおいて、Ｃ１〜Ｃ５はＳＦ方式よりも到達率Ｒを改善することができた。なお、図３９において、改善量が最も顕著に現れたのはＣ５の１２．１［％］〜３３．１［％］であった。次に、図４０においてＣａとＣ１、ＣａとＣ２、図４１においてＣｂとＣ３、ＣｂとＣ４、図４２においてＣｃとＣ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式は全てのCase A〜D、W〜ZにおいてＳＦ方式よりも到達率Ｒを改善することが確認できた。これにより、ＬＤＣＦ方式はＳＦ方式よりも到達率Ｒが得られることが確認できた。
【０１５８】
上述の結果、ＬＤＣＦ方式によりInitiatorノードの周辺に存在するノードのように負荷が集中するノードにおいて、再ブロードキャストを効果的に抑制することができた。このため、バッファオーバーフローやコリジョンを削減し、ネットワーク全体としての到達率Ｒを向上することが確認できた。
【０１５９】
（ｂ）ブロードキャストノード率Ｂ[％]の評価結果
図４３〜図４６にブロードキャストノード率Ｂの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図４３において、ＳＦ方式とＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５を比較する。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式よりブロードキャストノード率Ｂを削減できることを確認した。なお、最も削減量が顕著に現れたのはＣ５の１４．７[％]〜６１．０[％]であった。次に、図４４（ｉｉ）においてＣａとＣ１、ＣａとＣ２、図４５においてＣｂとＣ３、ＣｂとＣ４、図４６においてＣｃとＣ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＣａ〜Ｃｃよりもブロードキャストノード率Ｂを削減できることを確認した。これらの結果は、ネットワーク全体の冗長な再ブロードキャスト、及び負荷状況にあるノードの再ブロードキャストを積極的に抑制することができたためである。したがって、結果としてＳＦ方式よりもネットワーク全体としてのブロードキャスト数を削減できることを確認した。
【０１６０】
（ｃ）効率Ｅの評価結果
図４７〜図５０に効率Ｅの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図４７において、ＳＦ方式とＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５を比較する。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式より効率Ｅが改善することを確認した。なお、最も削減量が顕著に現れたのはＣ５の１．８〜６．４であった。次に、図４８においてＣａとＣ１、ＣａとＣ２、図４９においてＣｂとＣ３、ＣｂとＣ４、図５０においてＣｃとＣ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＣａ〜Ｃｃよりも効率Ｅが改善することを確認した。これらの結果は、到達率Ｒとブロードキャストノード率Ｂがともに改善したためである。これにより、ＬＤＣＦ方式はＳＦ方式と比較して、高いメッセージ到達率を確保しつつ、冗長な再ブロードキャストの抑制を実現できることを確認した。
【０１６１】
（ｄ）ノードあたりの平均配信時間Ｄ[ｓ]の評価結果
図５１〜図５４にノードあたりの平均配信時間Ｄの上記（ｉ）〜（ｉｖ）の各比較結果を示す。まず、図５１において、ＳＦ方式とＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５を比較する。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＳＦ方式よりノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することを確認した。なお、最も短縮量が顕著に現れたのはＣ５の１．２[ｓ]〜７．０[ｓ]であった。次に、図５２においてＣａとＣ１、ＣａとＣ２、図５３においてＣｂとＣ３、ＣｂとＣ４、図５４においてＣｃとＣ５をそれぞれ比較した。この場合、Ｃ１〜Ｃ５の各ＬＤＣＦ方式において全てのCase A〜D、W〜ZでＣａ〜Ｃｃよりもノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することを確認した。これにより、ＬＤＣＦ方式はＳＦ方式と比較して、ノードあたりの平均配信時間Ｄが短縮することができた。これらの結果は、冗長な再ブロードキャストの抑制により、ネットワーク全体のトラフィックが軽減され、これにより、各ノードにおいてリンクがビジーである時間を短縮することができ、ＭＡＣ送信キューにおけるメッセージの送信待ち待機時間が短縮したためである。
【０１６２】
＜ＬＤＰＦとＬＤＣＦの比較＞
上記ＬＤＰＦ方式によるＰ１〜Ｐ５と上記ＬＤＣＦ方式によるＣ１〜Ｃ５を比較すると、到達率Ｒとブロードキャストノード率Ｂの各数値が示すように、いずれもＳＦ方式に比べて高いメッセージ到達率を確保し、冗長なブロードキャストの抑制を実現することが確認できた。
【０１６３】
以上の本実施例２のＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各シミュレーション結果では、高いメッセージ到達率を確保しつつ、冗長な再ブロードキャストの抑制が可能であることを確認できた。さらに、冗長な再ブロードキャストの抑制により、ネットワーク全体のトラフィック負荷が軽減され、ノードあたりの配信時間の短縮を実現することを確認できた。
【０１６４】
（実施例３）
次に、本発明に係るＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式を動画ストリーミングに適用させた場合の通信品質について、ネットワークシミュレータ（The network simulator “OPNET”, http//www.opnet.com）を用いて、パケットレベルの評価を行った。なお、本実施例に用いるＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式の各無線通信装置の構成と機能は、上記図１，２及び図８，９に示したものと同様でるため、その図示と構成及び機能説明は省略する。
【０１６５】
＜シミュレーション条件＞
以下、本実施例３のシミュレーション設定について説明する。シミュレーションエリアは１０００［ｍ］×６００［ｍ］（Case A）と、２０００［ｍ］×１２００［ｍ］（Case B）の２通りとし、それぞれのシミュレーションエリアにおいて、ノードが密なネットワーク及び疎なネットワークを想定した。総ノード数は１００とし、そのうち動画ストリーミングを生成するInitiatorノード数を２とする。全ノードはRandom Waypointモデルに基づいて移動を行うが、人間の歩行及び走行速度を想定して［０，８］［ｍ／Ｓ］の範囲で移動するものとした。ＭＡＣレイヤはIEEE802.11b、データレートは２[Ｍｂｐｓ]、送信電力は０．００５[Ｗ]、パケット受信電力閾値は−８５[ｄＢｍ]とする。
【０１６６】
各Initiatorノードは１５００の動画フレームを３０［ｆｐｓ］で生成すること、すなわち、生成パケット数を１５００とし、パケット生成間隔を３２［ｍｓ］とする。メッセージサイズ（レイヤ２ペイロード）は１０２４[Ｂｙｔｅ]とした。但し、パケットは、ビデオデータとInitiator  ＩＤ、フレームのシーケンス番号等のための数Ｂｙｔｅを含む。動画の配信には、H.264等の動画圧縮方式を適用し、ＧｏＰ（Group of Pictures）は１０、フレーム構成はＩフレームとＰフレームを含む。そして、ノードの配置を改め、計２０トライアルのシミュレーションを行った。
【０１６７】
Initiatorノードによって生成されたパケットは、ＳＦ方式、ＬＤＰＦ方式、ＬＤＣＦ方式のいずれかの配信方式によって配信される。ＬＤＰＦ方式による配信パラメータは図５５に示すdefault_probとloaded_probと重み係数ｎとを各々設定するパラメータＰｗ〜Ｐｚとし、ＬＤＣＦ方式による配信パラメータは図５６に示すdefault_c_thresholdとloaded_c_thresholdと重み係数ｎとを各々設定するパラメータＣｗ〜Ｃｚとする。但し、Initiatorノードは他ノードからの受信パケットについては再ブロードキャストは行わないものとする。本実施例３に係るシミュレーションでは、これらのパラメータＰｗ〜Ｐｚ、Ｃｗ〜Ｃｚを用いた場合について以下の品質評価を行った。
【０１６８】
＜評価方法＞
ノードにおいて、バッファリング時間は５［ｓ］とする（バッファリング時間を超過して到達したパケットは廃棄される）。１トライアルにおいては、観測点ノードをランダムに１つ選択し、その観測点ノードが受信したパケットにより品質評価を行った。但し、ネットワーク内の２つのInitiatorノードのうち、１つのInitiatorノードが送信したパケットストリーム（計１５００パケット）に着目し、観測点ノードが受信したパケットについて品質評価を行った。評価項目は以下の（ｉ）〜（ｉｉｉ）である。これらの評価項目はトライアル毎に算出するが、後述する評価結果では２０トライアルの平均値を示す。
【０１６９】
＜評価項目＞
（ｉ）受信パケット率Ｒ［％］
Initiatorノードにより生成されたパケットストリーム（計１５００パケット）のうち、観測点ノードのアプリレイヤまで到達したパケットの割合を示す。Initiatorノードにより生成されたパケットストリームの例を図５７（ａ）に示す。このパケットストリームの構成は、上述したようにＧｏＰは１０、フレーム構成はＩフレームとＰフレームを含む。観測点ノードにおいて受信パケット率Ｒの評価対象となるパケットの例を図５７（ｂ）に示す。
【０１７０】
（ｉｉ）再生可能パケット率Ｖ［％］
Initiatorノードにより生成されたパケットストリーム（計１５００パケット）のうち、観測点ノードのアプリレイヤまで到達し、動画として再生可能なパケットの割合を示す。観測点ノードにおいて再生可能パケット率Ｖの評価対象となるパケットの例を図５７（ｂ）に示す。
【０１７１】
（ｉｉｉ）動画停止時間率ＩＮＴ［％］
観測点ノードにおいて動画の再生を行った場合に、全再生時間に対して０．５秒（１５フレームに相当）以上の動画が停止した時間の割合を示す。
【０１７２】
＜評価結果＞
上記シミュレーション条件により図５５に示したＬＤＰＦ方式のパラメータＰｗ〜Ｐｚと、図５６に示したＬＤＣＦ方式のパラメータＣｗ〜Ｃｚと、を用いて動画ストリーミングのシミュレーションをＳＦ方式、ＬＤＰＦ方式、ＬＤＣＦ方式の各々について２０トライアル行い、上記評価項目（ｉ）〜（ｉｉｉ）により品質評価を行った結果を以下に示す。なお、各評価項目（ｉ）〜（ｉｉｉ）の評価結果は２０トライアルの平均値を示す。
【０１７３】
（ｉ）受信パケット率Ｒ及び（ｉｉ）再生可能パケット率Ｖの評価結果
図５８及び図５９に受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖの評価結果を示す。但し、図５８及び図５９に示す偏差棒は平均値±標準偏差（ＳＤ）の範囲を示す。受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖといずれも高い方が好ましい。受信パケット率Ｒは、ＳＦ方式、ＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式のいずれも、図５８に示すCase Aでは８４．０［％］以上、図５９に示すCase Bでは８８．０［％］以上となることを確認した。再生可能パケット率Ｖは、ＳＦ方式を用いた場合、図５８に示すCase Aでは２２．８［％］、図５９に示すCase Bでは５５．８［％］となり、受信パケット率Ｒが高いにも関わらず、動画として復元できない割合が極端に大きいことを確認した。このＳＦ方式の評価結果は、図５７（ｂ）に示すようにランダムなパケットロス（ＰフレームＰ６、Ｐ９、Ｐ１７を未受信）により、動画フレームの連続性が失われたことが原因である。なお、再生可能パケット率Ｖが最も高い評価結果となった方式は、図５８に示すCase A及び図５９に示すCase Bにおいて、ともにパラメータＣｚを設定したＬＤＣＦ方式であった（Case Aでは７７．５［％］、Case Bでは９８．１［％］）。
【０１７４】
ここで、ＬＤＰＦ方式（パラメータＰｗ〜Ｐｚ）を用いた場合に着目する。パラメータＰｗとパラメータＰｚについて比較すると、Case BにおいてCase Aよりも再生可能パケット率Ｖが１７［％］程度向上することを確認した。これは、再ブロードキャストの実行可否の判断基準を確率により定めているため、等しい再生ブロードキャスト確率を設定したとしても、ネットワークの疎密に応じて、再生可能パケット率Ｖが減少するためである。
【０１７５】
次に、ＬＤＣＦ方式（パラメータＣｗ〜Ｃｚ）を用いた場合に着目する。ＬＤＰＦ方式（パラメータＰｗ〜Ｐｚ）を用いた場合には図５９に示すCase Bにおいて図５８に示すCase Aよりも再生可能パケット率Ｖが低下する場合が観測されたが、ＬＤＣＦ方式では再生可能パケット率Ｖを向上させることができた。これにより疎なネットワークにおいても密なネットワークと同様に、高いパケット到達率の確保を実現することが可能である。
【０１７６】
（ｉｉｉ）動画停止時間率ＩＮＴ［％］の評価結果
図６０及び図６１に動画停止時間率ＩＮＴの評価結果を示す。動画停止時間率ＩＮＴは小さい方が動画を中断なく再生できるため好ましい。図６０に示すCase A、図６１に示すCase BにおいてＳＦ方式とＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式とを比較すると、ＳＦ方式を用いた場合の動画停止時間率ＩＮＴはＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式を用いた場合の動画停止時間率ＩＮＴよりも大きな値になることを確認した。これはＳＦ方式においては、上述したようにランダムなパケットロスが発生して、動画フレームの連続性が失われるためである。なお、図６０に示すCase AにおいてはＬＤＣＦ方式のＣｚ、図６１に示すCase BにおいてはＬＤＣＦ方式のＣｙが動画停止時間率ＩＮＴが最小になることを確認した。これはＬＤＣＦ方式のＣｚ、Ｃｙにおいては、冗長なブロードキャストが抑制でき、パケットロスを削減できたため、動画フレームの連続性を維持したまま配信が可能になることを示している。
【０１７７】
ここで、図５５及び図５６においてＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式に各々設定した重み係数ｎの効果について説明する。ＬＤＰＦ方式においては、図５５に示したように、異なる再ブロードキャスト待機時間（wait_time）の重み係数ｎを設定した（ＰｗとＰｙではｎ＝１、ＰｘとＰｚではｎ＝５）。重み係数ｎが大きい方が再ブロードキャストを行うまでの待機時間が長く、コリジョンの発生を抑制できる。図５８及び図５９に示した受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖの評価結果では、ｎ＝５の場合の方が、ｎ＝１の場合よりも受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖが数％程度向上することを確認した。
【０１７８】
次に、ＬＤＣＦ方式においては、図５６に示したように、異なる再ブロードキャスト判定待機時間（decision_time）の重み係数ｎを設定した（ＣｗとＣｙではｎ＝１、ＣｘとＣｚではｎ＝５）。重み係数ｎが大きい方が再ブロードキャストを行うまでの判定待機時間が長くなり、冗長な再ブロードキャストの抑制を効果的に行うことができる。図５８及び図５９に示した受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖの評価結果では、ｎ＝５の場合の方が、ｎ＝１の場合よりも受信パケット率Ｒ及び再生可能パケット率Ｖが数％程度向上することを確認した。この結果は、特にCase Aにおいて顕著である。これは、重み係数ｎが大きい値である方が、counterによる判定待機時間が長くなり、冗長な再ブロードキャストの発生が効果的に抑制され、パケットロスの発生が低減されるためである。
【０１７９】
以上の動画ストリーミングに本発明に係るＬＤＰＦ方式及びＬＤＣＦ方式を適用した場合、ＳＦ方式と比較して、パケット到達性、再生可能フレーム率、動画停止時間の観点から品質を向上させることが確認できた。なお、ＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式、パラメータ設定とを比較した結果、ＬＤＣＦ方式においてパラメータＣｚを設定した場合に、最も再生可能パケット率Ｖが高く、動画再生の停止を抑制し、かつパケットの送受信量を抑制できることが判明した。これは、負荷状況にあるノードの冗長な再ブロードキャストを効果的に抑制できるため、全体としてパケットロスが減少し、動画フレームの連続性を維持しつつ配信が実現できるためである。
【０１８０】
＜受信ノードにおける再生画質の品質評価＞
次に、上記図５８〜図６１に示したシミュレーションの評価結果に基づき、実際の動画データを用いて受信ノードにおいて再生動画を再現し、その品質について数値評価を行った。以下、評価方法について説明する。
【０１８１】
＜評価方法＞
動画データの評価手順を図６２に示し、評価の概要を図６３及び図６４に示す。評価に用いる原動画（図６２の(A)Raw video）は、qcif(quarter common intermediate format)の“highway”のうち、１５００フレームを用いる。そして、H.264/AVCを用いてエンコード（図６２のステップＳ３０２）して“(B) Encoded video”を作成し（図６２のステップＳ３０３）、次いで、“(B) Encoded video”のデコード（図６２のステップＳ３０４）を行い、パケット損失による品質劣化の無い動画（(C) Decoded video）を作成する（図６２のステップＳ３０５）。そして、上記シミュレーションにおいて得られたパケットロスの分布をもとに、観測点ノードにおける再生動画（(D) Received video）を再現する（図６２のステップＳ３０６〜ステップＳ３０８）。そして、観測点ノードにおける再生動画の品質評価を以下に示す（ｉ）、（ｉｉ）に示す評価項目を用いて行う（図６２のステップＳ３０８）。これらの評価項目は、上記シミュレーションで得られたトライアル毎の結果により算出されるが、計２０トライアルの平均値として図６３及び図６４に示す。
【０１８２】
＜評価方法＞
（ｉ）平均ＰＳＮＲ（Peak Signal-to-Noise Ratio：ピーク信号対雑音比）［ｄＢ］
上記(D) Received videoと(A)Raw videoの個々のフレームについて平均ＰＳＮＲを算出する。ここでは、全動画フレームの平均値を比較することにより、動画全体の品質を比較する。
【０１８３】
（ｉｉ）受入可能品質（Acceptable）フレームの割合［％］
上記(C) Decoded videoのうち十分な品質であるフレームの割合を求める。これにより個々のフレームの品質を評価する。この算出のために、個々のフレームのＰＳＮＲ値をＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunication Union-Telecommunication sector）により推奨されている図６５に示す表を用いて、ＭＯＳ（Mean Opinion Score）値に変換する。ここで、ＭＯＳ値が４以上のフレームをAcceptableフレーム、それ以外をUnacceptableフレームとする。そして、Acceptableフレームの割合を比較する。
【０１８４】
＜評価結果＞
（ｉ）平均ＰＳＮＲ［ｄＢ］の評価結果
図６３及び図６４に平均ＰＳＮＲの評価結果を示す。但し、図中の偏差棒は平均値±標準偏差の範囲を示している。なお、図６３及び図６４において、参考にパケットロスによる品質劣化の無い動画(C) Decoded videoを“Dec.”として示している。平均ＰＳＮＲが最も高くなったのは、図６３に示すCase A及び図６４に示すCase BにおいてＣｚであった。図６３に示すCase AにおいてＣｚの平均ＰＳＮＲは３５．７［ｄＢ］、図６４に示すCase BにおいてＣｚの平均ＰＳＮＲは３７．６［ｄＢ］となり、Dec.と比較して０．１［ｄＢ］〜０．２［ｄＢ］程度のごく僅かな劣化であることを確認した。
【０１８５】
（ｉｉ）受入可能品質フレームの割合［％］の評価結果
図６６及び図６７に受入可能品質フレームの割合の評価結果を示す。これらの評価結果では、AcceptableフレームとUnacceptableフレームの比率を示している。Acceptableフレームの割合が最も高くなったのは、図６６に示すCase A及び図６７に示すCase BにおいてＣｚであった。図６３に示すCase AのＣｚにおいてAcceptableフレームの割合は８３．２［％］、
図６７に示すCase BのＣｚにおいてAcceptableフレームの割合は９８．５［％］であった。これにより、ＬＤＣＦ方式においてパラメータＣｚを用いた場合に最も良好な品質で動画を再生できることを確認した。
【０１８６】
以上のように、実際の動画データを用いて受信ノードにおける再生動画を再生し、品質評価を行った結果、本発明に係るＬＤＰＦ方式とＬＤＣＦ方式のいずれにおいても、従来のＳＦ方式と比較して再生動画の品質を向上させることができた。また、各フレームの品質とＭＯＳ値劣化フレームの割合の評価により、個々のフレームの品質についても向上できることを確認した。これにより、上記シミュレーションにおけるパケットレベルでの評価の有効性を裏付けることができた。特に、ＬＤＣＦ方式においてパラメータＣｚを設定した場合は、最も良好な品質で動画を再現でき、従来のＳＦ方式と比較して、パケットロスの削減と動画フレームの連続性を維持して動画ストリーミングの配信を実現できる。
【符号の説明】
【０１８７】
１００，２００…無線通信装置、１０２…無線通信部、１０７，２０１…制御部、１０７ａ，２０１ａ…計数部、１０７ｂ，２０１ｂ…閾値設定部、１０７ｃ…確率設定部、１０７ｄ…待機時間設定部、１０７ｅ，２０１ｆ…通信制御部、１０８，２０２…メモリ、１０８ａ…ＬＤＰＦテーブル、１０８ｂ…ＬＤＰＦプログラム、１０８ｃ，２０２ｃ…音声通信プログラム、２０１ｃ…受信回数計数部、２０１ｄ…判定時間設定部、２０１ｅ…受信回数閾値設定部、２０２ａ…ＬＤＣＦテーブル、２０２ｂ…ＬＤＣＦプログラム。
【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５】
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【図６】
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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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図３８】
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【図５５】
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【図５６】
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【図６５】
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【図１５】
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【図１８】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６６】
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【図６７】
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