(57)【要約】【課題】本発明は無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する方法及び装置を提供する。【解決手段】その一方の方法は、ネットワークノードが受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数（ＨＣＡＢ）に基づいて受信したブロードキャストパケットを転送するか否かを決定することである。他方の方法は、受信した重複ブロードキャストパケットの数及び信号強度に基づいて当該ブロードキャストパケットを転送する確率を算出し（ＳＡＰＢ）、算出した転送確率に従って転送することである。提出している両方の態様とも、ブロードキャストカバー率を保証しながら転送ノードの数を大きく減少し、ネットワークにおける冗長流量を効率的に減少するとともにブロードキャストパケットの伝送遅延を短縮することができ、他のライト級ブロードキャストプロトコルの性能を大きく改善し、ブロードキャストのカバー率を効率的に保証することができる。【選択図】図４
2007184937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する方法であって、
ネットワークノードは一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数を記録し、当該ブロードキャストパケットを受信したときにランダム遅延を起動するステップと、
前記のランダム遅延の期間において、重複受信したブロードキャストパケットのホップ数を記録し、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数を前記の一回目で受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数と比較するステップと、
前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数が前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数より大きくなる場合、前記ネットワークノードは、受信したブロードキャストパケットを転送しないステップと、
前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数が前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数以下となる場合、前記ネットワークノードは、受信したブロードキャストパケットを転送するステップと、を含む方法。
【請求項２】
ブロードキャストパケットの存続期間フィールドを利用して前記のブロードキャストパケットのホップ数を計算するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
存続期間フィールドのデフォルト初期値から存続期間フィールドの現在値を減算することで、受信したブロードキャストパケットのホップ数を算出することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ブロードキャストパケットにホップ数フィールドを定義し、ブロードキャストパケットが一回転送される度に、前記のホップ数フィールドの値に１をインクリメントして受信したブロードキャストパケットのホップ数を指示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記のホップ数フィールドの初期値を０として設定することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
受信したブロードキャストパケットが一回目に受信されたか否かを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する方法であって、
ネットワークノードは一回目に受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、当該ブロードキャストパケットを受信したときにランダム遅延を起動するステップと、
前記のランダム遅延の期間において、重複受信したブロードキャストパケットの数をカウントし、重複受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記信号強度を前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記信号強度と比較して、ブロードキャストパケットの最大信号強度を取得するステップと、
取得した最大信号強度と受信した重複ブロードキャストパケットの数とを利用して転送確率を算出するステップと、
算出した転送確率に従って受信したブロードキャストパケットを転送するステップと、を含む方法。
【請求項８】
重複ブロードキャストパケットカウンターＣの初期値を１と設置し、ブロードキャストパケットを重複受信する度に、Ｃの値に１をインクリメントするステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記のネットワークノードは、下記の式に従って転送確率ｐｒｏｂを計算し、
【数１】
2007184937.tif 000024
但し、Ｋは調整可能係数であり、Ｋの値は
【数２】
2007184937.tif 000025
を保証する必要があり、Ｃは受信した重複ブロードキャストパケットの数であり、ｆ（Ｃ）はＣの単調減少関数で、
【数３】
2007184937.tif 000026
となり、ｇ（Ｐｍａｘ）はＰｍａｘの単調減少関数で、
【数４】
2007184937.tif 000027
となり、Ｐｍａｘは前記の最大信号強度となることを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
【数５】
2007184937.tif 000028
但し、ｆ（Ｃ）は前記Ｃ値の単調減少関数で、
【数６】
2007184937.tif 000029
となり、Ｐｔは無線デバイスの受信できる信号の最小エネルギー閾値を表し、Ｐｍａｘは前記の最大信号強度となることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記の重複ブロードキャストパケットの信号強度を現在記録した信号強度と比較し、現在の信号強度を大きい値として更新するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、
一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数情報を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、ランダム遅延の期間において、受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数を記録し、記録した一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数と比較する転送情報分析手段と、
受信した重複ブロードキャストパケットのうちの少なくとも一つのブロードキャストパケットのホップ数が一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数より大きい場合に、前記ブロードキャストパケットを破棄し、全ての受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数が記録した一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数以下である場合に、前記ブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、
ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置。
【請求項１３】
前記転送情報分析手段は、ブロードキャストパケットを一回目に受信したときに、計時を開始する指令及びランダム遅延の時間の長さを送信遅延時間計時手段に出力することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
送信遅延時間計時手段は、ランダム遅延の時間の長さが経過した後、ランダム遅延の終了を表す信号を転送決定手段に送信することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の装置。
【請求項１５】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、
一回目に受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、ランダム遅延の期間において、受信した重複ブロードキャストパケットの数をカウントし、受信した重複ブロードキャストパケットの信号強度を記録し、記録した一回目に受信したブロードキャストパケットの強度と比較して最大の信号強度を取得する転送情報分析手段と、
最大の信号強度と受信した重複ブロードキャストパケットの数とに基づいて転送確率ｐｒｏｂを計算し、算出した転送確率に従ってブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、
ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置。
【請求項１６】
前記の転送決定手段は、下記の式に従って転送確率ｐｒｏｂを計算し、
【数７】
2007184937.tif 000030
但し、Ｋは調整可能係数であり、Ｋの値は
【数８】
2007184937.tif 000031
と保証する必要があり、Ｃは受信した重複ブロードキャストパケットの数であり、ｆ（Ｃ）はＣの単調減少関数で、
【数９】
2007184937.tif 000032
となり、ｇ（Ｐｍａｘ）はＰｍａｘの単調減少関数で、
【数１０】
2007184937.tif 000033
となり、Ｐｍａｘは前記の最大信号強度となることを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記の転送決定手段は、下記の式に従って転送確率ｐｒｏｂを計算し、
【数１１】
2007184937.tif 000034
但し、ｆ（Ｃ）は前記Ｃ値の単調減少関数で、
【数１２】
2007184937.tif 000035
となり、Ｐｔは無線デバイスの受信できる信号の最小エネルギー閾値を表し、Ｐｍａｘは前記の最大信号強度となることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記転送情報分析手段は、ブロードキャストパケットを一回目に受信したときに、計時を開始する指令及びランダム遅延の時間長さを送信遅延時間計時手段に出力することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
送信遅延期間計時手段は、ランダム遅延の時間の長さが経過した後、ランダム遅延の終了を表す信号を転送決定手段に送信することを特徴とする請求項１５又は１８に記載の装置。
【請求項２０】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、
一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数情報を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、後続で受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数を、記録した一回目で受信したブロードキャストパケットのホップ数と比較する転送情報分析手段と、
後続で受信した重複ブロードキャストパケットが一回目に受信したブロードキャストパケットよりも大きいホップ数を有する場合に、前記ブロードキャストパケットの転送を破棄する転送決定手段と、
ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置。
【請求項２１】
無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、
ネットワークノードが受信したブロードキャストパケットの重複回数及び受信した信号強度を記録する転送情報分析手段と、
受信したブロードキャストパケットの重複回数及び信号強度に基づいて転送確率を計算し、算出した転送確率に従ってブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、
ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線ネットワークにおける軽量型（制御負荷の軽い）ブロードキャスト方法及び装置に関し、特に、高いカバー率を保証しながら転送ノードの数を減少して、無線ノードの数を節約し、ネットワークにおける冗長流量を減少し、無線移動ネットワークにおいてライト級のブロードキャストを実現することができるホップ数又は伝送確率に基づくブロードキャスト方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線ネットワークにおいて、ブロードキャストは制御、管理及びルート構築などの情報伝搬機能を効率的に提供できるルーチング技術である。将来のユビキタス（ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ）マルチホップ無線移動ネットワークにおいて、ブロードキャスト技術はさらに広く応用されている。例えば、移動ゲートウェイは、制御、警報又は管理情報を無線ローカルネットワークにおけるデバイスへ配布することと、無線デバイスのルートを構築することと、特定のマスターの情報を検索することとに応用される。伝統的なブロードキャスト技術は、フラッディング（Ｆｌｏｏｄｉｎｇ）を基づくものであり、即ち、無線ネットワークにおける各ノードは、すべて受信したブロードキャストメッセージを転送することとなる。
【０００３】
図１は、伝統的な無線ブロードキャストネットワークにおけるノードがメッセージを伝送することを示す模式図である。図１に示すように、ノードｕがブロードキャストメッセージを送信すると、ノードｖとｗは、すべてノードｕでブロードキャストされたメッセージを受信する。伝統的な転送メカニズムに従うと、ブロードキャストメッセージを受信したノードｖとｗとも、受信したブロードキャストメッセージを外へ転送しなければならない。これによって、ノードｖとｗの間でも、受信したブロードキャストメッセージを互いに転送することになるため、必要のない冗長伝送となってしまう。
【０００４】
図２は、既存ネットワークにおける全てのノードがブロードキャストメッセージを転送することを示す模式図である。図２では、ノードＳが一つのブロードキャストメッセージのソースノードである。ノードＳがブロードキャストメッセージを発信する度に、その周りの当該ブロードキャストメッセージを受信した各ノードは、すべて受信したブロードキャストメッセージを外へ転送することになる。
【０００５】
すると、伝統的な無線ネットワークでは、ネットワークにおけるブロードキャストデータ流量が非常に大きくなる。なお、無線信号同士での干渉及びフラッディングのブロードキャストメッセージは、極大な信号冗長、衝突を招くことになり、いわゆる「ブロードキャストストーム」という問題となる。また、将来の移動デバイスのエネルギーは有限なものであり、大量な冗長ブロードキャストパケットの転送は、自身のエネルギーに対する大きい浪費となる。したがって、伝統的なブロードキャスト技術は、将来の無線移動自己組織ネットワークに適用できない。
【０００６】
前記のデメリットを克服するために、ネットワークにおけるブロードキャストパケットを転送するノードの数を減少する方法を提出する。例えば、ノードがブロードキャストパケットを受信する度に、受信したブロードキャストパケットを予め定めた確率で送信する。ブロードキャストパケットの衝突確率を減少するために、各ノードは、受信したブロードキャストパケットを送信するときに、ランダム遅延を行うべきである。当該遅延が終了したとき、当該ノードは、受信したブロードキャストパケットを一定の確率で転送する。当該ランダム時間は、ネットワークにおける各ノード毎に異なるものである。したがって、ネットワークにおける各ノードは、受信したブロードキャストパケットを同時に転送せず、衝突の確率を減少させる。
【０００７】
前記の方法に従って、転送ノードの数を減少することができるが、転送確率は予め設定されており、各ノードは、受信したブロードキャストパケットを転送するかどうかを設定された転送確率でランダムに決定するので、ネットワーク環境とはまったく関係なくなる。この場合に、転送確率が低く設定されると、ブロードキャストメッセージを転送するノードの大きな減少を招いて、ネットワークにおける多くのノードは、ブロードキャストメッセージを受信できなくなり、ブロードキャストカバー率に影響してしまう。一方、転送確率が高く設定されると、減少される転送ノードの数が小さすぎ、冗長伝送の低減及び衝突の減少の効果を実現しにくくなる。
【０００８】
また、確率が固定された方法においては、転送確率が予め設定され、ネットワークの疎密の度合いに応じて設定確率を変更することができず、柔軟性が低い。
【０００９】
従来技術に採用された他の方法は、ノードがブロードキャストパケットを一回目に受信した後、一つの遅延を起動し、この遅延内で同じブロードキャストパケットの受信回数をカウントする。ブロードキャストパケットの重複受信回数が予め定めた閾値を上回ると、当該ノードは、受信したブロードキャストパケットの転送を破棄する。ブロードキャストパケットの受信回数が予め定めた閾値に達していなければ、当該ノードは受信したブロードキャストパケットを転送する。当該方法の元は、あるノードが重複受信の何らかのブロードキャストパケットを受信した回数が大きい場合、当該ノードの周りにある多くのノードが当該ブロードキャストパケットを既に受信したことを表明するので、当該ブロードキャストパケットを周りのノードへ転送する必要はないことである。しかしながら、当該方法では、予め定めた閾値も固定されたものであり、性能の優劣は設定した閾値による。閾値が低く設定されれば、ブロードキャストカバー率に影響が与えられ、閾値が高く設定されれば、転送ノードの数を効率に減少しにくくなってしまう。したがって、当該方法も外部ネットワークの粗密又は密集の度合いに応じて設定の閾値を調整できない。
【００１０】
現在、改善されたブロードキャストプロトコルは、トポロジー情報を必要とするプロトコルとトポロジー情報を必要としないプロトコルとの二つのタイプに分けられる。トポロジー情報を必要とするブロードキャストプロトコルにおいて、ネットワークにおける各ノードは、そのシングルホップ又はマルチホップで隣接のノードのトポロジー情報を把握する必要があり、これらのトポロジー情報に基づいて転送ツリーを構築する。このようなブロードキャストプロトコルは、できるだけ少ない転送ノード数によってブロードキャストのカバー率を保証することができる。しかしながら、トポロジー情報をメンテナンスする必要があるので、ノード同士はハローメッセージを周期的に交換しなければならない。将来の無線移動ネットワークについては、移動デバイスの大きいエネルギー消耗を招く。したがって、トポロジー情報の必要なブロードキャストプロトコルは、ユビキタス無線移動ネットワークに適しない。
【００１１】
トポロジー情報を必要としないブロードキャストプロトコルにおいて、ネットワークノードは何らのトポロジー情報も把握する必要はなく、各ノードはローカル情報のみに応じて、ある特定のブロードキャストパケットを伝送するかどうかを決定する。そこで、ノード同士は、情報を周期的に交換する必要がない。このようなプロトコルは、「ライト級」ブロードキャストプロトコルとも称される。明らかに、ライト級ブロードキャストプロトコルは、将来のユビキタンスの無線移動ネットワークによく適する。しかしながら、従来のライト級ブロードキャストプロトコルの性能はまだ理想的ではない。これは、ライト級ブロードキャストプロトコルにおいて、ネットワークノードは、ネットワーク全体の密度、トポロジーなどの情報をまったく把握せず、ブロードキャストパケットの転送は、ロカールで把握している情報のみに基づいて行われるからである。したがって、ブロードキャストのカバー率の保証又は転送ノードの数を効率的に減少することができないのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、高いブロードキャストカバー率を保証しながら転送ノードの数を減少させることができ、無線ノードのエネルギーを節約し、ネットワークでの冗長流量を大きく減少しブロードキャストパケットの伝送遅延を短縮することができる、無線ネットワークにおけるホップ数に基づくブロードキャスト転送方法及び装置に関することを目的とする。
【００１３】
本発明は、高いブロードキャストカバー率を保証しながら転送ノードの数を減少させることができ、無線ノードのエネルギーを節約し、ネットワークでの冗長流量を大きく減少しブロードキャストパケットの伝送遅延を短縮することができる、無線ネットワークにおける自己適応確率に基づくブロードキャスト転送方法及び装置に関することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記の目的を実現するために、本発明の一アスペクトによると、本発明は、ネットワークノードは一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数を記録し、当該ブロードキャストパケットを受信したときにランダム遅延を起動するステップと、前記のランダム遅延の期間において、重複受信したブロードキャストパケットのホップ数を記録し、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数を前記の一回目で受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数と比較するステップと、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数が前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数より大きくなる場合、前記ネットワークノードは、受信したブロードキャストパケットを転送しないステップと、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数が前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記ホップ数以下となる場合、前記ネットワークノードは、受信したブロードキャストパケットを転送するステップと、を含む方法を提供する。
【００１５】
本発明の他のアスペクトによると、本発明は、無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する方法であって、ネットワークノードは一回目に受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、当該ブロードキャストパケットを受信したときにランダム遅延を起動するステップと、前記のランダム遅延の期間において、重複受信したブロードキャストパケットの数をカウントし、重複受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、前記の重複受信したブロードキャストパケットの前記信号強度を前記の一回目に受信したブロードキャストパケットの前記信号強度と比較して、ブロードキャストパケットの最大信号強度を取得するステップと、取得した最大信号強度と受信した重複ブロードキャストパケットの数とを利用して転送確率を算出するステップと、算出した転送確率に従って受信したブロードキャストパケットを転送するステップと、を含む方法を提供する。
【００１６】
本発明のまた他のアスペクトによると、本発明は、無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数情報を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、ランダム遅延の期間において、受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数を記録し、記録した一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数と比較する転送情報分析手段と、受信した重複ブロードキャストパケットのうちの少なくとも一つのブロードキャストパケットのホップ数が一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数より大きい場合に、前記ブロードキャストパケットを破棄し、全ての受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数が記録した一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数以下である場合に、前記ブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置を提供する。
【００１７】
本発明のまた他のアスペクトによると、本発明は、無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、一回目に受信したブロードキャストパケットの信号強度を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、ランダム遅延の期間において、受信した重複ブロードキャストパケットの数をカウントし、受信した重複ブロードキャストパケットの信号強度を記録し、記録した一回目に受信したブロードキャストパケットの強度と比較して最大の信号強度を取得する転送情報分析手段と、最大の信号強度と受信した重複ブロードキャストパケットの数とに基づいて転送確率ｐｒｏｂを計算し、算出した転送確率に従ってブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置を提供する。
【００１８】
本発明のまた他のアスペクトによると、本発明は無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、一回目に受信したブロードキャストパケットのホップ数情報を記録し、これと同時にランダム遅延を起動し、後続で受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数を、記録した一回目で受信したブロードキャストパケットのホップ数と比較する転送情報分析手段と、後続で受信した重複ブロードキャストパケットが一回目に受信したブロードキャストパケットよりも大きいホップ数を有する場合に、前記ブロードキャストパケットを破棄する転送決定手段と、ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置を提供する。
【００１９】
本発明のまた他のアスペクトによると、本発明は、無線ネットワークにおいてブロードキャストパケットを転送する装置であって、ネットワークノードが受信したブロードキャストパケットの重複回数及び受信した信号強度を記録する転送情報分析手段と、受信したブロードキャストパケットの重複回数及び信号強度に基づいて転送確率を計算し、算出した転送確率に従ってブロードキャストパケットを転送する転送決定手段と、ランダム遅延を計時する送信遅延時間計時手段と、を備える装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様では、ブロードキャストパケットのホップ数情報を転送可否の根拠として利用する。本発明の他の態様では、受信した重複ブロードキャストパケットの数及び信号強度に基づいて当該ブロードキャストパケットを転送する確率を算出する。提出している両方の態様とも、ブロードキャストカバー率を保証しながら転送ノードの数を大きく減少し、ネットワークにおける冗長流量を効率的に減少するとともにブロードキャストパケットの伝送遅延を短縮することができ、他のライト級ブロードキャストプロトコルの性能を大きく改善させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳しく説明する。説明するときに、本発明に対する理解を明らかにするために、本発明に対する必要ない細部及び機能を省略する。
【００２２】
以下、メッシュネットワークを例として本発明のブロードキャストパケット転送の実施例を説明する。無線網状（メッシュ）ネットワークは、マルチホップネットワークとも称され、伝統的な無線ネットワークとはまったく異なる新型の無線ネットワーク技術である。伝統的な無線ローカルネットワークにおいて、各クライアントは、アクセスポイント（ＡＰ）と接続された無線リンクを介してネットワークにアクセスする。ユーザは通信しようとすれば、先ずある固定のアクセスポイントにアクセスしなければならない。このようなネットワーク構造は、シングルホップネットワークと称される。これに対して、メッシュネットワークにおいて、何らかの無線デバイスノードとも送受信でき、各ノードは、一つ又は複数の対等なノードと直接通信できる。注意すべき処として、本発明の方法は無線マルチホップネットワークに限るものではなく、他の無線ネットワークにも適用する。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施例による無線ネットワークにおいてホップ数に基づくブロードキャスト（ＨＣＡＢ：Ｈｏｐ  Ｃｏｕｎｔ−Ａｉｄｅｄ  Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）の無線デバイスノード（ブロードキャスト転送装置）を示すブロック図である。実例として、無線デバイスノードは、パソコン、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）等のような無線デバイスであってもよい。図３は、簡単にするために、無線デバイスノードにおける本発明内容に関する部分のみを示し、明らかにするために本発明のブロードキャスト転送と関係ない内容は省略する。
【００２４】
以下、本発明の実施例によるホップ数に基づくブロードキャスト（ＨＣＡＢ）の無線デバイスノードの構造について図３を参照して説明する。図３に示すように、本実施例によると、ネットワークノードとなる無線デバイスノードであるブロードキャスト転送装置は、送信機３１、受信機３２、転送情報分析ユニット３３、転送決定ユニット３４、送信遅延時間計時ユニット３５、及びデータ処理ユニット３６を含む。
【００２５】
ＨＣＡＢにおいて、ノードはブロードキャストパケットのホップ数情報を、受信したブロードキャストパケットを転送するか否かを決定する根拠として利用する。各ノードは、重複受信のブロードキャストパケットを一回目に受信した情報と比較する。
【００２６】
図３に示すように、受信機３２は他のネットワークノードから送信されたブロードキャストパケットを受信し、受信したブロードキャストパケットをデータ処理ユニット３６に提供してデータ回復に関する処理を行う。当該処理は、本発明の内容と直接関係しないので、簡単化のために説明を省略する。
【００２７】
受信機３２は、受信したブロードキャストパケットを転送情報分析ユニット３３に提供する。転送情報分析ユニット３３が当該ブロードキャストパケットｘを初めて受信したとき、ノードはｘのホップ数情報を記録し、ＨＣ０として記録するとともに、ランダム遅延
【数１】
2007184937.tif 000003
【００２８】
を起動する。ここで、ランダム遅延を起動するのは、転送パケットが衝突する確率を減少するためである。伝統的なブロードキャストプロトコルでは、当該遅延メカニズムが既に存在した。そして、時間段Ｔｄ内において、当該ノードはｘと重複するブロードキャストパケットを受信していれば、重複ブロードキャストパケットのホップ数の情報を記録し、
【数２】
2007184937.tif 000004
【００２９】
、ここで、ｎはＴｄ内で受信した重複ブロードキャストパケットｘの数である）とする。転送情報分析ユニット３３は、重複ブロードキャストパケットのホップ数を記録したＨＣ０と比較し、比較結果を転送決定ユニット３４に提供する。
【数３】
2007184937.tif 000005
【００３０】
とし、ランダム遅延Ｔｄが終了したとき、ＨＣｍａｘがＨＣ０より大きくなれば、転送決定ユニット３４はブロードキャストパケットｘを破棄することを当該ノードに指令する。転送情報分析ユニット３３の提供した結果はＨＣｍａｘがＨＣ０以下となれば、転送決定ユニット３４は当該ブロードキャストパケットを転送することを当該ノードに指令する。前記の動作プロセスでは、送信遅延時間計時ユニット３５によってランダム遅延を計時する。具体的には、転送情報分析ユニット３３がブロードキャストパケットｘを初めて受信したときに、計時を開始する指令及びランダム遅延の時間長さを送信遅延時間計時ユニット３５に出力する。ランダム遅延の時間長さを経過した後、送信遅延時間計時ユニット３５は、ランダム遅延Ｔｄの終了を表す信号を転送決定ユニット３４に送信する。
【００３１】
注意すべき処として、前記のプロセスでは、ブロードキャストパケットｘのホップ数の情報を得る方法が複数ある。例えば、当該ブロードキャストパケットの存続期間（ＴＴＬ：ｔｉｍｅ  ｔｏ  ｌｉｖｅ）フィールドからホップ数の情報を計算して取得する。ＴＴＬ情報は、ブロードキャストパケットの帰還を含むために、ブロードキャストパケットのホップしたホップ数を規定している。そこで、従来のブロードキャストパケットにおけるＴＴＬ情報を利用して、受信したブロードキャストパケットのホップ数を計算できる。計算方法は、ホップ数＝ＴＴＬのデフォルト初期値−ＴＴＬ現在値となる。従来のブロードキャストプロトコルには、ＴＴＬ（ｔｉｍｅ  ｔｏ  ｌｉｖｅ）フィールドを含む。例えば、現在のＴＴＬ値が１４でＴＴＬのデフォルト初期値が１６であるとすれば、ブロードキャストパケットｘの経過したホップ数は、１６−１４＝２となる。
【００３２】
他の方法は、ブロードキャストパケットに一つのホップ数（ｈｏｐ＿ｃｏｕｎｔ）フィールドを定義することである。当該フィールドの初期値が零であり、ブロードキャストパケットが一回転送された度に、ｈｏｐ＿ｃｏｕｎｔフィールドは１をインクリメントさせる。
【００３３】
以下、ＨＣＡＢ方式の動作フローを簡単な実例で説明する。無線ノードがブロードキャストパケットｘを一回目に受信した時にそのホップ数が２であるとし、ノードはランダム遅延Ｔｄを起動し、Ｒの初期値をｔｒｕｅとする。注意すべき処として、ここでのＲはブール変数であり、Ｒの値がｔｒｕｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを転送するべきことを表し、Ｒの値がｆａｌｓｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを破棄するべきことを表す。Ｔｄが終了する前に、ノードは一つの重複のｘを受信し、そのホップ数は３である。情報分析プロセスに基づいて、３＞２となるので、Ｒの値はｆａｌｓｅに変更される。ランダム遅延Ｔｄが終了したとき、Ｒの値がｆａｌｓｅであるため、ノードは当該ブロードキャストパケットを破棄する。
【００３４】
以下、第１の実施例によるホップ数に基づく無線デバイスノードの転送情報分析フローについて図４を参照して説明する。
【００３５】
図４に示すように、ネットワークにおけるあるノードが一つのブロードキャストパケットｘを発信したとき、その周りのネットワークノードは、ステップＳ４１１にて当該ブロードキャストパケットｘを受信する。当該ブロードキャストパケットｘを一回目に受信したか否かをステップＳ４１２にて判断する。ブロードキャストパケットｘを一回目に受信したとステップＳ４１２にて判断していれば、フローはステップＳ４１３に移行し、一つのブール変数Ｒを設置してその初期値をｔｒｕｅとし、ブロードキャストパケットｘのホップ数情報ＨＣ０を記録する。注意すべき処として、ここでのＲは一つのブール変数であり、Ｒの値がｔｒｕｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを転送するべきことを表し、Ｒの値がｆａｌｓｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを破棄するべきことを表す。そして、一つのランダム遅延
【数４】
2007184937.tif 000006
【００３６】
をステップＳ４１４にて起動する。Ｔｄ時間内にノードが重複のブロードキャストパケットｘを受信していれば、フローはステップＳ４１５に移行し、Ｒがｔｒｕｅであるか否かを判断する。ＲがｆａｌｓｅであるとステップＳ４１５にて判断していれば、当該重複のブロードキャストパケットを無視する。ＲがｔｒｕｅであるとステップＳ４１５にて判断していれば、ノードは当該重複のブロードキャストパケットのホップ数情報ＨＣをステップＳ４１６にて抽出し、ステップＳ４１７にてＨＣを記録したブロードキャストパケットＨＣ０と比較する。ＨＣ＞ＨＣ０となれば、フローはステップＳ４１８に移行し、Ｒをｆａｌｓｅに設置する。
【００３７】
ランダムな遅延Ｔｄが終了したとき、ＨＣＡＢは転送決定プロセスを起動し、図５は、本発明の第１の実施例によるホップ数に基づくブロードキャスト転送決定のフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ５１１において、Ｒの値がｔｒｕｅであるか否かを判断する。ここでのＲは一つのブール変数であり、Ｒの値がｔｒｕｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを転送するべきことを表し、Ｒの値がｆａｌｓｅであるとき、受信したブロードキャストパケットを破棄するべきことを表す。注意すべき処として、Ｒの値は、図４のフローにおけるパケットホップ数情報による分析結果に応じて決定されたものである。手順における判断結果がＹｅｓとなれば、フローはステップＳ５１３に移行し、ノードは受信したブロードキャストパケットｘを転送する。判断結果がＮＯとなれば、フローはステップＳ５１２に移行し、受信したブロードキャストパケットｘを破棄し、当該ブロードキャストパケットを転送しない。
【００３８】
簡単に言うと、ネットワークノードは、ブロードキャストパケットを一回目で受信したとき、当該ブロードキャストパケットのホップ数ＨＣ０を記録し、ランダム遅延を起動する。当該遅延期間において、受信した全ての重複ブロードキャストパケットのホップ数を記録する。これらの受信したブロードキャストパケットのうち一つの重複のブロードキャストパケットのホップ数が、当該ブロードキャストパケットを一回目に受信したときに記録したホップ数を上回る限り、当該遅延が終了するまで、当該ノードは受信した重複のブロードキャストパケットを転送しない。
【００３９】
図６(Ａ)及び(Ｂ)は、本実施例によるノードの転送プロセスの模式図を示す。図６(Ａ)に示すネットワーク構造の場合では、ノードＡがブロードキャストパケットを送信すると、ノードＡの通信範囲内にあるノードＢ及びＣは当該ブロードキャストパケットを受信する。この時、ノードＢ及びＣは当該ブロードキャストパケットを１ホップ目として受信し、即ちＨＣ＝１となり、ノードＢ及びＣは互いに通信する範囲内にある。ノードＢがノードＣよりもンダム遅延を早く終了し、ノードＢは受信したブロードキャストパケットをノードＣ及びＤに転送するとする。ノードＣ及びＤは当該ブロードキャストパケットを受信する。ノードＣは、ノードＢが送信した重複のブロードキャストパケットをさらに受信し、そのホップ数がＨＣ＝２と更新されるので、ノードＣは、ホップ数がもともと記録されているホップ数よりも大きいブロードキャストパケットをさらに受信したことを、比較によって判断する。ノードCは周りのノードが既に該受信したブロードキャストパケットを転送したことを判断し、ノードC自身は該ブロードキャストパケットを転送する必要がないと判断する。
【００４０】
図６(Ｂ)は、一ホップ目のブロードキャストパケットを受信するノードＢ及びＣが互いに通信する範囲外にある場合を示す。ノードＡがブロードキャストパケットを送信するときに、ノードＡの通信範囲内にあるノードＢ及びＣは、当該ブロードキャストパケットを受信する。この時、ノードＢ及びＣが受信した当該ブロードキャストパケットが一ホップ目であり、即ちＨＣ＝１となる。ノードＢ及びＣが互いにブロードキャスト範囲外にあり、両方ともホップ数の更に高いブロードキャストパケットが受信されていないので、ノードＢ及びＣは、受信したブロードキャストパケットをノードＤに転送する。言い換えれば、ノードＤはノードＢ及びＣで転送されたブロードキャストパケットを受信し、受信したブロードキャストパケットのホップ数のいずれもＨＣ＝２となる。前記の従来技術の方法によると、重複のブロードキャストパケットを受信したので、ノードＤは当該ブロードキャストパケットを転送しない。したがって、ノードＥは当該ブロードキャストパケットを受信することができず、ブロードキャストのカバー率に影響している。これに対して、本実施例の態様によると、ノードＤが受信したブロードキャストパケットのホップ数が等しくなるので（ＨＣ＝２）、ノードＤは受信したブロードキャストパケットを転送し続ける。こうして、ノードＥは当該ブロードキャストパケットを受信することができる。これによって、従来技術と比べて、本実施例による方法は、ブロードキャストのカバー率を向上させることが分かる。
【００４１】
図７は、本発明の第２の実施例による無線ネットワークにおける自己適応確率ブロードキャスト（ＳＡＰＢ）の無線ノードを示すブロック図である。第１の実施例と類似し、ＳＡＰＢ無線ノードは、送信機７１、受信機７２、転送情報分析ユニット７３、転送決定ユニット７４、送信遅延時間計時ユニット７５、及びデータ処理ユニット７６を含む。
【００４２】
第２の実施例の無線ノードの構造は、第１の実施例と同様である。その区別として、第２の実施例の無線ノードは、受信したブロードキャストパケットを転送するか否かを、外界環境の影響を受ける自己適応確率に応じて決定する。ここで、転送確率は外界環境の変化によって変化される。本実施例において、自己適応確率は、ノードが受信したブロードキャストパケットの重複回数と受信した信号の強さとによって決定される。
【００４３】
図面から分かるように、あるネットワークノードは受信した重複ブロードキャストパケットが多いほど、転送確率が小さいはずである。また、ブロードキャストパケットを受信した信号が強いほど、当該ブロードキャストパケットが転送される確率が小さいはずである。これは、受信したブロードキャストパケットの信号が強いほど、当該ブロードキャストパケットを受信したノードと当該ブロードキャストパケットを送信したノードとの距離が小さいと仮定できるからである。そこで、両方のカバーしているブロードキャスト区域は基本的に一致するべきであり、重複ブロードキャストパケットを受信したノードは、当該ブロードキャストパケットを転送する必要がない。
【００４４】
以下、自己適応確率ブロードキャスト（ＳＡＰＢ）の無線ノードの動作について図７を参照して説明する。簡単にするために、ここでは第１の実施例と同様の動作に対する説明を省略する。
【００４５】
受信機７２は、他のネットワークノードが送信したブロードキャストパケットを受信し、受信したブロードキャストパケットをデータ処理ユニット７６に提供してデータ回復に関する処理を行う。
【００４６】
受信機７２は、受信したブロードキャストパケットを転送情報分析ユニット７３にも提供する。転送情報分析ユニット７３があるブロードキャストパケットｘを初めて受信したときに、ノードは当該パケットｘの情報強度Ｐ０を記録するとともに、ランダム遅延
【数５】
2007184937.tif 000007
【００４７】
を起動する。ここで、ランダム遅延を起動するのは、転送パケットが衝突する確率を減少するためである。伝統的なブロードキャストプロトコルでは、当該遅延メカニズムが既に存在する。そして、時間段Ｔｄ内において、当該ノードはｘと重複するブロードキャストパケットを受信していれば、重複ブロードキャストパケットの信号の強度
【数６】
2007184937.tif 000008
【００４８】
、ここで、ｎはＴｄ内で受信した重複ブロードキャストパケットｘの数である）を記録する。転送情報分析ユニット７３は、重複ブロードキャストパケットの信号強度を記録した信号強度Ｐ０と比較し、比較結果を転送決定ユニット７４に提供する。ランダム遅延Ｔｄが終了したときには、
【数７】
2007184937.tif 000009
【００４９】
とし、即ち最大の信号強度を抽出する。転送決定ユニット７４は、最大の信号強度に基づいて転送確率ｐｒｏｂを計算し、算出した転送確率に従ってブロードキャストパケットｘを転送する。ｐｒｏｂは、下記の式（１）によって算出される。
【数８】
2007184937.tif 000010
【００５０】
但し、Ｋは調整可能係数であり、Ｋの値は
【数９】
2007184937.tif 000011
【００５１】
を保証する必要があり、ｎは受信した重複ブロードキャストパケットの数であり、ｆ（ｎ）はｎの単調減少関数で、
【数１０】
2007184937.tif 000012
【００５２】
となり、ｇ（Ｐｍａｘ）はＰｍａｘの単調減少関数で、
【数１１】
2007184937.tif 000013
【００５３】
となる。
【００５４】
前記動作プロセスでは、送信遅延計時ユニット７５によってランダム遅延を計時する。具体的には、転送情報分析ユニット７３がブロードキャストパケットｘを初めて受信したときに、計時を開始する指令及びランダム遅延の時間長さを送信遅延時間計時ユニット７５に出力する。ランダム遅延の時間長さを経過した後、送信遅延時間計時ユニット７５は、ランダム遅延Ｔｄの終了を表す信号を転送決定ユニット７４に送信する。
【００５５】
ＳＡＰＢ方式では、無線デバイスによって、受信したブロードキャストパケットに対する毎回の転送確率が異なる。これは、各無線デバイスのパラメータが異なるからである。また、転送確率が異なることは、ＳＡＰＢ方式が外部環境を反映する特徴も表明する。
【００５６】
以下、本発明の第２の実施例による自己適応確率ブロードキャスト（ＳＡＰＢ）の転送情報分析のプロセスについて図８を参照して説明する。ネットワークノードは、ブロードキャストパケットｘをステップＳ８１１にて受信すると、当該ブロードキャストパケットｘが一回目に受信されたか否かをステップＳ８１２にて判断する。ｘが一回目に受信されたと判断していれば、フローはステップＳ８１３に移行し、ブロードキャストパケットｘの信号強度Ｐｘを記録する。そして、初期値が１のカウンターＣ（未図示）をステップＳ８１４にて設置し、ランダム遅延
【数１２】
2007184937.tif 000014
【００５７】
をステップＳ８１５にて起動する。Ｔｄ期間においてノードは重複のｘを受信していれば、ステップＳ８１６にてＣの値に１をインクリメントする。そして、ステップＳ８１７にて当該重複ブロードキャストパケットの信号強度を記録し、ステップＳ８１８にて当該重複ブロードキャストパケットの信号強度を現在記録したＰｘと比較する。Ｐｘの方が小さいであれば、ステップＳ８１９にてＰｘをより大きい値に更新し、Ｐｍａｘとする。ランダム遅延Ｔｄが終了したとき、ＳＡＰＢは転送決定プロセスを起動する。
【００５８】
図９はＳＡＰＢの転送決定プロセスを示す。Ｓ９１１において、転送決定ユニット７４は、下記の式（２）を利用して転送確率ｐｒｏｂを算出する。
【数１３】
2007184937.tif 000015
【００５９】
但し、Ｋは調整可能な係数であり、Ｋの値は
【数１４】
2007184937.tif 000016
【００６０】
と保証する必要があり、ｆ（Ｃ）はＣの単調減少関数で、
【数１５】
2007184937.tif 000017
【００６１】
となる。ここで、パラメータＣは前記のｎに対応するもので、受信した重複ブロードキャストパケットの数に対応する。ｇ（Ｐｍａｘ）はＰｍａｘの単調減少関数で、
【数１６】
2007184937.tif 000018
【００６２】
となる。
【００６３】
そして、ステップＳ９１２において、ノードは確率ｐｒｏｂでブロードキャストパケットｘを転送する。以下、具体的に実現する場合でのＫ，ｆ（Ｃ）及びｇ（Ｐｍａｘ）の値の実例を提示する。
【数１７】
2007184937.tif 000019
【００６４】
となる。ｇ（Ｐｍａｘ）も信号強度と転送確率との関数となり、但し、Ｐｔは無線デバイスの受信エネルギーの閾値、即ち無線デバイスの受信できる信号の最小エネルギーを表し、Ｐｍａｘは受信したブロードキャストパケットの最大信号強度を表す。注意すべき処として、前記の転送確率を計算する式は一例に過ぎず、本発明の採用可能な計算方式はこれに限られず、他の計算方式を採用してもよい。
【００６５】
簡単に言うと、ＳＡＰＢ方式では、ノードが一番目のブロードキャストパケットｘを受信し、その信号強度がＰ０であるとし、ノードはランダム遅延Ｔｄを起動する。Ｔｄ期間内において、当該ノードはさらに二つの重複したｘを受信し、その信号強度がそれぞれＰ１とＰ２となる。Ｐ１＞Ｐ０且つＰ１＞Ｐ２とする。ランダム遅延Ｔｄが終了したとき、ｐｒｏｂは
【数１８】
2007184937.tif 000020
【００６６】
として算出される。Ｋ＝１、ｆ（３）＝１／３且つｇ（Ｐｍａｘ）＝３／４とすれば、ｐｒｏｂは１／４となる。この時、ノードは１／４の確率で当該ブロードキャストパケットを転送する。
【００６７】
本発明によるＨＣＡＢ方式は、ホップ数の情報を効率的に利用する。ノードがホップ数の更に大きい重複ブロードキャストパケットを受信していれば、当該ノードの周りのノードがすべてこのブロードキャストパケットを受信したことを暗示するので、当該パケットを転送する必要はない。ＳＡＰＢ方式は、重複パケットの数と信号強度との両方を統合して、確率の方式によってブロードキャストパケットを転送し、受信した重複パケットが多く、信号強度が強いほど、当該ノードの周りのノードが当該ブロードキャストパケットを受信した確率が大きいと表明するので、より小さい確率で当該パケットを転送し得る。したがって、本発明の両方式は転送ノードの数を大きく減少し、ブロードキャストのカバー率を効率的に保証することができる。
【００６８】
本発明による方法は、ブロードキャストパケットを転送するか否かの根拠として余分なネットワーク情報交換を必要とせず、既知のローカル情報を効率的に利用することができ、高いブロードキャストカバー率を保証しながら転送ノードの数を大きく減少し、ネットワーク冗長流量を減少し、ブロードキャストパケットの転送遅延を短縮することができ、伝統的なブロードキャストプロトコルと比べて、全体ネットワークのブロードキャストエネルギー消耗を代表的な場合に５０％以上節約させる。
【００６９】
図１０(Ａ)から(Ｃ)までは、本発明によるブロードキャスト転送方法と従来技術の原理との比較模式図である。図１０(Ａ)は伝統的ブロードキャストプロトコルの転送原理を示す。図１０(Ｂ)は本発明によるＨＣＡＢ方式の転送原理を示す。図１０(Ｃ)は本発明によるＳＡＰＢ方法の転送原理を示す。伝統的ブロードキャストプロトコルでは、ランダム遅延内にプロトコルが何らの分析処理も行わないことが分かる。ランダム遅延が終了した後、プロトコルはブロードキャストパケットを直接に転送する。ＨＣＡＢ方法では、ランダムな遅延内に、プロトコルが受信した重複ブロードキャストパケットのホップ数に対して情報分析を行う。ランダムな遅延が終了した後、プロトコルは分析結果に応じてブロードキャストパケットを転送するか否かを決定する。ＳＡＰＢ方式では、ランダム遅延内に、当該方法が受信した重複ブロードキャストパケットの数及び信号強度に対して情報分析を行う。ランダムな遅延が終了した後、当該方法は分析結果に応じて一定の確率でブロードキャストパケットを転送する。
【００７０】
図１１から１３までは、本発明によるブロードキャスト転送方法と従来技術との性能比較の模式図である。
【００７１】
図１１から図１３までの性能評価では、本発明による方法、伝統的ブロードキャスト方法（フラッジングに基づく）、及び他の両種類のライト級ブロードキャスト方法を、計数ブロードキャスト（ＣＢ）と固定確率ブロードキャスト（ＰＢ）とに基づいて性能を比較する。ＣＢ方法については、その性能が計数閾値ＣＨによって決定され、ＰＢ方法については、その性能がプリセット確率ｐで決定される。比較するときには、ＣＢ方法でのＣＨ閾値は２から４を取り、それぞれＣＢ−２，ＣＢ−３及びＣＢ−４とし、ＰＢ方法のプリセット確率ｐとして０．５と０．６を取り、それぞれＰＢ−５及びＰＢ−６とする。前記のＣＨ及びＰＢの選び取りは、ＣＢ及びＰＢプロトコルでコメントする代表的な値となり、その性能特徴を充分に表す。ＳＡＰＢプロトコルについて、ｆ（Ｃ）及びｇ（Ｐｍａｘ）は、
【数１９】
2007184937.tif 000021
【００７２】
として計算し、Ｋはそれぞれ１及び１．１を取る。
【００７３】
図１１(Ａ)と(Ｂ)は、相関方法と本発明による方法との転送ノード数及びカバー率の比較を示す。図１１(Ａ)は、ブロードキャストカバー率に対する比較の結果を示す。図１１(Ｂ)は、転送ノード数に対する比較の結果を示す。ここで、カバー率とは、ネットワークにおける特定ブロードキャストパケットの受信できるノードの数と、ネットワークにおける全てのノードの数との比である。あるブロードキャストパケットｘについては、ネットワークにおいてＡ個のノードが当該ブロードキャストパケットを受信するとし、ネットワークにおいて総計してＢ個のノードがあるとすれば、ブロードキャストのカバー率は
【数２０】
2007184937.tif 000022
【００７４】
となる。
【００７５】
図１１(Ａ)から分かるように、伝統的ブロードキャストプロトコルは最高なカバー率を有する。これは、伝統的ブロードキャストプロトコルにおいて、全てのノードが受信したブロードキャストパケットの転送を行うからである。ＣＢ−４プロトコルとＳＡＰＢ方式とのカバー率は、伝統的ブロードキャストプロトコルに非常に近接している。ＳＡＰＢ方式について、Ｋが１．１の時のカバー率はＫが１の時のカバー率より高くなり、これはＫが１．１の時にノードがより高い転送確率を有するからである。ＨＣＡＢ方式とＣＢ−３プロトコルとは、近似のカバー率性能を有する。ＰＢ−４、ＰＢ−５及びＣＢ−２プロトコルのカバー率性能より劣る。ネットワークノード数の増加、即ちネットワーク密度の増大につれて、全てのプロトコルでのカバー率性能は向上され、ネットワーク密度が極大である場合、全てのプロトコルでのブロードキャストカバー率はいずれも１００％となる。
【００７６】
図１１(Ｂ)から分かるように、ブロードキャストプロトコルによって転送ノード数性能は大きい差異がある。ネットワークノード数の増加につれて、伝統的ブロードキャストプロトコルでの転送ノード数は直線的に増加するのに対して、ライト級ブロードキャストプロトコルでの転送ノード数は緩やかに増加する。全てのプロトコルにおいて、本発明によるＳＡＰＢ及びＨＣＡＢ方式は、最少の転送ノード数を有する。但し、ＳＡＰＢ方式での転送ノード数の性能はＨＣＡＢよりも少し優れている。他のライト級ブロードキャストプロトコルのうち、ＣＢ−２の転送ノード数が最少で、ＣＢ−４が最多である。ＳＡＰＢ方式において、Ｋが１．１の時での転送ノード数は、Ｋが１の時での転送ノード数よりも多くなる。明らかに、Ｋの値の選択は、ＳＡＰＢプロトコルの性能に対するバランスであり、Ｋの値が大きいほどＳＡＰＢ方式でのカバー率が高くなるが、これとともに転送ノード数も多くなる。性能評価の結果によると、具体的に実現する場合では、Ｋの値を１とするとＳＡＰＢが優れた性能を達成できる。
【００７７】
図１１(Ａ)及び(Ｂ)で提供した結果を合わせて、本発明の提供している両種類のライト級ブロードキャスト方法は、相関プロトコルに比して、より少ない転送ノード数によって近似の又はより高いカバー率性能を達成できることが分かる。言い換えれば、相関プロトコルに比して、ＳＡＰＢ及びＨＣＡＢ方式は優れた性能メリットを持つと言える。
【００７８】
図１２は、相関プロトコルと本発明の方法とのブロードキャストエネルギー節約の比較模式図である。ここで、エネルギーの節約は、伝統的ブロードキャストプロトコルと比較して得るものである。一つのパケットをブロードキャストするときに、伝統的ブロードキャストプロトコルでの全てのネットワークデバイスが消耗するエネルギーの合計をＥ１とし、ライト級ブロードキャストプロトコルでの全てのネットワークデバイスが消耗するエネルギーの合計をＥ２とすると、節約したエネルギーは、
【数２１】
2007184937.tif 000023
【００７９】
として算出される。
【００８０】
図１２から分かるように、ネットワークノード数が増加する場合に、全てのライト級プロトコルは、いずれもエネルギーをより効率的に節約できる。ＳＡＰＢ方式で節約されるエネルギーが最多であり、平均して約６０％のエネルギーを節約できる。ＨＣＡＢ及びＣＢ−２は、平均して約５３％のエネルギーを節約できる。ＨＣＡＢとＣＢ−２と比べると、ＨＣＡＢ方式で節約したエネルギーが２％ほど多くなる。他のライト級プロトコルで節約されたエネルギーは比較的限られており、平均して３０％〜４０％ほど節約できる。
【００８１】
ライト級ブロードキャストプロトコルがエネルギーを節約できる本質的な原因は、転送ノード数の減少である。無線デバイスに対しては、データを送信するために消耗するエネルギーが主要部分となる。
【００８２】
図１２は、相関プロトコルと本発明方法とのブロードキャストパケット遅延に対する比較を示す。ここでの遅延とは、あるブロードキャストパケットがブロードキャスト源から送信されてから、ネットワークにおける最後の一つのノードが当該ブロードキャストパケットを受信するまでの時間差である。
【００８３】
図１２から分かるように、伝統的ブロードキャストプロトコルによる遅延が最大で、ＳＡＰＢ方式による遅延が最小であり、ＨＣＡＢ方式及びＣＢ−２プロトコルは近似の遅延を有するが、ＨＣＡＢ方式による遅延は少し少ない。他のプロトコルによる遅延は、ＨＣＡＢ及びＳＡＰＢ方式よりも大きく高くなる。
【００８４】
本発明によるＳＡＰＢ及びＨＣＡＢ方式が低遅延を有するのは、ネットワーク転送ノード数が小さいので、ネットワークにおけるデータ流量が大きく減少され、無線信号の衝突及びコリジョンの確率が減少され、データ送信バックオフの遅延がさらに減少され、ブロードキャストパケット伝送全体の遅延が減少されるからである。
【００８５】
注意すべき処として、本発明の無線ノードブロードキャスト転送方法は、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェアとソフトウェアとの組み合わせのいずれによっても実現することができる。
【００８６】
ここまでは、本発明について好ましい実施例を合わせて説明した。本発明の精神及び範囲から逸脱しない限り、様々な変更、交換又は追加を行ってもよいことは、当業者にとって理解し得る。そこで、本発明の範囲は前記特定の実施例に限られるものと理解してはならず、添付した請求項の範囲によって限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
本発明の前記並びにその他の目的、特徴及び利点は、以下に示す好ましい実施例の説明を、以下のような添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかとなるであろう。
【図１】伝統的な無線ブロードキャストネットワークにおけるノードがメッセージを伝送することを示す模式図である。
【図２】従来のネットワークにおける全てのノードがブロードキャストメッセージを転送することを示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施例による無線ネットワークにおいてホップ数に基づく無線ノード（ブロードキャスト転送装置）を示すブロック図である。
【図４】第１の実施例によるホップ数に基づくブロードキャスト転送情報分析のフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施例によるホップ数に基づくブロードキャスト転送決定のフローチャートである
【図６】(Ａ)及び(Ｂ)は、第１の実施例を採用したノードの転送プロセスの模式図を示す。
【図７】本発明の第２の実施例による無線ネットワークにおける自己適応確率の無線ノードを示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施例による自己適応確率のブロードキャスト転送情報分析のフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施例による自己適応確率のブロードキャスト転送決定のフローチャートである。
【図１０】(Ａ)〜(Ｃ)は、本発明によるブロードキャスト転送方法と従来技術の原理との比較模式図である。
【図１１】(Ａ)及び(Ｂ)は、従来のブロードキャストパケット転送方法と本発明によるブロードキャストパケット転送方法との転送ノード数及びカバー率の対比模式図である。
【図１２】従来のブロードキャストパケット転送方法と本発明によるブロードキャストパケット転送方法とのエネルギーの対比模式図である。
【図１３】従来のブロードキャストパケット転送方法と本発明によるブロードキャストパケット転送方法とのブロードキャストパケット遅延の対比模式図である。
【符号の説明】
【００８８】
３１…送信機、３２…受信機、３３…転送情報分析ユニット、３４…転送決定ユニット、３５…送信遅延時間計時ユニット、３６…データ処理ユニット、７１…送信機、７２…受信機、７３…転送情報分析ユニット、７４…転送決定ユニット、７５…送信遅延時間計時ユニット、７６…データ処理ユニット
【図１】
2007184937.tif 000036
【図２】
2007184937.tif 000037
【図３】
2007184937.tif 000038
【図４】
2007184937.tif 000039
【図５】
2007184937.tif 000040
【図６】
2007184937.tif 000041
【図７】
2007184937.tif 000042
【図８】
2007184937.tif 000043
【図９】
2007184937.tif 000044
【図１０】
2007184937.tif 000045
【図１１】
2007184937.tif 000046
【図１２】
2007184937.tif 000047
【図１３】
2007184937.tif 000048