ネットワークコーディングを用いた多対多端末間高信頼・低遅延ブロードキャスト

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  • ネットワークコーディング オ モチイタ タタイ タタンマツ カン コウシンライ ・ テイチエン ブロードキャスト
  • Multi-hop Wireless Broadcast with Network Coding for Reliable and Real-time Multi-point to Multi-point Communications

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抄録

車車間通信における車どうしの位置情報の交換や，携帯ゲーム端末どうしのアドホック対戦ゲームなど，無線マルチホップネットワークにおいて，多対多端末間でブロードキャスト通信を行うアプリケーションが注目されている．これらのアプリケーションにおいて，高い安全性や高い操作性といった性能を実現するためには，通信における高いリアルタイム性と信頼性を実現することが必須である．そこで本稿では，ネットワークコーディングを応用した，多対多端末間の高信頼・低遅延ブロードキャスト方式を提案する．提案方式では，符号化パケットの生成タイミングの調整に加え，隣接端末間相互の保持パケットの監視による，効率的な符号化パケットの生成数の調整により，リアルタイムアプリケーションの許容通信遅延の条件を満たしながら，多くの端末間での高信頼なブロードキャストを実現する．シミュレーションによる提案方式の評価を行い，提案方式が，フラッディングやMulti point relay（MPR）といった従来のブロードキャスト方式よりも，高いブロードキャスト成功率を達成できることを示す．具体的には，従来方式では端末数5台のときのみでしか達成できない99%以上のブロードキャスト成功率を，パケット生成間隔および許容通信遅延時間が50msの場合で最大35台，20msの場合で最大25台の端末数において達成することを示す．

This paper proposes multipoint-to-multipoint (MPtoMP) real-time broadcast transmission using network coding for supporting real-time application over wireless multi-hop networks, such as multiplayer video game. We aim to achieve highly reliable MPtoMP real-time broadcasting using IEEE 802.11 media access control (MAC) that does not include a retransmission mechanism for broadcasting mode. When each node detects packets from the other nodes in a sequence, the correctly detected packets are network-encoded, and the coded packet is broadcasted. Then each node tries to decode application packets from the broadcasted coded packets. Decoded application packets are encoded and broadcasted again. In order to realize efficient network coding and achieve high reliability, each node controls the number of coded packets to generate in each generation opportunity according to stored application packets at neighbor nodes. Our simulation results show that the proposed method can provide higher reliability than the other broadcasting schemes using flooding and multi point relay (MPR). Our proposed method achieves more than 99% of broadcast success ratio when the number of nodes is 35 for the permissible delay time of 50ms, and 25 for the permissible delay time of 20ms.

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