センサネットワークにおける耐故障性の高い確率的配置の実現

摘要

センサノードは，屋外に放置されるため故障が発生しやすく，電池容量も少ないため，電池切れにより通信不能になる可能性も高い．したがって，ランダム故障，電池切れ故障によりセンサノードが通信不能になった場合でも，センサネットワークとしての性能を最大限維持できる（つまり，耐故障性の高い）ネットワーク技術が必要である．従来，電池切れ故障耐性を高めるために，センサのオン?オフ制御等によりセンサの電池容量を最大限に生かす技術が検討されてきた．ランダム故障耐性，電池切れ故障耐性を向上させるためには，これらの制御に加えてセンサノードの配置技術の検討が必要である．しかし，従来の配置法に関する検討は，一つひとつのセンサノードの座標を決める確定的配置であった．確定的配置には，多数のセンサを広域に配置する場合の配置コストが高く，実際のセンサノードの位置が規定の位置から外れた場合の影響も明確でないという欠点がある．確定的配置におけるこれらの問題を回避するためには，ノードの大体の位置を確率密度関数で決める確率的配置が有効である．そこで我々は，ランダム故障，電池切れ故障に対して高い耐故障性をもち，実現が容易な確率的配置法について検討してきた．以前の研究では，最初のステップとして，ノードの次数分布（隣接ノード数の分布）がべき分布に従うような確率的配置（べき配置）を提案し，耐故障性について評価を行った．その結果，べき配置のパラメータを適切に設定する（これは，べき分布の指数を調整することと等価である）ことにより，一般的な確率的配置よりも高い耐故障性を実現することを示した．本論文では，次のステップとして，高い耐故障性をもつだけでなく，実現も容易である確率的配置法を提案する．そのために，確率的配置がべき配置と同等の耐故障性をもつための条件を求め，最も簡単に実現できる確率的配置（単純拡散配置）の繰返しにより，求めた条件に合致する配置を実現する方法を提案する．