移動通信システムにおける分散情報配信法
Distributed Information Delivery Method for Mobile Communications
久 保 茂 靖 生 越 重 章
S. Kubo S. Ogose
(香川大学)
1．まえがき 通信・放送融合システムにおける情報配信法が提案されている[1]． しかしながら，この方法では，大容量コンテンツの入手にはマルチ キャストを利用するため，リアルタイム性の低い通信となる．リア ルタイム性を追及するとユニキャストが有効となるが，大容量デー タコンテンツ配信においては，ダウンロード時間が問題となる． 本稿では，この問題を解決するため，各受信端末の余剰メモリを活用 し，アドホックネットワークを用いて希望コンテンツを分散配信する方法 を提案する． 2．分散情報配信法 図1に分散情報配信法の概念を示す．コンテンツ配信手順は以下 のとおりである．なお，ユーザは主にマルチキャストを用いてデー タコンテンツが配信されているものとする．（データコンテンツは 複数ブロックから構成されている） 【第 1 ステップ】 (1) M1は，近傍のアシストユーザとアドホックネットワークを形 成する． (2) M1はデータコンテンツを分割し，アドホックネットワークを 介してアシストユーザに配信し，アシストユーザはそのデー タを余剰メモリに記憶する． 【第 2 ステップ】 (1) M2が，M 1と同じデータコンテンツの配信要求を発出する． (2) M 2の近傍に，第 1 ステップにおける分割データを保有するア シストユーザの有無を確認し，もしいれば，アドホックネッ トワークを介して当該データを入手する． (3) M2は，データコンテンツの不足分の配信要求を通信基地局に 対して送出し，ユニキャストで入手する． 3．ダウンロード時間の評価 【第 1 ステップ】 M1がアシストユーザに，データ容量Cを分割数dで分割したデー タコンテンツを，アドホックネットワーク（伝送速度Rad）で配信 に要する時間は次式で与えられる． ad R d i C T1= ここで，i (i = 1,2,･･･,d)はダウンロードできる情報数である．アシ ストユーザ数n が d 以上の場合，i = d となる． 【第 2 ステップ】 M2がnからiad個(iad = 0,1,･･･,d)の分割情報をダウンロードできる 確率Pad(n, iad,d)は次式で与えられる． r n m p r m p r C n d , ad i n, α p d , ad i n, ad P ( )= ( ) ( ) (1− ) − ここで，pmは第1ステップのアシストユーザが他セルへ移動する確 率である．また，pα(n, iad ,d)は，M2と同じセルにいるアシストユー ザ数rから，iad個の分割情報をダウンロードできる確率である．M2が 不足分のデータコンテンツ数iu (iu = d- iad)をユニキャストリンク（伝 送速度Ru）でダウンロードする確率は次式で与えられる． ) ( 1 ) (n,iu,d Pad n,iad,d u P = − また，ダウンロード時間Tad(n, iad,d)とTu(n, iu,d)は次式で表される． ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( u dR C u i d , u i n, u P d , u i n, u T ad dR C ad i d , ad i n, ad P d , ad i n, ad T = = ただし， ) ( )} 0 {1 ) 0 ( ) ( )} 0 ( {1 ) 0 ( u dR dC d , (n, u P d , n, u T ad dR dC d , n, ad P d , n, ad T − = − = よって，合計ダウンロード時間は次式で与えられる． 1 0 ) ( 0 ) ( ) ( 2 + ∑ = − + ∑ = = d d u i d , u i d n, u T d ad i d , ad i n, ad T d i, n, T 3 x 3 の正方形セル，Rad /Ru = 10 における第 1，2 ステップにおけ るダウンロード時間の合計を求めた．計算結果を図 2 に示す．ダウ ンロード時間はRuで規格化している．n = 0 の場合はすべての情報 をユニキャストでダウンロードした値である．nとdを同時に増加さ せた場合と，dを固定しnを増加させた場合の特性を示す．dを増加 させると，1 ユーザあたりのメモリ容量の負担を軽減させることが でき，ダウンロード時間も短縮できる．nおよびdを大きくしたとき の規格化ダウンロード時間はおよそ 0.6 に収束し，移動通信システ ムにおけるユニキャスト方式と比較して 40 % 改善される．コン テンツのファイルサイズが大きいときには効果が高い． 4．あとがき 大容量デジタルコンテンツを効率的にダウンロードするための 分散情報配信法について述べた．今後は，ユーザの移動や通信・放 送融合システムにおけるマルチキャストの利用を考慮に入れた検 討を行なう． 参考文献[1] M. Nishi et.al, ICMU2004, pp.204-209, Jan. 2004. Internet
Broadcasting Station (Multicast) Communication Base Station
(Unicast) M 2 M1 図 1 分散情報配信法の概念 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 アシストユーザ数, n R u で 規 格化し た ダ ウ ン ロ ー ド 時間 n = d d = 1 d = 2 d = 3 d = 4 d = 5 図 2 アシストユーザ数とダウンロード時間の関係
