アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型MACプロトコルのための適応スリープ制御

全文

(1)通信技術の未来を切り拓く学生論文特集. 論文. アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルのための適応スリープ制御博昭† a). 高大平. 橋本典征††. 冨田真宏†††. 上原秀幸††††. 孝††††. Adaptive Sleep Control for Asynchronous MAC Protocols Adjusting Transition Timing to Active State Hiroaki TAKA†a) , Noriyuki HASHIMOTO†† , Masahiro TOMITA††† , Hideyuki UEHARA†††† , and Takashi OHIRA††††. あらまし無線センサネットワークでは，ネットワークを長期間稼働させるために消費電力を削減する必要がある．これまで，無線通信デバイスを効率的にスリープ状態に遷移することで省電力化を図る MAC (Medium Access Control) プロトコルが数多く提案されている．本論文では，アクティブ状態に遷移するタイミングを合わせる非同期型 MAC プロトコルに着目し，ネットワークトラヒックに応じて適応的にスリープ期間を設定する適応スリープ制御を提案する．適応スリープ制御を非同期型 MAC プロトコルの一つである PS-MAC に組み込み，実機実装実験及びシミュレーションによる大規模実験を行った．その結果，高トラヒック時にはパケット到達率を維持しながら遅延時間の削減が可能であり，低トラヒック時にはデューティーサイクルの改善効果があることを確認した．キーワード. センサネットワーク，MAC プロトコル，適応スリープ制御，省電力. 1. まえがき. ンサノードが互いに協調し合い，自律的に構築されたネットワークである．センサノードはセンサ，マイク. MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) 技術. ロプロセッサ，無線通信デバイスと，それらを駆動す. の急速な発展に伴って高性能なセンサの開発が可能と. るためのバッテリを搭載している．センサネットワー. なり，それらのセンサを用いた応用技術として無線セ. クでは，センサノードにより環境情報を取得し，無線. ンサネットワークへの関心が世界的に高まっている．. 通信によりシンクノードと呼ばれるローカルの基地局. 無線センサネットワークは，密に配置された多数のセ. に集められる [1]．無線センサネットワークでは，限られたバッテリの. †. 豊橋技術科学大学大学院電子・情報工学専攻，豊橋市 Graduate School of Electronic and Information Engineer-. ††. †††. ing, Toyohashi University of Technology, Toyohashi-shi,. 数のセンサノードを使用する場合，バッテリの交換は. 441–8580 Japan. ノード数が多く困難である．また，太陽光発電等の自. 豊橋技術科学大学大学院情報工学専攻，豊橋市 Graduate School of Information Engineering, Toyohashi. 家発電機構の利用はハードウェアコストの面や使用環. University of Technology, Toyohashi-shi, 441–8580 Japan. 境によって効率が左右される．そのため，センサノー. 豊橋技術科学大学大学院電気・電子情報工学専攻，豊橋市 Graduate School of Electrical and Electronic Information Engineering, Toyohashi University of Technology, Toyohashi-shi, 441–8580 Japan. ††††. 電力を効率的に利用することが求められている．多. 豊橋技術科学大学大学院電気・電子情報工学系，豊橋市. ドはより省電力であることが望ましい．センサノードにおける電力消費は，主にセンシング，演算処理，無線通信によるものである．その中でも特. Department of Electrical and Electronic Information Engi-. に無線通信の受信モード時の電力消費が相対的に大き. neering, Toyohashi University of Technology, Toyohashi-. い．また受信モードにおいては，データの送受信が無. shi, 441–8580 Japan a) E-mail: taka@comm.ee.tut.ac.jp. 電子情報通信学会論文誌. くても電力を消費する．文献 [2] ではこの問題をアイ c （社）電子情報通信学会 2012 B Vol. J95–B No. 2 pp. 199–207 . 199.

(2) 電子情報通信学会論文誌 2012/2 Vol. J95–B No. 2. ドルリスニング問題と定義しており，使用できる電力. るパケット数からトラヒックを推定する．高トラヒッ. に制限のあるセンサノードでは大きな問題となる．. ク時には遅延時間の増加及びパケット到達率の低下を. これまで，アイドルリスニングによる消費電力を削. 抑制するために，ノードのスリープ期間を短縮する．. 減するために様々な MAC プロトコルが提案されて. 一方，低トラヒック時には更にデューティサイクル削. いる [3]．TDMA 型の TRAMA [4] や LMAC [5] は，. 減効果を高めるために，スリープ期間を延長する．. 送受信のタイミングが把握できるため理想的なアクティブ/スリープスケジューリングが可能となる．しかし各ノードに通信スロットを割り当てる必要があり，. 2. アクティブ状態へ遷移するタイミングを制御する非同期型 MAC プロトコル. 常に最新のネットワーク全体のノード数を把握する必. 本章では，送信ノードと受信ノードのアクティブ状. 要がある．同期型 MAC プロトコルの S-MAC [6] や. 態に遷移するタイミングを合わせる非同期型 MAC プ. T-MAC [7] では，局所的にアクティブ/スリープスケ. ロトコルである PS-MAC [10] と TURTLE [11] につ. ジューリングを行い，通信可能状態の同期を取る．し. いて述べる．. かし局所的な情報交換のためネットワーク全体では. PS-MAC と TURTLE は，送信ノードと宛先ノー. 複数のスケジュールが存在することとなり，異なるス. ドのアクティブ状態になるタイミングが，あたかも同. ケジュールをもつ領域間のノードは両方のスケジュー. 期型 MAC プロトコルのように同期する．どちらのプ. ルに合わせる必要がある．結果としてこれらのノー. ロトコルも，データフローの大部分が各ノードからシ. ドはアクティブ期間が長くなってしまう問題がある．. ンクノード方向であり，かつシンクノードまでマルチ. 一方，非同期型の MAC プロトコルの B-MAC [8] や. ホップ通信を行うネットワークを想定している．. X-MAC [9] は，送受信タイミングの同期を取る必要. 図 1 に PS-MAC のタイムラインを示す．PS-MAC. がなく実環境での運用を考えた場合一番現実的な手. は，送信ノードが宛先ノードのアクティブ状態に遷移. 法である．しかし，データ通信のタイミングが不明の. するタイミングに合わせるように動作する．送信ノー. ため，自ノード宛の通信要求を確認するために定期的. ドは Tcca の期間 CCA チェックを行い，チャネルが. にアクティブ状態とスリープ状態を交互に繰り返す必. フリーかつキューにパケットが存在する場合，起動要. 要がある．また，送信ノードは宛先ノードがアクティ. 求にあたる Short-Preamble を宛先ノードに対して断. ブ状態に遷移するまで長期間プリアンブルを送信し. 続的に送信する．Short-Preamble には宛先ノード ID. 続けなければならず，消費電力及び遅延が増加する．. が含まれており，これにより各ノードは自ノード宛の. マルチホップ環境下ではホップ数が増えるたびにこの. 送信要求かどうかを判断する．宛先ノードはアクティ. 問題による影響は顕著となる．この問題に対処した. ブ状態になった際に送信ノードからの Short-Preamble. 非同期型 MAC プロトコルとして，PS-MAC [10] や. を受信する．その後，起動要求に対する起動応答とし. TURTLE [11] などがある．これらのプロトコルは，. て Early-ACK を送信ノードに返す．PS-MAC では，. ノードがアクティブ状態になるタイミングを送信ノー. Early-ACK 内に宛先ノードが次にアクティブ状態にな. ドと宛先ノードで同期することで，送信時の冗長な. る時刻が記載されているので，この時刻に基づいて送. プリアンブルを削減し円滑に通信を行うことでデュー. 信ノードは次にアクティブ状態になる時刻を設定する．. ティサイクルの削減が可能である．ただし，これらの. 具体的には宛先ノードがアクティブになるタイミング. プロトコルは低トラヒック時を念頭において設計され. の少し前 (Tof f set ) にアクティブ状態に遷移するように. たものであり，高トラヒック時において遅延時間の増. する．一方 TURTLE では，送信ノードが Early-ACK. 加やキューオーバフローによるパケット到達率の低下. を受信した時刻をもとにして，次にアクティブ状態に. を招く．. なる時刻を予測し，設定する．Early-ACK の受信後，. 本論文では，PS-MAC や TURTLE などのノード. 送信ノードは宛先ノードに対してデータの送信を開始. のアクティブ状態になるタイミングを制御する非同期. する．これらの動作により，送信ノードと宛先ノード. 型 MAC プロトコルに着目する．これらのプロトコル. の 2 ノード間でアクティブ状態に遷移するタイミング. において，各ノードがトラヒックに応じて適応的にス. が同期する．. リープ期間を設定する適応スリープ制御手法を提案す. TURTLE についてもパケットの名称は異なるもの. る．この手法は，各ノードが送信待ちキューに存在す. の，同様のタイムラインとなる．また，どちらの手法. 200.

(3) 論文／アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルのための適応スリープ制御. 図 1 PS-MAC のタイムライン Fig. 1 Timeline of PS-MAC.. においても，データの送受信が行わなければアクティブ状態に遷移するタイミングは同期せず，前述したプロトコルの動作は隣接ノード間のタイミングの同期のみ行う．そのため，全てのノードのアクティブ状態に遷移するタイミングが同期するのは，ホップ数に依存する．. 3. 適応スリープ制御本章では，ノードがトラヒック量を推定し，トラヒックに適したスリープ期間の設定を行う適応スリープ制御 (ASC：Adaptive Sleep Control) について述べる．提案手法では，トラヒック量としてキューに蓄積されているパケット数を利用する．この方法は，単純にキューに蓄積されているパケット数をモニタリングするため，ハードウェア的制約が大きいセンサノードでも実現することが可能である．アルゴリズム 1 に，適応スリープ制御のアルゴリズムを示す．各ノードはスリープ期間延長用のカウンタ. Ce と短縮用のカウンタ Cs を保持する．Ce は連続し. Algorithm 1 Adaptive Sleep Control {check queue} if queue num() = 0 then Ce ← Ce + 1 Cs ← 0 else if queue num() > β then Cs ← C s + 1 else Ce ← 0 end if {reset Ce when node transmits or receives a packet} if node transmits or receives a packet then Ce ← 0 end if {chenge Tsleep } if Ce > αe then Ce ← 0 Cs ← 0 Tsleep ← 2 · Tsleep else if Cs > αs then Ce ← 0 Cs ← 0 Tsleep ← 0.5 · Tsleep end if. てキューにパケットが蓄積されていない回数を記録するためのカウンタ，Cs は連続してキューにパケット. つ繰り上げ，短縮カウンタをリセットする．パケット. が一定数以上蓄積されている回数を記録するためのカ. がキューオーバフロー指標 β 個以上蓄積されている場. ウンタである．各ノードはスリープ状態からアクティ. 合，短縮カウンタを一つ繰り上げる．その他の場合延. ブ状態に遷移するときにキューに蓄積されたパケット. 長カウンタをリセットする．また，パケットの送受信. 数を確認する．パケットがキューに蓄積されるタイミ. が行われた場合にも，延長カウンタをリセットする．. ングは他のノードからパケットを受信したとき，若し. 延長カウンタ値が延長切換しきい値 αe 以上になると. くはノードが通信不可能なスリープ状態であっても，. カウンタをリセットし，スリープ期間を現状の 2 倍の. 自ノードでデータをセンシングした際に蓄積される．. 値に変更する．短縮カウンタ値が短縮切換しきい値 αs. キューに蓄積されたパケット数を調べることによって. 以上になるとカウンタをリセットし，スリープ期間を. 各ノードの送信トラヒックが推定可能である．パケッ. 現状の 1/2 倍の値に変更する．つまり，αe 回連続し. トが一つも蓄積されていない場合，延長カウンタを一. てパケットの送受信を行わなければスリープ期間を 2 201.

(4) 電子情報通信学会論文誌 2012/2 Vol. J95–B No. 2. (a) Sender doubles sleep period. (b) Sender 1/2 sleep period. 図 2 適応スリープ制御時のタイムライン Fig. 2 Timeline with adaptive sleep control.. 倍に延長する．また，αs 回連続して β 個以上のパケットがキューに蓄積されていればスリープ期間を 1/2 に短縮する．変更されたスリープ期間は Early-ACK 及びデータパケットに記載される．スリープ状態からアクティブ状態に遷移するときにキューの中身を調べているので，新たに決定したスリープ期間を即座に他のノードに伝えることが可能になる．パケットを受信したノードは，自ノードのスリープ期間とパケット中に記載されているスリープ期間を比較する．高トラヒック時における遅延時間に対処するために，パケットに記載されたスリープ期間の方が短い場合，その値に変更する．図 2 に，αe = 15，αs = 2，β = 2 の場合におい. 図 3 16 ノードグリッドトポロジー Fig. 3 16 nodes grid topology.. て，スリープ期間を 2 倍にしたとき及びスリープ期間を 1/2 倍にしたときのタイムラインを示す．提案する. 業社製 neoMOTE [12] に実装し，評価実験を行った．. 適応スリープ制御では，スリープ期間を 2 の乗数倍で. neoMOTE は Crossbow 社製 MICAz [13] と同等の. 操作している．これにより，一定間隔でスリープ期間. 回路構成であり，無線センサネットワーク用の OS で. をを増減させた場合は，送信ノードと宛先ノードでア. ある TinyOS [14] によって動作するセンサノードであ. クティブ遷移のタイミングがそろわない場合があるの. る．図 3 に実験に用いたトポロジーを示す．実験で. に対し，2 の乗数倍で設定することで送信ノードのア. は各ノードのパケット生起率を変化させた際のデュー. クティブ状態と，宛先ノードのアクティブ状態同期状. ティサイクル，ライフタイム，遅延時間，パケット到. 態を崩すことなくスリープ期間を制御することが可能. 達率を計測した．. となる．. デューティサイクルは，送信モード，受信モード，. 4. 実機実験. アイドルモード，パワーダウンモード，スリープモー. 従来方式の PS-MAC，PS-MAC に適応スリープ制. て算出する．ライフタイムは乾電池 1 本の放電容量. 御を組み込んだ PS-MAC with ASC を住友精密工. を 1900 mAh として，乾電池 3 本使用時に無線通信. 202. ドのそれぞれの時間を内部タイマーを用いて計測し.

(5) 論文／アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルのための適応スリープ制御. デバイスの消費電流のみを考慮して計算している．消. αs ，β) = (25，1，1) のとき最も遅延時間が短くなる．. 費電流は，neoMOTE に搭載されている無線通信チッ. また，αs ，β の値によらず αe = 5 の場合，遅延時間. プ CC2420 [15] の各状態における消費電力を用いる. が増加する．一方，デューティサイクルに着目した場. ．遅延時間はパケットが生起してからシンクノー（表 1）. 合，(25，1，1) ではデューティサイクルが大幅に劣化. ドにまで届く時間である．遅延時間の計算のために，. するが，αe = 5 の場合はデューティサイクルが低くな. 各ノードは実験開始前に FTSP [16] により時刻同期. る．このように，デューティサイクルと遅延時間はト. を行う．実験では，同期した時刻を基準として遅延時. レードオフの関係にあることから，(15，2，2) をしき. 間の計算を行う．パケット到達率は生起したパケット. い値の値として評価に用いた．. がシンクノードにまで届く割合である．その他の実験. 図 4 に実験結果を示す．参考値として X-MAC のシ. 諸元を表 2 に示す．PS-MAC with ASC の場合，ス. ミュレーション結果も示す．X-MAC に比べて，PS-. リープ期間の通知を ms オーダーで行う必要があるた. MAC はデューティサイクルの削減及びライフタイム. め，PS-MAC に比べてパケットサイズが 2 バイト大き. の向上が見られる．これは，アクティブ状態に遷移す. くなる．PS-MAC with ASC のスリープ期間の範囲. るタイミングを制御することで冗長なプリアンブル送. は，X-MAC 及び PS-MAC の Tsleep の値 (1600 ms). 信が削減されたためである．適応スリープ制御ありの. を基準として，そこから 3 回連続でスリープ期間を. PS-MAC では，パケット生起率が低い場合（低トラ. 短縮した場合を下限値 (200 ms)，3 回連続でスリープ. ヒック時）に適応スリープ制御なしの PS-MAC に比. 期間を延長した場合を上限値 (12800 ms) とした．な. べて約 20%のライフタイム延長を実現している．こ. お下限値は，Tcca ，Tof f set ，バックオフ等を考慮して. れは，末端ノード（子ノードをもたないノード）では. 200 ms に設定した．なお，この実験ではパケットの再. トラヒックが低く，自ノードにおけるパケット生起によってのみしか延長用カウンタ Ce がリセットされな. 送は行わないものとする．. αe ，αs ，β の各しきい値については，αe = 5，10，. いため，適応スリープ制御を行わない場合に比べて長. 15，αs = 1∼5，β = 1∼5 の範囲でシミュレーション. いスリープ期間を設定できたためである．一方パケッ. による予備実験を行った．遅延時間に着目すると (αe ，. ト生起率が高い場合（高トラヒック時）では，適応スリープ制御を行った場合ライフタイムが短くなっている．高トラヒック時での適応スリープ制御は，キュー. 表 1 CC2420 における消費電流 Table 1 Consumption current of CC2420. Mode Transmit mode (−25 dBm) Transmit mode (0 dBm) Receive mode Idle mode Power down mode Sleep mode. にパケットが蓄積されやすいため短縮用カウンタが Cs がリセットされにくくなり，結果としてスリープ期間. Consumption current 8.5 mA 17.4 mA 19.7 mA 426 μA 20 μA 1 μA. Table 2. を短く設定することになる．そのため，適応スリープを行わない PS-MAC に比べてライフタイム特性が劣化する．遅延時間については，低トラヒック時には適応ス. 表2 実験諸元 Parameters used in simulations and experiments.. Parameters Experiment time Packet generation model Packet generation rate Duration of CCA check: Tcca Wake-up offset: Tof f set Duration of sleeping: Tsleep Size of data packet Size of Early-ACK packet Size of queue Transmission power Extension threshold: αe Shortening threshold: αs Overflow threshold: β. X-MAC. PS-MAC PS-MAC with ASC 600 s Poisson generation 0.01, 0.02, 0.04, 0.08, 0.12, 0.16 packet/s 20 ms 75 ms 1600 ms 200∼12800 ms 21 bytes 22 bytes 24 bytes 14 bytes 18 bytes 20 bytes 5 <−25 dBm 15 2 2. 203.

(6) 電子情報通信学会論文誌 2012/2 Vol. J95–B No. 2. (a) Duty cycle. (b) Lifetime. (c) Latency. (d) Packet arrival rate. 図 4 16 ノードグリッドトポロジーの実機実験結果 Fig. 4 Implementation results on 16 nodes grid topology.. リープ制御なしの場合の方が短く，高トラヒック時には適応スリープ制御ありの場合の方が短い．適応ス. 5. 大規模シミュレーション実験. リープ制御ありの場合，低トラヒック時にはスリープ. 実機実験では大規模なネットワークでの実験は困難. 期間が長く設定されるため，必然的にパケット送信ま. なため，シミュレーションによる大規模実験を行った．. で長い時間待たされることになるため遅延時間は長く. シミュレーションでは，実機実験のときと同じノード. なる．高トラヒック時には，スリープ期間が短く設定. 密度となるようにシンクノードを含めた 100 台のノー. されるので遅延時間は短くなる．一方適応スリープ制. ドを 550 cm × 550 cm のフィールドに配置する．シン. 御なしの場合，高トラヒック時にはキューにパケット. クノードはフィールドの角に配置し，その他のノード. が存在する時間が長くなるため，遅延時間が増加する．. 配置はフィールド内でランダムとする．ルーチングは. パケット到達率は，高トラヒック時でも適応スリー. 静的に行うものとし，各ノードの中継ノードは通信範. プ制御ありの場合は高い到達率を維持しているのに対. 囲内のノードで自ノードよりシンクノードからのホッ. して，X-MAC 及び適応スリープ制御なしの場合はパ. プ数が少ないノードからランダムに選ばれたノードと. ケット到達率が低下する．適応スリープ制御ありの場. する．その他のシミュレーション諸元は，実機実験で. 合は，遅延時間が短いためにキューに入れられたパケッ. 用いた表 2 と同様である．. トがスムーズに送信される．適応スリープ制御なしの. 図 5 (a)∼(d) にシミュレーション結果を示す．デュー. 場合は，前述のとおり遅延時間が長くなり，結果とし. ティサイクルとライフタイムは，適応スリープ制御あ. てキューオーバフローを招くため到達率が劣化する．. りの場合，適応スリープ制御なしの場合に比べて劣化している．ノード数が 100 と多いため，パケット到. 204.

(7) 論文／アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルのための適応スリープ制御. (a) Duty cycle. (b) Lifetime. (c) Latency. (d) Packet arrival rate. 図 5 100 ノードランダムトポロジーのシミュレーション結果 Fig. 5 Simulation results on 100 nodes random topology.. (a) Duty cycle. (b) Lifetime. 図 6 ノード数に対するデューティサイクル及びライフタイム特性 Fig. 6 Duty cycle and lifetime performance as a function of the number of nodes.. 達率が同じであっても 16 ノードの実機実験のときよ. 場合の遅延時間が他のプロトコルに比べて非常に短く. り単純にトラヒックが増加している．そのため適応ス. なっている．これは実機実験の結果でも述べたように，. リープ制御ありの場合，スリープ期間が短く設定され. 適応スリープ制御によりトラヒックに適したスリープ. たためにデューティサイクル及びライフタイムが劣化. 期間を設定するため，パケットがキューに存在する時. した．遅延時間については，適応スリープ制御ありの. 間がほとんどなく，スムーズに送信が行えるためであ 205.

(8) 電子情報通信学会論文誌 2012/2 Vol. J95–B No. 2. る．パケット到達率については，適応スリープ制御あ. 低トラヒック時には擬似同期 MAC プロトコルの利点. りの場合にも高トラヒック時に到達率の劣化が見られ. であるデューティサイクル削減効果を更に高めるため. る．これはノード数が多いためネットワーク中のトラ. に，スリープ期間を長く設定する．. ヒックが増加し，適応スリープ制御によってスリープ. 適応スリープ制御の有効性を確認するため，PS-. 期間が下限値の 200 ms に設定してもトラヒックに対. MAC にスリープ制御を組み込み，実機実験及び大規. 応しきれなくなり，キューオーバフローが発生したた. 模実験を行った．その結果，従来の PS-MAC に比べ. めである．. て，高トラヒック時には短い遅延時間で高いパケット. 図 6 (a)，(b) にパケット生起率を 0.01，0.16 とし，ノード数を変化させたときのデューティサイクル及びライフタイムを示す．パケット生起率が 0.01 のとき，ノード数が減少することにより適応スリープありの. 到達率を維持でき，低トラヒック時にはデューティサイクル及びライフタイムが向上することを確認した．謝辞本研究の一部は，国立大学法人豊橋技術科学大学グローバル COE プログラム “インテリジェント. PS-MAC のデューティサイクル及びライフタイムが，. センシングのフロンティア”，日本学術振興会科学研. 適応スリープなしの PS-MAC に比べて改善されてい. 究費補助金，基盤研究（C）21560397 の援助により行. ることが分かる．これは，パケット生起率が低くノー. われた．関係者各位に深謝する．文. ド数が少ない環境では，ネットワーク全体のトラヒックも少なくなるため，適応スリープの効果により各. [1]. tectures and protocols, pp.1–12, Auerbach Publica-. ノードのスリープ期間が長く設定されるためである．このシミュレーション実験では実機実験と同じく. (αe ，αs ，β) = (15，2，2) をしきい値として用いた．. 献. E.H. Callaway, Wireless sensor networks—Architions, 2004.. [2]. L. Feeney and M. Nilsson, “Investigating the energy consumption of a wireless network interface in an. ノード数が 100 と多くネットワーク全体のトラヒック. ad hoc networking environment,” Proc. 20th Annual. も増加するが，適応スリープを行うことで，遅延時間. Joint Conference of the IEEE INFOCOM 2001, vol.3,. はの劣化はほとんどないと考えられる．一方，デュー. pp.1548–1557, Alaska, USA, April 2001. [3]. ティサイクルに着目した場合，トラヒックの増加によ. tocols for wireless sensor networks: A survey,” IEEE Commun. Mag., vol.44, no.4, pp.115–121, April 2006.. りスリープ期間が短くなるノードが多くなるため劣化すると考えられる．. I. Demirkol, C. Ersoy, and F. Alag´ oz, “MAC pro-. [4]. V. Rajendran, K. Obraczka, and J.J. Carcia-LunaAceves, “Energy-efficient, collision-free medium ac-. 前章の実機実験の結果及び本章のシミュレーション. cess control for wireless sensor networks,” Proc. ACM. 結果から，適応スリープ制御についてまとめると，次. Conference on Embedded Network Sensor System. のとおりである．. (SenSys’03), pp.181–192, Los Angels, USA, Nov.. •. 高トラヒックの場合，遅延時間とパケット到達. 2003. [5]. L.F.W.. van. Hoesel. and. P.J.M.. Havinga,. “A. 率の大幅な改善が可能である．一方でスリープ期間が. lightweight medium access protocol for wireless sen-. 短く設定されるためデューティサイクル及びライフタ. sor networks,” Proc. First International Workshop on. イムは劣化する．. Networked Sensing System (INSS 2004), pp.205–208,. •. 低トラヒックの場合，適応スリープによりス. Tokyo, Japan, Aug. 2004. [6]. W. Ye, J. Heidemann, and D. Estrin, “An energy-. リープ期間を長く設定することで更なるデューティサ. efficient MAC protocol for wireless sensor networks,”. イクルの削減及びライフタイムの延長が実現可能であ. Proc. 21st Annual Joint Conference of the IEEE IN-. る．しかし，遅延時間は劣化するため遅延時間の制約. FOCOM 2002, pp.1567–1576, New York, USA, June. が緩いアプリケーションで有効である．. 2002. [7]. efficient MAC protocol for wireless sensor networks,”. 6. むすび. Proc. ACM Conference on Embedded Network Sensor System (SenSys’03), pp.171–180. Los Angels, USA,. 本論文では，アクティブ状態に遷移するタイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルにおける適応ス. T.V. Dam and K. Langendoen, “An adaptive energy-. Nov. 2003. [8]. J. Polastre, J. Hill, and D. Culler, “Versatile low. リープ制御手法を提案した．この手法は，高トラヒッ. power media access for wireless sensor networks,”. ク時には遅延時間の削減及びパケット到達率劣化を抑. Proc. 2nd ACM Conference on Embedded Network. 制するためにスリープ期間を短くする設定する．一方， 206. Sensor System (SenSys’04), pp.95–107, Baltimore,.

(9) 論文／アクティブ状態への遷移タイミングを制御する非同期型 MAC プロトコルのための適応スリープ制御. 冨田. Maryland, Nov. 2004. [9]. M. Buettner, G.V. Yee, E. Anderson, and R. Han, “X-MAC: A short preamble MAC protocol for dutycycled wireless sensor networks,” Proc. 4th ACM Conference on Embedded Network Sensor System. 真宏. （学生員）. 平 22 豊橋技科大・工・情報卒．現在，同大学院博士前期課程在学中．無線センサネットワークに関する研究に従事．. (SenSys’06), pp.307–320, Colorado, USA, Nov. 2006. [10]. 橋本典征，上原秀幸，大平. [11]. トワークにおける擬似同期 MAC プロトコルの特性評価， ” 信学技報，USN2009-14, July 2009. 久保祐樹，柳原健太郎，野崎正典，福永茂，中井敏久，. 孝，“非同期型無線センサネッ. “データ収集型無線センサネットワークに適した低遅延省. [12]. 電力マルチホップ通信， ” 信学論（B），vol.J92-B, no.8, pp.1225–1235, Aug. 2009. 住友精密工業，“Wireless Module: neoMOTE,” http://www.neomote.com/. [13]. Crossbow Technology, Inc., “Wireless Module: MI-. [14]. TinyOS Home Page, http://www.tinyos.net/. [15]. Texas Instruments, Inc., “2.4 GHz IEEE 802.15.4 /. CAz,” http://www.xbow.com/. ZigBee-ready RF Transceiver: CC2420,” http://www.ti.com/ [16]. 上原. 秀幸. （正員：シニア会員）. 平 4 慶大・理工・電気卒．平 9 同大大学院博士課程了．同年豊橋技科大・情報・助手．平 14 同講師．平 16 同助教授．平 18 同大・未来ビークルリサーチセンター・助教授，平 19 同准教授，現在，同大学院電気・電子情報工学系准教授．平 14∼15 ATR 適応コミュニケーション研究所客員研究員．主として無線アクセス方式，マルチホップ通信の研究に従事．情報処理学会，IEEE，ACM 各会員．平 14，平 18，平 23 本会通信ソサ. イエティ活動功労賞．. ´ L´ M. Mar´ oti, B. Kusy, G. Simon, and A. edeczi, “The flooding time synchronization protocol,” Proc. 2nd ACM Conference on Embedded Network Sensor System (SenSys’04), pp.39–49, Baltimore, Maryland, Nov. 2004.. （平成 23 年 5 月 26 日受付，9 月 20 日再受付）. 大平. 孝. （正員：シニア会員）. 昭 53 阪大・工・通信卒．昭 58 阪大大学院博士課程了．NTT にて衛星搭載 GaAsMMIC の設計を担当．ATR にてエスパアンテナの研究に従事．平 17 ATR 波動工学研究所長．現在，豊橋技術科学大学教授．昭 61 本会篠原賞．平 10 APMC Japan Microwave Prize．平 16 本会エレクトロニクス賞．電気学会ミ. リ波調査専門委員長．URSI Commnication C Chair．IEEE. 高. 博昭（学生員）. 平 19 豊橋技科大・工・情報卒，平 21 同大大学院修士課程了．現在同大学院博士後. MTT-S Kansai Chapter Founder．IEEE MTT-S Nagoya Chapter Founder．工博．IEEE Fellow．. 期課程・電子情報工学専攻在学中．センサネットワークに関する研究に従事．. 橋本. 典征（正員）. 平 20 豊橋技科大・工・情報卒，平 22 同大大学院修士課程了．在学中はセンサネットワークに関する研究に従事．. 207.

(10)