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JP4387296B2 - Network design support apparatus and program - Google Patents
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Description

この発明は、通信ネットワークにおいて、複数の通信装置間を接続する方式に関するものである。本発明が対象とするネットワークとしては、例えば、ある範囲内に多数の通信装置を配置してその間を無線あるいは有線で接続するセンサーネットワーク、あるいは基地局等の固定設備を持たず、移動無線通信装置間の相互中継によりネットワークを構築するアドホックネットワーク、あるいは通常の固定通信装置間を無線あるいは有線で接続するネットワークなどである。   The present invention relates to a method for connecting a plurality of communication devices in a communication network. As a network targeted by the present invention, for example, a mobile wireless communication device that does not have a fixed network such as a sensor network or a base station that arranges a large number of communication devices within a certain range and connects them wirelessly or by wire An ad hoc network that constructs a network by mutual relaying between them, or a network that connects ordinary fixed communication devices wirelessly or by wire.

通信ネットワークの設計において、通信装置をノード、通信装置間をリンクとしたネットワークモデルが一般に広く使用されている。   In designing a communication network, a network model in which communication devices are nodes and communication devices are links is generally used.

ネットワークモデルを用いてノードの経路設計を行う技術として、特開2002−118597号公報に記載の技術がある。特開2002−118597号公報では、リンクの複数の通信特性(レベル値有効帯域に基づくコストや遅延コードなど)を考慮して、ノードの経路設計を行う。   As a technique for designing a route of a node using a network model, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-118597. In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-118597, node path design is performed in consideration of a plurality of communication characteristics of a link (cost, delay code, etc. based on a level value effective band).

また、ネットワーク内のノードの接続性を評価する方法として、B. Krishnamachari, D. Estrin, S. Wicker「Modelling Data−Centric Routing in Wireless Sensor Networks」 (IEEE INFOCOM 2002)がある。また、背景となる一般的な方法を説明したものとして、Mechthild Stoer著「Design of Survivable Networks」 (Springer−Verlag社 Lecture Notes in Mathematics 1531)がある。しかし、単一のキーパラメータでネットワークを模擬する単純なモデルによるネットワーク設計方法はなかった。一方、リンクの接続確率を使用してネットワークの性質を表現する数学的なモデルを説明したものとして、樋口保成著「パーコレーション」遊星社発行があった。本発明は、このような数学的モデルを応用して、通信ネットワークの接続性を確保する方法を提案するものである。   As a method for evaluating the connectivity of nodes in a network, B.I. Krishnamachari, D.H. Estrin, S.M. There is Wicker "Modeling Data-Centric Routing in Wireless Sensor Networks" (IEEE INFOCOM 2002). Further, “Design of Survivable Networks” (Springer-Verlag, Inc., Nature Notes in Materials 1531), which is a method for explaining a general method as a background, is described. However, there was no network design method based on a simple model that simulated a network with a single key parameter. On the other hand, Yasuari Higuchi published “Percolation” Yuseisha as an explanation of a mathematical model that expresses network properties using link connection probabilities. The present invention proposes a method for securing the connectivity of a communication network by applying such a mathematical model.

図1は、ネットワークトポロジーモデルの例を示す図である。図において、10はネットワークモデル、1は通信装置を示すノード、1SはノードS、1TはノードTを示す。2は無線あるいは有線の通信路を示すリンク(実線で表示)、リンク候補2C(点線で表示)は、リンク2が設定可能な箇所を示す。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a network topology model. In the figure, 10 is a network model, 1 is a node indicating a communication apparatus, 1S is a node S, and 1T is a node T. 2 indicates a link (displayed by a solid line) indicating a wireless or wired communication path, and a link candidate 2C (displayed by a dotted line) indicates a location where the link 2 can be set.

図22は従来の手法の動作フローを示す図である。図において、KB01はトポロジーモデル設定、KB02はランダムモデル試行、KB05は高接続条件出力を示す。KB01のトポロジーモデル設定では、ノード1とリンク候補2C、および発信ノード1Sを付与する(図1)。KB02のランダムモデル試行では、図1のリンク候補2Sのうちから適当なリンクをランダムに選んで有効なリンク2としたモデルを設定し、複数回試行する。図4にランダムモデル試行の手順を示す。ランダムモデル試行では、多数のランダムモデルを設定して試行を行うため、計算機処理量が大きくなる。この結果に基づき、KB05は高接続条件、つまり、ランダムモデル試行により試行された複数のランダムモデルの中からノード間の接続性の高いランダムモデルがいずれのモデルであるのかを出力する。
特開2002−118597号公報 B. Krishnamachari, D. Estrin, S. Wicker著「Modelling Data−Centric Routing in Wireless Sensor Networks」 (IEEE INFOCOM 2002) Mechthild Stoer著「Design of Survivable Networks」 (Springer−Verlag社 Lecture Notes in Mathematics 1531) 樋口保成著「パーコレーション」遊星社発行、1992年6月25日、p.8−17
FIG. 22 is a diagram showing an operation flow of the conventional method. In the figure, KB01 indicates a topology model setting, KB02 indicates a random model trial, and KB05 indicates a high connection condition output. In the topology model setting of KB01, node 1, link candidate 2C, and source node 1S are assigned (FIG. 1). In the random model trial of KB02, an appropriate link is randomly selected from the link candidates 2S shown in FIG. FIG. 4 shows the procedure of the random model trial. In the random model trial, since a large number of random models are set and the trial is performed, the amount of computer processing increases. Based on this result, KB05 outputs which model is a high connection condition, that is, a random model with high connectivity between nodes among a plurality of random models tried by a random model trial.
JP 2002-118597 A B. Krishnamachari, D.H. Estrin, S.M. "Modelling Data-Centric Routing in Wireless Sensor Networks" by Wicker (IEEE INFOCOM 2002) "Design of Survivable Networks" by Mechtil Stoer (Springer-Verlag, Inc., Texture Notes in Mathematicas 1531) Published by Yasunari Higuchi, “Percolation”, Yuseisha, June 25, 1992, p. 8-17

ところが、以上の手法では、処理量の大きなランダムモデル試行(図22−KB02、図4)を、個々のネットワークの事例毎について繰り返す必要があるため、全体の処理量が大きくなるという問題点があった。特にネットワークモデル10のノード1の数およびリンク候補2Cの数が大きい場合には、処理量が非常に大きくなる。   However, in the above method, it is necessary to repeat a random model trial (FIG. 22-KB02, FIG. 4) having a large processing amount for each case of each network, and thus there is a problem that the entire processing amount becomes large. It was. In particular, when the number of nodes 1 and the number of link candidates 2C in the network model 10 are large, the amount of processing becomes very large.

この発明は上記のような問題点を解決することを主な目的とし、単純な処理により高接続条件の出力を行うことを目的とする。   The main object of the present invention is to solve the above problems, and to output high connection conditions by a simple process.

本発明に係るネットワーク設計支援装置は、
複数のノードと複数のリンク候補から構成されるトポロジーモデルを設定するトポロジーモデル設定部と、
前記トポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノードと所定の接続確率で接続すると仮定した場合のネットワークモデルであって、複数のリンク候補のうちの少なくともいずれか一つが有効になり少なくとも二つのノード間にリンクが設定されているネットワークモデルを、複数の接続確率に対して生成するネットワークモデル生成部と、
前記ネットワークモデル生成部により複数の接続確率に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデルを解析し、ネットワークモデル内でリンクを介して接続されている接続ノード数の値を判定する接続判定部と、
前記複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、前記接続判定部により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、変化状況の解析結果に基づいて、ネットワーク設計の設計条件を評価する際の閾値となる閾値接続確率を設定する閾値接続確率設定部とを有することを特徴とする。
The network design support apparatus according to the present invention is:
A topology model setting unit for setting a topology model composed of a plurality of nodes and a plurality of link candidates;
It is a network model when it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model is connected to another node that may be connected with a predetermined connection probability, and at least one of the plurality of link candidates is A network model generation unit that generates a network model in which a link is set between at least two nodes and is enabled for a plurality of connection probabilities;
For each network model generated for a plurality of connection probabilities by the network model generation unit, a connection determination unit that analyzes the network model and determines the value of the number of connection nodes connected via a link in the network model When,
Corresponding to the order of the magnitude relationship of the plurality of connection probabilities, the change state of the value of the plurality of connection nodes determined by the connection determination unit is analyzed, and based on the analysis result of the change state, the network design And a threshold connection probability setting unit that sets a threshold connection probability that serves as a threshold when the design condition is evaluated.

本発明によれば、閾値接続確率を設定することにより、ネットワーク設計条件の評価を閾値接続確率に基づいて行うことが可能なため、設計条件の評価のための計算機処理量を抑制することができる。   According to the present invention, since the network design condition can be evaluated based on the threshold connection probability by setting the threshold connection probability, the amount of computer processing for the design condition evaluation can be suppressed. .

実施の形態1.
まず、本実施の形態の概要を従来技術と対比して説明する。図1は本実施の形態の目標を示すためのネットワークトポロジーモデル図である。
Embodiment 1 FIG.
First, the outline of the present embodiment will be described in comparison with the prior art. FIG. 1 is a network topology model diagram for illustrating the goals of the present embodiment.

図において、10はネットワークモデル、1は通信装置を示すノード、2は無線あるいは有線の通信路を示すリンクである。ノード1において、特定のノードを指すために添字を用いることもあり、1SはノードS、1TはノードTを示す。点線でしめされるリンク候補2Cは、リンク2が設定可能な箇所を示す。   In the figure, 10 is a network model, 1 is a node indicating a communication device, and 2 is a link indicating a wireless or wired communication path. In the node 1, a subscript may be used to indicate a specific node, and 1S indicates the node S and 1T indicates the node T. A link candidate 2C shown by a dotted line indicates a place where the link 2 can be set.

本実施の形態の目標は、ノード1およびノード間を接続するリンクの候補2Cが与えられた場合、あるノード1Sとリンク2により接続されているノード1の全体のノード数に対する割合を判断し、これを一定値以上とすることである。   The goal of this embodiment is to determine the ratio of the node 1 connected to a certain node 1S and the link 2 with respect to the total number of nodes when the link candidate 2C connecting the node 1 and the node is given, This is to be a certain value or more.

図1において、ノード1は10個、ノード1間を接続するリンクの候補2Cは23本ある。(ノード1Sおよびリンク2を含む)。この場合、ノード1Sに接続されているノードは、1Tで表される3個であり、全ノード数に対する割合は3/10=0.3である。ここで、ノード1S自身を含めると、接続ノード数の割合は4/10=0.4となる。この発明では、一般にノード数が多い場合を対象としているため、当該ノードを含めた場合の割合と含めない場合の割合はほぼ等しくなるので、どちらでもよいとする。   In FIG. 1, there are 10 nodes 1 and 23 link candidates 2C connecting the nodes 1. (Including node 1S and link 2). In this case, the number of nodes connected to the node 1S is three represented by 1T, and the ratio to the total number of nodes is 3/10 = 0.3. Here, if the node 1S itself is included, the ratio of the number of connected nodes is 4/10 = 0.4. Since the present invention is generally intended for a case where the number of nodes is large, the ratio when the node is included is substantially equal to the ratio when the node is not included.

ノード1Sから発信される情報を他のノード1に広く周知するために、リンク候補2Cのなかから適当なリンクを選択して有効なリンク2とする。通信帯域、通信装置などが限られているなかで、どのようにしてリンク2を選択すれば、より多くのノード1とノード1Sを接続できるかを効率的に発見するのが本実施の形態の目標である。   In order to widely inform other nodes 1 of the information transmitted from the node 1S, an appropriate link is selected from the link candidates 2C to make it an effective link 2. In this embodiment, it is possible to efficiently discover how many nodes 1 and nodes 1S can be connected by selecting the link 2 in a limited communication band, communication device, and the like. Is the goal.

図2は本実施の形態の動作フローを示す図である。本実施の形態では、動作フローは、P0決定段階(KB01〜KB03)と条件評価段階(KB04、KB05)に分かれる。   FIG. 2 is a diagram showing an operation flow of the present embodiment. In the present embodiment, the operation flow is divided into a P0 determination stage (KB01 to KB03) and a condition evaluation stage (KB04, KB05).

KB01はトポロジーモデル設定、KB02はランダムモデル試行、KB03は臨界確率P0決定、KB04は臨界確率P0による接続性判断、KB05は高接続条件出力を示す。   KB01 is a topology model setting, KB02 is a random model trial, KB03 is critical probability P0 determination, KB04 is connectivity determination based on critical probability P0, and KB05 is a high connection condition output.

P0決定段階(KB01〜KB03)では、KB01のトポロジーモデル設定では、ノード1とリンク候補2C、および発信ノード1Sを付与して、例えば図1に示すトポロジーモデルを設定する(トポロジーモデル設定ステップ)。   In the P0 determination stage (KB01 to KB03), in setting the topology model of KB01, the node 1, the link candidate 2C, and the transmission node 1S are assigned, and for example, the topology model shown in FIG. 1 is set (topology model setting step).

KB02のランダムモデル試行では、図1のリンク候補2Sのうちから適当なリンクをランダムに選んで有効なリンク2としたネットワークモデルを設定し、複数回試行する(ネットワークモデル生成ステップ)。図4にランダムモデル試行の手順を示す。ランダムモデル試行では、多数のランダムモデルを設定して試行を行うため、計算機処理量が大きくなる。   In the KB02 random model trial, an appropriate link is randomly selected from the link candidates 2S in FIG. 1 to set a valid network 2 and try multiple times (network model generation step). FIG. 4 shows the procedure of the random model trial. In the random model trial, since a large number of random models are set and the trial is performed, the amount of computer processing increases.

KB03の臨界確率P0決定では、ランダムモデル試行に基づき、臨界確率P0を決定する(閾値接続確率設定ステップ)。臨界確率P0の決定の詳細は、後述する。また、臨界確率P0は、閾値接続確率の例である。   In determining the critical probability P0 of KB03, the critical probability P0 is determined based on a random model trial (threshold connection probability setting step). Details of the determination of the critical probability P0 will be described later. The critical probability P0 is an example of a threshold connection probability.

次に、条件評価段階(KB04、KB05)では、KB04の臨界確率P0による接続性判断が行われる(設計条件入力ステップ、対象ネットワーク接続確率導出ステップ、設計条件評価ステップ)。KB04の臨界確率P0による接続性判断の手順を図5に示す。ステップST01で各事例の確率Pと臨界確率P0を比較し、PがP0より大きい場合には接続性が高いと判断し(ステップST02)、PがP0より小さい場合には接続性が低いと判断する(ステップST03)。この結果に基づき、KB05は高接続条件を出力する。   Next, in the condition evaluation stage (KB04, KB05), connectivity determination based on the critical probability P0 of KB04 is performed (design condition input step, target network connection probability derivation step, design condition evaluation step). FIG. 5 shows the procedure for determining connectivity based on the critical probability P0 of KB04. In step ST01, the probability P of each case is compared with the critical probability P0. If P is greater than P0, it is determined that the connectivity is high (step ST02), and if P is less than P0, the connectivity is determined to be low. (Step ST03). Based on this result, KB05 outputs a high connection condition.

図22に示す従来の方法は、図2に示す本実施形態の動作フローに比べて処理ステップの数は少ない。しかし、ランダムモデル試行KB02は、図4に示すように、非常に処理量が大きい。従来の方法では、個別事例毎にランダムモデル試行を行う必要があり、処理量が大きくなる。これに対し、図2に示す本実施の形態の方法では、トポロジーモデル設定KB01の後に、一度ランダムモデル試行KB02を行なえば、その結果をキーパラメータの閾値である臨界確率P0の値で代表させ(KB03)、個々の事例では、キーパラメータPの閾値P0との大小比較のみで(KB04、図5)接続性を判断できる。ネットワークモデルの接続性、すなわち、ノード1Sに接続しているノード1の割合の高さという、通常は試行錯誤の結果得られる特性を、確率Pというキーパラメータで代表させて表すことにより、試行錯誤はトポロジーモデル設定時のみで、個々のネットワーク事例評価時は、閾値P0との単純な大小比較のみで接続性判断を行うことができるのが、本実施の形態の方法の特長である。   The conventional method shown in FIG. 22 has fewer processing steps than the operation flow of the present embodiment shown in FIG. However, the random model trial KB02 has a very large processing amount as shown in FIG. In the conventional method, it is necessary to perform a random model trial for each individual case, which increases the processing amount. On the other hand, in the method of the present embodiment shown in FIG. 2, once the random model trial KB02 is performed after the topology model setting KB01, the result is represented by the value of the critical probability P0 which is the threshold value of the key parameter ( (KB03), in each case, the connectivity can be determined only by comparing the magnitude with the threshold value P0 of the key parameter P (KB04, FIG. 5). By representing the network model connectivity, that is, the characteristic obtained as a result of trial and error, that is, the ratio of the node 1 connected to the node 1S, by a key parameter called probability P, trial and error. Is a feature of the method of the present embodiment that connectivity can be determined only by a simple size comparison with the threshold value P0 at the time of setting a topology model and at the time of evaluating individual network cases.

次に、図2に示した各ステップを実行するネットワーク設計支援装置の構成例を図3に示す。   Next, FIG. 3 shows a configuration example of a network design support apparatus that executes each step shown in FIG.

トポロジーモデル設定部101は、図2のトポロジーモデル設定KB01を実行する要素であり、例えば図1に示したトポロジーモデルを設定する。   The topology model setting unit 101 is an element that executes the topology model setting KB01 of FIG. 2, and sets, for example, the topology model shown in FIG.

ランダムモデル試行部102は図2のランダムモデル試行KB02を実行する要素であり、トポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノードと所定の接続確率で接続すると仮定した場合のネットワークモデルであって、複数のリンク候補のうちの少なくともいずれか一つが有効になり少なくとも二つのノード間にリンクが設定されているネットワークモデルを、複数の接続確率に対して生成する。ランダムモデル試行の具体的内容は後述する。また、ランダムモデル試行部102は、ネットワークモデル生成部の例である。   The random model trial unit 102 is an element that executes the random model trial KB02 in FIG. 2, and it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model is connected to other nodes that may be connected with a predetermined connection probability. A network model in which at least one of a plurality of link candidates is valid and a link is set between at least two nodes is generated for a plurality of connection probabilities. Specific contents of the random model trial will be described later. The random model trial unit 102 is an example of a network model generation unit.

P0決定部103は、図2の臨界確率P0決定KB03を実行する要素である。P0決定部103は、接続判定部1031とP0抽出部(閾値接続確率設定部)1032を有する。接続判定部1031は、ランダムモデル試行部102により複数の接続確率に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデルを解析し、ネットワークモデル内でリンクを介して接続されている接続ノード数の値を判定する。接続判定部1031が判定するのは、ノード1Sとリンクにより接続されているノードの個数であってもよいし、ノード1Sとリンクにより接続されているノードの全体のノード総数に対する割合値であってもよい。P0抽出部1032は、複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、接続判定部1031により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、変化状況の解析結果に基づいて、ネットワーク設計の設計条件を評価する際の閾値となるP0を抽出する。接続判定部1031とP0抽出部1032の処理の詳細は後述する。   The P0 determination unit 103 is an element that executes the critical probability P0 determination KB03 of FIG. The P0 determination unit 103 includes a connection determination unit 1031 and a P0 extraction unit (threshold connection probability setting unit) 1032. The connection determination unit 1031 analyzes the network model for each network model generated for a plurality of connection probabilities by the random model trial unit 102, and the value of the number of connection nodes connected via a link in the network model Determine. The connection determination unit 1031 may determine the number of nodes connected to the node 1S via a link, or a ratio value relative to the total number of nodes connected to the node 1S via a link. Also good. The P0 extraction unit 1032 analyzes the change state of the values of the plurality of connection nodes determined by the connection determination unit 1031 in correspondence with the order of the relationship of the plurality of connection probabilities, and based on the analysis result of the change state Thus, P0 is extracted as a threshold for evaluating the design conditions of the network design. Details of the processes of the connection determination unit 1031 and the P0 extraction unit 1032 will be described later.

P0記憶部104は、P0決定部103により決定されたP0を記憶する。   The P0 storage unit 104 stores P0 determined by the P0 determination unit 103.

入力部105は、図2のP0による接続性判断KB04の対象となる対象ネットワークの設計条件を入力する。入力部105は、設計条件入力部の例である。   The input unit 105 inputs the design conditions of the target network that is the target of the connectivity determination KB04 by P0 in FIG. The input unit 105 is an example of a design condition input unit.

対象ネットワークP導出部106は、入力部105により入力された対象ネットワークの設計条件に基づいて対象ネットワークの接続確率Pを導出する。対象ネットワークP導出部106は、対象ネットワーク接続確率導出部の例である。   The target network P deriving unit 106 derives the connection probability P of the target network based on the design conditions of the target network input by the input unit 105. The target network P deriving unit 106 is an example of a target network connection probability deriving unit.

設計条件評価部107は、図2のP0による接続性判断KB04を実行する要素であり、P0記憶部104に記憶されているP0と、対象ネットワークP導出部106により導出された対象ネットワークの接続確率Pとを比較し、比較結果に基づいて対象ネットワークの設計条件の評価を行う。   The design condition evaluation unit 107 is an element that executes the connectivity determination KB04 based on P0 in FIG. 2, and the connection probability between P0 stored in the P0 storage unit 104 and the target network P derived by the target network P deriving unit 106 P is compared, and the design conditions of the target network are evaluated based on the comparison result.

出力部108は、図2の高接続条件出力KB05を実行する要素であり、設計条件評価部107の評価結果を出力する。   The output unit 108 is an element that executes the high connection condition output KB05 of FIG. 2, and outputs the evaluation result of the design condition evaluation unit 107.

次に、本実施の形態の具体的な手法について説明する。図6および図7はトポロジーモデルを示す図で、概要説明の図1に相当する。図6および図7において、図1と同一番号の要素は同一の機能を有する。但し、図6および図7のモデルでは、ノード1が碁盤の目状に規則的に配置されている。格子11はノード1配置の枠である。ノード1は格子11の交差点に配置されるものとし、図が煩雑になることを避けるため、図7あるいは図8のように、リンク接続のない場合等はノード1の図示を省略する。また、図1の場合と異なり、各ノード1は上下左右の4個のノード1とのみ接続可能である。図7に、あるノード1Sと、これと接続可能性のあるノード候補1SC、その際の接続リンク候補2SCを示す。図6および図7のトポロジーモデルは、無線接続されるアドホックネットワークあるいはセンサーネットワークを模擬したものである。無線接続においては、あるノード1Sから無線の届く範囲は限られているため、リンク候補2Cはノード1S周辺のノードとのみ有効である。ノード1はランダムに配置してもよいが、量子化して規則的に配置されているとしても、一般性を大きく損なうことはないので、図6−7のモデルを使用する。   Next, a specific method of the present embodiment will be described. 6 and 7 show the topology model, which corresponds to FIG. 6 and 7, elements having the same numbers as those in FIG. 1 have the same functions. However, in the models of FIGS. 6 and 7, the nodes 1 are regularly arranged in a grid pattern. A lattice 11 is a frame for arranging nodes 1. It is assumed that the node 1 is arranged at the intersection of the lattice 11 and the illustration of the node 1 is omitted when there is no link connection or the like as shown in FIG. Further, unlike the case of FIG. 1, each node 1 can be connected to only four nodes 1 on the top, bottom, left and right. FIG. 7 shows a node 1S, a node candidate 1SC that can be connected to the node 1S, and a connection link candidate 2SC at that time. The topology models in FIGS. 6 and 7 simulate an ad hoc network or a sensor network that is wirelessly connected. In wireless connection, since the reachable range of radio from a certain node 1S is limited, the link candidate 2C is effective only with nodes around the node 1S. The nodes 1 may be randomly arranged, but even if they are quantized and regularly arranged, the generality is not greatly impaired, so the model of FIGS. 6-7 is used.

図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、ノード1Sに接続されるノードの様子の一例を示したのが図8である。図において、ノード1S(黒丸)に接続されているノードをノード1T(白丸)、接続リンクをリンク2S(実線)で示している。   FIG. 8 shows an example of the state of the nodes connected to the node 1S in the network topology models of FIGS. In the figure, a node connected to the node 1S (black circle) is indicated by a node 1T (white circle), and a connection link is indicated by a link 2S (solid line).

図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、ランダムモデル試行(図2のKB02、図4)を行なった結果の例を図9、図10、図11に示す。図9〜11ではノード1の記載は省略されている。図9はキーパラメータである接続確率P=0.1の場合、図10はキーパラメータである接続確率P=0.5の場合、図11はキーパラメータである接続確率P=0.9の場合を示す。ここで接続確率とは、あるノードが、接続可能性のあるノードとの接続を試行した場合に接続できる確率をいい、例えば、接続確率P=0.1の場合は、あるノードが、接続可能性のあるノードとの間に接続の試行を10回行った際に1回だけ接続ができるという場合である。そして、図9は、図6のトポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノード(上下左右のノード)と接続確率P=0.1で接続すると仮定した場合のネットワークモデルを示し、図10は、図6のトポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノード(上下左右のノード)と接続確率P=0.5で接続すると仮定した場合のネットワークモデルを示し、図11は、図6のトポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノード(上下左右のノード)と接続確率P=0.9で接続すると仮定した場合のネットワークモデルを示す。図9〜11ではリンク候補2Cである格子11の各辺を確率Pで有効とした。接続確率Pの増加にともない、ノード1Sに接続されているノードの割合が増加しているのがわかる。このように、ランダムモデル試行部102は、複数の接続確率についてネットワークモデルの生成を試行する。   Examples of the results of random model trials (KB02 of FIG. 2, FIG. 4) in the network topology model of FIGS. 6 and 7 are shown in FIGS. 9 to 11, the description of the node 1 is omitted. 9 shows a case where the connection probability P = 0.1 which is a key parameter, FIG. 10 shows a case where the connection probability P = 0.5 which is a key parameter, and FIG. 11 shows a case where the connection probability P = 0.9 which is a key parameter. Indicates. Here, the connection probability refers to the probability that a certain node can be connected when trying to connect to a node that may be connected. For example, when the connection probability P = 0.1, a certain node can be connected. This is a case where a connection can be made only once when 10 attempts are made to connect with a secure node. FIG. 9 shows a network when it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model of FIG. 6 is connected to other nodes that can be connected (up / down / left / right nodes) with a connection probability P = 0.1. FIG. 10 shows a case where it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model of FIG. 6 is connected to other nodes that can be connected (upper and lower left and right nodes) with a connection probability P = 0.5. FIG. 11 shows that each of a plurality of nodes included in the topology model of FIG. 6 is connected to other nodes (upper and lower left and right nodes) that may be connected with a connection probability P = 0.9. The network model is shown. 9 to 11, each side of the lattice 11 that is the link candidate 2 </ b> C is validated with a probability P. It can be seen that as the connection probability P increases, the proportion of nodes connected to the node 1S increases. In this way, the random model trial unit 102 tries to generate a network model for a plurality of connection probabilities.

次に、臨界確率P0の求め方について説明する。上述の概要説明では図2のランダムモデル試行KB02で図4に示すランダムモデル試行を行い、図2の臨界確率P0決定KB03で臨界確率P0を決定すると述べた。これらの手順を詳述したのが、図12から15である。   Next, how to obtain the critical probability P0 will be described. In the above description, the random model trial KB02 in FIG. 2 performs the random model trial shown in FIG. 4, and the critical probability P0 is determined by the critical probability P0 determination KB03 in FIG. Details of these procedures are shown in FIGS.

図12のステップST71のノードSと他ノードの接続判定手順を詳述したのが図13、図13のステップST81、ST83、ST85、ST87のノードSと中継R回で接続するノードの情報を作成する手順を詳述したのが図14、図14のステップST91のノードiとノードjの接続判定手順を詳述したのが図15である。   The details of the procedure for determining the connection between the node S and other nodes in step ST71 in FIG. 12 are the creation of information on the nodes connected to the nodes S in steps ST81, ST83, ST85, and ST87 in FIG. FIG. 15 shows in detail the procedure for determining the connection between node i and node j in step ST91 of FIGS.

臨界確率P0を求める際には、まず図12のステップST71で、接続判定部1031が、ノードSと他ノードの接続判定を行う。このノードSと他ノードの接続判定とは、ランダムモデル試行で生成したネットワークモデルごとに、ネットワークモデル内でリンクを介して接続されている接続ノード数の値(接続ノードの個数又は全体のノード総数に対する接続ノードの割合値)を判定する作業である。あるネットワークモデルについて接続ノード数の値が判定されたら、結果をデータメモリDM72のノードSと他ノードの接続状況に書き込む。   When determining the critical probability P0, first, in step ST71 of FIG. 12, the connection determination unit 1031 determines the connection between the node S and another node. This connection determination between the node S and another node is the value of the number of connected nodes connected via a link in the network model (the number of connected nodes or the total number of all nodes) for each network model generated by the random model trial. The ratio value of the connection node with respect to (). When the value of the number of connected nodes is determined for a certain network model, the result is written in the connection status between the node S of the data memory DM72 and another node.

次に、ステップST73で、接続確率Pの数種の値に付き試行済みか否かを判断し、イエスの場合はステップST75、ノーの場合はステップST74に進む。ステップST74では接続確率Pの次の候補を与え、ステップST71を繰り返す。図9−11の例では、図9のP=0.1、図10のP=0.5、図11のP=0.9の3種のネットワークモデルについて接続ノード数の値を判定することになり、この例では、ステップST711の処理を3回行うことになる。   Next, in step ST73, it is determined whether or not the trial has been performed for several values of the connection probability P. If yes, the process proceeds to step ST75, and if no, the process proceeds to step ST74. In step ST74, the next candidate for the connection probability P is given, and step ST71 is repeated. In the example of FIGS. 9-11, the number of connected nodes is determined for three types of network models, P = 0.1 in FIG. 9, P = 0.5 in FIG. 10, and P = 0.9 in FIG. Thus, in this example, the process of step ST711 is performed three times.

次に、ステップST75に進んで、P0抽出部1032が、データメモリDM72のノードSと他ノードの接続状況を参照し、前後で接続状況が大きく変化するPの値をP0とする。図16の曲線6は、接続確率Pと接続状況(接続ノード数の値)との関係を模式的に表したものである。図において、前後で接続状況が大きく変化するPのあたりにP0を設定する。つまり、P0抽出部1032は、複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、接続判定部1031により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、接続ノード数の値が大幅に増加する接続確率を抽出し、抽出した接続確率に基づいて閾値接続確率であるP0を設定する。   Next, proceeding to step ST75, the P0 extraction unit 1032 refers to the connection status between the node S of the data memory DM72 and another node, and sets the value of P at which the connection status changes greatly before and after to P0. A curve 6 in FIG. 16 schematically represents the relationship between the connection probability P and the connection status (value of the number of connected nodes). In the figure, P0 is set around P where the connection status changes greatly between before and after. That is, the P0 extraction unit 1032 analyzes the change state of the value of the plurality of connection nodes determined by the connection determination unit 1031 in correspondence with the order of the relationship of the plurality of connection probabilities, and the value of the number of connection nodes Is extracted, and a threshold connection probability P0 is set based on the extracted connection probability.

次に、図13のノードSと他ノードの接続判定手順について説明する。まず、ステップST81で、ノードSと直接接続するノードの情報を作成し、データメモリDM82に書き込む。   Next, a connection determination procedure between the node S and another node in FIG. 13 will be described. First, in step ST81, information on a node directly connected to the node S is created and written in the data memory DM82.

次に、ステップST83で、ノードSと中継1回で接続するノードの情報を作成し、データメモリDM84に書き込む。ステップST85−ST89で順次これを繰り返し、全ノードを網羅したら(ステップST89)、終了となる。   Next, in step ST83, information on the node connected to the node S in one relay is created and written to the data memory DM84. This is sequentially repeated in steps ST85 to ST89, and when all the nodes are covered (step ST89), the process ends.

次に、図14の、ノードSと中継R回で接続するノードの情報を作成する手順について説明する。まず、ステップST91で、ノードiとノードjの接続判定(リンクで接続されているか否か)を行い、結果をデータメモリDM92に書き込む。ステップST93でネットワーク内の全ノードをノードjとして判定済か否かを判断し、イエスならばステップST95に進み、ノーならばステップST94でノードjの次候補を割り当ててステップST91を繰り返す。ステップST95では、ノードSと中継R−1回で接続する全ノードをノードiとして判定済かを判断し、イエスならば終了、ノーならばステップST96でノードiの次候補を割り当てて、ステップST91を繰り返す。   Next, a procedure for creating information of a node connected to the node S in the relay R times in FIG. 14 will be described. First, in step ST91, connection determination between node i and node j is performed (whether or not they are connected by a link), and the result is written in the data memory DM92. In step ST93, it is determined whether or not all nodes in the network have been determined as node j. If yes, the process proceeds to step ST95. If no, the next candidate for node j is assigned in step ST94 and step ST91 is repeated. In step ST95, it is determined whether all nodes connected to the node S by relay R-1 times have been determined as the node i. If yes, the process ends. If no, the next candidate of the node i is assigned in step ST96, and step ST91. repeat.

次に、図15の、ノードiとノードjの接続判定手順について説明する。ステップST101で、データメモリDM102を参照して、ノードiとノードjの接続状況(リンクで接続されているか否か)の判定を行ない、結果をデータメモリDM103に書き込む。接続情報を保持するデータメモリDM102は、図4のランダムモデル試行時のリンクデータDM10である。   Next, the connection determination procedure between node i and node j in FIG. 15 will be described. In step ST101, the data memory DM102 is referred to determine the connection status between the node i and the node j (whether or not they are connected by a link), and the result is written in the data memory DM103. A data memory DM102 that holds connection information is the link data DM10 when the random model is tried in FIG.

このように、接続判定部1031は、ランダムモデル試行部102により複数の接続確率P(=0.1、0.5、0.9)に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデル内で基準となる基準ノード1Sを指定し、基準ノード1Sからのホップ数を順次増加させ、リンクで接続されているノードを順次検出し、これにより基準ノード1Sと少なくとも一つ以上のリンクを介して接続されているノードを検出して、当該ネットワークモデルにおける接続ノード数の値を判定する。   In this way, the connection determination unit 1031 includes, for each network model generated by the random model trial unit 102 for a plurality of connection probabilities P (= 0.1, 0.5, 0.9), in the network model. Designate a reference node 1S as a reference, sequentially increase the number of hops from the reference node 1S, sequentially detect nodes connected by links, and thereby connect to the reference node 1S via at least one or more links The detected node is detected, and the value of the number of connected nodes in the network model is determined.

以上の図12〜図16に示す処理により、閾値である臨界確率P0が設定され、この臨界確率P0がP0記憶部104に記憶される。   Through the processes shown in FIGS. 12 to 16, the critical probability P <b> 0 that is a threshold is set, and this critical probability P <b> 0 is stored in the P <b> 0 storage unit 104.

次に、ネットワーク設計の設計条件の評価を行う処理である条件評価段階(図2のKB04及びKB05)について説明する。   Next, the condition evaluation stage (KB04 and KB05 in FIG. 2), which is a process for evaluating the design conditions of the network design, will be described.

まず、P0による接続性判断KB04を行うために、評価対象の対象ネットワークの接続確率P(以下、対象ネットワーク接続確率Pとする)を求める必要がある。まず、対象ネットワーク接続確率Pの決め方について説明する。ここでは、ノード間の距離Dに基いて確率Pが低下するとした場合を述べる。図17は、ノード1Sの周辺を模式的に表した図で、ノードSから距離Dの範囲をノードSと接続確率Pで接続できる範囲としている。距離Dが大きくなってノードSから離れるほど接続確率Pは低下し、範囲3AではP=0.5、範囲3BではP=0.2、範囲3CではP=0.1となっている。図18は、距離Dと確率Pの関係4を模式的に示したグラフである。ノードSからの距離Dが0の場合は確率Pは1であり、必ず接続するが、距離Dが増加するにつれて確率Pは低下し、D0でPはほぼゼロとなり、ほとんど接続しない。   First, in order to perform the connectivity determination KB04 based on P0, it is necessary to obtain the connection probability P of the target network to be evaluated (hereinafter referred to as the target network connection probability P). First, how to determine the target network connection probability P will be described. Here, a case where the probability P is lowered based on the distance D between nodes will be described. FIG. 17 is a diagram schematically showing the periphery of the node 1S, and the range of the distance D from the node S is a range that can be connected to the node S with the connection probability P. The connection probability P decreases as the distance D increases and the distance from the node S decreases. P = 0.5 in the range 3A, P = 0.2 in the range 3B, and P = 0.1 in the range 3C. FIG. 18 is a graph schematically showing the relationship 4 between the distance D and the probability P. When the distance D from the node S is 0, the probability P is 1 and the connection is always made. However, as the distance D increases, the probability P decreases, and at D0, P becomes almost zero and hardly connected.

次に、図18の関係の求め方を述べる。図19は、距離Dが大きくなるにつれて相対的電界強度E(dB)が低下する関係5を示したもので、一般に広く使用されている次の関係式に基づいて描かれたものである。(例えば奥村善久、進士昌明監修「移動通信の基礎」電子情報通信学会編)
E=−20×log(D) (式1)
但し、距離D=0mのときの対数(log)をとることはできないので、ここで距離D=0というのは、距離が非常に小さい場合を指す。図19において、距離D=0m、相対電界強度0dBのとき、接続確率Pが1、距離D=100m、相対電界強度−40dBのとき、接続確率Pがゼロになると設定すると、図18においてD0=100mとおいた関係4を求めることができる。式で表すと以下のようになる。
Next, how to obtain the relationship of FIG. 18 will be described. FIG. 19 shows the relation 5 in which the relative electric field strength E (dB) decreases as the distance D increases, and is drawn based on the following relational expression that is widely used in general. (For example, Yoshihisa Okumura and Masaaki Shinji “Basics of Mobile Communications” edited by the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers)
E = −20 × log (D) (Formula 1)
However, since the logarithm (log) when the distance D = 0 m cannot be taken, the distance D = 0 indicates a case where the distance is very small. In FIG. 19, when the connection probability P is 1 when the distance D = 0 m and the relative electric field strength is 0 dB, and the connection probability P is zero when the distance D = 100 m and the relative electric field strength is −40 dB, in FIG. Relationship 4 with 100m can be obtained. This is expressed as follows.

P=(|E(D0)|+E)/|E(D0)| (式2)
=(40−20×log(D))/40
=1−(log(D))/2
以上より、対象ネットワーク接続確率Pを求めるために、入力部105は、対象ネットワークの設計条件である距離Dや相対電界強度などの条件を入力し、入力した設計条件に基づき、対象ネットワークP導出部106が、上記の式2に基づいて、対象ネットワーク接続確率Pを導出する。そして、設計条件評価部107が、図5に示すように、導出された対象ネットワーク接続確率PとP0記憶部104に記憶されている閾値P0とを比較し、対象ネットワーク接続確率Pが閾値P0よりも大きいならば、対象ネットワークの設計条件が高接続確率の設計条件であると評価する。これにより、ネットワーク設計者は、距離などの設計条件が適切であるかどうかを判断することができる。
P = (| E (D0) | + E) / | E (D0) | (Formula 2)
= (40-20 * log (D)) / 40
= 1- (log (D)) / 2
As described above, in order to obtain the target network connection probability P, the input unit 105 inputs conditions such as the distance D and the relative electric field strength, which are design conditions of the target network, and based on the input design conditions, the target network P derivation unit 106 derives the target network connection probability P based on Equation 2 above. Then, as shown in FIG. 5, the design condition evaluation unit 107 compares the derived target network connection probability P with the threshold value P0 stored in the P0 storage unit 104, and the target network connection probability P is greater than the threshold value P0. Is also large, it is evaluated that the design condition of the target network is a design condition with a high connection probability. Thereby, the network designer can determine whether design conditions, such as distance, are appropriate.

なお、上記の説明では、ノード設計の基準となるノードSを固定した場合を述べたが、これを固定せず、一般化しても、同様の方法を適用することができる。   In the above description, the case where the node S serving as a node design reference is fixed has been described, but the same method can be applied even if the node S is not fixed and generalized.

また、上記の説明では、距離Dから確率Pを求める際に相対電界強度Eの式1を用いたが、電界強度の他の関係式、あるいは損失、あるいは別の属性をもとに確率Pを設定してもよい。   In the above description, when the probability P is obtained from the distance D, the expression 1 of the relative electric field strength E is used. However, the probability P is calculated based on another relational expression of the electric field strength, loss, or another attribute. It may be set.

このように、本実施の形態では、アドホックネットワークあるいはセンサーネットワークにおいて、あるノードと、そのノードと接続される可能性がある他のノードとの接続確率を一定値Pとし、この接続確率Pをキーパラメータとしてネットワークモデルを作成し、この接続確率Pがある値を超えるとネットワーク内のノードの接続状況が密となり、ある値以下だと疎となるという性質を利用して(仮定して)、ネットワークの設計を行う。そして、ノード候補が碁盤の目状に配置され、あるノードが、その上下左右のノードと接続される可能性があるトポロジーにおいて、接続確率Pをキーパラメータとして、Pがある値を超えた場合はネットワーク全体が密に接続され、ある値以下だと疎となるという性質を利用して(仮定して)、ネットワークの設計を行う。あるノードと他のノードの接続確率Pをとし、ノード間の距離Dの増加に対応して確率Pが低下するように設定する。この際、距離Dが増加すると到達する電波の強度が減少することを表す電解強度、電波損失等の既知の関係を用いて、距離Dと接続確率Pの関係を求める。すなわち、距離Dと電界強度等の既存の関係をもとにして、距離Dがゼロのとき確率Pが1、距離Dがある値D0のとき確率Pがゼロとなるような関係を導出する。   Thus, in this embodiment, in an ad hoc network or a sensor network, a connection probability between a certain node and another node that may be connected to the node is set to a constant value P, and this connection probability P is a key. A network model is created as a parameter, and the connection probability of nodes in the network becomes dense when this connection probability P exceeds a certain value, and the network becomes sparse when it is less than a certain value (assuming) Do the design. In a topology in which node candidates are arranged in a grid pattern and a certain node may be connected to the upper, lower, left, and right nodes, and P is a key parameter, and P exceeds a certain value The network is designed by using (assuming) the property that the entire network is closely connected and becomes sparse when it is below a certain value. A connection probability P between a certain node and another node is set, and the probability P is set so as to decrease as the distance D between the nodes increases. At this time, the relationship between the distance D and the connection probability P is obtained by using a known relationship such as an electrolytic strength and a radio wave loss indicating that the strength of the radio wave that arrives decreases as the distance D increases. That is, based on an existing relationship such as distance D and electric field strength, a relationship is derived in which probability P is 1 when distance D is zero and probability P is zero when distance D is a certain value D0.

本実施の形態によれば、ノード間の接続確率Pをキーパラメータとしてネットワークモデルを特徴付けることにより、高接続条件の出力を単純な処理により行うことができる。   According to the present embodiment, by characterizing the network model using the connection probability P between nodes as a key parameter, it is possible to output a high connection condition by a simple process.

つまり、従来では、ネットワーク設計の設計条件の評価を行うたびに複数のランダムモデル試行を行って高接続条件を出力していたために計算機処理量が多くなったが、本実施の形態では、一旦ランダムモデル試行を行って臨界確率P0を設定しておけば、対象ネットワーク接続確率Pと臨界確率P0とを比較するだけで、設計条件の評価が可能なため、設計条件の評価のための計算機処理量を抑制することができる。   That is, in the past, each time the design conditions of the network design were evaluated, a plurality of random model trials were performed and high connection conditions were output, so the computer processing amount increased. If the critical probability P0 is set by performing a model trial, the design condition can be evaluated simply by comparing the target network connection probability P and the critical probability P0. Can be suppressed.

そして、本実施の形態に係るネットワーク設計支援装置は、センサーネットワーク、アドホックネットワークなど、多数の通信装置を接続するネットワークの計画、設計において、通信装置間の接続性を推定する場合に使用することが可能である。   The network design support apparatus according to the present embodiment can be used when estimating connectivity between communication apparatuses in planning and design of a network connecting many communication apparatuses such as a sensor network and an ad hoc network. Is possible.

実施の形態2.
実施の形態1では、概要説明のトポロジーモデル図1に相当する図として、図6および図7のモデル、すなわちノード1が格子11に従って規則的に配置されているモデルを用いた。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the model shown in FIGS. 6 and 7, that is, the model in which the nodes 1 are regularly arranged according to the lattice 11 is used as a diagram corresponding to the topology model FIG.

図20に示すように、ノード1がランダムに配置され、他の全ノードと確率Pで接続されるモデルにおいても、同様の手法を用いることができる。この場合の接続性を図21に示す。このモデルは、距離の遠近に関係なく一定の確率Pで接続されることから、無線接続ではなく、有線接続のネットワークをモデル化するのに適している。   As shown in FIG. 20, the same method can be used in a model in which nodes 1 are randomly arranged and connected to all other nodes with a probability P. The connectivity in this case is shown in FIG. This model is suitable for modeling a wired connection network, not a wireless connection, because the connection is made with a certain probability P regardless of distance.

このように、本実施の形態では、ノード候補はランダムに配置され、あるノードは、他の全てのノードと接続される可能性がある。これらの接続確率Pをキーパラメータとして、Pがある値を超えた場合はネットワーク全体が密に接続され、ある値以下だと疎となるという性質を利用して(仮定して)、ネットワークの設計を行っている。このように、ノード間の接続確率Pをキーパラメータとしてネットワークモデルを特徴付けることにより、高接続条件の出力を単純な処理により行うことができる。   Thus, in this embodiment, node candidates are randomly arranged, and a certain node may be connected to all other nodes. Using these connection probabilities P as key parameters, the network design is utilized (assuming) that the entire network is densely connected when P exceeds a certain value, and sparse when it is less than a certain value. It is carried out. Thus, by characterizing the network model using the connection probability P between nodes as a key parameter, it is possible to output high connection conditions by a simple process.

前述した各実施の形態で、ネットワーク設計支援装置100は、コンピュータで実現できるものである。   In each of the embodiments described above, the network design support apparatus 100 can be realized by a computer.

図示していないが、ネットワーク設計支援装置100は、プログラムを実行するCPU(Central Processing Unit)を備えている。   Although not shown, the network design support apparatus 100 includes a CPU (Central Processing Unit) that executes a program.

例えば、CPUは、バスを介して、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、通信ボード、表示装置、K/B(キーボード)、マウス、FDD(Flexible Disk Drive)、CDD(コンパクトディスクドライブ)、磁気ディスク装置、光ディスク装置、プリンタ装置、スキャナ装置等と接続可能である。   For example, the CPU is connected to a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a communication board, a display device, a K / B (keyboard), a mouse, an FDD (Flexible Disk Drive), and a CDD (Compact Disc) via a bus. Drive), magnetic disk device, optical disk device, printer device, scanner device, and the like.

RAMは、揮発性メモリの一例である。ROM、FDD、CDD、磁気ディスク装置、光ディスク装置は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。   The RAM is an example of a volatile memory. ROM, FDD, CDD, magnetic disk device, and optical disk device are examples of nonvolatile memory. These are examples of a storage device or a storage unit.

前述した各実施の形態のネットワーク設計支援装置100が扱うデータや情報は、記憶装置あるいは記憶部に保存され、ネットワーク設計支援装置100の各部により、記録され読み出されるものである。   The data and information handled by the network design support apparatus 100 of each embodiment described above are stored in a storage device or a storage unit, and are recorded and read out by each unit of the network design support apparatus 100.

また、通信ボードは、例えば、LAN、インターネット、或いはISDN等のWAN(ワイドエリアネットワーク)に接続されている。   The communication board is connected to a WAN (Wide Area Network) such as a LAN, the Internet, or ISDN.

磁気ディスク装置には、オペレーティングシステム(OS)、ウィンドウシステム、プログラム群、ファイル群(データベース)が記憶されている。   The magnetic disk device stores an operating system (OS), a window system, a program group, and a file group (database).

プログラム群は、CPU、OS、ウィンドウシステムにより実行される。   The program group is executed by a CPU, OS, and window system.

上記ネットワーク設計支援装置100の各部は、一部或いはすべてコンピュータで動作可能なプログラムにより構成しても構わない。或いは、ROMに記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェア或いは、ハードウェア或いは、ソフトウェアとハードウェアとファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。   Each part of the network design support apparatus 100 may be configured by a program that can be operated partly or entirely by a computer. Alternatively, it may be realized by firmware stored in the ROM. Alternatively, it may be implemented by software, hardware, or a combination of software, hardware, and firmware.

上記プログラム群には、実施の形態の説明において「〜部」として説明した処理をCPUに実行させるプログラムが記憶される。これらのプログラムは、例えば、C言語やHTMLやSGMLやXMLなどのコンピュータ言語により作成される。   The program group stores a program that causes the CPU to execute the processing described as “˜unit” in the description of the embodiment. These programs are created by computer languages, such as C language, HTML, SGML, and XML, for example.

また、上記プログラムは、磁気ディスク装置、FD(Flexible Disk)、光ディスク、CD(コンパクトディスク)、MD(ミニディスク)、DVD(Digital Versatile Disk)等のその他の記録媒体に記憶され、CPUにより読み出され実行される。   The program is stored in another recording medium such as a magnetic disk device, FD (Flexible Disk), optical disk, CD (compact disk), MD (mini disk), DVD (Digital Versatile Disk), and read by the CPU. And executed.

実施の形態1及び2に係るネットワークトポロジーモデル図である。3 is a network topology model diagram according to Embodiments 1 and 2. FIG. 実施の形態1及び2に係る動作フローの例を示す図である。6 is a diagram showing an example of an operation flow according to Embodiments 1 and 2. FIG. 実施の形態1及び2に係るネットワーク設計支援装置の構成例を示す図である。3 is a diagram illustrating a configuration example of a network design support apparatus according to Embodiments 1 and 2. FIG. ランダムモデル試行の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of a random model trial. 実施の形態1及び2に係る臨界確率P0による接続性判断の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of connectivity judgment by the critical probability P0 which concerns on Embodiment 1 and 2. FIG. 実施の形態1に係るネットワークトポロジーモデルを示す図である。2 is a diagram showing a network topology model according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係るネットワークトポロジーモデルを示す図である。2 is a diagram showing a network topology model according to Embodiment 1. FIG. 図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、ノード1Sに接続されるノードの様子の一例を示した図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a state of a node connected to a node 1S in the network topology model of FIGS. 6 and 7; 図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、接続確率P=0.1としてランダムモデル試行を行なった結果の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result of a random model trial performed with a connection probability P = 0.1 in the network topology model of FIGS. 6 and 7. 図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、接続確率P=0.5としてランダムモデル試行を行なった結果の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result of performing a random model trial with a connection probability P = 0.5 in the network topology model of FIGS. 6 and 7. 図6および図7のネットワークトポロジーモデルにおいて、接続確率P=0.9としてランダムモデル試行を行なった結果の例を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a result of a random model trial with a connection probability P = 0.9 in the network topology model of FIGS. 6 and 7. 実施の形態1及び2に係る臨界確率P0を導出する手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure which derives | leads-out the critical probability P0 which concerns on Embodiment 1 and 2. FIG. 図12のノードSと他ノードの接続判定手順を詳述した図である。FIG. 13 is a diagram detailing a connection determination procedure between the node S of FIG. 12 and another node. 図13のノードSと中継R回で接続するノードの情報を作成する手順を詳述した図である。It is the figure which detailed the procedure which produces the information of the node connected with the node S of FIG. 13 by the relay R times. 図14のノードiとノードjの接続判定手順を詳述した図である。It is the figure which explained in detail the connection determination procedure of the node i of FIG. 14, and the node j. 接続確率Pと接続状況の関係を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the relationship between the connection probability P and a connection condition. ノード1Sの周辺を模式的に表した図であり、ノード1Sからの距離Dと接続確率Pで接続できる範囲を示している図である。It is the figure which represented the periphery of the node 1S typically, and is a figure which shows the range which can be connected with the distance D from the node 1S, and the connection probability P. 距離Dと確率Pの関係を模式的に示したグラフである。It is the graph which showed typically the relation between distance D and probability P. 距離Dと電界強度Eの関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between distance D and electric field strength E. 実施の形態2のノードのランダム配置を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a random arrangement of nodes according to the second embodiment. 実施の形態2の接続性の一例を示す図である。6 is a diagram illustrating an example of connectivity according to Embodiment 2. FIG. 従来の手法の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation | movement flow of the conventional method.

符号の説明Explanation of symbols

100 ネットワーク設計支援装置、101 トポロジーモデル設定部、102 ランダムモデル試行部、103 P0決定部、104 P0記憶部、105 入力部、106 対象ネットワークP導出部、107 設計条件評価部、108 出力部、1031 接続判定部、1032 P0抽出部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Network design support apparatus, 101 Topology model setting part, 102 Random model trial part, 103 P0 determination part, 104 P0 memory | storage part, 105 Input part, 106 Target network P derivation part, 107 Design condition evaluation part, 108 Output part, 1031 Connection determination unit, 1032 P0 extraction unit.

Claims (7)

複数のノードと複数のリンク候補から構成されるトポロジーモデルを設定するトポロジーモデル設定部と、
前記トポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノードと所定の接続確率で接続すると仮定した場合のネットワークモデルであって、複数のリンク候補のうちの少なくともいずれか一つが有効になり少なくとも二つのノード間にリンクが設定されているネットワークモデルを、複数の接続確率に対して生成するネットワークモデル生成部と、
前記ネットワークモデル生成部により複数の接続確率に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデルを解析し、ネットワークモデル内でリンクを介して接続されている接続ノード数の値を判定する接続判定部と、
前記複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、前記接続判定部により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、変化状況の解析結果に基づいて、ネットワーク設計の設計条件を評価する際の閾値となる閾値接続確率を設定する閾値接続確率設定部とを有することを特徴とするネットワーク設計支援装置。
A topology model setting unit for setting a topology model composed of a plurality of nodes and a plurality of link candidates;
It is a network model when it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model is connected to another node that may be connected with a predetermined connection probability, and at least one of the plurality of link candidates is A network model generation unit that generates a network model in which a link is set between at least two nodes and is enabled for a plurality of connection probabilities;
For each network model generated for a plurality of connection probabilities by the network model generation unit, a connection determination unit that analyzes the network model and determines the value of the number of connection nodes connected via a link in the network model When,
Corresponding to the order of the magnitude relationship of the plurality of connection probabilities, the change state of the value of the plurality of connection nodes determined by the connection determination unit is analyzed, and based on the analysis result of the change state, the network design A network design support apparatus, comprising: a threshold connection probability setting unit configured to set a threshold connection probability that serves as a threshold when a design condition is evaluated.
前記ネットワーク設計支援装置は、更に、
設計条件の評価の対象となる対象ネットワークの設計条件を入力する設計条件入力部と、
前記設計条件入力部により入力された設計条件に基づいて、対象ネットワークの接続確率を導出する対象ネットワーク接続確率導出部と、
前記対象ネットワーク接続確率導出部により導出された対象ネットワークの接続確率と前記閾値接続確率設定部により設定された閾値接続確率とを比較し、比較結果に基づいて対象ネットワークの設計条件の評価を行う設計条件評価部とを有することを特徴とする請求項1に記載のネットワーク設計支援装置。
The network design support device further includes:
A design condition input unit for inputting design conditions of a target network to be evaluated for design conditions;
A target network connection probability deriving unit for deriving a connection probability of the target network based on the design conditions input by the design condition input unit;
A design that compares the connection probability of the target network derived by the target network connection probability deriving unit with the threshold connection probability set by the threshold connection probability setting unit, and evaluates the design conditions of the target network based on the comparison result The network design support apparatus according to claim 1, further comprising a condition evaluation unit.
前記設計条件評価部は、
前記対象ネットワーク接続確率導出部により導出された対象ネットワークの接続確率が前記閾値接続確率設定部により設定された閾値接続確率よりも高い場合に、対象ネットワークの設計条件を高接続確率の設計条件であると評価することを特徴とする請求項2に記載のネットワーク設計支援装置。
The design condition evaluation unit
When the connection probability of the target network derived by the target network connection probability deriving unit is higher than the threshold connection probability set by the threshold connection probability setting unit, the design condition of the target network is a design condition of high connection probability The network design support apparatus according to claim 2, wherein:
前記ネットワークモデル生成部は、
接続確率が増加するほど接続ノード数の値が増加し、特定の接続確率を超えた際に接続ノード数の値が大幅に増加する特性を有するネットワークモデルを生成し、
前記閾値接続確率設定部は、
前記複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、前記接続判定部により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、変化状況の解析結果に基づいて、接続ノード数の値が大幅に増加する接続確率を抽出し、抽出した接続確率に基づいて閾値接続確率を設定することを特徴とする請求項1に記載のネットワーク設計支援装置。
The network model generation unit
As the connection probability increases, the value of the number of connected nodes increases, and when a specific connection probability is exceeded, a network model having a characteristic that the value of the number of connected nodes greatly increases is generated.
The threshold connection probability setting unit includes:
Corresponding to the order of the magnitude relationship of the plurality of connection probabilities, the change status of the value of the plurality of connection nodes determined by the connection determination unit is analyzed, and based on the analysis result of the change status, the number of connection nodes The network design support apparatus according to claim 1, wherein a connection probability that greatly increases the value of is extracted, and a threshold connection probability is set based on the extracted connection probability.
前記接続判定部は、
前記ネットワークモデル生成部により複数の接続確率に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデル内で基準となる基準ノードを指定し、基準ノードからのホップ数を順次増加させて基準ノードと少なくとも一つ以上のリンクを介して接続されているノードを検出して、接続ノード数の値を判定することを特徴とする請求項1に記載のネットワーク設計支援装置。
The connection determination unit
For each network model generated for a plurality of connection probabilities by the network model generation unit, a reference node serving as a reference is designated in the network model, and the number of hops from the reference node is sequentially increased to at least one of the reference node. The network design support apparatus according to claim 1, wherein a node connected via two or more links is detected and a value of the number of connected nodes is determined.
複数のノードと複数のリンク候補から構成されるトポロジーモデルを設定するトポロジーモデル設定処理と、
前記トポロジーモデルに含まれる複数のノードのそれぞれが接続可能性のある他のノードと所定の接続確率で接続すると仮定した場合のネットワークモデルであって、複数のリンク候補のうちの少なくともいずれか一つが有効になり少なくとも二つのノード間にリンクが設定されているネットワークモデルを、複数の接続確率に対して生成するネットワークモデル生成処理と、
前記ネットワークモデル生成処理により複数の接続確率に対して生成されたネットワークモデルごとに、ネットワークモデルを解析し、ネットワークモデル内でリンクを介して接続されている接続ノード数の値を判定する接続判定処理と、
前記複数の接続確率の大小関係の順序に対応させて、前記接続判定処理により判定された複数個の接続ノード数の値の変化状況を解析し、変化状況の解析結果に基づいて、ネットワーク設計の設計条件を評価する際の閾値となる閾値接続確率を設定する閾値接続確率設定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
Topology model setting processing for setting a topology model composed of a plurality of nodes and a plurality of link candidates;
It is a network model when it is assumed that each of a plurality of nodes included in the topology model is connected to another node that may be connected with a predetermined connection probability, and at least one of the plurality of link candidates is A network model generation process for generating a network model in which a link is set between at least two nodes that is enabled and for a plurality of connection probabilities;
For each network model generated for a plurality of connection probabilities by the network model generation process, the network model is analyzed, and a connection determination process for determining the value of the number of connection nodes connected via a link in the network model When,
Corresponding to the order of magnitude relationship of the plurality of connection probabilities, the change status of the value of the plurality of connection nodes determined by the connection determination processing is analyzed, and based on the analysis result of the change status, the network design A program that causes a computer to execute threshold connection probability setting processing for setting a threshold connection probability that becomes a threshold value when evaluating design conditions.
前記プログラムは、更に、
設計条件の評価の対象となる対象ネットワークの設計条件を入力する設計条件入力処理と、
前記設計条件入力処理により入力された設計条件に基づいて、対象ネットワークの接続確率を導出する対象ネットワーク接続確率導出処理と、
前記対象ネットワーク接続確率導出処理により導出された対象ネットワークの接続確率と前記閾値接続確率設定処理により設定された閾値接続確率とを比較し、比較結果に基づいて対象ネットワークの設計条件の評価を行う設計条件評価処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする請求項に記載のプログラム。
The program further includes:
Design condition input processing for inputting design conditions of a target network to be evaluated for design conditions;
A target network connection probability derivation process for deriving a connection probability of the target network based on the design conditions input by the design condition input process;
A design for comparing the connection probability of the target network derived by the target network connection probability deriving process with the threshold connection probability set by the threshold connection probability setting process and evaluating the design conditions of the target network based on the comparison result The program according to claim 6 , which causes a computer to execute condition evaluation processing.
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