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JP5522800B2 - Method for selecting communication device for executing predetermined function at density based on value of communication device, communication device and program for the method - Google Patents
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JP5522800B2 - Method for selecting communication device for executing predetermined function at density based on value of communication device, communication device and program for the method - Google Patents

Method for selecting communication device for executing predetermined function at density based on value of communication device, communication device and program for the method Download PDF

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Description

本発明は、多数のノードの中から状況に応じてサーバの役割をするノードを決める方式に関するものである。つまり、一台の固定的なサーバノードとその他多数のクライアントノードとの通信によって成り立つものではなく、動的にサーバを変更しながらアプリケーションを提供することを主眼においている。このようなタイプのアプリケーションが実現されるネットワークとしてP2Pネットワークやセンサーネットワークのようなマルチホップネットワークが挙げられる。また、サーバを動的に変更するというアイデアに類似したものとして、CDN(Contents Delivery Network)が挙げられる。   The present invention relates to a method of determining a node that serves as a server from a large number of nodes according to a situation. That is, it does not consist of communication between a single fixed server node and many other client nodes, but focuses on providing applications while dynamically changing servers. As a network in which such a type of application is realized, a multi-hop network such as a P2P network or a sensor network can be cited. Moreover, a CDN (Contents Delivery Network) can be cited as an analogy to the idea of dynamically changing a server.

P2Pネットワークは、インターネットの仕組みの上に構築されたエンドホスト間で構成される仮想的なネットワークである(オーバレイネットワークともいう)。この仮想的なネットワークでは、インターネットの制約(アドレス、名前解決など)に縛られない、自由な(独自の)ルール・プロトコルを規定し運用することができる。P2Pネットワークではエンドホスト同士の通信をベースとして、Gnutella,Winnyといったファイル共有などのサービスが提供されている。   The P2P network is a virtual network (also referred to as an overlay network) configured between end hosts constructed on the Internet mechanism. In this virtual network, a free (proprietary) rule protocol that is not bound by Internet restrictions (address, name resolution, etc.) can be defined and operated. In the P2P network, services such as file sharing such as Gnutella and Winny are provided based on communication between end hosts.

センサーネットワークにおいて、環境を測定するセンサーデバイス(センサーノードまたは単にノード)は、単一のノードだけで利用されるだけでなく、多数のデバイスを環境中に分散配置して、広い範囲にわたる環境情報を取得するという用途にも利用される。その際、多数のノードが必ずしもすべて同時に稼動するわけではなく、測定地域をカバーする必要十分な個数のノードのみが稼動するように制御する仕組みや、それらのノードが測定した情報を、データ処理を行うサーバに集めるために情報を適切なノードへと転送する仕組みなどが必要となる。これらセンサ・ネットワークにおけるルーティング技術が、非特許文献1及び2に記載されている。   In a sensor network, sensor devices (sensor nodes or simply nodes) that measure the environment are not only used by a single node, but also a large number of devices are distributed in the environment to provide a wide range of environmental information. It is also used for acquisition. At that time, not all of the nodes are operated at the same time. Instead, only the necessary and sufficient number of nodes that cover the measurement area are operated, and the information measured by these nodes is processed. A mechanism to transfer information to an appropriate node is necessary to collect it on the server to perform. Non-Patent Documents 1 and 2 describe routing techniques in these sensor networks.

CDN(Contents Delivery Network)とは、Webコンテンツなどへの高速なアクセスを可能にするためのネットワーク技術であり、ユーザからネットワーク的になるべく近い位置に設置されたサーバにコンテンツの複製を分散的に配置しておくというものである。ネットワークの各地にコンテンツが分散配置されるため、ユーザへの応答が速くなるだけではなく、コンテンツを転送するためのトラフィックも局所的な範囲(つまりユーザと複製を保持している近くのサーバの間)に限定することができ、輻輳回避にも役立つ。   CDN (Contents Delivery Network) is a network technology that enables high-speed access to Web content, etc., and copies of content are distributed to servers located as close to the network as possible from users. It is to keep. Since content is distributed across the network, not only is the response to the user faster, but the traffic to transfer the content is also in a local range (that is, between the user and the nearby server holding the replica). ), Which is also useful for avoiding congestion.

上記のようなネットワークに対して、ネットワーク全体を管理する管理装置を設けることなく、ネットワークを構成する各通信装置の中で、所定の機能を実行する通信装置を、通信装置に与えられた、あるいは、通信装置が取得する値により決まる密度にて選択して配置する方法が、特願2009−253739にて出願された。   Without providing a management device for managing the entire network for the above network, a communication device that performs a predetermined function is given to the communication device among the communication devices that constitute the network, or In Japanese Patent Application No. 2009-253739, a method for selecting and arranging at a density determined by a value acquired by a communication device has been filed.

前記出願は、「状況に応じて一定の間隔(数ノードに1台)にサーバとして動作するノードを動的に配置すること」を自律分散的に実現する手法である。なお、サーバを配置するとは、ノードがもつサーバ機能を有効化することをさす(全ノードがサーバ機能を保持しているものとする)。状況とは、例えば周辺ノードの負荷状態であり、前記出願は、周辺ノードの負荷が高ければそれにあわせてサーバの密度(何ノードに1台サーバが存在するか)が高くなるようにし、負荷が低ければ密度が低くなるようにできる。このとき、「似たような状況」にあるノード群(連結されたグラフ)をひとつのクラスタだと考え、クラスタごとにサーバ密度を制御する。前記出願は、適当な確率で各ノードがランダムにサーバになるかどうかを決めるものではない。それは、サーバの密度を平均的には制御できたとしても、ランダムであるが故に必ず密度に大きな斑ができるためである。前記出願は、各ノードが自律分散的にサーバになるべきかどうかを判断し、全体を統括するサーバ(サーバ密度を制御するサーバ)の存在や各ノードの特定の初期状態を全く必要とせず、ほぼ等間隔にサーバを配置することが可能である。   The application is a method for autonomously decentralizing “dynamically arranging nodes operating as servers at regular intervals (one in several nodes) according to circumstances”. Arranging a server means enabling a server function of a node (assuming that all nodes have a server function). The situation is, for example, a load state of a peripheral node. In the application, if the load on the peripheral node is high, the server density (how many nodes are present) is increased accordingly. The lower the density, the lower the density. At this time, a node group (connected graph) in a “similar situation” is considered as one cluster, and the server density is controlled for each cluster. The application does not determine whether each node randomly becomes a server with an appropriate probability. This is because even if the density of the server can be controlled on average, it is always random, and therefore a large spot is produced in the density. The application determines whether each node should be a server in an autonomous and distributed manner, and does not require the existence of a server that controls the whole (a server that controls server density) or a specific initial state of each node, Servers can be arranged at approximately equal intervals.

C.Intanagonwiwat、 et al.、“Directed Diffusion for Wireless Sensor Networking”、IEEE/ACM Transactions on Networking、VOL.11 No. 1、pp2、2003年C. Intanagonwiwat, et al. "Directed Diffusion for Wireless Sensor Networking", IEEE / ACM Transactions on Networking, VOL. 11 No. 1, pp2, 2003 F.Ye、et al.、“GRAdient Broadcast: A Robust Data Delivery Protocol for Large Scale Sensor Networks”、ACM Wireless Networks、 Vol.11 No.3、pp.285−298(14)、2005年F. Ye, et al. “GRADient Broadcast: A Robust Data Delivery Protocol for Large Scale Sensor Networks”, ACM Wireless Networks, Vol. 11 No. 3, pp. 285-298 (14), 2005

しかしながら、前記出願(特願2009−253739)では、各ノードがポテンシャル変数を自律分散的に変化させ、複数の山状のポテンシャルの空間分布を作り出すことによって上述のような、「サーバの配置」を実現する(山の頂上に位置するノードがサーバとなる)。しかし、前記出願では、起動直後および状況が変化する度に各ノードがポテンシャル変数の値を初期化しなければならない。これは次のような問題を引き起こす可能性がある。   However, in the above-mentioned application (Japanese Patent Application No. 2009-253739), each node changes the potential variable autonomously and creates a spatial distribution of a plurality of mountain-like potentials, thereby making the “server arrangement” as described above. Realize (the node located at the top of the mountain becomes the server). However, in the application, each node must initialize the value of the potential variable immediately after startup and whenever the situation changes. This can cause the following problems:

全ノードが起動する時刻は必ずしも同時ではない。起動時刻がノードごとに大きくずれると、各ノードのポテンシャルの値(絶対値)が非常に小さくなる。そのため、山状のポテンシャルの空間分布は形成されるが、ポテンシャルの起伏が小さすぎて識別できなくなる場合がある。   The time at which all nodes are activated is not necessarily the same. When the activation time is greatly shifted for each node, the potential value (absolute value) of each node becomes very small. Therefore, although a spatial distribution of mountain-like potentials is formed, the undulations of the potential may be too small to be identified.

状況の変化とは、クラスタ変数Cの変化にあたる(クラスタ変数Cは山と山の間隔を決めるパラメータである)。従来手法では、変数Cが変化する度に、ポテンシャル変数の値を乱数で初期化する。これはすなわち、それまでに生成されていたポテンシャル分布を完全に破棄して、最初からやり直すことを意味する。そのため、変数Cが変化するとサーバ機能をどのノードも一度放棄することになる。また、頻繁に変数Cの値が変化してしまうと、ポテンシャル変数(すなわちポテンシャルの空間分布)が定常状態に達することができなくなり、やはりサーバを決めることができなくなってしまう。   The change in the situation corresponds to a change in the cluster variable C (the cluster variable C is a parameter for determining the interval between the peaks). In the conventional method, whenever the variable C changes, the value of the potential variable is initialized with a random number. In other words, this means that the potential distribution that has been generated so far is completely discarded and the process is started from the beginning. Therefore, if the variable C changes, any node will abandon the server function once. If the value of the variable C changes frequently, the potential variable (that is, the spatial distribution of the potential) cannot reach a steady state, and the server cannot be determined.

したがって、本発明は、ネットワーク全体を管理する管理装置を設けることなく、ネットワークを構成する各通信装置の中で、所定の機能を実行する通信装置を、通信装置のポテンシャル変数の初期値に依存することなく、配置する方法と、そのための通信装置及びプログラムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention relies on the initial value of the potential variable of the communication device for the communication device that performs a predetermined function among the communication devices that constitute the network without providing a management device that manages the entire network. It is an object of the present invention to provide a method for arranging the communication device and a communication apparatus and program therefor without any problem.

上記目的を実現するため本発明による通信装置は、通信リンクにより接続している隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を保存し、隣接装置からポテンシャル変数及び補助変数を受信する度に、保存している該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を更新する第1手段と、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数を保存し、自装置のポテンシャル変数及び補助変数を隣接装置に送信する第2手段と、各隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数、並びに、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数に基づき自装置のポテンシャル変数及び補助変数を所定の計算式により更新する第3手段と、自装置のポテンシャル変数と、各隣接装置のポテンシャル変数に基づき所定の機能の実行を行うか否かを判定する第4手段とを備えており、第4手段は、自装置のポテンシャル変数が、全隣接装置のポテンシャル変数より大きいこと、或いは、小さいことを、前記所定の機能の実行を行う条件の1つとし、前記所定の計算式は、自装置のポテンシャル変数の更新の際、該ポテンシャル変数が一定の閾値以上である場合0である項および乱数項を含む。   In order to achieve the above object, a communication device according to the present invention stores potential variables and auxiliary variables of neighboring devices connected by a communication link, and stores the potential variables and auxiliary variables every time the neighboring device receives the potential variables and auxiliary variables. First means for updating the potential variable and auxiliary variable of the adjacent device, and second means for storing the potential variable, auxiliary variable and density control variable of the own device and transmitting the potential variable and auxiliary variable of the own device to the adjacent device And a third means for updating the potential variable and auxiliary variable of the own device based on the potential variable and auxiliary variable of each adjacent device, and the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of the own device by a predetermined calculation formula, Determine whether or not to execute a given function based on the device's potential variable and the potential variable of each neighboring device 4 means, and the fourth means is that one of the conditions for executing the predetermined function is that the potential variable of its own device is larger or smaller than the potential variable of all adjacent devices, The predetermined calculation formula includes a term that is 0 and a random term when the potential variable is equal to or greater than a certain threshold when the potential variable of the device itself is updated.

また、前記所定の計算式は、複数の前記通信装置から構成されるネットワークにおける各通信装置のポテンシャル変数を、極大値と極小値が繰り返す様に分布させるものであり、前記極大値と極小値の繰り返し密度は、前記密度制御変数により変化することも好ましい。   Further, the predetermined calculation formula is to distribute the potential variable of each communication device in a network composed of a plurality of the communication devices so that the maximum value and the minimum value repeat, and the maximum value and the minimum value It is also preferable that the repetition density varies depending on the density control variable.

また、A、ΔT、Δx、h及びkを正の定数とすると、
隣接装置nの補助変数v 、自装置のポテンシャル変数u 、自装置の補助変数v 及び自装置の密度制御変数c から、自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2Icを求める計算式は、

Figure 0005522800
であり、
隣接装置nのポテンシャル変数u 、自装置のポテンシャル変数u から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを求める計算式は、
Figure 0005522800
であり、
Figure 0005522800
であり、δ(t)は−1≦δ(t)≦1を満たす乱数であることも好ましい。 If A, ΔT, Δx, h, and k are positive constants,
From the auxiliary variable v n t of the neighboring device n, the potential variable u i t of the own device, the auxiliary variable v i t of the own device, and the density control variable c i t of the own device, the potential variable u i t + 2Ic after updating of the own device The calculation formula for
Figure 0005522800
And
From the potential variable u n t of the adjacent device n and the potential variable u i t of the own device, a calculation formula for obtaining the updated auxiliary variable v i t + Ic of the own device is as follows:
Figure 0005522800
And
Figure 0005522800
It is also preferable that δ (t) is a random number that satisfies −1 ≦ δ (t) ≦ 1.

また、A、ΔT、Δx、h及びkを正の定数とすると、隣接装置nの2つの補助変数v 及びw 、自装置のポテンシャル変数u 、自装置の2つの補助変数v 及びw 、自装置の密度制御変数c から自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2Ic及び補助変数w t+2Icを求める計算式は、それぞれ、

Figure 0005522800
であり、
隣接装置nのポテンシャル変数u 、自装置のポテンシャル変数u から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを求める計算式は、
Figure 0005522800
であり、
Figure 0005522800
であり、δ(t)は−1≦δ(t)≦1を満たす乱数であることも好ましい。 When A, ΔT, Δx, h, and k are positive constants, two auxiliary variables v n t and w n t of the adjacent device n, the potential variable u i t of the own device, and two auxiliary variables of the own device Formulas for obtaining v i t and w i t , the own device's density control variable c i t , the updated potential variable u i t + 2 Ic and the auxiliary variable w i t + 2 Ic are respectively
Figure 0005522800
And
From the potential variable u n t of the adjacent device n and the potential variable u i t of the own device, a calculation formula for obtaining the updated auxiliary variable v i t + Ic of the own device is as follows:
Figure 0005522800
And
Figure 0005522800
It is also preferable that δ (t) is a random number that satisfies −1 ≦ δ (t) ≦ 1.

また、第4手段は、自装置のポテンシャル変数を更新することによる値の変化を、所定の閾値により大小判定し、変化が小さいことを前記所定の機能の実行を行う条件の1つとすることも好ましい。   The fourth means may determine whether the value change caused by updating the potential variable of the device itself is large or small based on a predetermined threshold, and setting the small change as one of the conditions for executing the predetermined function. preferable.

また、密度制御変数を、自装置の内部又は外部の監視対象の値により決定することも好ましい。   It is also preferable to determine the density control variable based on the value of the monitoring target inside or outside the device itself.

上記目的を実現するため本発明による方法は、それぞれがポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数を管理する複数の通信装置を含むシステムにおいて、所定の機能を実行する通信装置を選択する方法であって、各通信装置が、通信リンクにより接続している隣接装置にポテンシャル変数及び補助変数を広告する第1ステップと、各通信装置が、隣接装置からポテンシャル変数及び補助変数を受信した場合において、該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を既に保存している場合には、保存している該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を更新し、保存していない場合には、該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を保存する第2ステップと、各通信装置が、各隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数、並びに、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数に基づき、自装置のポテンシャル変数及び補助変数を所定の計算式により更新する第3ステップと、を繰り返し、各通信装置が、自装置のポテンシャル変数と、各隣接装置のポテンシャル変数に基づき所定の機能の実行を行うか否かを判定する第4ステップを有し、第4ステップにおいて、所定の機能の実行を行うと判定する条件の1つは、ポテンシャル変数が、全隣接装置のポテンシャル変数より大きいこと、或いは、小さいことであり、前記所定の計算式は、自装置のポテンシャル変数の更新の際、該ポテンシャル変数が一定の閾値以上である場合0である項および乱数項を含む。   In order to achieve the above object, the method according to the present invention is a method for selecting a communication device that performs a predetermined function in a system including a plurality of communication devices each managing a potential variable, an auxiliary variable, and a density control variable. A first step in which each communication device advertises a potential variable and an auxiliary variable to adjacent devices connected by a communication link; and when each communication device receives a potential variable and an auxiliary variable from an adjacent device, If the potential variable and auxiliary variable of the device have already been saved, the potential variable and auxiliary variable of the neighboring device saved are updated, and if not saved, the potential variable and auxiliary variable of the neighboring device have been saved. The second step of saving the variables, and each communication device has the potential variables and auxiliary variables of each neighboring device, And the third step of updating the potential variable and auxiliary variable of the own device with a predetermined calculation formula based on the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of each of the communication devices. The fourth step of determining whether or not to execute the predetermined function based on the potential variable of the adjacent device has one of the conditions for determining whether or not to execute the predetermined function in the fourth step. Is greater than or less than the potential variable of all adjacent devices, and the predetermined calculation formula is 0 when the potential variable is equal to or greater than a certain threshold when the potential variable of the own device is updated. Includes terms and random terms.

また、前記所定の計算式は、ポテンシャル変数の値を高さとすると、各通信装置のポテンシャル変数の分布を、山と谷が繰り返す形状にするものであり、前記山と谷が生じる密度は、前記密度制御変数により変化することも好ましい。   Further, the predetermined calculation formula is such that the potential variable distribution of each communication device has a shape in which peaks and valleys repeat, where the value of the potential variable is high, and the density at which the peaks and valleys are generated is It is also preferred to vary with density control variables.

本発明のプログラムによれば、
上記通信装置としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
According to the program of the present invention,
A computer is functioned as the communication device.

本発明では、各ノードのポテンシャル変数の初期値に依存せず、既存手法と同等のポテンシャルの空間分布を生成する。初期値に依存しないため、起動直後はポテンシャル変数を0などの適当な数値にしておくだけでよい。また、既存手法のように変数Cが変化する度にポテンシャル変数に乱数をセットする必要はない。そのため、変数Cが変化しても、それまでに形成されていたポテンシャルの空間分布は維持され、そこから新たな空間分布へと連続的に変化する。したがって、サーバも空間分布の変化に伴って刻々と移動するため、サーバが決定できないという事態を避けることができる。   In the present invention, a potential spatial distribution equivalent to the existing method is generated without depending on the initial value of the potential variable of each node. Since it does not depend on the initial value, it is only necessary to set the potential variable to an appropriate value such as 0 immediately after startup. Further, it is not necessary to set a random number in the potential variable every time the variable C changes as in the existing method. Therefore, even if the variable C changes, the spatial distribution of potential that has been formed so far is maintained, and continuously changes from there to a new spatial distribution. Accordingly, since the server also moves with the change of the spatial distribution, it is possible to avoid a situation in which the server cannot be determined.

本発明による通信システムを示す図である。1 shows a communication system according to the present invention. 本発明による通信装置の簡略化した構成図である。It is the simplified block diagram of the communication apparatus by this invention. 処理の流れを説明する図である。It is a figure explaining the flow of a process. ポテンシャル変数の分布を示す図である。It is a figure which shows distribution of a potential variable.

本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。図1は、本発明による通信システムを示す図である。本発明による通信システムは、図1において四角形で表されている本発明による通信装置を複数台含んでいる。なお、図1において、各通信装置を接続する線は通信リンクである。本発明の通信装置により構成されるネットワークにおいては、例えば、P2Pネットワークや、無線のアドホック・ネットワークの様に、ネットワーク構成、つまり、通信装置間の通信リンクや、ネットワークに参加している通信装置が、時間の経過により変化する可能性がある。なお、以下の説明において、隣接装置とは、ある通信装置から見て、通信リンクにより接続されている通信装置を意味するものとする。つまり、図1の縦線で塗り潰された四角形に対応する通信装置は、図1の斜線で塗り潰された四角形に対応する通信装置の隣接装置である。   The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a communication system according to the present invention. The communication system according to the present invention includes a plurality of communication apparatuses according to the present invention represented by squares in FIG. In FIG. 1, a line connecting each communication device is a communication link. In the network configured by the communication device of the present invention, for example, a P2P network or a wireless ad hoc network has a network configuration, that is, a communication link between communication devices, or a communication device participating in the network. , May change over time. In the following description, an adjacent device refers to a communication device connected by a communication link when viewed from a certain communication device. That is, the communication device corresponding to the rectangle filled with the vertical line in FIG. 1 is an adjacent device of the communication device corresponding to the rectangle filled with the diagonal line in FIG.

図2に、本発明による通信装置の簡略化した構成を示す。図2に示す様に、本発明による通信装置は、隣接装置変数管理部1と、変数計算部2と、自装置変数管理部3と、実行判定部4とを備えている。また、以下に説明する本発明の第1実施形態において、各通信装置は、ポテンシャル変数uと、補助変数vと、密度制御変数(クラスタ変数)Cを管理している。ここで、ポテンシャル変数とは、各通信装置が、所定の機能の実行を行うか否かを判定するために使用する値であり、補助変数とは、ポテンシャル変数の計算に利用する変数であり、密度制御変数とは、所定の機能を実行する通信装置の密度を変化させる変数である。ここで、第1実施形態において、密度制御変数は、各通信装置にあらかじめ設定されている値とする。   FIG. 2 shows a simplified configuration of a communication device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the communication device according to the present invention includes an adjacent device variable management unit 1, a variable calculation unit 2, an own device variable management unit 3, and an execution determination unit 4. In the first embodiment of the present invention described below, each communication device manages a potential variable u, an auxiliary variable v, and a density control variable (cluster variable) C. Here, the potential variable is a value used by each communication device to determine whether or not to execute a predetermined function, and the auxiliary variable is a variable used for calculating the potential variable. A density control variable is a variable that changes the density of a communication device that performs a predetermined function. Here, in the first embodiment, the density control variable is a value set in advance in each communication device.

隣接装置変数管理部1は、隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を、当該隣接装置の識別子に関連付けて保持している。具体的には、隣接装置変数管理部1は、隣接装置が所定のスケジュールに基づいて広告する、当該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を含む信号を受信する度に、保持している当該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を受信した値に更新し、ある通信装置と通信リンクが新たに設定され、これにより当該通信装置から初めて広告を受信した場合には、広告に含まれる当該通信装置の識別子に関連付けて、広告に含まれるポテンシャル変数及び補助変数を保存する。なお、ある隣接装置から所定の期間、ポテンシャル変数及び補助変数を含む信号を受信しなかった場合、当該隣接装置とはもはや隣接関係にはないと看做すことができるので、隣接装置変数管理部1は、当該隣接装置であった通信装置のポテンシャル変数及び補助変数を削除する。   The adjacent device variable management unit 1 holds the potential variable and auxiliary variable of the adjacent device in association with the identifier of the adjacent device. Specifically, the neighboring device variable management unit 1 holds the neighboring device each time it receives a signal including a potential variable and an auxiliary variable of the neighboring device that the neighboring device advertises based on a predetermined schedule. If the potential variable and auxiliary variable are updated to the received values, a communication device and a communication link are newly set, and an advertisement is received from the communication device for the first time, the identifier of the communication device included in the advertisement The potential variable and the auxiliary variable included in the advertisement are stored in association with. If a signal including a potential variable and an auxiliary variable is not received from a certain neighboring device for a predetermined period, it can be considered that the neighboring device is no longer adjacent to the neighboring device. 1 deletes the potential variable and auxiliary variable of the communication device that was the neighboring device.

自装置変数管理部3は、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数を保持しており、所定のスケジュールに基づいて自装置のポテンシャル変数及び補助変数を隣接装置に広告する。   The own device variable management unit 3 holds the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of the own device, and advertises the potential variable and auxiliary variable of the own device to neighboring devices based on a predetermined schedule.

変数計算部2は、隣接装置変数管理部1が保持している各隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数と、自装置変数管理部3が保持している自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数に基づき、所定のスケジュールで指定されるタイミングにおいて、自装置のポテンシャル変数及び補助変数の値を新たに決定する。自装置変数管理部3は、管理している自装置のポテンシャル変数及び補助変数を、変数計算部2が決定した値に更新する。なお、自装置変数管理部3は、変数計算部2が決定した値にポテンシャル変数の値を更新する前に、更新前の値を実行判定部4に出力し、実行判定部4は、この値を、自装置のポテンシャル変数の1つ前の値として保持する。   The variable calculation unit 2 includes the potential variable and auxiliary variable of each adjacent device held by the adjacent device variable management unit 1, and the potential variable, auxiliary variable, and density control of the own device held by the own device variable management unit 3. Based on the variable, the value of the potential variable and the auxiliary variable of the own device is newly determined at the timing specified by a predetermined schedule. The own device variable management unit 3 updates the potential variable and auxiliary variable of the managed device itself to the values determined by the variable calculation unit 2. The own device variable management unit 3 outputs the value before the update to the execution determination unit 4 before updating the value of the potential variable to the value determined by the variable calculation unit 2, and the execution determination unit 4 Is held as the previous value of the potential variable of its own device.

実行判定部4は、所定のスケジュールで指定されるタイミングにおいて、保持している自装置の1つ前のポテンシャル変数と、自装置変数管理部3が保持している自装置の最新のポテンシャル変数と、隣接装置変数管理部1が管理している各隣接装置のポテンシャル変数から、所定の機能の実行を行うか否かを判定する。判定時に所定の機能を実行していない場合において、実行するとの判定になった場合には所定の機能の実行を開始し、実行しないとの判定になった場合には、所定の機能の実行は開始しない。同様に、判定時に所定の機能を実行している場合において、実行するとの判定になった場合には、そのまま所定の機能の実行を継続し、実行しないとの判定になった場合には、所定の機能の実行を停止する。   The execution determination unit 4 has the potential variable immediately before the own device held at the timing specified by the predetermined schedule, and the latest potential variable of the own device held by the own device variable management unit 3. Then, it is determined whether or not to execute a predetermined function from the potential variable of each adjacent device managed by the adjacent device variable management unit 1. When it is determined that the predetermined function is not executed at the time of determination, the execution of the predetermined function is started when it is determined to be executed, and when the predetermined function is determined not to be executed, Do not start. Similarly, when a predetermined function is being executed at the time of determination, if it is determined to be executed, the predetermined function is continued to be executed, and if it is determined not to be executed, a predetermined function is Stops execution of the function.

続いて、第1実施形態におけるシステムの動作について説明する。なお、初期状態において、各通信装置は、ポテンシャル変数及び補助変数に所定の値、例えば0を設定する。   Next, the operation of the system in the first embodiment will be described. In the initial state, each communication device sets a predetermined value, for example, 0 for the potential variable and the auxiliary variable.

本実施形態において、変数計算部2は、自装置のポテンシャル変数及び補助変数を、更新間隔Icのタイミングにて周期的に計算して更新し、自装置変数管理部3は、m×Icに1回、自装置のポテンシャル変数を広告し、実行判定部4は、n×Icに1回、所定の機能の実行判定を行う。なお、m及びnは整数である。図3に、m=1、n=4の場合における処理の流れを示す。なお、ポテンシャル変数及び補助変数の更新は、異なるタイミングで行っても良い。つまり、時刻T+x・Ic(xは整数)にポテンシャル変数の更新を行い、時刻T+x・Ic+Ic/2に補助変数の更新を行う形態であっても良い。   In the present embodiment, the variable calculation unit 2 periodically calculates and updates the potential variable and the auxiliary variable of the own device at the timing of the update interval Ic, and the own device variable management unit 3 sets 1 to m × Ic. Times, the potential variable of the own device is advertised, and the execution determination unit 4 determines execution of a predetermined function once for n × Ic. Note that m and n are integers. FIG. 3 shows the flow of processing when m = 1 and n = 4. Note that the potential variable and the auxiliary variable may be updated at different timings. In other words, the potential variable may be updated at time T + x · Ic (x is an integer), and the auxiliary variable may be updated at time T + x · Ic + Ic / 2.

続いて、変数計算部2における、自装置のポテンシャル変数及び補助変数の更新処理について説明する。なお、下記の式(1)および式(2)は、ある時刻tにおいて、変数uが計算されていたということを前提としている。u はノードiが時刻tで算出した自ノードの変数uの値である。u は時刻t−Ic〜時刻t+Icの間にノードiが隣接ノードから受信した変数uの値である。v t+Icはノードiが時刻t+Icで算出した自ノードの変数vの値である。v は時刻t〜時刻t+2Icの間にノードiが隣接ノードから受信した変数vの値である。c はノードiの時刻tにおける密度制御変数Cの値である。まず、変数計算部2は、自装置変数管理部3が保持しているポテンシャル変数u 、補助変数v 、密度制御変数c 、隣接装置変数管理部1が保持している隣接装置の補助変数をv から、自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2Icを、以下の式(1)により求める。その後、自装置変数管理部3は、保持しているポテンシャル変数u を、求めたu t+2Icに更新する。続いて、変数計算部2は、自装置変数管理部3が保持しているポテンシャル変数u 、隣接装置変数管理部1が保持している隣接装置の補助変数u から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを、以下の式(2)により求める。 Next, the update process of the potential variable and auxiliary variable of the device itself in the variable calculation unit 2 will be described. Note that the following formulas (1) and (2) are based on the assumption that the variable u has been calculated at a certain time t. u i t is the value of the variable u of the node calculated by the node i at time t. u n t is the value of the variable u received by the node i from the adjacent node between the time t−Ic and the time t + Ic. v i t + Ic is the value of the variable v of the node calculated by node i at time t + Ic. v n t is the value of the variable v received by the node i from the adjacent node between time t and time t + 2Ic. c i t is the value of the density control variable C at time t of the node i. First, the variable calculation unit 2 includes the potential variable u i t , the auxiliary variable v i t , the density control variable c i t held by the own device variable management unit 3, and the adjacent held by the adjacent device variable management unit 1. From the device auxiliary variable v n t , the updated potential variable u i t + 2Ic of the device is obtained by the following equation (1). Thereafter, the own device variable management unit 3 updates the held potential variable u i t to the obtained u i t + 2Ic . Subsequently, the variable calculation unit 2 uses the potential variable u i t held by the own device variable management unit 3 and the auxiliary variable u n t of the neighboring device held by the neighboring device variable management unit 1 to The updated auxiliary variable v i t + Ic is obtained by the following equation (2).

Figure 0005522800
ただし、
Figure 0005522800
であり、δ(t)は−1≦δ(t)≦1を満たす乱数である。また、上式においてΣは、総ての隣接装置について足し合わせることを意味している。なお、上述した例では、式(1)は時刻t+2Icにおいて実施される計算、式(2)は時刻t+Icにおいて実施される計算を示している。また、Aは正の定数で拡散係数などと呼ばれる事もある。ΔxおよびΔTは空間および時間を離散化するための小さな値である(ΔT=Icとしてもよい)。これらすべての定数はすべてのノードに共通である。また、A、Δx、ΔTの値のバランスによって、変数uの値のネットワーク内での空間分布(つまりポテンシャルの空間分布)がクラスタ内で定常状態になるまでの時間が変わる。
Figure 0005522800
However,
Figure 0005522800
And δ (t) is a random number that satisfies −1 ≦ δ (t) ≦ 1. In the above equation, Σ means that all adjacent devices are added together. In the example described above, equation (1) indicates the calculation performed at time t + 2Ic, and equation (2) indicates the calculation performed at time t + Ic. A is a positive constant and is sometimes called a diffusion coefficient. Δx and ΔT are small values for discretizing space and time (may be ΔT = Ic). All these constants are common to all nodes. Further, depending on the balance of the values of A, Δx, and ΔT, the time until the spatial distribution of the value of the variable u in the network (that is, the potential spatial distribution) becomes a steady state in the cluster changes.

式(1)では、関数gおよび関数δの項が含まれている。付加する値は小さな値であり、定数h、kによって小さな値を実現する。(h,kもすべてのノードで共通である)。関数gの定義の中の定数Xは、形成されるポテンシャルの空間分布の山の高さを決める値である(Xもすべてのノードで共通である)。山の高さはおよそX/sin(Δx/c )になると見積もられる。なおhは小さいほどよいが、小さすぎると定常状態に達するのに時間がかかる(hはAの10分の1以下が適当だと考えられる)。また、kはGthresh*2Icよりも十分に小さな値とする(例えば10分の1以下など)。なお、Gthreshは、実行判定部4での閾値と同じである。 Equation (1) includes terms for function g and function δ. The value to be added is a small value, and a small value is realized by the constants h and k. (H and k are also common to all nodes). The constant X in the definition of the function g is a value that determines the height of the peak of the spatial distribution of potentials to be formed (X is also common to all nodes). The height of the mountain is estimated to be approximately X / sin (Δx / c i t ). Note that h is preferably as small as possible, but if it is too small, it takes time to reach a steady state (h is considered to be 1/10 or less of A is appropriate). Further, k is set to a value sufficiently smaller than G thresh * 2Ic (for example, 1/10 or less). Note that G thresh is the same as the threshold value in the execution determination unit 4.

なお、上述した例では、式(1)により自装置のポテンシャル変数uを先に更新し、その後、更新後のポテンシャル変数を使用して、式(2)により、自装置の補助変数vを更新していたが、補助変数を先に更新し、その後、ポテンシャル変数を計算する形態であっても良い。ただし、その順序は固定的とする。つまり、式(1)によりポテンシャル変数を先に更新するのであれば、各タイミングにおいてポテンシャル変数を先に更新し、その後、式(2)による補助変数の更新を行う。   In the above-mentioned example, the potential variable u of the own device is updated first by the equation (1), and then the auxiliary variable v of the own device is updated by the equation (2) using the updated potential variable. However, the auxiliary variable may be updated first, and then the potential variable may be calculated. However, the order is fixed. That is, if the potential variable is updated first according to the equation (1), the potential variable is updated first at each timing, and then the auxiliary variable is updated according to the equation (2).

式(1)及び式(2)は、n次元ユークリッド空間における以下の式(3)を、時間1階・空間2階の偏微分方程式と、空間2階の微分方程式の連立微分方程式に分割し、それらを時間および空間について離散化した式であると考えられる。ただし、P2Pネットワークはユークリッド空間と異なり隣接ノードの数が固定ではないため(n次元ユークリッド空間では隣接点はすべての点について2n個となる)、各ノードはそれぞれすべての隣接ノードの変数u、vと自ノードのu、vについての差分を求め、足し合わせている(式(1)と式(2)のシグマ記号の部分に相当する)。

Figure 0005522800
ただし、
Figure 0005522800
h、kは、小さな正の定数である。 Equations (1) and (2) divide the following equation (3) in the n-dimensional Euclidean space into a partial differential equation of time first-order / space second-order and a simultaneous differential equation of differential equations of second-order space. It is considered that these are discretized expressions with respect to time and space. However, unlike the Euclidean space, the number of adjacent nodes is not fixed in the P2P network (in the n-dimensional Euclidean space, the number of adjacent points is 2n for all points), and each node has variables u and v of all adjacent nodes. And the difference between u and v of its own node are obtained and added (corresponding to the sigma symbol part of Equation (1) and Equation (2)).
Figure 0005522800
However,
Figure 0005522800
h and k are small positive constants.

式(3)で、

Figure 0005522800
であり、微分演算子∇は、ラプラシアンと呼ばれる微分演算子であり、n次元ユークリッド空間では以下の式(4)の様に定義される。同様に、∇は以下の式(5)の様に定義される。したがって、
Figure 0005522800
は以下の式(6)の様に表される。
Figure 0005522800
も、式(5)から式(6)と同様にして求められる。 In equation (3),
Figure 0005522800
The differential operator ∇ 2 is a differential operator called Laplacian, and is defined as in the following formula (4) in the n-dimensional Euclidean space. Similarly, ∇ 4 is defined as the following equation (5). Therefore,
Figure 0005522800
Is expressed by the following equation (6).
Figure 0005522800
Is also obtained in the same manner as equations (5) to (6).

Figure 0005522800
Figure 0005522800

各通信装置が、式(1)及び(2)に従い、ポテンシャル変数及び補助変数を更新していくと、各通信装置のポテンシャル変数の空間分布は、密度制御変数Cの値により決まる密度にて極大値及び極小値が繰り返す様になる。なお、密度制御変数Cの値が大きい程密度は低く、つまり、繰り返し周期が長くなる。図4は、各通信装置がそれぞれ4つの通信装置と通信リンクを設定し、つまり、ネットワーク構成が格子状である場合において、定常状態となったときの、ある一列の通信装置のポテンシャル変数の分布を示している。よって、例えば、通信装置Eは、通信装置D及びFの隣接装置である。ポテンシャル変数の値を高さとすると、図4は、12台の通信装置毎に山及び谷が生じている様子を示している。なお、図4は、ネットワークが格子状であるため、ポテンシャル変数は、正弦波状に分布しているが、実際には、通信リンクの設定状態により、図4に示すものより歪んだ分布となる。しかしながら、通信リンクの設定状態に係らず、ポテンシャル変数は、極大値及び極小値が繰り返す様に分布し、その密度については、密度制御変数Cにより制御することが可能である。なお、ΔT、Δx及びAの値により定常状態になるまでの時間が決定される。   When each communication device updates the potential variable and the auxiliary variable according to the equations (1) and (2), the spatial distribution of the potential variable of each communication device is maximized at a density determined by the value of the density control variable C. The value and minimum value repeat. The larger the value of the density control variable C, the lower the density, that is, the longer the repetition cycle. FIG. 4 shows a distribution of potential variables of a line of communication devices when each communication device sets communication links with four communication devices, that is, when the network configuration is in a lattice shape, and becomes a steady state. Is shown. Thus, for example, the communication device E is an adjacent device of the communication devices D and F. If the value of the potential variable is high, FIG. 4 shows a state in which peaks and valleys are generated for every 12 communication devices. In FIG. 4, since the network is in a lattice shape, the potential variable is distributed in a sine wave shape. However, in reality, the distribution is more distorted than that shown in FIG. 4 depending on the communication link setting state. However, regardless of the setting state of the communication link, the potential variable is distributed such that the maximum value and the minimum value repeat, and the density can be controlled by the density control variable C. Note that the time until the steady state is reached is determined by the values of ΔT, Δx, and A.

続いて、実行判定部4における所定の機能を実行するか否かの判定について説明する。まず、実行判定部4は、上述した様に、保持している自装置の1つ前のポテンシャル変数u と、自装置変数管理部3が保持している自装置の最新のポテンシャル変数u t+2Icと、ポテンシャル変数の更新間隔Icに基づき、自装置のポテンシャル変数の時間変化率=(u t+2Ic−u )/Icを求め、求めた時間変化率の絶対値が閾値Gthresh以下であるか否かを判定する。 Next, the determination of whether or not to execute a predetermined function in the execution determination unit 4 will be described. First, the execution determination unit 4, as described above, the front of the potential variables u i t one of the own device that holds the latest potential variables u of the apparatus where the information processing apparatus variable control unit 3 holds and i t + 2Ic, based on the update interval Ic potential variables, time rate of change of potential variables of its own device = seeking (u i t + 2Ic -u i t) / Ic, the absolute value of the determined time rate of change threshold G thresh below It is determined whether or not.

閾値より大きい場合には、ポテンシャル変数の分布が定常状態にないと判定できるため、所定の機能を実行しないと判定する。なお、この閾値は、理想的には0とすべきであるが、現実的には0とすることはできず、0に近い所定の値、例えば、(RAND_MAX/Ic)×0.0001等に設定する(RAND_MAXは適当な実数定数であり、設計時に設定しておく。)。なお、この閾値が低すぎると所定の機能の実行がなかなか開始されなくなり、高すぎると、多数の通信装置において無駄に所定の機能の実行が開始されることになる。   If it is larger than the threshold value, it can be determined that the distribution of the potential variable is not in a steady state, so that it is determined that the predetermined function is not executed. Note that this threshold should ideally be 0, but in reality it cannot be 0, and is a predetermined value close to 0, for example, (RAND_MAX / Ic) × 0.0001 or the like. Set (RAND_MAX is an appropriate real constant and is set at the time of design). If the threshold is too low, execution of the predetermined function is not easily started. If the threshold is too high, execution of the predetermined function is wastefully started in many communication apparatuses.

時間変化率の絶対値が閾値以下である場合、実行判定部4は、自装置変数管理部3が保持している自装置の最新のポテンシャル変数u t+2Icと、隣接装置変数管理部1が保持している全隣接装置のポテンシャル変数を比較し、自装置変数管理部3が保持している自装置の最新のポテンシャル変数u t+2Icが最大である場合、所定の機能を実行すると判定し、それ以外の場合には、所定の機能を実行しないと判定する。これは、自装置が、ネットワークのポテンシャル変数の分布における極大値に該当する場合には、所定の機能を実行すると判定するものであるが、極小値の場合に所定の機能を実行すると判定する形態であっても、極大値及び極小値の両方において所定の機能を実行すると判定する形態であっても良い。 When the absolute value of the time change rate is equal to or less than the threshold value, the execution determination unit 4 holds the latest potential variable u i t + 2Ic of the own device held by the own device variable management unit 3 and the neighboring device variable management unit 1 comparing the potential variables to which all the neighboring device, if the most recent of the potential variables u i t + 2Ic of the apparatus where the information processing apparatus variable control unit 3 is held by the largest, determines to perform a predetermined function, it Otherwise, it is determined that the predetermined function is not executed. In this configuration, when the local apparatus corresponds to the maximum value in the distribution of the potential variable of the network, it is determined to execute the predetermined function. However, when the local apparatus has the minimum value, it is determined to execute the predetermined function. Even in such a case, it may be determined that the predetermined function is executed at both the maximum value and the minimum value.

なお、本実施形態においては、ポテンシャル変数の分布において山の頂点となっている通信装置が所定の機能を実行しているため、この所定の機能にアクセスしたい場合、通信装置は、隣接装置の中で、ポテンシャル変数が最大の通信装置に信号を送信すれば良い。信号を受信した通信装置は、自装置が所定の機能を実行していない場合、さらに、隣接装置の中で、ポテンシャル変数が最大の通信装置に信号を転送することで、最終的には、所定の機能を実行している通信装置に信号が到達することになる。   In the present embodiment, the communication device that is at the top of the peak in the distribution of potential variables is executing a predetermined function. Thus, the signal may be transmitted to the communication device having the maximum potential variable. When the communication device that has received the signal does not perform the predetermined function, the communication device further transfers the signal to the communication device having the maximum potential variable among the adjacent devices. The signal arrives at the communication device that performs the above function.

続いて、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、1つの補助変数vのみを使用していたが、第2実施形態においては、2つの補助変数v及びwを利用する。したがって、隣接装置変数管理部1は、隣接装置のポテンシャル変数及び2つの補助変数を保持し、自装置変数管理部3は、自装置のポテンシャル変数、2つの補助変数及び密度制御変数を保持し、所定のスケジュールに基づいて自装置のポテンシャル変数及び2つの補助変数を隣接装置に広告する。また、変数計算部2は、隣接装置変数管理部1が保持している各隣接装置のポテンシャル変数及び2つの補助変数と、自装置変数管理部3が保持している自装置のポテンシャル変数、2つの補助変数及び密度制御変数に基づき、所定のスケジュールで指定されるタイミングにおいて、自装置のポテンシャル変数及び2つの補助変数の値を新たに決定する。   Subsequently, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, only one auxiliary variable v is used, but in the second embodiment, two auxiliary variables v and w are used. Therefore, the neighboring device variable management unit 1 holds the potential variable of the neighboring device and two auxiliary variables, and the own device variable management unit 3 holds the potential variable, two auxiliary variables, and the density control variable of the own device, Based on a predetermined schedule, the potential variable of the own device and two auxiliary variables are advertised to neighboring devices. The variable calculation unit 2 also includes the potential variable and two auxiliary variables of each neighboring device held by the neighboring device variable management unit 1, the potential variable of the own device held by the own device variable management unit 3, 2 Based on the two auxiliary variables and the density control variable, the values of the potential variable of the own device and the two auxiliary variables are newly determined at a timing specified by a predetermined schedule.

本実施形態においては、各通信装置が広告する変数が増え、広告するデータ量と、変数の計算量が増加する。しかしながら、ΔT、Δx及びAが同一である場合、定常状態に収束する時間は第1実施形態より短くなる。以下に、第2実施形態におけるポテンシャル変数、補助変数の更新方法を説明する。その他の処理は第1実施形態と同じである。   In this embodiment, the variable advertised by each communication device increases, and the amount of data advertised and the amount of calculation of the variable increase. However, when ΔT, Δx, and A are the same, the time for convergence to the steady state is shorter than in the first embodiment. Below, the update method of the potential variable and auxiliary variable in 2nd Embodiment is demonstrated. Other processes are the same as those in the first embodiment.

まず、初期状態において、各通信装置は、2つの補助変数及びポテンシャル変数に所定値、例えば0を設定する。ある時刻tにおいて、変数uが計算されていたということを前提としている。u はノードiが時刻tで算出した自ノードの変数uの値である。u は時刻t−Ic〜時刻t+Icの間にノードiが隣接ノードから受信した変数uの値である。v t+Icはノードiが時刻t+Icで算出した自ノードの変数vの値である。v は時刻t〜時刻t+2Icの間にノードiが隣接ノードから受信した変数vの値である。w はノードiが時刻tで算出した自ノードの変数wの値である。w は時刻t〜時刻t+2Icの間にノードiが隣接ノードから受信した変数wの値である。c はノードiの時刻tにおける密度制御変数Cの値である。また、変数計算部2は、自装置変数管理部3が保持しているポテンシャル変数u 、2つの補助変数v 及びw 、密度制御変数c 、隣接装置変数管理部1が保持している隣接装置の2つの補助変数v 及びw から、自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2I及びw t+2Iを、それぞれ、以下の式(7)及び(8)により求める。その後、自装置変数管理部3は、保持しているポテンシャル変数u を求めたu t+2Icに、さらに、保持している補助変数w を求めたw t+2Icに更新する。続いて、変数計算部2は、自装置変数管理部3が保持しているポテンシャル変数をu 、隣接装置変数管理部1が保持している隣接装置の補助変数をu から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを、以下の式(9)により求める。

Figure 0005522800
First, in an initial state, each communication device sets a predetermined value, for example, 0 for two auxiliary variables and a potential variable. It is assumed that the variable u has been calculated at a certain time t. u i t is the value of the variable u of the node calculated by the node i at time t. u n t is the value of the variable u received by the node i from the adjacent node between the time t−Ic and the time t + Ic. v i t + Ic is the value of the variable v of the node calculated by node i at time t + Ic. v n t is the value of the variable v received by the node i from the adjacent node between time t and time t + 2Ic. w i t is the value of the variable w of the node calculated by the node i at time t. w n t is the value of the variable w received by the node i from the adjacent node between time t and time t + 2Ic. c i t is the value of the density control variable C at time t of the node i. The variable calculation unit 2 also includes the potential variable u i t held by the own device variable management unit 3, the two auxiliary variables v i t and w i t , the density control variable c i t , and the adjacent device variable management unit 1. The updated potential variables u i t + 2I and w i t + 2I of the own apparatus are calculated from the two auxiliary variables v n t and w n t of the adjacent apparatus held by the following expressions (7) and (8), respectively. Ask for. Thereafter, the own apparatus variable management unit 3 updates the held potential variable u i t to u i t + 2Ic , and further updates the held auxiliary variable w i t to w i t + 2Ic . Subsequently, the variable calculation unit 2 determines the potential variable held by the own device variable management unit 3 from u i t and the auxiliary variable of the adjacent device held by the adjacent device variable management unit 1 from u n t . The auxiliary variable v i t + Ic after the update of the device is obtained by the following equation (9).
Figure 0005522800

なお、A、ΔT、Δx、g(u )、δ(t)、h及びk、さらに、Σの意味は第1実施形態と同じである。なお、第1実施形態と同様、先に式(9)により補助変数vを更新し、その後、式(7)及び(8)により、ポテンシャル変数及び補助変数wの更新を行う形態であっても良い。ただし、式(7)及び(8)による更新と、式(9)による更新の順番は、各タイミングにおいて同じとする。つまり、時刻T+x・Ic(xは整数)にポテンシャル変数u及び補助変数wの更新を行い、時刻T+x・Ic+Ic/2に補助変数vの更新を行う形態であっても良い。 Note that A, ΔT, Δx, g (u i t ), δ (t), h and k, and the meaning of Σ is the same as in the first embodiment. Note that, similarly to the first embodiment, the auxiliary variable v is first updated by the equation (9), and then the potential variable and the auxiliary variable w are updated by the equations (7) and (8). good. However, the update order according to equations (7) and (8) and the update order according to equation (9) are the same at each timing. That is, the potential variable u and the auxiliary variable w may be updated at time T + x · Ic (x is an integer), and the auxiliary variable v may be updated at time T + x · Ic + Ic / 2.

式(7)、(8)及び(9)は、n次元ユークリッド空間における以下の式(10)を、時間1階・空間2階の偏微分方程式と、空間2階の微分方程式の連立微分方程式に分割し、それらを時間及び空間について離散化した式と考えることができる。なお、本発明におけるシステムは、n次元ユークリッド空間と異なり、隣接する通信装置の数が一定ではないため、式(7)、(8)及び(9)においては、各隣接装置と自装置の変数の差を積算している。   Expressions (7), (8), and (9) are obtained by converting the following expression (10) in the n-dimensional Euclidean space into a simultaneous differential equation of a partial differential equation of time 1st floor and space 2nd floor and a differential equation of space 2nd floor. Can be considered as equations that are discretized in time and space. In the system according to the present invention, unlike the n-dimensional Euclidean space, the number of adjacent communication devices is not constant. Therefore, in equations (7), (8), and (9), the variables of each adjacent device and its own device are used. The difference is integrated.

Figure 0005522800
なお、Aは、式(1)と同じく正の定数であり、ラプラシアンに関しては第1実施形態と同様である。
Figure 0005522800
Note that A is a positive constant as in equation (1), and Laplacian is the same as in the first embodiment.

上述した2つの実施形態において、各通信装置には、あらかじめ所定の値が密度制御変数Cとして設定されているものとしていた。しかしながら、各通信装置が、密度制御変数Cの値を、例えば、CPUの負荷率、通信用バッファの空き容量、センサが測定した温度等の環境値、通信装置が電池駆動である場合の電池の残量、通信装置が太陽電池で駆動されている場合の発電量等により動的に変更する形態であっても良い。   In the two embodiments described above, a predetermined value is set in advance as the density control variable C in each communication device. However, each communication device determines the value of the density control variable C, for example, the load factor of the CPU, the free space of the communication buffer, the environmental value such as the temperature measured by the sensor, and the battery capacity when the communication device is battery driven. It may be a form that dynamically changes depending on the remaining amount, the amount of power generated when the communication device is driven by a solar cell, and the like.

例えば、通信装置が太陽電池で駆動されている場合において、発電量により密度制御変数Cを決定するものとすると、日向にあり発電量の多い領域においては高い密度で所定の機能を実行する通信装置が配置され、日陰にあり発電量の少ない領域においては低い密度で所定の機能を実行する通信装置が配置され、さらに、発電量の変化に応じてその密度が自律的に変更されることになる。同様に、CPUの負荷率により密度制御変数Cを決定するものとすると、負荷に応じて所定の機能を実行する通信装置の密度を制御することが可能になる。   For example, when the communication device is driven by a solar cell and the density control variable C is determined by the amount of power generation, the communication device that performs a predetermined function at a high density in a region that is in the sun and has a large amount of power generation Is placed in a shaded area where the amount of power generation is small, a communication device that performs a predetermined function at a low density is arranged, and the density is autonomously changed according to the change in the amount of power generation. . Similarly, if the density control variable C is determined by the load factor of the CPU, it is possible to control the density of the communication device that performs a predetermined function according to the load.

なお、本発明による通信装置は、コンピュータを図2の各部として機能させるプログラムにより実現することができる。これらコンピュータプログラムは、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体に記憶されて、又は、ネットワーク経由で配布が可能なものである。さらに、本発明は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せによっても実現可能である。   The communication apparatus according to the present invention can be realized by a program that causes a computer to function as each unit in FIG. These computer programs can be stored in a computer-readable storage medium or distributed via a network. Furthermore, the present invention can be realized by a combination of hardware and software.

また、以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様および変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲およびその均等範囲によってのみ規定されるものである。   Moreover, all the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to limit the present invention, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

1 隣接装置変数管理部
2 変数計算部
3 自装置変数管理部
4 実行判定部
1 Adjacent device variable management unit 2 Variable calculation unit 3 Self device variable management unit 4 Execution determination unit

Claims (9)

通信リンクにより接続している隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を保存し、隣接装置からポテンシャル変数及び補助変数を受信する度に、保存している該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を更新する第1手段と、
自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数を保存し、自装置のポテンシャル変数及び補助変数を隣接装置に送信する第2手段と、
各隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数、並びに、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数に基づき自装置のポテンシャル変数及び補助変数を所定の計算式により更新する第3手段と、
自装置のポテンシャル変数と、各隣接装置のポテンシャル変数に基づき所定の機能の実行を行うか否かを判定する第4手段と、
を備えており、
第4手段は、自装置のポテンシャル変数が、全隣接装置のポテンシャル変数より大きいこと、或いは、小さいことを、前記所定の機能の実行を行う条件の1つとし、
前記所定の計算式は、自装置のポテンシャル変数の更新の際、該ポテンシャル変数が一定の閾値以上である場合0である項および乱数項を含む、
通信装置。
The potential variable and auxiliary variable of the neighboring device connected by the communication link are saved, and each time the potential variable and auxiliary variable are received from the neighboring device, the stored potential variable and auxiliary variable of the neighboring device are updated. One means,
A second means for storing the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of the own device, and transmitting the potential variable and auxiliary variable of the own device to an adjacent device;
A third means for updating the potential variable and auxiliary variable of the own device based on the potential variable and auxiliary variable of each adjacent device, and the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of the own device by a predetermined calculation formula;
A fourth means for determining whether or not to execute a predetermined function based on the potential variable of the own device and the potential variable of each neighboring device;
With
The fourth means is that one of the conditions for executing the predetermined function is that the potential variable of its own device is larger or smaller than the potential variable of all adjacent devices,
The predetermined calculation formula includes a term that is 0 when the potential variable is equal to or greater than a certain threshold when the potential variable of the device is updated, and a random term.
Communication device.
前記所定の計算式は、複数の前記通信装置から構成されるネットワークにおける各通信装置のポテンシャル変数を、極大値と極小値が繰り返す様に分布させるものであり、
前記極大値と極小値の繰り返し密度は、前記密度制御変数により変化する、
請求項1に記載の通信装置。
The predetermined calculation formula is to distribute the potential variable of each communication device in a network composed of a plurality of the communication devices so that the maximum value and the minimum value repeat,
The repetition density of the maximum value and the minimum value varies depending on the density control variable.
The communication apparatus according to claim 1.
A、ΔT、Δx、h及びkを正の定数とすると、
隣接装置nの補助変数v 、自装置のポテンシャル変数u 、自装置の補助変数v 及び自装置の密度制御変数c から、自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2Icを求める計算式は、
Figure 0005522800
であり、
隣接装置nのポテンシャル変数u 、自装置のポテンシャル変数u から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを求める計算式は、
Figure 0005522800
であり、
Figure 0005522800
であり、δ(t)は−1≦δ(t)≦1を満たす乱数である
請求項1又は2に記載の通信装置。
If A, ΔT, Δx, h and k are positive constants,
From the auxiliary variable v n t of the neighboring device n, the potential variable u i t of the own device, the auxiliary variable v i t of the own device, and the density control variable c i t of the own device, the potential variable u i t + 2Ic after updating of the own device The calculation formula for
Figure 0005522800
And
From the potential variable u n t of the adjacent device n and the potential variable u i t of the own device, a calculation formula for obtaining the updated auxiliary variable v i t + Ic of the own device is as follows:
Figure 0005522800
And
Figure 0005522800
The communication apparatus according to claim 1, wherein δ (t) is a random number satisfying −1 ≦ δ (t) ≦ 1.
A、ΔT、Δx、h及びkを正の定数とすると、
隣接装置nの2つの補助変数v 及びw 、自装置のポテンシャル変数u 、自装置の2つの補助変数v 及びw 、自装置の密度制御変数c から自装置の更新後のポテンシャル変数u t+2Ic及び補助変数w t+2Icを求める計算式は、それぞれ、
Figure 0005522800
であり、
隣接装置nのポテンシャル変数u 、自装置のポテンシャル変数u から、自装置の更新後の補助変数v t+Icを求める計算式は、
Figure 0005522800
であり、
Figure 0005522800
であり、δ(t)は−1≦δ(t)≦1を満たす乱数である
請求項1又は2に記載の通信装置。
If A, ΔT, Δx, h and k are positive constants,
From the two auxiliary variables v n t and w n t of the neighboring device n, the potential variable u i t of the own device, the two auxiliary variables v i t and w i t of the own device, and the density control variable c i t of the own device Formulas for calculating the potential variable u i t + 2Ic and auxiliary variable w i t + 2Ic after updating the device are respectively
Figure 0005522800
And
From the potential variable u n t of the adjacent device n and the potential variable u i t of the own device, a calculation formula for obtaining the updated auxiliary variable v i t + Ic of the own device is as follows:
Figure 0005522800
And
Figure 0005522800
The communication apparatus according to claim 1, wherein δ (t) is a random number satisfying −1 ≦ δ (t) ≦ 1.
第4手段は、自装置のポテンシャル変数を更新することによる値の変化を、所定の閾値により大小判定し、変化が小さいことを前記所定の機能の実行を行う条件の1つとする、
請求項1から4のいずれか1項に記載の通信装置。
The fourth means determines the magnitude of the change in the value due to updating the potential variable of the own device based on a predetermined threshold, and sets the small change as one of the conditions for executing the predetermined function.
The communication apparatus according to any one of claims 1 to 4.
密度制御変数を、自装置の内部又は外部の監視対象の値により決定する、
請求項1から5のいずれか1項に記載の通信装置。
The density control variable is determined by the value of the monitoring target inside or outside the device.
The communication apparatus according to any one of claims 1 to 5.
それぞれがポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数を管理する複数の通信装置を含むシステムにおいて、所定の機能を実行する通信装置を選択する方法であって、
各通信装置が、通信リンクにより接続している隣接装置にポテンシャル変数及び補助変数を広告する第1ステップと、
各通信装置が、隣接装置からポテンシャル変数及び補助変数を受信した場合において、該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を既に保存している場合には、保存している該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を更新し、保存していない場合には、該隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数を保存する第2ステップと、
各通信装置が、各隣接装置のポテンシャル変数及び補助変数、並びに、自装置のポテンシャル変数、補助変数及び密度制御変数に基づき、自装置のポテンシャル変数及び補助変数を所定の計算式により更新する第3ステップと、
を繰り返し、
各通信装置が、自装置のポテンシャル変数と、各隣接装置のポテンシャル変数に基づき所定の機能の実行を行うか否かを判定する第4ステップを有し、
第4ステップにおいて、所定の機能の実行を行うと判定する条件の1つは、ポテンシャル変数が、全隣接装置のポテンシャル変数より大きいこと、或いは、小さいことであり、
前記所定の計算式は、自装置のポテンシャル変数の更新の際、該ポテンシャル変数が一定の閾値以上である場合0である項および乱数項を含む、
方法。
In a system including a plurality of communication devices each managing a potential variable, an auxiliary variable, and a density control variable, a method for selecting a communication device that performs a predetermined function,
A first step in which each communication device advertises potential variables and auxiliary variables to neighboring devices connected by a communication link;
When each communication device receives the potential variable and auxiliary variable from the adjacent device, and already stores the potential variable and auxiliary variable of the adjacent device, the potential variable and auxiliary variable of the stored adjacent device are stored. If the variable is updated and not saved, the second step of saving the potential variable and auxiliary variable of the neighboring device;
Each communication device updates the potential variable and auxiliary variable of its own device with a predetermined calculation formula based on the potential variable and auxiliary variable of each neighboring device and the potential variable, auxiliary variable, and density control variable of its own device according to a predetermined calculation formula. Steps,
Repeat
Each communication device has a fourth step of determining whether or not to execute a predetermined function based on the potential variable of the own device and the potential variable of each adjacent device,
In the fourth step, one of the conditions for determining that the predetermined function is to be executed is that the potential variable is larger or smaller than the potential variables of all adjacent devices.
The predetermined calculation formula includes a term that is 0 when the potential variable is equal to or greater than a certain threshold when the potential variable of the device is updated, and a random term.
Method.
前記所定の計算式は、ポテンシャル変数の値を高さとすると、各通信装置のポテンシャル変数の分布を、山と谷が繰り返す形状にするものであり、
前記山と谷が生じる密度は、前記密度制御変数により変化する、
請求項7に記載の方法。
The predetermined calculation formula is such that the potential variable distribution of each communication device has a shape in which peaks and valleys repeat, assuming that the value of the potential variable is high.
The density at which the peaks and valleys occur varies according to the density control variable.
The method of claim 7.
請求項1から6のいずれか1項に記載の通信装置としてコンピュータを機能させるプログラム。   A program for causing a computer to function as the communication device according to claim 1.
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