論文

経路制御情報量や経路探索情報量を削減するために、新しい経路探索法を用いた多階層Zone-based Hierarchical Link State（ZHLS)ルーチング方式を提案した。提案方式では、経路制御情報量を削減するために、ZHLS ルーチング方式を多階層化する。提案経路探索を行うときは、送信端末は全てのゾーンに対して宛先端末のゾーンIDをユニキャストで問い合わせるのではなく、上位層の各ゾーンのゲートウェイ端末に対して所属する下位層の各ゾーンへの問い合わせを依頼することによって、経路探索情報量を削減することができる。数値解析および計算機シミュレーションによって特性を評価し、従来のZHLS ルーチング方式と 比較して経路制御情報量や経路探索情報量を削減でき、提案方式の有効性を示した。

HORNET(Hybrid Optoelectronic Ring NETwork)における平均パケット遅延特性及びスループット特性を向上するため、パケット送信時に前もって予約サブキャリア信号を送信することによりチャネル予約を行うチャネルアクセス制御方式を提案した。提案方式は、しきい値以下のパケット長を持つパケットを短パケット、しきい値より長いパケット長を持つパケットを長パケットとし、長パケットの送信時にチャネル予約を 行う。チャネル予約を行って長パケットの送信を行うことにより、同一長パケットの再送回数を減らしHoLブロッキングの起こる回数を減少することが可能となる。計算機シミュレーションによる特性評価を行なった結果、従来方式と比較して平均パケット遅延特性及びスループット特性を改善でき、提案方式の有効性が示された。

近年の計算機性能の向上とレーダ技術の発展により航空管制システムにおける目標追随フィルタにカルマンフィルタの適用が可能となっている。近年、複数運動モデルを用いて各運動モデルの信頼度に応じて各モデルの推定値を統合して状態推定を行うIMM(Interactive Multiple Model)が注目されている。IMMは直進目標に対してだけではなく、旋回目標についても追随精度の劣化を抑える効果が期待されている。しかし、モデル数の増加による計算負荷の増大が問題となる。また、旋回目標に対処する追随フィルタとして、過去の目標の推定位置により加速度を推定することにより位置や速度を考慮した線形フィルタによる誤差の増大を補正する旋回加速度推定を行う方式が提案されているが、しかし同方式は共分散行列を算出しないα-βフィルタを用いているためゲートの設定を必要とするクラッタ環境下や多目標追随には適用できない問題がある。そこで本研究では、線形カルマンフィルタと過去の推定位置より旋回加速度を推定するカルマンフィルタを用いて各々の予測誤差を正規化した尤度を用いて統合する方式を提案した。提案方式は、マニューバ検出を行わないことで、目標の直線飛行時におけるマニューバの誤検出及び旋回開始時の検出遅延による追随精度の劣化を防ぐことができる。簡単な目標の運動モデルを用いて計算機シミュレーションを行なった結果、提案方式を従来のカルマンフィルタやTwo-Stageカルマンフィルタと比べて有効性が示された。

Wireless 1394方式のIsochronous転送を用いてMPEG-2等のVBR(Variable Bit Rate)動画像データを伝送する場合、動画像を伝送する端末はピークレートに相当する帯域をIsoスロットとして固定で割り当てられるため、動画像データのビットレートがピークレートでない場合にIsoスロット内に空きの帯域が生じてしまい、チャネル利用率特性が劣化するという問題がある。そこで、本研究では、Wireless 1394方式のIsochronous転送においてVBR動画像データを転送する際、Isoスロット内に発生する空きの帯域を動画像の品質を劣化させずに有効利用するために、Isoスロットに割り当てる帯域を削減し、Isoスロットで送りきれない動画像のデータをAsyncスロットを用いて転送するVBR動画像伝送方式を提案し、提案方式がチャネル利用率特性を改善できることを示した。

従来，空間分割多重(SDM:Space Division Multiplexing)をOFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)に適用し、最尤推定法により信号検出を行うシステムでは，複数の送信信号の受信電力が同一レベル付近で、特定の位相差で受信された場合，信号検出が困難となる。ここでは、各送信信号の位相を制御することにより、受信信号レプリカ間ユークリッド距離を広げ、信号検出精度を向上させるSDM-OFDMシステムを提案した。計算機シミュレーションによる特性評価の結果、提案システムは従来システムに比べ，誤り率特性が改善することを示した。

複数アンテナシステムでビットインターリーブを行った畳み込み符号化ユニタリ空間・時間OFDM変調を提案し、周波数選択性フェージング伝送路で、十分なダイバーシチ利得と高い伝送レートが達成できることを明らかにした。

スロット型リングにおいて複数の自己トークンを用いたMACプロトコルの近似解析を行った。まず、自己トークンがリングから送信ノードに戻ってくる確率、及びノードのキュー長と自己トークン数を表す状態を新たに導入することにより、均一トラヒック下における複数の自己トークンをもつMACプロトコルの遅延スループット特性を明らかにした。さらに、不均一トラヒック下において一定期間内にノードが送信したパケット数に応じてそのノードで利用できる自己トークン数を適応的に変化させるMACプロトコルを提案した。計算機シミュレーションの結果、提案プロトコルは不均一トラヒック下においてもノード間のスループットの公平性を維持できることが示された。

多階層Mobile IPv6(M-HMIPv6)において，Mobility Anchor Point(MAP)への接続端末数が制限される場合において、Binding Update（BU）数を低減するために、Distributed Location Management(DLM)を適用するモビリティ制御方式を提案した。提案方式は、高階層MAPの負荷を軽減するために、MAPに接続する端末数にしきい値を設け、それを越えた端末に対しては、より低階層のMAPへ接続を依頼する。さらにDLMを適用することで、一つのMAPが担当する領域を拡大し、BU数を低減する。計算機シミュレーションを用いて提案方式のMAPにおける負荷特性とBU数特性について評価を行なった結果、提案方式は従来のHMIPv6との透過性を維持し、かつルートの冗長性を大きくすることなく、BU数の低減およびMAPにおける負荷分散が可能なことを示した

エンベッド伝送パルス位置変調(PPM) 光符号分割多元接続(OCDMA) 方式において、ビット誤り率を劣化させることなく加入者数を増加させる送信方式を提案した。従来のエンベッド伝送PPM-OCDMA方式がパルスを拡散させる拡散符号の重み位置にM-ary PPM-OCDMA 方式のスロットとその情報を埋め込んでいたのに対し、提案方式では、M-ary PPM-OCDMA方式の各重み位置に情報のみを埋め込んでエンベッド伝送を行う。提案方式では従来のエンベッド伝送PPM-OCDMA方式とは異なり、重み数がスロット数に依存しないので、重み数を小さくすることでビットレート一定下における加入者数を増加させることができる。フォトダイオード(PD)の出力がポアソン分布に従うとし、提案方式のビット誤り率を理論解析した結果、提案方式は、従来のエンベッド伝送PPM-OCDMA 方式と比較して、ビット誤り率10の-9乗以下を達成できる条件下において、 ビットレートに対する最大同時ユーザ数を増加できることを示した。

WDMリングネットワークにおいて、マルチキャストパケットの送信には事前割当て方式を用い、ユニキャストパケットの送信には波長信号パワーの一部を検知してから送信する伝送方式を提案した。提案方式を用いることで、マルチキャストパケットは事前割当てマップを用いてデータパケットを優先的に同時に送信することが可能となるため、データパケット送信までの遅延時間を短縮し、データパケットの到着時間のばらつきを軽減することができる。結果として、従来方式と比べて平均パケット遅延特性を改善でき、マルチキャストパケットの目指す宛先ノード間で送信遅延時間の差を軽減できることを示した。

FDL(Fiber Delay Line) を用いることなくIP パケットの棄却を低減可能なOCBS(Optical Composite Burst Switching) では、宛先エッジルータまでのホップ数とバースト信号長に関してパケット棄却率の公平性が満たされないという問題点がある。ここでは、ホップ数に関する公平性を改善するために、Head-Dropping を適用するか否かを決定する閾値を宛先エッジルータまでのホップ数に応じて設定し、HeadDroppingを行う方式を提案した。また、バースト信号長に関する公平性を改善するためにコアルータに複数の制御パケットが同時に到着した場合、到着したコアルータまでのホップ数が多い制御パケットを優先して処理する方式を提案した。計算機シミュレーションによる特性評価を行なった結果、ホップ数とバースト信号長に関してパケット棄却率の公平性をより改善できることが示された。

パンクチャドパターンに対応したサブキャリアの振幅値を適切に割り当てることにより、平均光パワーを低減する、副搬送波多重赤外線無線通信方式を提案した。提案方式は、符号化率可変パンクチャド畳込み符号を用いた方式のように送信ビットを間引き消去することによって伝送レートを可変とする代わりに、伝送レートは固定であるが、対応するビットをダミー情報に置換し、サブキャリアの振幅値を適切に選択して割り当てることにより、全サブキャリアの振幅値の和を低減する。置換する 振幅値を選択する方法として、必ず振幅値0を用いる提案方式1、振幅値0, ±1のうちで最適なものを用いる提案方式2の2つの方法を検討し、特性解析を行った結果、送信光パワーを一定とした場合に,提案方式2は最も良いBER特性となることを示した。また、サブキャリア数を一定とした場合に、提案方式2が最も良い所要SNR特性を得られることを示した。

第4世代移動通信システムでは、高速データ伝送だけではなくIPベースによるパーソナルコミュニケーションの実現が求められている。IPベースによるシステムでは、基地局までのルーチングの設定及びQoSの保証が重要である。ここでは、第4世代移動通信システムにおけるパーソナルコミュニケーションを実現するために、下り回線において2階層キューイングアルゴリズム及びスケジューリングアルゴリズムを提案した。提案下り回線スケジューリングアルゴリズムでは、ハンドオフ制御に基づく優先スケジューリングを用いることでハンドオフ特性を考慮に入れる。提案アルゴリズムはIPレイヤ及び物理レイヤにおいて行われ、パケット棄却率を低く抑え、かつ異なるサービスタイプに対して異なるQoSを実現することができる。計算機シミュレーションによる特性評価を行なった結果、提案方式はパケット棄却率及びハンドオフ後のパケット転送率が軽減できることを示した。

通信端末がMN (Mobile Node)との通信において、RSVP (Resource reSerVation Protocol)を用いる場合、RSVPコネクションをMNの移動に伴い設定する必要がある。本論文では、従来方式と比較してコネクション設定時間，およびコネクションホップ数を共に改善するため、既存のRSVPコネクションを再利用するMNの移動に対応した動的RSVPコネクション設定方式を提案した。計算機シミュレーションにより特性を評価した結果、提案方式の有効性が示された

WDMネットワークにおいてノード間に複数のライトパスが設定されている場合のプライオリティキューイング型ルータの特性解析を行なった。２種類の優先クラスをもつトラヒックを考慮し、プライオリティキューイング型ルータにおいて優先度の高いパケットを優先して出力へ転送することにより、先度に応じた待ち時間遅延特性を得ることができる。理論解析により、ライトパス数や高優先トラヒックの割合といったパラメータがルータにおける待ち時間遅延特性に与える影響を明らかにした。また、理論解析及び計算機シミュレーション結果がほぼ一致することを示した。