端末過密時代の無線 DTNマルチキャスト配信

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流行りモノから新技術まで! 5分でわかる最新キーワード解説

端末過密時代の無線 DTNマルチキャスト配信

2014/03/19


 日々進歩するIT技術は、ともすると取り残されてしまいそうな勢いで進化の速度を高めています。そこでキーマンズネット編集部がお届けするのが「5分でわかる最新キーワード解説」。このコーナーを読めば、最新IT事情がスラスラ読み解けるようになることうけあい。忙しいアナタもサラっと読めてタメになる、そんなコーナーを目指します。今回のテーマは、スマートフォンやタブレット端末同士が無線LANアクセスポイント(AP)なしで互いに通信しあい、“数珠つなぎ”の要領で大規模情報配信ネットワークを形成する「DTNマルチキャスト配信」。災害時の避難所での迅速な情報配信や、通信端末が過密な繁華街やイベント会場などでも高速かつ大容量のデータ配信ができる新しい通信技術です。

DTNマルチキャスト配信

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「DTNマルチキャスト配信」とは?

 ここは大災害に見舞われ、孤立した被災地の避難所。固定電話も携帯電話基地局も失われ、個人が持ち込んだスマートフォンは多数あるものの、通信手段が何もない。そこに近隣の避難所からタブレット端末を抱えた市役所職員がやって来た。すると被災者の手元のスマートフォンに「避難状況・安否情報」や「支援物資リスト」などのファイルが次々に届き始める。避難した住民は何の操作の必要もなく、避難所で知りたい情報が、職員のタブレット端末から直接プッシュ配信されてくるのだ。数秒から数十秒の間に、そこにいた数十名の無線LAN端末に同じファイルが配信された。それを開くと安否確認や避難生活に必要な情報などが閲覧できる。スマートフォンやタブレットの機能性・機動性により、その情報は迅速に避難所全体に行き渡る……。こんなシーンを実現してくれそうなのが、NECが開発中の「DTNマルチキャスト配信」技術だ。
 この技術のデモ風景を図1に掲げる。専用アプリを導入したタブレットを10台用意し、1台のタブレットで撮影した画像ファイルを一斉に発信した。するとそのファイルが次々に他のタブレットに転送され、画面表示されていく。発信後、時間を置かずに同時に表示された端末数台は発信元からの転送が成功したものであり、遅れて表示された数台は、既に転送が成功した他の端末からファイルを受信したものと思われる。どの端末から受信したのかは分からないが、数十秒の間に9台の端末が同じファイルを受信完了した。

図1 DTNマルチキャスト配信のデモ
図1 DTNマルチキャスト配信のデモ
左:デモ用アプリ画面、右:DTNマルチキャスト配信の経過=9台の受信端末のうち数台が受信に成功したところ
資料提供:日本電気
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「DTNマルチキャスト配信」技術のポイントは?

 なぜ無線LANアクセスポイントもないところで通信ができるのだろうか。これには無線LAN端末が備える「アドホックモード」通信が利用されている。ご存じの人も多いと思うが、アクセスポイントを経由せず、無線LAN端末が直接相手の端末と通信するモードのことだ。この機能を利用すれば、アクセスポイントがなくても情報共有が可能だ。アプリケーション側で目的外の使用を制限しながら利用できるようにすれば、リスクなくアクセスポイントなしでの相互通信が行える。

■ITインフラのない場所で使われてきたDTN

 この手法を利用して、すばやく多数の端末に情報を自動配信できるようにしたのが「DTNマルチキャスト配信」だ。「DTN」は「Delay/Disruption Tolerant Network」の頭字語で「蓄積転送型ネットワーク」のこと。DTNそのものは、例えば野生動物の行動調査や気象観測などに利用されており、通信インフラが存在しないような地域での情報通信に使われるケースが多かった。このような環境では端末同士は遠く離れている場合が多いので、お互いが近づき、通信が成立するまでの間は端末内に情報を蓄積しておき、通信が成立した時点でそれを相手に渡し、受け取った端末が別の端末に近づいたら同じように情報を渡す。まるでバケツリレーのような形で情報を伝達する仕組みだ。

■DTNマルチキャスト配信は端末過密環境で本領発揮

 しかし「DTNマルチキャスト配信」は、逆に端末が接近して多数ある環境を想定している。まずは通信可能範囲内の端末を検知し(近隣探索機能)、その中の1つの代表端末に対してTCPでのファイル転送(配信)を行う。TCPで1対1で通信を行うが、無線レイヤではマルチキャストを利用する。すると近傍にいる他の端末はその電波を受信できるので、可能な限りデータを取得する。マルチキャスト配信にはUDPを使うのが一般的だが、UDPはTCPのようなフロー制御などの確実性を担保する機能がないため、パケットロスが生じたら正常にファイル転送できなくなる。端末が過密に存在する環境では特に遅延やパケットロスが多くなるため、ファイル転送のためにはTCPが必須なのだ。TCPを使うことで代表端末には確実にファイル転送ができるが、近傍にいる他の端末で発生するパケットロスには対応できないので、多くの端末でデータの欠落が発生してしまう。
 そこで、DTN技術の出番だ。データ転送が成功した端末は、近隣の端末にそのデータを直接転送できる。ファイルの中の一部のデータの受信に失敗した端末も、近くにある受信成功端末から不足するデータを受け取ることが可能だ。いちいち送信端末から再送する必要がないので、受信する端末が増えても送信端末に負荷をかけずにファイルを送ることができるのが特徴だ。
 また、その場に遅れて来た人の端末には、既にファイル受信済みの端末から自動的にファイルが送られる。更に、受信したファイルを保管した端末を別の避難所などに持っていけば、その端末を発信元として、そこにある端末すべてに情報を渡すことも可能になる。結果として、数十〜数百台規模の端末へのファイル転送でも迅速に、確実なファイル転送が実現し、また遠隔地間でも端末(と人)が移動することで、広域ネットワークが使えなくても情報伝達が可能になるわけだ。これこそまさに数珠つなぎによる配信技術と言える。

図2 DTNマルチキャスト配信のイメージ
図2 DTNマルチキャスト配信のイメージ
資料提供:日本電気

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