階層間の影響を考慮した無線メッシュネットワーク技術の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26330115
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 植原 啓介 慶應義塾大学, 環境情報学部, 准教授 (30286629)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: インターネット高度化 / 移動体通信 / 無線メッシュネットワーク

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、物理層、データリンク層、ネットワーク層のそれぞれのパラメータを連携させた、WiFiをベースとしたメッシュネットワーク技術の開発である。2015年度は、SNRと通信速度の関係の調査および簡易なシステムの開発、シミュレータによる検証をおこなった。
IEEE802.11nにはModulation Coding Scheme (MCS)と呼ばれる仕組みがあり、端末間のSNRに応じて適切な変調方式を選択できるようになっている。この仕組を使うことによって、小さい空中線電力でも遅いなりに安定した通信を実現したり、通信が増えてきた場合に速い通信に切り替えたりすることができる。そこで、無線LANのノード同士を減衰器を挟んで有線接続し、更にノイズ発生器としてシグナルジェネレータを接続した環境を構成し、計測をおこなった。その結果、SNRと適切なMCSの関係を明らかにすることができた。
また、2014年に調査を行った電波干渉と通信速度の関係と上記の結果を鑑みた簡易なメッシュネットワーク構成アルゴリズムを作成し、シミュレーションによってその効果を検証した。アルゴリズムは、可能なかぎり電波干渉を軽減するようなチャネル割当を行うこととした。電波干渉やMCSを考慮したシミュレータが存在しなかったため、今回はns3上に実際に計測から明らかになったパラメータを設定したものを作成した。その結果、少しではあるが、通信性能の向上が確認できた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2014年度に実施できなかったMCSに関する実験を実施することができた。このことによってSNRと実際の通信速度の限界を関係を明らかにすることができた。
これまでに調査を行った使用チャンネルによる電波干渉の状況、SNRとMCSの関係などを考慮した評価のためのシミュレーション環境を構築した。
また、簡易なものではあるが、メッシュネットワーク構成のためのアルゴリズムを開発し、若干の性能向上に成功した。
ここまでで、本研究の一通りの開発と検証を実施することができた。今後はより高度なメッシュネットワーク構成のためのアルゴリズム開発に取り組む予定である。

Strategy for Future Research Activity

2015年度に開発をしたメッシュネットワーク構成のためのアルゴリズムの高度化とルーティングプロトコルの考察を行う。
メッシュネットワーク構成のためのアルゴリズムの高度化では、現在のところ電波干渉を考慮した経路を構築した後に、自動でMCSの設定がなされるようなアルゴリズムとなっており、必ずしも最適な組み合わせを用いることができていない。このため、双方のパラメータを一度に考慮するようなアルゴリズムの開発が必要となる。
また、ルーティングプロトコルの考察では、メッシュネットワークはモバイルアドホックネットワークと異なり、ノードの移動頻度が高くないことを利用することによって、制御トラフィックの少ないプロトコルを用いることができると考えられる。そこで、OSPFなどのより汎用性の高いプロトコルの活用について検証を行う。

Causes of Carryover

研究は進んだものの論文執筆がまにあわず、学会出張ができなかったため次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

2015年度成果と2016年度成果を合わせて学会投稿し、学会出張を行うための旅費に使用する予定である。