A Communication Protocol to Eliminate Hidden/Exposed Terminal Problem with Full-duplex Wireless Communications
| Project/Area Number |
19K22845
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 60:Information science, computer engineering, and related fields
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| Research Institution | Wakayama University |
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Principal Investigator |
吉廣 卓哉 和歌山大学, システム工学部, 准教授 (80362862)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | CSMA/CA / IEEE802.11 / 多重化 / RSSI / MACプロトコル / 全二重無線通信 / 隠れ・晒し端末問題 / Ack/CTS多重化 |
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| Outline of Research at the Start |
従来のCSMAを全二重通信と新規提案するAck多重化技術を用いて拡張し、数十年にわたって未解決である隠れ・晒し端末問題を本質的に解決するMACプロトコルを開発する。Ackフレームの信号を復号できない場合でも、受信端末で観測する受信信号強度を用いてAck検出を実現するAck多重化技術を開発し、全二重通信と組み合わせることにより、本分野での長年の懸案であった隠れ・晒し端末問題による通信効率の低下を本質的に解決する通信プロトコルの実現を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2年度目にあたる本年度には、初年度に進めていたシミュレーション評価を、より現実的な条件で実施して精度を高めた。また、CTS/ACKを復調せずに検知する物理層処理に関して、ソフトウェア無線機を用いて基礎的な評価実験を行った。
まず、前者については、４基の無線基地局と２０程度の無線端末が一定の領域にランダム配置されて密に存在するような現実的なシナリオを設定してシミュレーション評価を行い、提案手法により十分な性能向上が見込まれるであろうことを示した。まだプロトコル自体やパラメータ設定には改良の余地があるが、それでも十分に性能向上が期待できることが示された。
次に、物理層処理の部分については、シミュレーションではなく、実際に電波を発することで性能評価をすることが望ましい。このために、ソフトウェア無線機USRPとGNU Radioを用いて基礎的な実機実験を行った。基礎評価のため、USRP間を同軸ケーブルで結び、ケーブルにWi-Fiを模擬したOFDM波を流すことで無線通信を模擬した。実際に受信した波から電波強度情報を取得し、これをノイズ波形と合成したものに対して、信号：ノイズの比とCTS/ACKの検知確率の関係を調べた。その結果、しきい値を3dB程度の値にすれば、ほぼ100%の高確率でACK/CTSを検出できることがわかった。これは、これまでシミュレーションにより用いていたしきい値とほぼ一致しており、シミュレーション結果もある程度信頼できる結果であろうことが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
物理層の基礎評価までを実施することができ、順調に進捗していると考えている。最終年度にはこの結果を踏まえたプロトコルの改善を行う予定であるが、予定通りに実行する準備が整っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
物理層の評価実験として、ケーブルを介した方法ではなく、アンテナを用いた無線通信による評価実験を予定する。また、物理層の実験結果からシミュレーションにおけるより現実的なパラメータ値を設定してシミュレーション評価をすること、また、提案プロトコルを改良することで、より効率の高い通信プロトコルを設計・評価することを目標とする。
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Report
(2 results)
Research Products
(4 results)
