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 2019)
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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 |
初年度にあたる本年度には、CTS/ACKを復号せずに受信する多重化技術に関して、原型となるプロトコルを確立し、シミュレーション実験により有効性を評価した。
まず、CTS/ACKの多重受信を実施するにあたり、簡単な確率的検討を行い、受信が成功するために必要な条件を検討した。受信中の電波の平均受信電波強度（RSSI）と、別途検出したCTS/ACKの信号強度の比が一定以上であれば受信が成功する確率が十分に高くなるとの結果を得た。
その上で、CTS/ACKの多重受信を活用して通信効率を向上するための、CSMA/CAを改良した通信方式を検討し、プロトコル設計を行った。プロトコル設計にあたっては、現在のCSMA/CAとの共存を意識した。このため、できる限り既存のCSMA/CAを変更することなく、最小限の変更にとどめるプロトコル設計を行った。結果として、IDLE状態において何らかの電波を受信すると通常はBUSY状態に移行するが、この受信電波の強度が一定以下であり、受信したフレームが自分宛でなければ、すぐに再びIDLE状態に戻ることとした。これにより、弱い電波であれば、これを受信中であっても新規にRTSやデータフレームを送信でき、晒し端末問題が発生しないような多重通信が可能になる。本プロトコルを実績あるネットワークシミュレータScenargie上に実装した。2台のAPと8台のデバイスを用いたシミュレーションの結果、提案プロトコルは従来のCSMA/CAと比較して大きくスループットを改善することが確認された。
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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
原型となるプロトコル設計、および基本的なシナリオを用いたシミュレーション評価、という当初の目標を達成できているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
MATLABを用いた物理層のシミュレーション、およびソフトウェア無線機を用いた実機試験を実施することで、CTS/ACKの多重受信に関する評価を行い、その結果を取り込んだMACプロトコルの改良を進めていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
