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研究報告 指向性アンテナを利用した マルチチャネル MAC プロトコル に関する研究

研究報告 指向性アンテナを利用した マルチチャネル MAC プロトコル に関する研究. 2008/9/20( 土 ) B4 　横田翔子. アウトライン. 研究背景 関連研究 本研究の内容 指向性隠れ端末・ deafness 問題 マルチチャネル隠れ端末・ deafness 問題 AR 方式 ( 三觜さんの研究 ) の動作例 AR 方式の問題点 提案方式 まとめと今後の課題. 1→2. 3→4. 5→6. 1→2. Ch.1. 3→4. Ch.2. 5→6. Ch.3. 3. 4. 1. 2. 5. 6. 研究背景 (1/2). 3.

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研究報告 指向性アンテナを利用した マルチチャネル MAC プロトコル に関する研究

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  1. 研究報告指向性アンテナを利用したマルチチャネルMACプロトコルに関する研究研究報告指向性アンテナを利用したマルチチャネルMACプロトコルに関する研究 2008/9/20(土) B4　横田翔子

  2. アウトライン • 研究背景 • 関連研究 • 本研究の内容 • 指向性隠れ端末・deafness問題 • マルチチャネル隠れ端末・deafness問題 • AR方式(三觜さんの研究)の動作例 • AR方式の問題点 • 提案方式 • まとめと今後の課題

  3. 1→2 3→4 5→6 1→2 Ch.1 3→4 Ch.2 5→6 Ch.3 3 4 1 2 5 6 研究背景(1/2) 3 4 2 1 • アドホックネットワーク・インフラに依存せず通信できるネットワーク ・ IEEE802.11は無指向性アンテナでシングルチャネル • マルチチャネル・複数の干渉しないチャネルを利用可能・同時通信によりスループット向上 • 指向性アンテナ・空間利用効率の向上・通信距離の拡大 5 6 Ch.1 シングルチャネルを用いた通信 3 6 4 1 2 5 マルチチャネルを用いた通信 無指向性ビームでの通信 指向性ビームでの通信

  4. 研究背景(2/2) • マルチチャネルの問題点・マルチチャネル隠れ端末問題　 ・マルチチャネルdeafness問題 • 指向性アンテナの問題点　 ・指向性隠れ端末問題　 ・指向性deafness問題 　　　　　　　マルチチャネルMACで指向性ビーム 　　　　　　　を利用することで問題解決？

  5. 関連研究 • 劉文姫(H17度修論)「アドホックネットワークにおけるマルチチャネルMACプロトコルに関する研究」・動的チャネル割り当てMAC提案　・CHMA：送信側が制御チャネルを決定　・DCA：送信側と受信側がランダムにチャネルを決定 • 三觜輝(H19年度修論)「複数チャネルを利用するアドホックMACプロトコルに関する研究」・単一送受信機×1・非同期(制御チャネルとデータチャネルを分ける)・AR方式提案(隠れ端末問題、deafness問題を抑制)

  6. 本研究の内容 • 三觜さんの研究を指向性アンテナに置き換え・単一送受信機×1・非同期(制御チャネルとデータチャネルを分ける) 　　・AR(Active Recovery)方式を利用Notifierという端末を決め、通信中でチャネル状況を知　　　 　　　　　らない端末の代わりにチャネル状況を教える・マルチチャネル隠れ端末・deafness問題の解決・指向性隠れ端末・deafness問題の解決

  7. 　指向性隠れ端末問題 ・YとZが通信中 ・XがYに通信しようとする ・XのビームがYとZの通信を破壊 衝突 Z Y X

  8. 指向性Deafness問題 ・YとZが通信中 ・XがYに通信しようとする ・YはXからの受信に失敗する Z Y X

  9. RTS(1) DATA CTS(1) ACK DATA RTS(1) CTS(1) DATA マルチチャネル隠れ端末問題 • SはDATA通信中のため制御チャネルを聞けない • X，YはRTS-CTS交換を行いチャネル1で通信開始 • SはCTSを聞けずX-Yの通信を知らない • Sは通信終了後，チャネル1通信を知らないため，空きと判断しチャネル1で通信開始 • SとXのビームがYで衝突 → スループットの低下 X Y D S 衝突 制御チャネル データチャネル1 データチャネル2

  10. RTS(1) DATA CTS(1) ACK DATA RTS(2) RTS(2) マルチチャネルdeafness問題 X Y D S • SはDATA通信中のため制御チャネルを聞けない • X，YはRTS-CTS交換を行いチャネル1で通信開始 • SはCTSを聞けずX-Yの通信を知らない • Sは通信終了後，Yが通信中であることを知らず，RTSを再送しつづける • → バックオフの増加 ・ ・ ・ 制御チャネル データチャネル1 データチャネル2

  11. RTS RCR RES(2) CTS(1) RTS CTS(2) DATA M-NAV(1) DATA M-NAV(2) ACK 制御チャネル データチャネル1 データチャネル2 AR方式の動作例 M X Y S D • SはRTSで自分のFCLを通知． • DはSのFCLと自分のFCLをもとに利用チャネルを決定しCTSで通知，近隣にM-NAV設定． • SはRESで近隣にM-NAV設定し，DATA送信．近隣からランダムにNotifier (M)を選任． • XとYはRTS，CTS，RES交換を行い通信開始． • このときSはCTSを受信できず，X-Yが通信すること知らない． • DはDATAを受信するとACKを返信 • MはRCRにより，X-YがCh2で通信中であることをS，Dに通知（データチャネル1） X Y M S D RES(1, M)

  12. AR方式の問題点 • Notifierの選択・ネットワーク負荷　➣一つの端末が複数の通信のNotifierになる・受信範囲 　　　➣Notifierが依頼元端末の近くにあるのが理想　 ➣依頼元端末と同じ受信範囲にある方が良い

  13. 提案方式 • 指向性隠れ端末、指向性deafness問題マルチチャネルのAR方式を利用➣Notifier端末が周りの端末に教えることで解決 • マルチチャネル隠れ端末・deafness問題　➣無指向性で届かない位置の端末もNotifierに指定可能-AR方式の問題も解決 　➣Notifier端末を2つにしてみる　　　負担軽減・Notifier端末同士もパケット交換

  14. まとめと今後の課題 • まとめ • 指向性アンテナとマルチチャネルの問題点を整理 • 指向性＋マルチチャネルでお互いの問題を解決する方法を提案 • 今後の課題 • 関連研究の論文を読む • 提案方式の詳細設定 • シミュレーション

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