B-5-89 - Tohoku University

2013 年電子情報通信学会通信ソ サイ エ テ ィ 大会
B-5-89
IEEE802.11 無線 LAN における干渉電力測定に基づいて
チャネルを棲み分ける動的チャネル配置の実験的検討
Experimental Study of Interference-Aware Channel Segregation Based Dynamic Channel Assignment
in IEEE 802.11 Wireless LANs
松村祐輝 1
天間克宏 1
石原 浩一 2
ヒランタ アベーセーカラ 2
熊谷 智明 2
安達文幸 1
Yuki Matsumura1 Katsuhiro Temma1 Koichi Ishihara2 B. A. Hirantha Sithira Abeysekera2 Tomoaki Kumagai2 Fumiyuki Adachi1
1
東北大学大学院 工学研究科 通信工学専攻
1
Dept. of Communications Engineering, Graduate School of Engineering, Tohoku University
2
2
日本電信電話株式会社 NTT 未来ねっと研究所
NTT Network Innovation Laboratories, NTT Corporation
1.まえがき
図 3 に実験結果を示す.まず,AP#1 と AP#2 のみ起動さ
せ,IA-CSDCA により自律的にチャネル選択を行わせたと
ころ,AP#1 と AP#2 はそれぞれ CH#1 と CH#6 を選択した
(図 3(a)参照).
次に,AP#3(固定 CH 割当)を起動し,AP#3 に CH#1 を強
制的に割当てた.この時点では AP#1 と AP#3 が同じ CH#1
を使用している(図 3(b)参照)が,AP#3 が起動してから約
130 秒が経過した後,AP#1 が使用チャネルを CH#1 から
CH#11 に変更した(図 3(c)参照).これは,AP#1 が強い CCI
を避けて自律的にチャネルを選択したためである.また,
AP#3 の起動後約 130 秒が経過した後に,AP#1 が使用チャ
ネルを変更したのは,AP が CCI テーブルを参照してチャ
ネルを更新する周期を 90 秒に設定していたことと,市販
AP のチャネル変更のための再起動時間に数十秒を要した
ためである.
AP#1 がチャネルを CH#11 に変更してから十分な時間が
経過した(約 1 時間)後の各 AP の使用チャネルを図 3(d)に示
す.図 3(d)より,各
(固定CH割当)
AP の使用チャネル
は図 3(c)の状態で安
AP#1
AP#2
AP#3
定していることがわ
1m
1m
かる.
無線 LAN では,限られたチャネルを地理的に離れたア
クセスポイント(AP)で再利用しなければならないため,同
一チャネル干渉(CCI)がスループットに大きな影響を与え
てしまう[1].我々はこれまで,そのような環境において強
い干渉を受けないチャネルを自律的に選択できる,干渉電
力測定に基づいてチャネルを棲み分ける動的チャネル配置
(IA-CSDCA)を提案してきた[2].本論文では,IA-CSDCA
を IEEE802.11 無線 LAN[3]に適用し,AP が強い CCI 電力
が存在するチャネルを避けるように自律的にチャネルを選
択できることを実験により示している.
2.IA-CSDCA 実験装置
図 1 に,試作した IA-CSDCA 実験装置系列を示す.IACSDCA 実験装置の上に Buffalo 社製 AP(WAPM-APG300N)
が接続されている.各 IA-CSDCA 実験装置は PLANEX 社
製のアンテナ(GW-USFang300)を用いて,周辺 AP が送信す
るビーコンを観測し,全チャネルの瞬時 CCI 電力を測定す
る.全チャネルの平均 CCI 電力を忘却係数 β の一次フィル
タを用いて求め,CCI テーブルを 3 秒周期で更新する.第
m 番目の AP(AP#m)に接続された実験装置での第 ch 番目の
チャネル(CH#ch)の平均 CCI 電力(真値)の更新は,次式のよ
うに行った.
I APm ,ch (t )  (1  β )  I APm ,ch (t )  β  I APm ,ch (t  1)
図2
(1)
3 台の AP を用いた実験環境
AP#1
AP#3 AP#2
AP#1 AP#2
ここで, I APm ,ch (t ) は,AP#m に接続された実験装置が時刻 t
で観測した CH#ch の瞬時 CCI 電力(真値)である.各 IACSDCA 実験装置は,90 秒間隔で CCI テーブルを参照し,
最優先度(平均 CCI 電力最小)のチャネルと現在使用してい
るチャネルが異なる場合は,AP に使用チャネルを最優先
度のチャネルに変更するように命令する(なお,AP の使用
チャネル
変更のた
めには市
販 AP を再
起動させ
る必要が
あり,こ
の動作に
数十秒を
要した).
AP#3
CH#1
CH#6
CH#11
(a) AP#3 起動前(AP#1, AP#2 起動済)
AP#3 AP#2 AP#1
CH#1
CH#6
CH#11
(c) AP#1 チャネル変更直後
CH#1
CH#6
CH#11
(b) AP#3 起動直後
AP#3 AP#2 AP#1
CH#1
CH#6
CH#11
(d) チャネル変更から 1 時間経過後
図 3:IA-CS-DCA によるチャネル選択動作
4. むすび
本論文では,IA-CSDCA を IEEE802.11 無線 LAN に適用
すれば,AP が強い CCI を避けるように自律的にチャネル
を選択できることを実験により示した.
謝辞
図 1:試作した IA-CSDCA 実験装置系列
3.IA-CSDCA の実験評価
実験により,IA-CSDCA が強い CCI を避けるようにチャ
ネルを自律的に選択する様子を観測した.図 2 に示すよう
に,実験では IA-CSDCA を用いて自律的にチャネルを選択
する AP#1 および AP#2 と,干渉源として固定チャネルを
使 用 す る AP#3 を 直 線 上 に 配 置 し た . 全 て の AP は
IEEE802.11g モードで動作し,CH#1,CH#6 および CH#11
の 3 チャネルを使用可能とした.忘却係数は β=0.9 とした.
本論文の一部は,総務省の「情報通信ネットワークの耐
災害性強化のための研究開発」(平成 23 年度一般会計補正
予算(第 3 号) ) による委託を受けて実施した研究開発によ
る成果である.
参考文献
[1] M. Elwekeil, et al., Proc. EUSIPCO, Aug 2012.
[2] Y. Matsumura, et al., Proc. ICCS, Nov 2012.
[3] Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer
(PHY) Specifications, IEEE Std. 802.11, May. 2012.
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2013/9/17 〜 20 福岡市
( 通信講演論文集 1 )
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