学生番号
論文題目
はじめに

想定環境と制御チャネル

表 1: 最適な割り当て時間
PP
PPR[m]
300
PPr[m]P
100
TID(50,50)
150
TID(40,60)
200
TID(20,80)

1000
TID(80,20)
TID(70,30)
TID(60,40)

図 1: 想定環境
1

1

0.9

0.9

0.8
0.7

TID(20, 80)
TID(30, 70)
TID(40, 60)
TID(50, 50)
TID(60, 40)
TID(70, 30)
TID(80, 20)
existing method
PID

Packet Receiving Rate

近年，車車間通信における様々なサービスが期待されているが，ほぼ全ての無線周波数帯に固定のサービスが割り当てられているため，車車間通信用の周波数が不足している．そこで，各周波数帯を占有するユーザに影響しない範囲で通信するコグニティブ無線技術が注目されている．しかし，トポロジ変化が頻繁に発生することから，ノード間の情報共有のための制御チャネルが必要となる．現状の制御チャネル構成では複数の周波数帯の利用を想定しているが，コグニティブ無線技術の導入時には利用可能な周波数帯は制限されることが予想される．
そこで本研究では，周波数帯有効利用のために複数の周波数帯を統合して 1 周波数帯で制御チャネルを構成する統合 MAC プロトコルを提案する．

2鷹取 奨

コグニティブ無線環境における制御チャネル用統合 MAC プロトコルに関する研究

Packet Receiving Rate1

電子情報工学科 (川原研究室)
09232038
氏名

0.8
0.7

TID(20, 80)
TID(30, 70)
TID(40, 60)
TID(50, 50)
TID(60, 40)
TID(70, 30)
TID(80, 20)
existing method
PID

0.6
0.6
想定している制御チャネルは図 1 のように地表を仮想的な正六角形のゾーンに分割し，ゾーン内とスワーム内
0.50.5100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000で以下に示す異なる 2 つのチャネルを設定し，各制御情Number of Nodes
Number of Nodes
図2:
ZACC
情報のパケット受信率
図
3:
SACC 情報のパケット受信率報を交換する．スワームとは位置・移動方向がほぼ等しく，アプリケーション通信を行うノード群のことである．
ZACC(Zone Aware Control Channel):ゾーン内の 径 r[m] 以内に存在するノードで形成し，r は 100，150，ノード間で位置・移動情報等を交換する制御チャネル． 200[m] とする．また，メッセージ交換間隔は A =1.0[s]，SACC(Swarm Aware Control Channel):スワーム B =0.1[s] とする．評価指標はパケット受信率とする．以内のメンバ間で詳細な移動情報や利用可能な周波数情報 上の環境において，提案手法 TID を (α, β)，比較手法等を交換する制御チャネル．
を PID，また，2 つのチャネルを使用する従来の方式を
ここで 1 ゾーン内の通信に着目すると，ZACC 用に 1 周 既存手法 existing method とし，比較する．
波数帯，SACC でスワーム数分の周波数帯を使用するこ
5 結果・考察とになる．
図 2，3 に R =1000[m]，r =100[m] の場合の ZACC
3 チャネル統合用 MAC
情報，SACC 情報のパケット受信率をそれぞれ示す．図
本研究では，ZACC と SACC による制御情報の交換 2 より，TID と PID を比較するとα ＞60[ms] においてを 1 ゾーン内に 1 周波数帯のみで実現することを目的と TID の受信率が PID を上回っていることがわかる．PID
する．ゾーン半径とスワーム半径は異なるので各状況に はゾーン内ノード数が増加するにつれ，受信率が低下し適した電波到達距離を満たすように送信電力を調整する． ている．これは ZACC 情報と SACC 情報の送信が混在
すなわち，ゾーン内の送信ノードは ZACC の制御情報 し，各情報の送信範囲が異なることによる隠れ端末問題
はそのゾーン内全体に送信し，SACC の制御情報はその の影響である．TID では，時分割制御により，送信範囲ノードが参加しているスワーム内にのみ届くように制御 を明確に分割することでそのような衝突を防いでいる．
する．さらに，送信情報が ZACC の制御情報か，SACC 既存手法と比較するとノード数が 600 台程度までは同等の制御情報かの識別に以下の 2 つの方式を検討する． の受信率となっていることがわかる．
3.1 時分割識別方式 (TID:Time Identification)
図 3 より，ゾーン内ノード数によらず，TID の受信率
時分割によって各制御情報の送信タイミングを調整 は PID を上回り，既存手法と同等である．また，割り当し，送信時間帯によって制御情報の種類を識別する．す て時間のα，βの影響はほとんどないことがわかる．
なわち，ZACC の制御情報をゾーン内に送信する期間とTID における割り当て時間α，βについて，ZACC 情報
SACC の制御情報をスワーム内にのみ送信する期間を交 と SACC 情報の受信率の平均をとり，最大となるものを互に時分割で実現する. 制御情報の交換は，ZACC 情報 各条件における最適値として表 1 に示す．R =1000[m]，は A[ms]，SACC 情報は B[ms] 毎に周期的に送信される r =100[m] の場合のようにノード密度が低く，スワーと仮定し，さらに B ＜ A とする．そのため，時分割割 ム内のノードが少なければ，αに多く時間を割り当て，り当て時間について ZACC 期間を α[ms]，SACC 期間 R =300[m]，r =200[m] の場合のようにノード密度が高を β[ms] とすると，α + β = B と設定する．
く，スワーム内のノードが多ければ，βに多く時間を割3.2 パケット識別方式 (PID:Packet Identification) り当てる必要がある．
以上のように，各条件下で最適な割り当て時間を設定
各制御情報の送信タイミングはランダムであるが，パケットにチャネル識別子を付加することで受信ノードが することで 1 周波数帯のみしか使用しない提案手法においても複数の周波数帯を使用する既存手法と同等の受信識別する．
率を実現することができ，提案手法は有効といえる．
4 シミュレーション

ノードはゾーン内にランダムに静止しているものと 6 まとめ
し，ノード数は 100∼1000 台とする．データレートは制御チャネル用統合 MAC として TID を提案，評価
1[Mbps]，各制御情報のパケットサイズは 57[byte]，ス した．その結果，環境に適した割り当て時間を設定すれワーム数は 1 とする．1 ゾーン内に着目し，ゾーン半 ば，1 周波数帯でも制御情報の交換が可能であることを
径 R は 300，1000[m] とする．スワームはイニシエータ 明らかにした．
(アプリケーション通信の開始を要求するノード) から半
C6-6