移動無線 LAN の集中度合における干渉の影響
磯村 美友

1(指導教員：小口 正人)

はじめに容量) を増やした場合では，どちらが周波数帯域を有効に使用できるのかを調査した．
実験系の構成について説明する．実験は，AP(アクセスポイント) にポケットルータを使用し，送信端末には Android 携帯端末を用い，AP の先に有線接続した受信サーバを配置した．スループット測定には iperfを用い，通信方式は UDP 通信で uplink 方向に通信し，無線 LAN には IEEE802.11g を用いた．１組の無線 LAN システムは 1 つの AP と 1 台の送信端末で構成し，今回は 18 組の無線 LAN を使用した．各無線LAN を，格子状の端点に設置し，隣の AP との間隔を 1m に固定して，AP と送信端末は可能な限り近い場所 (数 cm 程度) に設置した．
以下の (a),(b),(c) の 3 種類の実験を行った．それら
は，(a) 干渉が比較的小さいと思われるチャネル 1,6,11に 6 組ずつ無線 LAN を割当てた場合 ， (b) 干渉の影響が僅かに存在するチャネルを選び，使用する周波数帯域を増やしたチャネル割当である，チャネル 1 に 4組，チャネル 5 に 5 組, チャネル 9 に 5 組, チャネル 13に 4 組の無線 LAN を割当てた場合，(c) 実験 (b) よりも干渉の影響が大きい割当として，チャネル 1 に 4 組，チャネル 4 に 5 組, チャネル 7 に 5 組, チャネル 10 に4 組の無線 LAN を割当てた場合，の 3 種類である．
図 1 に (a),(b),(c) それぞれの無線 LAN の配置とチャネル設定を示す．干渉の影響を明確にするために近隣の同じチャネルはなるべく近い位置に配置した．

近年，モバイルルータやテザリングなどの普及により個人が移動無線 LAN を持ち歩き，会議の場やカフェなどで利用する機会が増えている．特に，会議など１箇所に多くの無線 LAN が集中する場合には，無線 LAN 同士の電波が非常に多く重なってしまう事で，無線 LAN同士が多大な干渉を及ぼし合い，全ての無線 LAN のトータルスループットを大きく低下させてしまう恐れがある．
本稿では，多数組の無線 LAN が 1m 間隔で存在するときのチャネル割当におけるトータルスループットの特性評価を実機により行った．さらに，チャネル割当方法がスループットに及ぼす影響は，無線 LAN 同士の距離に応じて差があることを示す．

2

既存研究

2.1

干渉

スループット低下の原因となる干渉について説明する．干渉とは，他の無線 LAN の電波が自無線 LAN の電波に重なりスループット性能に影響を与える現象を指す．干渉によって，フレームの衝突（コリジョン）が原因となるフレームエラーが発生するため，再送が起きてしまい，スループットが低下する．あるいは，送信側が干渉波を検出しキャリアビジーと判断してしまうことにより，待ち時間が発生しスループットが低下する．干渉の影響の程度は，干渉に関与している無線LAN 同士の距離を離すことで，弱めることができる．

2.2

従来研究とその課題

無線 LAN が近接する場合の通信品質に与える影響については様々な検証がなされている．[1] では理論上電波干渉が無いとされる IEEE802.11 無線 LAN のチャネル 1,6,11 間においても，距離が近ければ，漏洩電波などのため，お互いに干渉を起こすといった現象が指摘されている．しかしながら，多数台の無線 LANを使用した場合の評価については述べられておらず，多数の干渉波が存在する状況でも，同様のことが成り立つのか明らかではない．一方 [2] では，多くの無線LAN を扱い，無線 LAN 同士が 50cm × 50cm の範囲内という，かなり密接した近距離に設置した環境でのチャネル割当方法について検証がなされており, 最適なチャネル割当を実現するためには，干渉と競合を同時に考慮したチャネル割当が必要であると示されている．しかし，この結果は無線 LAN 同士の距離が非常に近いという点から，無線 LAN 同士が極めて大きな干渉を及ぼし合っている可能性が高く，無線 LAN 同士の距離の違いを考慮したチャネル割当についてさらに調査する必要がある．

36ｃｈ6ｃｈ

9ｃｈ

5ｃｈ

6ｃｈ

13ｃｈ

13ｃｈ

5ｃｈ

5ｃｈ

13ｃｈ

13ｃｈ

5ｃｈ

5ｃｈ

9ｃｈ

9ｃｈ

1ｃｈ

1ｃｈ

9ｃｈ

9ｃｈ

11ｃｈ

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6ｃｈ

11ｃｈ

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1ｃｈ

11ｃｈ

11ｃｈ

1ｃｈ

1ｃｈ

6ｃｈ

6ｃｈ

1ｃｈ

AP

1ｃｈ

1m

1ｃｈ

AP

1ｃｈ

1m

実験(a)

実験(b)

7ｃｈ

4ｃｈ

10ｃｈ

10ｃｈ

4ｃｈ

4ｃｈ

10ｃｈ

10ｃｈ

4ｃｈ

4ｃｈ

7ｃｈ

7ｃｈ

1ｃｈ

1ｃｈ

7ｃｈ

7ｃｈ

1ｃｈ

AP

1ｃｈ

1m

実験(c)

図 1: 無線 LAN の配置とチャネル設定
図 2 は 3 種類のチャネル割当におけるトータルスループットの比較である．(a) においては，トータルスループットが 63.1Mbps となり，1 台の無線 LAN のスループットを約 3 倍した値であり，干渉の影響がないことを確認できた．また，(b) においては，トータ
ルスループットが 82.5Mbps となった．干渉の影響が全くないとした場合の計算上のトータルスループット
である 21Mbps × 4 組=84Mbps に近い値となり，干渉の影響は若干存在するものの，3 種類の実験の中で，最も良い値を示した．最後に，(c) においては，トータルスループットが 49.3Mbps となり，干渉の影響が干渉度合とリンク容量の増加を考慮した場合のチャネル割当方法

まず，干渉しないチャネル割当を行った場合と，干渉の影響が若干存在しても使用するチャネル (リンク35

全くないとした場合の計算上のトータルスループット
である 21Mbps × 4 組=84Mbps を大きく下回っており，干渉の影響が大きく，通信品質が劣化している．
以上の評価結果から，非常に多くの無線 LAN が 1m間隔で存在する場合，干渉を避けたチャネル割当 (例えばチャネル 1,6,11) を行う場合より，干渉の影響が僅かに存在するチャネル (例えばチャネル 1,5,9,13) をあえて使い，若干の干渉の影響と引き換えに，使用するリンク容量 (チャネル) を増やす事で，効率よく周波数帯域を使用することができ，また全体のスループットも大きくできることがわかった．

下回っており，干渉の影響により通信品質が劣化している．距離 d =1m において得られたトータルスループットは，干渉のないチャネル 1,6,11 の割当を行った
場合では 74Mbps となり，これは干渉のない無線 LANスループットの 3 倍を超えており，干渉の影響がないことを示している．チャネル 1,5,9,13 の割当を行った
場合には，干渉のないチャネル 1,6,11 の割当を行った
場合よりも高い値である 95.0Mbps となり，これは干渉のない無線 LAN スループットの 4 倍を超えており，干渉の影響がほぼないことを示している．以上の結果
から，チャネル割当方法がスループットに齎す効果は，無線 LAN 同士の距離によって程度が異なり，互いの無線 LAN の距離が 0m 地点ではどんなチャネル割当を行ってもトータルスループットに齎す効果は小さいが，互いの無線 LAN 同士の距離が 1m 程度まで離れると，チャネル割当がトータルスループットに齎す効
果は大きくなる．

80706050403020
100120(a)1,6,11chの各chに6組ずつ(b)1,5,9,13chの各chに4,5,5,4組ずつ(c)1,4,7,10chの各chに4,5,5,4組ずつトータルスループット（Mbps）

トータルスループット(Mbps)90

図 2: 干渉度合の異なるチャネル割当とトータルスループット

4

チャネル割当方法の距離に対する効果

次に，チャネル割当方法がスループットに及ぼす影
響は，無線 LAN 同士の距離によって差があることを示す．干渉を避けたチャネル割当 (チャネル 1,6,11) を行った場合と，前章で求めた効率の良いチャネル割当(チャネル 1,5,9,13) を行った場合を比較し，距離に応じたチャネル割当の効果を調査した．
実験系の構成は前章と同じであり，18 組の無線 LANを使用した．無線 LAN の配置とチャネル設定を図 3に示す．干渉を可能な限り少なくするために，なるべ
く四方向のチャネルと同じにならないようチャネルを設定し，隣の AP との間隔を d m に設置した．
1ｃｈ

6ｃｈ

9ｃｈ

13ｃｈ

1ｃｈ

6ｃｈ

11ｃｈ

1ｃｈ

5ｃｈ

9ｃｈ

13ｃｈ

5ｃｈ

11ｃｈ

1ｃｈ

6ｃｈ

11ｃｈ

1ｃｈ

5ｃｈ

1ｃｈ

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6ｃｈ

11ｃｈ

1ｃｈ

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13ｃｈ

5ｃｈ

13ｃｈ

11ｃｈ

6ｃｈ

11ｃｈ

5ｃｈ

1ｃｈ

9ｃｈ

AP

AP

d =0〜 100㎝と変化
チャネル1,6,11のみを使用した割当

1ｃｈ

100
80
60
40

1,6,11chを使った割当
20

1,5,9,13chを使った割当
00

10

2030

40

50

60

70

80

90100

無線LAN間距離d (cm)

図 4: それぞれのチャネル割当において無線 LAN 間距離を変化させた場合のトータルスループット

5まとめと今後の課題

多数台の無線 LAN が 1m 間隔で存在するとき，若干の干渉と引き換えに使用するチャネルを増やしリンク容量を増加させたチャネル割当 (チャネル 1,5,9,13)
は，干渉のないチャネルのみを使用したチャネル割当(チャネル 1,6,11) よりも効率良く周波数帯域を使用できる． また，チャネルチャネル割当方法がスループッ
トに齎す効果は，無線 LAN 同士の距離に応じて程度の差がある．互いの無線 LAN の距離が 0m 地点ではどんなチャネル割当を行ってもトータルスループットに齎す効果は小さいが，互いの無線 LAN 同士の距離が 1m 程度まで離れると，チャネル割当がトータルスループットに齎す効果は大きくなる．
今後は，多数の無線 LAN が存在する環境でトラヒッ
ク量などトータルスループットに影響を与えるパラメー
タを変化させて特性を把握し，検討していきたい．

1ｃｈd =0〜 100㎝と変化
チャネル1,5,9,13のみを使用した割当

図 3: 無線 LAN の配置とチャネル設定

参考文献

互いの無線 LAN システム間の距離 d を変化させ，それぞれの距離における実験系全体のスループット（トータルスループット）を表したものが図 4 である．
距離 d =0cm において得られたトータルスループット
は，干渉のないチャネル 1,6,11 の割当を行った場合では 19.5Mbps となり，これは干渉がない場合の計算上のトータルスループットである 21Mbps × 3 組=63Mbps
を大きく下回っており，干渉の影響により通信品質が劣化している．また，干渉の影響を若干受けてもリンク容量を増やしたチャネル割当であるチャネル 1,5,9,13の割当を行った場合には，干渉のないチャネル 1,6,11の割当を行った場合と，おおよそ同じ値の，20.0Mbpsとなり，これは干渉がない場合の計算上のトータルスループットである 21Mbps × 4 組=84Mbps を大きく

[1] Jens Nachtigall, Anatolij Zubow, Jens-Peter
Redlich: The Impact of Adjacent channel Interference in Multi-Radio Systems using IEEE
802.11, IEEE IWCMC, 2008.
[2] 熊谷菜津美，磯村美友，村瀬勉，小口正人 無線LAN アクセスポイントのチャネル内競合とチャネル間干渉を同時に考慮したチャネル割り当て手法, 電子情報通信学会，CQ 研究会，NS2012-94，pp.79-84，京都大学，2012 年 10 月
[3] 磯村美友，熊谷菜津美，村瀬勉，小口正人:移動無線 LAN の集中度合における干渉と競合の影響，
DEIM2012，2012 年 3 月発表予定

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