ネットワークグループ

ネットワークグループとは

ネットワークグループでは,無線センサネットワークやアドホックネットワークにおいてより効率よく通信するための研究を行っています.具体的には,次の2つのことに着目しています.

  • 消費電力の削減
  • 無線センサネットワークやアドホックネットワークでは端末がバッテリによって駆動しています.したがって,長時間駆動させるにはより小さい電力で駆動させることが必要です.
  • メディアアクセス制御
  • ネットワークを構成すると,ただ闇雲に通信を試みても通信が成功するとは限りません.ネットワークにおいて情報を高速かつ正確に伝送するために必要な技術として.メディアアクセス制御があります.

単語帳
無線センサネットワークアドホックネットワークルーチングメディアアクセス制御マルチホップ通信

クラスタリングによる消費電力の削減

無線センサネットワークにおいて,センサを搭載した端末が小型な場合は楽に配置ができますが,その分搭載できるバッテリ量に限りがあります. そのため,端末の消費電力の削減が重要な課題となります. 特に端末の通信距離が長いほど,情報の送信時に高い消費電力が必要となります. そこで,消費電力を削減する手法として,クラスタリングが挙げられます. この手法では,端末をグループ分けした後,そのグループ内で代表端末を選択します. グループ内の端末は代表端末に情報を送信し,代表端末がまとめて情報をシンクに送信します. これにより,端末の通信距離が短縮されるため,送信時に消費する電力を削減することができます.

例えば,次のような研究を行っています.

  • 不均一なネットワークのためのクラスタリング
  • 無線センサネットワークを使用するとき,環境によって端末配置の偏りや,情報を送信する周期にも偏りがあります.その状況における,省電力になるようなクラスタリングの構成を検討しています.

無線センサネットワーク

クラスタリングされたノード(グループ)

メディアアクセス制御

  • 逐次干渉除去を用いたALOHAにおけるネットワーク外干渉の対策

  • ALOHAと呼ばれるアクセス制御方式があります. ALOHAは単純で,送信端末は各々のタイミングで信号を送信しますが,受信端末は同時に複数の信号を受け取ると信号同士が衝突するため,正しく受信できません. この問題を解決する手法の一つとして,逐次干渉除去を導入したALOHAがあります. この手法は,送信時に特別な情報を付加することで,信号が衝突したとしても衝突を解決し,信号を受信できる場合があるため,将来的に端末数が多くなる状況において有用だと期待されています. しかし,ネットワーク外からの干渉信号は除去できないため,衝突は解決できません.そのため,スループットが大幅に減少してしまいます.

    私たちはこれまでに,この逐次干渉除去を導入したALOHAを複数のネットワークで同時に使用した場合に,干渉信号が互いのネットワークに対してどの程度の影響を与えるかについて明らかにし,ある一つのネットワークにおいてスループットの低下を抑制する手法を提案しました. 現在は,ネットワーク間の干渉信号を低減し,高いスループットを実現するため,各無線端末の送信電力を制御する手法について検討しています.

    ネットワーク外干渉

  • 指向性全二重マルチホップ通信

  • 無線ネットワークでは,全二重通信や指向性通信で効率的に通信資源を利用できます. また,二重通信では,同じ周波数帯で同時に送信元端末とあて先端末で送受信が可能であるため,スループットが向上することが期待されます. これらの技術を同時に活用する手法として,指向性全二重通信があります. ネットワークグループでは,この指向性全二重通信を活用して,様々な環境,ネットワークトポロジーにおいても高いスループットを実現する手法について検討しています. 私達はこれまでに,二つの送受信機にそれぞれ固定指向性アンテナを取り付けた新たなハードウェア構成を提案し,端末が直線状に配置された環境においてスループットを向上させることが可能であることを明らかにしました.

  • 仮想全二重における中継器選択

  • 複数の端末が協力して中継する技術は,空間ダイバーシチによりフェージングの影響を抑制できることから注目を集めています. 従来の技術では,中継器同士の干渉が存在するため一つのパケットを送信するために二つのスロットが必要でした.

    そこで中継器間干渉を何らかの手段で除去することで,中継器群が送信と受信を同時に行う技術が提案されました. ここで中継器群は送信と受信を同時に行う全二重中継器の様に捉える事ができるため,この技術は仮想全二重と呼ばれています. 私たちはこの中継器群をどこに配置するのが最適かを検討しています. また,中継器選択のプロトコルを検討しています.

    仮想全二重通信