05IE090_3rd

メッシュネットワークに関する研究
ーチャネル割り当ての一手法ー
情報環境基盤技術研究室
05IE090 松本太
指導教員講師冬爪成人
メッシュネットワークとは

メッシュネットワークとは

LAN
MPP

バックボーンをメッシュ（マルチホッ
プ）ネットワークで構成
ノードごとの役割

MP

MP
MP
MAP


特徴

MAP
自律的にネットワークを形成


STA
外部とのゲートウェイ機能を持つ
MPP
アクセスポイントの機能を持つMAP
メッシュ機能を持つMP
各ノードが自律的にネットワークを
形成する
ノード移動の考慮不要

ノードを任意に配置し、移動はほと
んど無い
研究目的


メッシュネットワークにおける問題点
不公平問題


セッションが他のセッションに干渉を受け、通信状態が著しく劣化
十分な帯域の確保のみでの解決は不可
適切なチャネル割り当て手法の検討
クラスタ分割によるチャネル割り当て手法

クラスタ分割





CGSRをベースとした分割手法
数ノードからなるクラスタを形成
分割したクラスタごとにチャネルを割り当て
ノードごとに役割を決定
：クラスタヘッド
：ゲートウェイ
：レギュラーノード
分割アルゴリズム（LCC, Least Cluster Change)


各ノードはクラスタメンバテーブルを保持、参照
highest-connectivityを指標にクラスタヘッドを決定
本方式の利点

適切な動的チャネル割り当てが可能


自律的に、適切なチャネル割り当てを行い、通信品質
を向上させることが可能
複雑な手順を単純化


通常、チャネル割り当てに必要である複雑なアルゴリ
ズムを単純化
LCCを改良することにより、さらに単純化可能
本方式の動作
•クラスタヘッド：中心となりクラスタを形成
•ゲートウェイ：中継してクラスタ間を通信
•レギュラーノード：上記以外の通常ノード
Cluster
head
①
①
②
Regular
node
②
③
Gate
way
④
クラスタヘッド数に変化があった際に役割変更
①：他のクラスタヘッドに指標で劣った場合
②：クラスタヘッド数が０になった場合
分割アルゴリズムでクラスタ分割した結果 ③：クラスタヘッドが1になった場合
④：クラスタヘッドが複数になった場合
シミュレーション概要

環境




トポロジ：5×5のグリッド配置
無線チャネル数：8チャネル
ルーティングプロトコル：AODV
トラフィック：FTP(TCP通信)


シミュレーション方法


⑤
③
①
②
④
各セッション、512byteで30秒間
クラスタ分割を行い、各クラスタに手動
でチャネルを割り当て
チャネル割り当て有と無で、セッション
数を①から⑤まで1セッションずつ増や
し、それぞれ5回ずつ測定
Throughput(bits/s)
シミュレーション結果
500000
450000
400000
350000
300000
250000
200000
150000
100000
50000
0
チャネル割り当て有
チャネル割り当て無
比較方法


1
2
3
4
スループットと公平性の二点で比
較
公平性はFairness Indexにより
比較
5
セッション数
1.2
1
Fairness Index


結果
0.8

0.6
0.4

チャネル割り当て有
0.2
チャネル割り当て無
0
1
2
3
セッション数
4
5
1に近づくほど公平性が高い
チャネル割り当てにより、全体の
スループットが大幅に向上した
公平性も大幅に改善し、干渉に
より通信できないノードがほとん
どなくなった
まとめ



不公平問題を解決するため、クラスタ分割による
チャネル割り当て手法の提案を行った。
提案方式は、スループット、公平性が大幅に改
善することを確認した。
今後の予定
 各クラスタへの動的チャネル割り当て手法の
検討、評価
 より適切なクラスタ分割アルゴリズムの検討

Download Report