進捗状況

情報工学専攻
中村遼
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本研究での無線LANシステムの2つのモード
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Nモード (Nonlocation Mode)
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一般的な接続手順
Lモード（Location Mode）
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位置推定⇒AP起動
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BQ，C3及びLモード時のAPの仕様を決定
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Nモード時のAPは一般的なAPを前提とする
BQでは必要最低限の機能を設定
C3ではデータベース及びテーブルに格納する情報
（フォーマット）を決める
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Matthew Gast著、渡辺尚、小野良司監訳、林
秀幸訳「802.11無線ネットワーク管理第2版」
オライリージャパン．
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アクセスポイントの持つ機能
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ファームウェアをアップグレード可能
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新しいセキュリティ機能を追加できる
PoE(802.3af)をサポートしている
外部アンテナを接続
複数のSSIDを設定
動的VLAN割り当て
スクリプトの記述
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APの仕様（アライドテレシスAT-TQ2403）
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サポート規格
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無線部
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無線部：802.11a/b/g
有線部：802.3u(100BASE-TX), 802.3af (PoE)
周波数帯域：2400～2497MHz (b/g), 5150～5350MHz (a)
変復調方式：DS-SS (b), OFDM (a/g)
データ通信速度：54/48/36/24/18/12/9/6Mbps (a/g)
11/5.5/2/1Mbps (b)
セキュリティ
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暗号化：WEP，WPA/WPA2
(認証方式：EAP)
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APの仕様
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サポート規格
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無線部
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無線部：802.11a/b/g
有線部：802.3u(100BASE-TX), 802.3af (PoE)
周波数帯域：2400～2497MHz (b/g), 5150～5350MHz (a)
変復調方式：DS-SS (b), OFDM (a/g)
データ通信速度：54/48/36/24/18/12/9/6Mbps (a/g)
11/5.5/2/1Mbps (b)
セキュリティ
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暗号化：WEP，WPA/WPA2
(認証方式：EAP)
(MACアドレスフィルタリング)
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Base Quaker (BQ)の仕様
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サポート規格
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無線部
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周波数帯域：2400～2497MHz
変復調方式：DS-SS
データ通信速度：1Mbps
セキュリティ
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無線部：802.11 b/g
有線部：802.3u(100BASE-TX), 802.3af (PoE)
Association Responseを不可に
機能
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ビーコン，Probe Response, Authentication Response
C3への端末情報伝送
 プロトコルにUDP
 フォーマット：要求フレーム＋RSSI値
端末情報格納
C3データベース
フレーム収集
・ [time, STA, BQ, RSSI値]
↓
並び替え
・ [STA1,BQ1,RSSI値a]
・ [STA1,BQ1,RSSI値b]
・ [STA1,BQ2,RSSI値c]
・ [STA1,BQ3,RSSI値d]
・ [STA1,BQ3,RSSI値e]
・ [STA1,BQ3,RSSI値f]
AP, BQ, STAの情報
・ [AP,位置，状態]
・ [BQ,位置，状態]
・ [STA,位置]
BQごとのRSSI-距離特性方程式
・ BQ1:P(d) = α1log10(d)+β1
・ BQ2:P(d) = α2log10(d)+β2
・ BQ3:P(d) = α3log10(d)+β3
端末位置推定
RSSI値⇒BQ端末間距離
・ P(d) = αlog10(d)+β
↓
端末位置計算
・三点測量
AP, BQの制御
認証機能
Nモード時
・最適なAPを起動
・未使用のAPを停止
Lモード時
・ APを全て起動
・ BQを全て停止
・ MACフィルタリング等の
コンピュータ認証
・ EAP等のユーザ認証
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C3の仕様
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機能
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BQからの端末情報収集及び格納
 到達時刻，STAのMACアドレス，BQのIPアドレス，RSSI値（，
channel，Request Type，retry）
 RSSI値がある閾値 (例えば、－60[dBm])未満なら廃棄
格納されたフレームからSTAの位置を計算
 フレームをまずSTAのMACごとに分類
 さらにBQごとに分類
 3以上のBQで検知されていれば計算開始
 それぞれのBQでのRSSI値の平均値を計算
 BQごとに用意されたRSSI-距離特性方程式から
BQ-STA間距離を算出
 BQの位置及びSTAまでの距離からSTAの位置を三点（多点）測量
により求める
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

推定したSTAのMACと位置を対応させて格納
APの無線インターフェースを起動/停止させる
認証
 STAのフィルタリング
 接続要求してきたSTAに接続応答可能かどうか
 EAP等のユーザ認証
C3に格納（保存）する内容
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

AP, BQの情報（IPアドレス、MACアドレス、位置、状態）
端末の電波情報 <一時的>
BQごとのRSSI-距離特性方程式
端末の位置情報（MACアドレス、位置）
端末の状態(active又はsleep)に関しては，ここの接続されているAPが管
理
C3
C3テーブル
[time,STA,BQ,RSSI]
BQ2
フレーム+RSSI値
プローブ要求
プローブ応答
STA1
BQ1
フレーム+RSSI値
BQ3
フレーム+RSSI値
[1,STA1,BQ1,-20]
[2,STA1,BQ2,-30]
[3,STA1,BQ3,-60]
C3
C3テーブル
[time,STA,BQ,RSSI]
BQ2
フレーム+RSSI値
STA1
BQ1
フレーム+RSSI値
[1,STA1,BQ1,-20]
[2,STA1,BQ2,-30]
オーセンティケーション要求（BQ1宛）
[3,STA1,BQ3,-60]
オーセンティケーション応答
[4,STA1,BQ1,-25]
[5,STA1,BQ2,-34]
[6,STA1,BQ3,-54]
BQ3
フレーム+RSSI値
C3テーブル
[time,STA,BQ,RSSI]
BQ2
フレーム+RSSI値
アソシエーション要求（BQ1宛）
STA1
BQ1
フレーム+RSSI値
BQ3
フレーム+RSSI値
[1,STA1,BQ1,-20]
[2,STA1,BQ2,-30]
[3,STA1,BQ3,-60]
[4,STA1,BQ1,-25]
[5,STA1,BQ2,-34]
[6,STA1,BQ3,-54]
[7,STA1,BQ1,-22]
[8,STA1,BQ2,-29]
[9,STA1,BQ3,-58]
C3テーブル
[time,STA,BQ,RSSI]
[1,STA1,BQ1,-20]
[2,STA1,BQ2,-30]
[3,STA1,BQ3,-60]
[4,STA1,BQ1,-25]
[5,STA1,BQ2,-34]
[6,STA1,BQ3,-54]
[7,STA1,BQ1,-22]
[8,STA1,BQ2,-29]
[9,STA1,BQ3,-58]
並べ替え
STA1
[BQ1,-20]
[BQ1,-25]
[BQ1,-22]
[BQ2,-30]
[BQ2,-34]
[BQ2,-29]
[BQ3,-60]
[BQ3,-54]
[BQ3,-58]
平均化
STA1
[BQ1,-22.3]
[BQ2,-31]
[BQ3,-57.3]
STA1
[BQ1,-22.3]
[BQ2,-31]
[BQ3,-57.3]
STA1-BQ1:
RSSI-距離変換 d1[m]
STA1-BQ2:
d2[m]
STA1-BQ3:
d3[m]
BQごとのRSSI-距離特性方程式
STA1(X,
Y)
三点測量
BQの位置座標
C3データベース
に格納
アクセスポイントの起動
AP1
STA1

起動するアクセスポイントは？
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端末に最も近いもの



端末からの信号強度が最も強いもの


データベースから距離を比較するだけなので簡単
距離が近いほど良いものとは限らない（間に壁がある等）
事前に信号強度についてマッピング（地図を色分け）しなければならない
接続してきた端末が意図した端末かどうかの確認

AP側でMACフィルタリング


C3側でMACフィルタリング


クライアント側のローミングに対応可能か？
端末が接続してくるたびにAPからC3に確認を取らなければならない
ある信号強度以上であれば接続してしまう

せっかく起動したAPが使われないかもしれない
無線規格
変調方式
感度[dBm]
最長の自由空間到達距離[m] 最長の到達距離に対する比
(Cisco CB-21)
2.4GHz
1Mbps DSSS
2Mbps DSSS
802.11 b/g
5.5Mbps CCK
11Mbps CCK
6Mbps OFDM
9Mbps OFDM
12Mbps OFDM
18Mbps OFDM
802.11g
24Mbps OFDM
36Mbps OFDM
48Mbps OFDM
54Mbps OFDM
5GHz
6Mbps OFDM
9Mbps OFDM
12Mbps OFDM
18Mbps OFDM
802.11a
24Mbps OFDM
36Mbps OFDM
48Mbps OFDM
54Mbps OFDM
-94
-93
-92
-90
-86
-86
-86
-86
-84
-80
-75
-71
4,850
4,300
3,850
3,050
1,930
1,930
1,930
1,930
1,530
970
550
350
100%
89%
79%
63%
40%
40%
40%
40%
32%
20%
11%
7%
-89
-89
-89
-85
-82
-79
-74
-72
630
630
630
400
280
200
110
90
100%
100%
100%
63%
44%
32%
18%
14%

自由空間伝搬

P(d) = P(0) - 20log10(4πd/λ)

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
P(0):出力信号強度[dBm]
= 20[dBm](2.4GHz帯), 14[dBm](5GHz帯)
P(d):距離d離れた地点での信号強度[dBm]
λ：電波の波長
P(d)=(感度)としたときのdの値が自由空間到達距離
広範囲に電波の流す必要があるBQでは、1Mbps
DSSSを用いるのが適切
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実システムの測定は難しい
シミュレーションが良い
モバイル性
コンピュータ上での問題点
モードについて
こちらもシミュレーションを用いて
トリガーを人数にするか、APにするか
認証時間などもきちんとした値を用いる
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ある端末Aがプローブ要求をブロードキャストに送信
3つのBQ(BQ1,2,3)でこれを受信
その後，このフレーム及び電波強度をC3に送信
それと同時に端末A宛にプローブ応答を送信
端末Aは3つのBQのうち最も信号強度の強いBQ（BQ2）にオーセンティ
ケーション要求を送信
3つのBQ全てで要求を受信（なぜなら，チャンネルが固定されているた
め）
BQ2は端末A宛にオーセンティケーション応答を返答
更に，端末AはBQ2宛にアソシエーション要求を送信
BQではそれまでの端末Aからのフレーム及び信号強度をC3に送信し，し
ばらく動作を停止
C3ではまず端末ごとにフレームを格納
その後BQごとに並び替える
これを元に位置推定を行う

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