4. EMCの理論 ― 通信理論

情報通信システム論Ⅰ
－多元接続方式－
奈良先端科学技術大学院大学
情報科学研究科情報コミュニケーション講座
岡田実
1
本日の話


多元接続
無線LANを例にとり解説
2
ＩＥＥＥ802.11標準
他のIEEE802系
とのブリッジ機能
(TGc)
アクセス・ポイント
間通信プロトコル
(802.11F)
MAC
(CSMA/CA方式)
オリジナル規格：IEEE802.11
2.4GHz
DSSS
方式
2.4GHz
FHSS
方式
赤外線
IR方式
IEEE802.11b
IEEE802.11g
2.4GHz帯
11Mps
2.4GHz帯
最大54Mps
1Mbps、2Mbps
DSSS：直接シーケンス・スペクトラム拡散方式
FHSS：周波数ホッピング・スペクトラム拡散方式
IR：波長850nm～950nmの赤外線
MAC拡張
QoS(TGe)
セキュリティ(802.11i)
無線リソース測定(TGk)
100Mbps
以上への
高速化
TGn
(802.11n)
IEEE802.11a
5GHz帯
最大54Mps
欧州規制
への適合
(802.11h)
日本の
4.9-5GHz帯
への対応
(802.11j)
3
多重と多元接続

多重化

複数の情報を共通の通信路を通じて伝送する
通信路
マルチプレクサ
デマルチプレクサ
4
多重と多元接続

多元接続 (Multiple Access)

多数のユーザが通信路を共用すること
5
FDMA
freq
f1
f2
f3
6
TDMA
time
7
CDMA
freq
LPF
t
t
LPF
t
t
LPF
t
t
8
FDMA/TDMA/CDMA
FDM
code
TDM
time
code
time
code
freq
freq
time
freq
CDM
9
多元接続

Contention Free


FDMA/ TDMA/ CDMA
リソースを使用する前にあらかじめ割り当てて使う．


回線交換型にてきしている．
Contention



リソースを割り当てない
Aloha
CSMA
10
Contention型多元接続

ALOHA



pure-ALOHA
slotted-ALOHA
CSMA

CSMA /CD


無線では実現困難
CSMA/CA
11
ALOHA
衝突 (collision)
#1
#2
#3
各端末は、独立にパケット送信
12
S-ALOHAのスループット
0.4
0.35
S
Throughput
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
10
Offered Load
13
Pure-ALOHAのスループット
0.4
0.35
p-ALOHA
s-ALOHA
T-T
t
t+T
Throughput
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
のパケットが送信成功
0.05
0
0
2
4
6
8
10
Offered Load
t-Tからt+Tの2Tの間パケットが発生しない
14
CSMA

CSMA
パケット送信に先立ち
あらかじめキャリアセ
ンス(Carrier Sense:
CS)を行い、チャネル
が他局により既に使用
されていないことを確
認する。
CS
CS
CS
他局が送信中は、
パケット送信を開始しない
15
隠れ端末問題

端末1と2は互いにキャリアセンスできない。
端末１の通信エリア
端末２の通信エリア
16
RTS/CTS


Request-to-Send
Clear-to-Send
CTS + x
T1
AP
Data (x)
RTS (x)
CTS (x)
x
T2
時間 xの間送信を禁止
time
17
CSMA/CA

Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
SIFS
#1
data
ACK
#2
data
#3
data
DIFS
スロット
ACK
ACK
DIFS
DIFS
DIFS
IFS: Interframe Space, SIFS: Short IFS
DIFS: DCF IFS
DCF: Distributed Coodination Function
18
無線LANのスループット



Ratio = Td / (Td + Tov)
Td = 1500B / Bit_Rate
Tov = DIFS+Backoff+Tpre+SIFS+Tpre+Tack
Tpre
DIFS Backoff
Tpre
Td
Tack
SIFS
19
無線LANのスループット
35
Throughput [Mbps]
30
25
11b/g(L)
11b/g(S)
11a
20
15
10
5
0
0
10
20
30
40
50
Nominal Bit Rate [Mbps]
20
まとめ

多元接続

Contention Free型


Contention型


FDMA/CDMA/TDMA
ALOHA/ CSMA
無線では，衝突検出が難しい


CSMA/CA
RTS/CTS
21

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