マルチホップ無線ネットワークにおけるサブキャリア選択型CSMA/CA方式の提案

摘要

In multi-hop wireless networks using CSMA/CA protocol, retransmission of data packets according to de-code-and-forward method and the contention of multiple wireless nodes cause the degradation in transmission performance. As one of methods to improve the performance of multi-hop wireless networks using CSMA/CA, different frequency channels (bands) assignment to each link can be considered. However, in case that the continuous frequency channel is statically assigned to each link, the transmission performance of multi-hop wireless networks will be degraded in frequency selective fading channel. In order to solve this problem, this paper proposes a new MAC protocol for multi-hop wireless networks using CSMA/CA. In the proposed protocol, each wireless node adaptively selects the subcarriers from all sbucarriers in available frequency bands, and assembles discrete subcarriers for transmission of data packets. The proposed MAC protocol also has the potential to enable the highly coexistence with the multiple wireless networks. Numerical results show that the performance of multi-hop wireless network using CSMA/CA can be much improved by using proposed MAC protocol.%CSMA/CA方式を用いたマルチホップ無線ネットワークでは．中継ノードでの再送信の過程に加え，CSMA/CA方式に起因する各リンク間での競合・衝突により，個々のリンクでの伝送特性に比べ．End-to-Endノード間の伝送特性は大きく低下する．この対策として，マルチホップ無線ネットワークを形成する各リンクにおいて異なる周波数帯域を用いる手法が考えられている．しかしながら，各リンクにおいて，周波数軸上で連続する周波数帯域を固定的に（もしくは長期に亘って）利用する場合，周波数選択性フェージングの影響による伝送特性の努化が懸念される．また，CSMA/CA方式元来の目的の一つである周波数資源の共用の観点から考えると．周波数軸上で連続する周波数帯域を各リンクで固定的に利用する方法は必ずしも有効ではない．マルチホップ無線ネットワークにおいて用いられる伝送方式としてOFDM方式を想定すると，各リンクで利用する周波数帯域をサブキャリア単位で適応的に選択する方法が考えられる．各ノードが利用する周波数帯域を自律的．かつ，適応的にサブキャリア単位で選択することにより，周波数ダイバーシチ効果による伝送特性の改善が期待されると共に，複数の無線ネットワーク間でのさらなる周波数資源共用も期待される．そこで本稿では，CSMA/CA方式を用いるマルチホップ無線ネットワークにおいて，各ノードが自律的に利用する周波数帯域をサブキャリア単位で選択することを可能とする伝送プロトコルとして，サブキャリア選択型CSMA/CA方式を提案し，その伝送特性を評価する．