マルチホップ無線ネットワークにおける動的サブキャリア選択型CSMA/CA方式に関する検討

摘要

媒体アクセス制御方式としてCSMA/CA 方式を用いるマルチホップ無線ネットワークでは，CSMA/CA 方式に起因する各リンク間の競合により，各ホップでの伝送特性に比べ，生起ノードー宛先ノード間での伝送特性は大きく低下する．本稿では，OFDM 方式を用いるマルチホップ無線ネットワークでの生起ノードー宛先ノード間の伝送特性の向上を目的として．動的サブキャリア選択型CSMA/CA 方式を提案する．提案方式では，サブキャリア単位でのキャリアセンスと伝搬路状況の推定を前提とし，各ノードは伝搬路状況の良好なサブキャリアのみを用いて伝送し，伝搬路状況の劣悪なサブキャリアはキャリアホールとする．それにより，まず，各リンクでのパケット誤り率の低減が期待される．また，一般に，CSMA/CA 方式を用いるマルチホップ無線ネットワークでは，ほぼ同時に生起ノードと中継ノードの双方が伝送すべきパケットを保持するため，それらのノード間での送信権獲得の競合が生じやすい．提案方式では，キャリアホールとされたサブキャリアが他のリンクでは良好な伝搬路状況であった場合，そのリンクでは，キャリアホールとされたサブキャリアを用いて伝送するため，各ノードは送信権をより早期に獲得できる．さらに，各サブキャリアは伝搬路状況が良好となるリンクで利用されるため，周波数資源の有効利用が期待される．しかしながら，一方，利用可能なサブキャリア数が過度に少ない状況で，それら少数のサブキャリアを用いて伝送するノードが伝送経路上に存在すると，そのリンクの伝送容量が制限されるため，生起ノードー宛先ノード間の伝送特性は却って劣化する恐れがある．そこで，提案方式では，利用可能なサブキャリア数がある閾値を超える場合のみパケットを伝送するものとする．計算機シミュレーションの結果，利用可能なサブキャリア数の閾値を適切に設定することで，伝送特性が向上することを明らかにする．%In multi-hop wireless networks using CSMA/CA protocol, retransmission of data packets according to de-code-and-forward method and the intra-flow contention between multiple wireless nodes transmitting the same flow cause the degradation in transmission performance. In order to improve the transmission performance of multi-hop wireless networks using CSMA/CA and OFDM modulation scheme, mis paper proposes dynamic subcarrier selection technique and MAC layer protocol for multi-hop wireless networks. In the proposed technique, each wireless node first senses the entire subcarriers and locates the available subcarriers based on a carrier sensing. After each node locates the available subcarriers, each node estimates the channel condition of available subcarriers and assembles discrete subcarriers having good channel conditions for transmission of data packets. In the proposed technique, because the data packets can be transmitted by using subcarriers having good channel conditions, packet error rates in each hop and spectrum efficiency will be improved. In addition, because all subcarriers are not used only by one link, multiple nodes can get the transmission opportunity at the same time, and the degradation in transmission performance due to intra-flow contention will be solved. Numerical results show that the throughput of multi-hop wireless networks can be much improved by using proposed technique.