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マルチホップネットワークにおける 基地局間リソースを考慮した端末
無線LAN 無線LANの通信品質向上を実現するQoS制御技術 マルチホップネットワーク 受付制御 特 集 マルチホップネットワークにおける 基地局間リソースを考慮した端末受付制御技術 おおつき オフィス・家庭内・公衆エリアにおいて，手軽に無線LANエリアを拡張で し ん や な が た け ん ご 大槻 信也 /永田 健悟 きるマルチホップネットワークが注目されています．本稿では，音声や映像 お が さ わ ら などのマルチメディア通信品質をマルチホップネットワークにおいて維持する 小笠原 守 まもる ための，基地局間リソースを考慮した端末受付制御技術（マルチホップ帯域 NTTアクセスサービスシステム研究所 制御技術）について紹介します． る一定以上となると利用できない，壁 すように，有線ネットワークを敷設し が複数あると利用できない，距離が一 ているところから通常は無線LANの電 定以下でも利用できない場所（不感地 波が届かなくて，かつ有線ネットワー リアにおいて無線LANの利用が拡大し 帯）が存在するなどの問題が生じます． クの敷設が困難な場所で無線LANの て います．しかしながら無 線 L A N これらの問題を解決するための手段と 提供が可能になる，家屋のいかなる場 （Local Area Network）は無線を用 してAPを中継基地局として利用する 所でも無線LANが利用できるようにな いているため，図１（a）に示すように無 マルチホップネットワーク技術が検討 る，不感地帯がなくなるなどを実現で 線LAN基地局（AP: Access Point） されています．マルチホップネットワー きます．このようにマルチホップネット と端末（STA: STAtion）の距離があ クを利用することにより，図１（b）に示 ワークは数多くの利点を持っています． マルチホップネットワーク 近年，オフィス・家庭内・公衆エ （a） マルチホップネットワーク化しない場合 通信可能エリア AP STA × AP × STA × 不感地帯で届かない 距離が遠くて届かない AP STA 壁があり届かない （b） マルチホップネットワーク化した場合 AP STA AP STA 通信できる 通信できる A広いオフィス AP STA 通信できる B家庭 C曲がった部屋 図１ マルチホップネットワークの利点 NTT技術ジャーナル 2007.8 53 無線LANの通信品質向上を実現するQoS制御技術 マルチホップネットワークの例を図 サービスが必要とするQoSが維持され 本技術は図３に示すように，①占有 ２に示します．マルチホップ無線LAN ていたとしても，無線LANマルチホッ 時間算出機能，②占有時間情報共有 ネットワークのトポロジーには，①シリ プネットワーク全体ではQoSが維持で 機能，③受付可否判断機能，の３つ アル接続（4 A P 以上で構成される場 きなくなってしまいます． の機能から構成されています．なお図 合もあります） ，②スター接続，③それ このためマルチホップネットワークに らの複合型，さまざまなものが存在し おいてリアルタイムサービスを提供する AP2とAP3間の無線チャネルに同一の ます． ためには，APとSTA間の無線リソー 無線チャネルを用いている例を示して スだけではなくAP間の無線リソースを います． 無線LANマルチホップ ３ではAP1とAP2間の無線チャネルと， 考慮した端末受付制御技術が必要と ネットワークにおける問題点 （1） 占有時間算出機能 なります． 無線LANマルチホップネットワーク は図２に示しているように，有線ネッ トワークに接続されているAP（GWAP）は１つしか存在しません．このた 本技術では受付可否判断の際に各 APが無線LANに利用している占有時 マルチホップネットワークにおけ 間を用いています．占有時間算出機能 るAP間リソースを考慮した端末 では各APが隣接するAPへの送信に利 受付制御技術 用している占有時間を算出します． めGW-AP以外のAPに接続されている 上記の問題を解決し，無線LANマ STAのトラヒックはすべてGW-APに集 ルチホップネットワークにおいてリアル 本機能により，上記で算出された占 約され，その結果GW-APと隣接する タイムサービスを扱う端末の増加によ 有時間をすべてのAPで共有します．各 AP間のリンクに集約されます．この部 る通信品質の劣化を抑止し，リアルタ APではビーコン信号中に占有時間情 分で利用可能な無線帯域以上のリア イムサービスのQoSを維持することを 報を格納し，ビーコン信号により他の ルタイムサービスのトラヒックが流れた 目的とした端末受付制御技術の開発 APに占有時間を通知します．各APに 場合，各APとSTA間でリアルタイム を行いました． おいて占有時間が格納されたビーコン AP1 （GW─AP） AP2 （2） 占有時間情報共有機能 AP1 （GW─AP） AP3 AP3 Aシリアル接続 AP1 （GW─AP） Bスター接続 AP2 AP3 AP4 C複合型 図２ 無線LANマルチホップネットワークの例 54 NTT技術ジャーナル 2007.8 AP2 ユビキタス性の追求 特 集 A占有時間 算出機能 占有時間 Video1 VoIP2 VoIP1 C受付可否判断 機能 B占有時間情報 共有機能 占有時間 ビーコンにより交換 AP1 （GW─AP） Video1 VoIP2 VoIP1 VoIP1 占有時間 許容上限値 ビーコンにより交換 VoIP1 VoIP1 Video1 VoIP2 VoIP1 Video1 VoIP2 VoIP1 VoIP1 AP2 AP3 共有している占有時間 により受付可否を判断 Video端末#1 VoIP端末#2 VoIP端末#1 VoIP端末#3 図３ 基地局間リソースを考慮した端末受付制御技術を構成する機能 信号を受信した場合，それらをすべて ます．その結果，接続許可と判断され ましたが，それ以外の伝送速度を用 記憶します．各APは次にビーコン信 た場合のみ，端末の接続を許可します． いた場合も端末数を除き同様の傾向 号を送信する際に，自APの占有時間 とともに記憶している他APの占有時間 となります． 適用効果 検証結果として，R値特性を図５に をビーコン信号中に格納します．この 本技術の適用効果の一例を実機に 示します．横軸は端末の台数Nとして ような動作を隣接するAP間で繰り返 よる検証により確認しました．図４ います．図では赤線（余剰帯域検査あ し行うことにより，距離が離れている に試験系を示します．本検証では， り）が本技術を利用した場合の特性で 等の理由により直接通信ができないAP APを３台直列に接続し，測定ツール あり，青線（余剰帯域検査なし）が についても，その占有時間情報を共有 によりVoIP端末を模擬した端末N台 対照方式としてA P −端末間の無線リ することが可能となります． を末端の基地局に接続し，同様に有 ソースのみ考慮した端末受付制御を実 線側においても測定ツールにより 施した場合の特性です．AP間余剰帯 各APではSTAからの要求に基づき VoIP端末を擬似した端末N台を接続 域検査ありの場合に11台以上の領域に 接続を許可するか否かの判断を行いま し，それらの間のVoIP品質を表す数 プロットがなされていないのは，端末の （3） 受付可否判断機能 （1） す．各APでは共有している占有時間 値であるR値 を測定しました．な 受付制御において端末を拒否したため と端末が必要とする占有時間の和が許 お，AP−端末間の無線帯域は2.4 です．また接続を許可している10台以 容上限値より大きい場合は，接続を拒 GHz帯を用い，伝送速度は24 Mbit/s， 下の領域においてR値は良好な値とな 否し，小さい場合にはその後，本特集 AP間の無線帯域は5.2 GHz帯を用い， っています．一方対照方式の場合，11 『無線LANにおける受付制御技術およ またAP1とAP2間の無線チャネルと， 台の場合もAP−端末間の無線リソー びトラヒック制御技術』で説明されて AP2とAP3の間の無線チャネルは同 スには余裕があるため端末の受付を許 いるアドミッション制御により，AP− 一としました．またAP間の伝送速度 可していますが，AP間リソースの不足 S T A間で端末の受付可否判定を行い について，本検証では６ Mbit/sとし のためR値は急激に劣化しています． NTT技術ジャーナル 2007.8 55 無線LANの通信品質向上を実現するQoS制御技術 5.2 GHz帯（同一チャネル） AP1 AP2 AP3 2.4 GHz帯 Ｒ値 … VoIP端末：N台 VoIP端末：N台 図４ 試験系 プネットワークの高速化について検討 100 を行う予定です． ■参考文献 80 (1) “IPネットワークに関する研究会 報告書，” 総務省，2001． 60 Ｒ 値 40 AP間余剰帯域検査なし AP間余剰帯域検査あり 20 0 0 2 4 6 VoIP端末数 8 10 12（台） 図５ R値特性 （左から）小笠原 守/ 大槻 信也/ 永田 健悟 この結果よりAP間のリソースを考慮 におけるA P間リソースを考慮した端 した端末受付制御機能が効果的に動 末受付制御技術を開発しました．本技 作し，マルチホップネットワーク上に 術を利用することにより，リアルタイ おいてVoIPに必要なQoSを維持する ムトラヒックに必要とするQoSを無線 ことが可能であることが分かります． LANマルチホップネットワークにおいて 今後の展開 無線L ANマルチホップネットワーク 56 NTT技術ジャーナル 2007.8 も維持することが可能となります．今 後は現在検討がなされている，より高 速な無線LANを適用し，マルチホッ 今後も公衆無線LANの品質を保ちつつ， そのエリア拡大のための研究開発を行い， NTTグループの事業に貢献していきます． ◆問い合わせ先 NTTアクセスサービスシステム研究所 第三推進プロジェクト TEL 046-859-3143 FAX 046-859-4311 E-mail [email protected]