修士論文

修士論文
無線 LAN VoIP ハンドオーバー時における
最適 AP 選択手法の検討
A Method for Managing Handoff for
Keeping Speech Quality of VoIP over Wireless LAN
2008 年 1 月 29 日
指導教員
相田 仁 教授
東京大学大学院
新領域創成科学研究科 基盤情報学専攻
66339
藤原 直弘
内容梗概
近 年 、ブ ロ ー ド バ ン ド 接 続 環 境 の 普 及 と と も に 、IP 電 話 (VoIP) や 無 線 LAN の 導 入 が 進
み、無線 LAN を媒介とした VoIP(無線 VoIP) が、企業や大学などを中心に広まりつつある。
しかし、VoIP は回線交換式の電話に比べ通話の品質を保つことが難しく、特に無線 LAN を
媒介 と する 場 合 は品 質 が 低下 し やす い 。現 在 の 無 線 LAN 標 準 規 格 で あ る IEEE 802.11a/b/g
で は 、一 部 の ア ク セ ス ポ イ ン ト (AP) に 接 続 が 集 中 し た 際 の ア ク セ ス 制 御 が 実 装 さ れ て お
らず、ハンドオーバー時には特に通話 品 質 の 劣 化 が 起 き や す い 。
そ こ で 本 研 究 で は 、無 線 VoIP の ハ ン ド オ ー バ ー に 焦 点 を 当 て 、通 話 品 質 が 劣 化 し に く
い接続先 AP を選択する手法を提案する。その際、ハンドオーバーが起きる端末のみでな
く、周 辺 エ リ ア に 存 在 す る 全 て の 端 末 の 品 質 を 向 上 さ せ る た め 、AP ご と に 接 続 中 の 端 末
の 平 均 片 方 向 遅 延 を 求 め 、最 も 遅 延 時 間 の 小 さ い AP が 最 も 負 荷 の 少 な い AP で あ る と 推
定し、そこへハンドオーバーさせる。
本研究で提案するハンドオーバー時 における最適 AP 選択手法により、端末が一斉に移
動し、従来手法では一部の AP へ接続が集中して通話品質が悪化するような状況であって
も、最適な接続先 AP を選択することで、周辺エリアの端末も含めた通話品質の向上が可
能であることがシミュレーションによ り 確 か め ら れ た 。
–i–
目次
第1章
序論
1
1.1
はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
1.2
本論文の構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
研究の背景
4
VoIP の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.1.1
音声データ符号化方式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.1.2
シグナリング処理プロ ト コ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
無線 LAN の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.2.1
プロトコル構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.2.2
無線 LAN 規格 (IEEE 802.11a/b/g) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.2.3
MAC 層における機能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2.4
ハンドオーバー手順 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
関連研究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
第2章
2.1
2.2
2.3
第3章
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.1
接続開始時の AP 選択 に 関 す る 研 究
2.3.2
呼受付制御に関する研 究 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
2.3.3
ハンドオーバー時にお け る 呼 受 付 制 御 に 関 す る 研 究 . . . . . . . . . .
16
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
19
3.1
提案手法の概要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
3.2
AP 選択アルゴリズムの詳細 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3
関連研究との比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
評価方法
25
4.1
シミュレーションモデル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
4.2
評価指標 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
第4章
第5章
5.1
4.2.1
VoIP 通話品質の決定要 素 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2.2
R 値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.3
MOS 値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
4.2.4
本研究での評価指標 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
29
評価結果と考察
30
はじめに . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
– ii –
目次
5.2
iii
端 末数が 16 台の場合のシミュレ ー ション 結 果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.2.1
4 台の端末が同時に AP1 か ら 中 心 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実験 A-1) . . . 31
5.2.2
4 台の端末が同時に AP1 か ら AP4 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実 験 A-2) . . . 34
5.2.3
全端末が同時に AP 付近 か ら 中 心 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実験 A-3) . . . .
36
5.3
端末数が 16 台の場合の考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.4
端末数が 20 台の場合のシミュレ ー ション 結 果 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
39
5.4.1
5 台の端末が同時に AP1 か ら 中 心 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実験 B-1) . . . 39
5.4.2
5 台の端末が同時に AP1 か ら AP4 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実 験 B-2) . . . 42
5.4.3
全端末が同時に AP 付近 か ら 中 心 付 近 へ 移 動 す る 場 合 (実験 B-3) . . . .
5.4.4
初期位置が各 AP 付近で Random Waypoint に基づき移動する場合 (実験
45
B-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.4.5
初 期 位 置 が 中 心 付 近 で Random Waypoint に 基 づ き 移 動 す る 場 合 (実 験
B-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.5
第6章
考察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.5.1
端末の動き方に関する 考 察 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
54
5.5.2
片方向遅延を用いるこ と の 是 非 に 関 す る 考 察 . . . . . . . . . . . . . .
54
5.5.3
端末数が 16 台の場合と 20 台 の 場 合 の 違 い に 関 す る 考 察 . . . . . . . .
55
5.5.4
RTP ジッタの定義及び 片 方 向 遅 延 値 と の 関 係 に 関 す る 考 察 . . . . . . . 55
5.5.5
従来手法と提案手法で の 動 作 の 違 い に 関 す る 考 察 . . . . . . . . . . . .
56
5.5.6
ハンドオーバーにかか る 時 間 に 関 す る 考 察 . . . . . . . . . . . . . . . .
59
まとめと今後の課題
60
6.1
まとめ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
6.2
今後の課題 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
6.2.1
実環境による評価 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
61
6.2.2
VoIP 以外のトラフィックが 存 在 す る 場 合 の 考 慮 . . . . . . . . . . . . . 61
6.2.3
動きが多いシナリオで の 通 話 品 質 改 善
6.2.4
片方向遅延及び RTP ジッタの 値 の 改 善 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
62
参考文献
64
発表文献
66
図目次
1.1
IP 電話契約件数の推移 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
2.1
RTP プロトコルスタック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
2.2
H.323 プロトコルスタック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
2.3
SIP プロトコルスタック . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.4
無線 LAN のプロトコル構成と OSI 参照 モ デ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.5
IFS による優先制御 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.6
IEEE 802.11e の MAC 参照モデ ル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.7
HCCA アクセスコントロール の シ ー ケ ン ス 例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.8
ARROW 方式における TXOP 設 定 方 法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1
想定するネットワーク構成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2
AP 選択アルゴリズム . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.3
端末の接続例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
4.1
シミュレーションモデル . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
5.1
端末の動き方 (実験 A-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
31
5.2
平均 MOS 値の結果 (実験 A-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
32
5.3
平均片方向遅延の結果 (実験 A-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.4
平均 RTP ジッタの結果 (実験 A-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
33
5.5
端末の動き方 (実験 A-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
34
5.6
平均 MOS 値の結果 (実験 A-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.7
平均片方向遅延の結果 (実験 A-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
5.8
平均 RTP ジッタの結果 (実験 A-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
36
5.9
端末の動き方 (実験 A-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
37
21
5.10 平均 MOS 値の結果 (実験 A-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
5.11 平均片方向遅延の結果 (実験 A-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.12 平均 RTP ジッタの結果 (実験 A-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.13 端末の動き方 (実験 B-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.14 平均 MOS 値の結果 (実験 B-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.15 平均片方向遅延の結果 (実験 B-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.16 平均 RTP ジッタの結果 (実験 B-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.17 端末の動き方 (実験 B-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
– iv –
図 目次
v
5.18 平 均 MOS 値の結果 (実験 B-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.19 平均片方向遅延の結果 (実験 B-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.20 平均 RTP ジッタの結果 (実験 B-2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
5.21 端末の動き方 (実験 B-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.22 平均 MOS 値の結果 (実験 B-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.23 平均片方向遅延の結果 (実験 B-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.24 平均 RTP ジッタの結果 (実験 B-3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.25 端末の動き方 (実験 B-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.26 平均 MOS 値の結果 (実験 B-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.27 平均片方向遅延の結果 (実験 B-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.28 平均 RTP ジッタの結果 (実験 B-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
5.29 端末の動き方 (実験 B-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.30 平均 MOS 値の結果 (実験 B-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.31 平均片方向遅延の結果 (実験 B-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.32 平均 RTP ジッタの結果 (実験 B-5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.33 端末ごとの接続先 AP(従来手 法) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.34 端末ごとの接続先 AP(提案手 法) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.35 端末ごとの MOS 値 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.36 端末ごとの片方向遅延 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.37 ハンドオーバー時の MOS 値変 化 (提案 手 法) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
5.38 ハンドオーバー時の MOS 値変 化 (従来 手 法) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
表目次
2.1
IEEE 802.11 無線 LAN 規格 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
3.1
関連研究との比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
4.1
シミュレーションシナリオ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
27
4.2
MOS 値の基準 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
– vi –
第1章
序論
–1–
第1章
1.1
序論
2
はじめに
近年、ブロードバンド接続環境が急速に普及し、多くの人が高速でインターネットに接
続出来る環境が整ってきている。それに伴い、一般電話に比べコストの低い IP 電話 (VoIP)
も広く普及してきており、総務省の調査によると、2007 年 9 月末時点で、約 1595 万契約の
利用がある (Fig. 1.1、出典：[20])。
Fig. 1.1: IP 電話 契 約 件 数 の 推 移
また、インターネット接続の手段として、有線に比べて配線コストを削減でき、配置場所
を 柔 軟 に 選 べ る と い う 特 徴 を 持 つ 無 線 LAN(Local Area Network) が 広 く 普 及 し て き て お り、
企業、大学をはじめ、駅や空港などの 公共 の場所 でも 広く利 用さ れるよ うに なってい る。
これらを背景として、無線 LAN を媒介と した IP 電話 (以下、無線 VoIP と記す) が企業を
中 心 に 導 入 さ れ 始 め て い る 。し か し 、VoIP は 回 線 交 換 式 の 電 話 に 比 べ 通 話 の 品 質 を 保 つ
こ と が 難 し く、特 に 無 線 LAN を 媒 介 と す る 場 合 は 品 質 が 低 下 し や す い 。実 際 に 無 線 VoIP
を大量に導入した企業の中には、満足な品質が得られず、ほとんど使われなくなったとい
う例もある [17]。
無 線 VoIP で 通 話 品 質 の 問 題 が 起 き や す い 原 因 の 一 つ と し て 、現 在 広 く 普 及 し て い る 無
線 LAN 標準規格である IEEE 802.11a/b/g では接続制御がサポートされていないという点が
挙げられる。接続制御とは、端末がアクセスポイント (AP) に接続しようとした際、十分な
品 質 を 確 保 で き る か ど う か AP、もし く は 端 末 が 判 断 し 、接 続 の 可 否 を 決 定 す る 制 御 の こ
と で あ る 。現 在 用 い ら れ て い る 無 線 LAN 標 準 規 格 で は 、各 端 末 が 受 信 電 波 強 度 (Received
Signal Strength Indicator:RSSI) の み に 基 づ い て 接 続 先 AP を 決 定 す る 。そ の た め 、複 数 の AP
が設置されていても、特定の AP の近くに端末が偏在する場合は、それらの端末は電波強
度 の 強 い 近 く の AP に 接 続 し て し ま い 、帯 域 不 足 に よ り 通 話 品 質 が 悪 化 す る 。そ の 結 果 、
序論
第1章
3
端 末 が 特 定 の 場 所 に 偏 り や す い ホ テ ル の ロ ビ ー や 駅 構 内 、展 示 会 場 と いった 使 用 環 境 で
は 、電 波 強 度 の み を 指 標 に す る と 、無 線 資 源 を 有 効 か つ 公 平 に 利 用 で き な い こ と が 報 告
されている [2] [9]。また、特に駅構内や展示会場など、大勢の人が移動する環境において
は 接 続 先 AP の 自 動 切 り 替 え で あ る ハ ン ド オ ー バ ー が 頻 繁 に 起 き る た め 、そ の 際 の AP 選
択方法が非常に重要になる。
そこで本研究では、無線 LAN VoIP のハンドオーバーに焦点を当て、端末が AP 間を移動
する際に、移動中の端末のみでなく、その周辺エリアの全端末の通話品質が最も良くなる
よう、接続先 AP を選択する手法を提案する。具体的には、接続先 AP を選択する際の基準
と し て 、端 末 の 片 方 向 遅 延 (one way delay) を 中 心 に 、受 信 電 波 強 度 と パ ケット エ ラ ー レ ー
トといった指標も利用し、最も条件の 良 い AP を選 択 し て ハ ン ド オ ー バ ー を 行 う。
1.2
本論文の構成
本論文は、6 つの章から構成されて い る 。以 下 に 各 章 の 構 成 を 示 す。
第1章
序論として、背景及び研究の動機、目 的 を 説 明 し 、本 論 文 の 構 成 に つ い て 述 べ る 。
第2章
無 線 LAN VoIP を 実 現 す る た め の VoIP 符 号 化 技 術 、各 無 線 通 信 技 術 に つ い て 概 説 す る 。
また、無線 LAN VoIP の通話品質向上 に 関 す る 現 在 の 研 究 動 向 に つ い て 述 べ る 。
第3章
本論文で提案する無線 LAN VoIP ハンドオーバー時における最適 AP 選択手法について、
その詳細を述べる。
第4章
シミュレーションによる評価方法及 び 評 価 指 標 に つ い て 述 べ る 。
第5章
シミュレーションによる実験を行い 、提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 す る 。
第6章
本論文のまとめを行い、今後の課題 に つ い て 述 べ る 。
第2章
研究の背景
–4–
第2章
研究の背景
5
2.1 VoIP の概要
VoIP プ ロ ト コ ル は 、大 き く 分 け て 、実 際 の 音 声 デ ー タ の 符 号 化 処 理 を 行 う 音 声 デ ー タ
符号化方式と、コネクションの確立やルータ間通信を行うシグナリング処理プロトコルの
2 種類に分類される。本節では、それ ら の 概 要 を 述 べ る 。
2.1.1
音声データ符号化方式
本節では、VoIP の音声データ符号化方式のうち、現在広く用いられている RTP、CRTP、
RTCP について概要を述べる。
RTP
RTP(Real Time Protcol) とは、音声や動画などのデータをリアルタイムに配送するために
利用されるデータ伝送プロトコルである。RFC3550 で規定され、ほとんどのシグナリング
処理プロトコルで利用可能である。Fig. 2.1 に RTP プ ロ ト コ ル ス タック を 示 す。
Voice Data
CODEC
Application Layer
RTP
UDP
IP
Transport Layer
Network Layer
Fig. 2.1: RTP プ ロ ト コ ル ス タック
RTP パケット内には、会話で使われる音声が細切れにされて入っている。RTP は UDP(User
Datagram Protocol) パケットでやりとりされるが、UDP には再送機能がないため、障害や輻
輳が発声した場合、RTP パケットが経路途中で失われても再送されない。また、RTP フレー
ムには、タイムスタンプ/シーケンス場号/会話同期送信元情報などが管理情報として、ヘッ
ダに含まれている。
CRTP
CRTP(Compresssed RTP) とは、圧縮リアルタイムプロトコルのことである。CRTP は RFC2508
で 規 定 さ れ る RTP の 一 種 で 、パ ケット ヘッダ を 圧 縮 し 、ネット ワ ー ク 上 で 効 率 的 な パ ケッ
ト転送を可能にする。RTP の場合、IP ヘッダ/UDP ヘッダ/RTP ヘッダを合わせて 40 バイトの
ヘッダ長だったものが、CRTP の場合は、これらを合わせても 2-4 バイト程度に圧縮されて
いる。CRTP を使うことにより、RTP に比べて約 2 倍の通話を扱えるようになり、低速回線
用の CODEC とともに利用さ れている 。
第2章
研究の背景
6
RTCP
RTCP(Real-Time Control Protocol) とは、RTP と共に利用されるデータ伝送プロトコルであ
る。通話品質向上のため、通信の接続状況についての統計情報を収集し、ネットワークの
流 れ を 動 的 に 調 整 し て 最 適 化 す る た め に 使 わ れ る 。音 声 不 具 合 の ト ラ ブ ル 解 決 を 行 う 際
も、RTP のみでは、経路上のある点で収集したパケットのみを基に解析する必要があるが、
RTCP を使うことによって、End-to-End の品 質 を 確 認 で き る た め 、原 因 解 明 に 役 立 つ 。
2.1.2
シグナリング処理プロトコル
本節では、VoIP において、通話経路を確立し、通話接続を実施するために使われるシグ
ナリング処理プロトコルのうち、H.323 と SIP に つ い て 概 要 を 述 べ る 。
H.323
H.323 は イ ン タ ー ネット 上 で 音 声 と 動 画 を や り と り す る た め に ITU-T で 制 定 さ れ 、初 期
の VoIP から広く使われているプロトコルである。広義の H.323 はプロトコル群を指し、そ
のプロトコルスタックは Fig. 2.2 のよ う に なって い る 。
H.225 RAS
Signaling
H.245
Signaling
H.245
TCP
CODEC
RTP
Transport Layer
UDP
Network Layer
IP
Ethernet
ATM
Application Layer
FR
Physical Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Fig. 2.2: H.323 プ ロ ト コ ル ス タック
H.323 プロトコル群のうち、H.225 は、基本シグナリングメッセージ部である。通話開始
(Setup) や呼出 (Alerting)、接続 (Connect) といった メッセ ー ジ を 発 し 、通 話 接 続 を 制 御 す る。
H.323 プロトコル群のうち、H.245 は、メディア制御部と呼ばれる部分であり、電話から
電話への通話に対して論理チャネルを確立する。H.245 による通信路確立のやりとり (ネゴ
シ エ ー ション) の 間 に 、利 用 可 能 機 能 内 容 や 優 先 度 が 電 話 間 で 交 換 さ れ る 。ま た 、こ の 交
換時に、通話でどのコーデックを使う か 選 択 さ れ る 。
H.323 プロトコル群のうち、RAS プロトコルは、Registration(登録)、Admission(許可)、Status(状 態) の 頭 文 字 を 合 わ せ た 名 前 で 、電 話 端 末 管 理 を 行 う。RAS 論 理 チャネ ル は IP 電 話
と 、電 話 を 管 理 す る ゲ ー ト キ ー パ ー の 間 で 確 立 さ れ 、RAS 通 信 が 行 わ れ な い と 、IP 電 話
は通話の発信や着信ができない。
第2章
研究の背景
7
SIP
SIP は、テレビ会議、音声通話、データ共有といったマルチメディアセッションの管理や
確立を行うプロトコルである。SIP の プ ロ ト コ ル ス タック は Fig. 2.3 の 通 り で あ る 。
SDP
CODEC
SIP
RTP/RTCP
TCP
Transport Layer
UDP
Network Layer
IP
Ethernet
ATM
Application Layer
FR
Physical Layer
Data Link Layer
Physical Layer
Fig. 2.3: SIP プ ロ ト コ ル ス タック
SIP の特 徴 と し て 、基 本 的 に セッション の 開 始/変 更/終 了 の み を 行 う、非 常 に 単 純 な プ ロ
トコルであるということが挙げられる。また、HTTP/1.1 に似たテキストベースのメッセー
ジフォーマットであり、ソフトウェア の 機 能 追 加 や 拡 張 が 容 易 で あ る 。
SIP では、音声などのストリーミング送受信に RTP と RTCP、制御を行うデータ送受信ホ
ストのポート制御に SDP(Session Description Protocol) が使 わ れ て い る 。
2.2
無線 LAN の概要
本節では、IEEE 802.11 無線 LAN のプロトコル構成、規格の概要、MAC 層における優先
制御機構及びハンドオーバーの手順に つ い て 述 べ る 。
2.2.1
プロトコル構成
無線 LAN は、Fig. 2.4 に示すように、IEEE 802 体系の中に組み込まれている。IEEE 802.11
標準では、MAC(Media Access Control) 層以下の部分が規定されており、それより上位のサー
ビスは有線 LAN と共通のプロトコル を 使 用 す る 。
2.2.2
無線 LAN 規格 (IEEE 802.11a/b/g)
無 線 LAN 規 格 群 で あ る IEEE 802.11 の 中 で 、現 在 、IEEE 802.11a、IEEE 802.11b、IEEE
802.11g が 広 く 普 及 し て い る 。各 規 格 に つ い て 、利 用 周 波 数 帯 、伝 送 速 度 及 び 標 準 化 年
を Table 2.1 に示す。
IEEE 802.11b は、2.4GHz 周波数帯を利用し、変調方式に CCK(Complementary Code Keying)
方式を採用することで、最大 11Mbps の通信速度を実現する。2.4GHz 帯は ISM バンドと呼
第2章
研究の背景
8
Presentation Layer
Session Layer
Transport Layer
Network Layer
Data
Link
Layer
IEEE 802.11 Higher Level Interface (HLLI)
LLC
IEEE 802.11 Logical Link Layer (LLC)
IEEE 802.11 CSMA/CA
MAC
Physical
Layer
802.11
FHSS
Phy
802.11
DSSS
Phy
802.11a
OFDM
Phy
802.11b
DS-SS
IEEE 802.3
CSMA/CD
10 BASE-5
10 BASE-2
10 BASE-T
10 BASE Ethernet
IEEE 802.11
OSI Reference Model
Wireless LAN
10 BASE Ethernet
Fig. 2.4: 無線 LAN の プ ロ ト コ ル 構 成 と OSI 参 照 モ デ ル
ば れ 、電 子 レ ン ジ や 医 療 機 器 な ど で も 利 用 さ れ て い る た め 、こ う し た 機 器 と の 電 波 干 渉
が問題になることもある。また、IEEE 802.11b で通信できるチャネルは国によって異なり、
日本では 14 チャネル用意されている。ただし、隣接チャネルの干渉を防ぐため、同時に最
大 で 4 チャネ ル ま で し か 使 用 す る こ と が で き な い 。ま た 、IEEE 802.11b は 無 線 フ レ ー ム の
オーバーヘッドや、CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 方式によ
る MAC 制御の影響などにより、実効 ス ル ー プット は 約 5Mbps 程 度 で あ る 。
IEEE 802.11a は、5GHz 周波数帯を利用し、変調方式に OFDM(Orthogonal Frequency Division
Multiplexing) 方 式 を 採 用 す る こ と で 、最 大 54Mbps の 通 信 速 度 を 実 現 す る 。日 本 で は 2005
年 の 法 改 正 に 伴 い 、同 時 に 利 用 可 能 な チャネ ル 数 が 8 チャネ ル と なって い る 。ま た 、IEEE
802.11b と 同 様 に 、無 線 フ レ ー ム の オ ー バ ー ヘッド や 、CSMA/CA 方 式 に よ る MAC 制 御 の
影響などにより、実効スループットは 約 25Mbps 程 度 で あ る 。
IEEE 802.11g は 2.4GHz 周波数帯で、最大 54Mbps の通信速度を実現する。IEEE 802.11b と
同 じ 周 波 数 帯 を 使 用 す る た め 、後 方 互 換 性 を 保 つ こ と が 可 能 で あ る 。変 調 方 式 は 、IEEE
802.11b で 採 用 さ れ た CCK 方 式 と 、IEEE 802.11a で 採 用 さ れ た OFDM 方 式 の 両 方 が 必 須 方
式 と し て 定 義 さ れ て い る 。ま た 、IEEE 802.11b と 同 様 に 、無 線 フ レ ー ム の オ ー バ ー ヘッド
や 、CSMA/CA 方 式 に よ る MAC 制 御 の 影 響 な ど に よ り、実 効 ス ル ー プット は 約 20Mbps 程
度である。
第2章
研究の背景
9
Table 2.1: IEEE 802.11 無線 LAN 規格
周波数帯
伝送 速 度
標準 化 年
IEEE 802.11b
2.4GHz 帯
11Mbps
1999
IEEE 802.11a
5GHz 帯
54Mbps
1999
IEEE 802.11g
2.4GHz 帯
54Mbps
2003
2.2.3 MAC 層における機能
本節では、無線 LAN の MAC 層におけるアクセス制御方式及び各種優先制御方式及び接
続を開始する際のスキャニング機能に つ い て 述 べ る 。
CSMA/CA 方式
IEEE 802.11 で用いられるアクセス制御方式は DCF(Distributed Coordination Function:自律分
散制御) による無線チャネルアクセス方 式で ある。DCF ではフレ ームの 衝突を できる だけ
回 避 す る た め 、無 線 チャネ ル の 使 用 状 況 を 見 て か ら フ レ ー ム を 送 信 す る か ど う か 決 定 す
る CSMA/CA ア ク セ ス 方 式 が 用 い ら れ て い る 。CSMA/CA で は 、フ レ ー ム の 送 信 を 試 み よ
うとするそれぞれの無線局が事前に聞き耳を立て無線チャネルの使用状況を確認し、他の
送信局による通信が終わるのを待ってから送信を開始する。このとき、他の送信局との衝
突を避けるため、無線チャネルの使用が終わってからある時間だけ間をおき、送信を開始
す る 。こ の 待 ち 時 間 は 、最 低 限 の 送 出 信 号 間 隔 で あ る IFS(Inter Frame Space:フ レ ー ム 間 隔)
と、乱数により決定されるバックオフ時間 (Backoff Time) の和で決まる。以下に、バックオ
フ時間の決定方法を述べる。
バック オ フ 時 間 は 規 定 の CW(Contention Window:乱 数 発 生 範 囲) の 範 囲 内 で 発 生 さ せ ら れ
た乱数値に、一定時間 (Slot Time) を掛 け 合 わ せ て 決 定 す る 。
BackoffTime = rand[0 : CW ] × SlotTime
また、フレームの衝突などにより再送する場合は、次式のように指数関数的に CW を増加
させ、衝突確率の低下を図っている。
CWnew = (CWold + 1) × 2 − 1
IFS による優先制御
IEEE 802.11 では、2.2.3 節で述べた IFS と CW を用いてアクセス制御を行っている。IFS は
基本的に固定長であるが、キャリア・センスを効果的に行うため、その長さを複数定義し
て使い分けることで、無線局間の優先権を制御することが可能となっている。以下に主な
IFS の種類を挙げ、それぞれの IFS の 関 係 を Fig. 2.5 に示 す。
• SIFS(Short Inter Frame Space)
第2章
研究の背景
10
– 最小のフレーム間隔であり、最優先のフレームである ACK(ACKnowledgement) フレー
ムや CTS(Clear To Send) フレームを送信する際のフレーム送信間隔として用いられる
• PIFS(Point Inter Frame Space)
– IEEE 802.11 規格でオプションとして定義されている、集中制御方式の PCF(Point Coordination Function:ポーリング型集中制御) において、キャリアセンスを行う際にアイ
ドル状態と判断するまでに必要 な チャネ ル の 連 続 未 使 用 時 間 と し て 用 い ら れ る
• DIFS(Distributed Inter Frame Space)
– 通常の分散制御である DCF で用 い ら れ る フ レ ー ム 間 隔 で あ る
DIFS
PIFS
Data Frame
SIFS
Fig. 2.5: IFS に よ る 優 先 制 御
EDCA による優先制御
IEEE 802.11 の MAC レイヤを拡張し、QoS(Quality of Service:通信品質) をサポートした方式
として IEEE 802.11e 標準がある。EDCA(Enhanced Distributed Channel Access:拡張自律分散チャ
ネルアクセス) はそのうちの一つで、従来の DCF で使用する CSMA/CA 手順を改良したもの
である。この手順では、送信するフレームを 4 つのアクセスカテゴリ (Access Category:AC)
ご と に 分 類 し 、カ テ ゴ リ ご と に 提 供 す る サ ー ビ ス の 品 質 に 差 を 付 け る こ と で 優 先 制 御 を
提供する。
Fig. 2.6 に IEEE 802.11e の MAC 参 照 モ デ ル 構 成 を 示 す。MAC の 内 部 に は 、各 AC に 対 応
し た 送 信 キュー が 存 在 し 、フ レ ー ム の 送 信 時 に は キュー ご と に 、独 立 に CSMA/CA 手 順 が
実 行 さ れ る 。各 AC に は 、ア ク セ ス 制 御 で 使 用 す る パ ラ メ ー タ が AC の 優 先 度 に 応 じ て 設
定 さ れ て お り、そ れ に 従って CSMA/CA 手 順 を 実 行 す る こ と に よ り、フ レ ー ム が 送 信 さ れ
る頻度に統計的な差を付ける。すなわち、より優先度の高い AC のデータにより多くの送
信の機会を与えることが可能となる。
具体的には、バックオフ時間を決定するために生成する乱数の範囲が AC(送信データの
種類) に応じて変えられている。すなわち、AC[i] のデータは 0∼CW[i] の範囲、AC[ j] のデー
タは 0∼CW[ j] の範囲、…とし、優先度の高い AC ほど発生させる乱数の範囲を小さくする
こ と で 、短 い 待 機 時 間 で デ ー タ の 送 信 が 行 え る よ う に なって い る 。こ れ に よ り、AC に 応
じた優先制御を実現している。
さ ら に 、そ れ ぞ れ の 優 先 レ ベ ル に 対 し て TXOP(Transmit Opportunity:排 他 的 な チャネ ル の
利 用) と 呼 ば れ る 時 間 間 隔 が 割 り 当 て ら れ て い る 。TXOP と は 、あ る 局 が EDCA に よ る 競
第2章
研究の背景
11
(AC1)
(AC2)
(AC3)
(AC4)
CSMA/CA
CSMA/CA
CSMA/CA
CSMA/CA
Collision avoidance mechanism
Fig. 2.6: IEEE 802.11e の MAC 参照 モ デ ル
合制御によりチャネルへのアクセス権を取得した後での、排他的にチャネルの使用が認め
ら れ て い る 時 間 を 表 す パ ラ メ ー タ で あ る 。こ の 時 間 が 長 い ほ ど 、優 先 し て デ ー タ を 送 出
することができる。
HCCA による優先制御
IEEE 802.11e 標 準 の 機 能 の う ち 、HCCA(Hybrid coordination function Controlled Channel Access) はポーリングを用いたデータ伝送であり、従来の PCF を拡張した方式である。PCF で
は以下のような欠点があるため、QoS を提供するための十分な機能が備わっていなかった。
• データ転送を開始するにあたって の 制 約 が あ る
• 基地局と端末の間で具体的なパラ メ ー タ の 交 換 手 段 が 提 供 さ れ て い な い
第2章
研究の背景
12
HCCA では、データ転送の前に基地局と端末の間で通信品質のネゴシエーションが可能で
あ り、ま た デ ー タ 転 送 の た め の ポ ー リ ン グ を 行 う 際 に は デ ー タ の 種 別 に 応 じ た 所 要 の 品
質を考慮してスケジューリングを行うため、指定された帯域幅や遅延時間などのパラメー
タを保証する「パラメータ保証型 QoS」をサ ポ ー ト す る こ と が 可 能 と な る 。
ポーリングを行う主体は、HC(Hybrid Coordinator) と呼ばれ、QoS 対応のアクセスポイン
ト (QAP) が こ の 役 割 を 果 た す。HCCA に よ る フ レ ー ム 交 換 シ ー ケ ン ス の 例 を Fig. 2.7 に 示
す。HC はポーリングを開始する際に、EDCA で用いられる AIFS(Arbitration IFS) 時間よりも
短い PIFS 時間間隔で、チャネルへのアクセス権を取得することができる。HC が端末に対
して送信を許可するために送るポーリングフレームは QoS CF-Poll(QoS Contention Free-Poll)
と呼ばれ、QoS CF-Poll には、ポーリングされた端末が許可されたチャネル使用時間 (TXOP)
の情報が含まれる。
TXOP
HC(QAP)
Transmitting period
ACK
ACK
ACK
QoS
CF-Poll
SIFS
aSlotTime
QoS
Data
QSTA
QoS
Data
SIFS
QoS
Data
SIFS
Fig. 2.7: HCCA アク セ ス コ ン ト ロ ー ル の シ ー ケ ン ス 例
以 上 の 方 法 は HCCA シ ン プ ル ス ケ ジュー リ ン グ と 呼 ば れ る 。HCCA に は こ れ に 付 随 し 、
接続数を制限するシンプルアドミション コ ン ト ロ ー ル を 行 う こ と が 可 能 で あ る 。
2.2.4
ハンドオーバー手順
IEEE 802.11 無線 LAN において、端末が移動し AP のサービス提供範囲から遠のき、別の
AP のサービス提供範囲に入った際、AP を変更する手続きであるハンドオーバーが発生す
る。本節では、ハンドオーバーが行われる際の具体的な手順について、チャネルスキャニ
ング、認証、再接続の 3 つのフェーズ に 分 け て 概 要 を 述 べ る 。
(1) チャネルスキャニング
チャネルスキャニングは、新たに接続する候補となる AP を探す手順である。スキャニン
グには、パッシブ (passive) とアクティブ (active) の 2 種類の方法がある。パッシブスキャニン
研究の背景
第2章
13
グでは、端末はチャネルを次々に切替え、AP により送信されるビーコンフレームの到着を
待 つ 。ビ ー コ ン の 送 信 間 隔 は 通 常 100ms な の で 、全 て の チャネ ル を ス キャン す る に は 1 秒
以 上 の 時 間 が か か る 。一 方 、ア ク ティブ ス キャン モ ー ド で は 、端 末 は チャネ ル を 次々に 切
替え、“ProveRequest” と呼ばれるフレームを送信し、AP からの返事である “ProveResponse”
の到着を待つ。このモードを用いた場合、例えば IEEE 802.11b での 11 チャネルをスキャン
するために 220ms から 440ms 程度の時 間 が か か る [6]。
チャネ ル ス キャニ ン グ は 、ハ ン ド オ ー バ ー 手 順 の 中 で も 最 も 時 間 の か か る 手 順 で あ り、
全てのハンドオーバー手順の 90%の時 間 を 費 や す と 言 わ れ て い る [6]。
(2) 認証
認証は、端末が接続しようとしている AP に、その端末が接続する資格があるかどうかを
確認する手順である。認証には主に 2 種類の方法がある。一つはオープンシステム認証と
呼ばれるものである。端末と AP は 2 つのメッセージをやりとりし、AP は必ず端末の接続を
許可する。もう一つは共有キー認証と呼 ばれる もので ある。Wired Equivalent Privacy(WEP)
キ ー と 呼 ば れ る 共 有 キ ー を 用 い て 認 証 を 行 い 、端 末 と AP の 間 で 認 証 が 完 了 す る ま で に 4
つのメッセージをやりとりする。
(3) 再接続
認証手順が完了すると、端末は AP との間にリンクを張るための再接続手順を開始する。
この過程 において 、端末と AP の間で は 、利 用 可 能 な 伝 送 レ ー ト や ビ ー コ ン 間 隔 と いった
情報をやりとりされる。また、再接続過程において、端末の接続情報が移動元の AP から
移動先の AP へ、Inter Access Point Protocol(IAPP) を 用 い て 伝 送 さ れ る 。
2.3
関連研究
無 線 LAN VoIP の 品 質 向 上 に 関 す る 研 究 は 数 多 く 行 わ れ て い る が 、大 き く 分 類 す る と 、
「 接 続 開 始 時 の AP 選 択 」、「 呼 受 付 制 御 」及 び「 ハ ン ド オ ー バ ー 時 に お け る 接 続 制 御 」の
3 種類に分けることができる。本節では、それぞれの分類に関して、現在の研究動向を述
べる。
2.3.1
接続開始時の AP 選択に関する研究
複 数 の AP が サ ー ビ ス を 提 供 し て い る 中 で は 、端 末 は 接 続 を 開 始 す る 際 に AP を 選 択 す
ることが可能である。その際に、通話品質に影響するパラメータを考慮に入れた上で、最
も通話品質が良くなるような AP を選択する手法に関する研究が多くなされている。その
中で代表的な 3 つの研究について、以 下 で 概 要 を 述 べ る 。
第2章
研究の背景
14
山 田らによる研究
山田らによる研究 [14] では、隠れ端末問題や QoS 制御を考慮に入れた AP 選択を行うた
め、
「利用可能な物理伝送レート」、
「AC ごとの接続端末数」、
「隠れ端末による影響」及び
「AP 負荷」の 4 点を考慮した AP 選択方式を提案している。隠れ端末問題に関しては、AP
を選択するための指標として
fν i = (Nν i − Nν hi ) · L/νi
という式を用いることで解決している。ここで、Nν i は AP の観測した端末数、Nν hi は端末
により観測された周辺の端末数、L は平均データパケット長、νi は端末が受信したビーコ
ンの SNR から決定されるデータレートである。(Nν i − Nν hi ) は隠れ端末の推定台数、L/νi は
デ ー タ 送 信 に 要 す る 時 間 の 指 標 と な り、隠 れ 端 末 を 考 慮 に 入 れ た AP 選 択 が 可 能 と な る 。
QoS の考慮に関しては、接続している AC ごとの端末数情報をビーコンを利用して端末へ
通知することにより実現している。
HRFA 方式
竹 内 ら に よ る HRFA(High-Rate First Association) 方 式 [12] で は 、「 伝 送 レ ー ト 」及 び「 チャ
ネ ル ロ ー ド 」を 考 慮 す る こ と に よ り、接 続 先 AP の 負 荷 状 況 を 考 慮 に 入 れ た AP の 選 択 手
法を提案している。具体的には、以下の式に基づいてスコアを決定し、最もスコアの高い
AP に接続するという手法である。
ScoreRTi = AACi × Ri
こ こ で 、AACi は 、IEEE 802.11e を サ ポ ー ト す る AP に お け る 、ビ ー コ ン フ レ ー ム の QBSS
Load Element で端末にアナウンスされる Available Admission Capacity field のことであり、1 秒
間にどれだけの Real Time トラフィックを受け入れる時間が残っているかを示す。また、Ri
は伝送レートによる重みを示す。
森岡らによる研究
森岡らによる研究 [7] では、QAP と AP の混在環境において、適切な AP を選択すること
を目標とし、
「AP の QoS サポート状況」、
「AP に流れるトラフィック量」及び「端末が利用
可能な QAP 数」に基づいて接続先 AP を決定する。具体的には、以下の式に基づいてスコ
アを決定し、最もスコアの高い AP に接続する。まず、通常のデータ通信のような Non Real
Time(NRT) トラフィックについて、NRT スコ ア は
SNRT = Bi (1 − ui )
に基づいて決定される。ここで、Bi は接続候補 AP[i] の実効伝送レート、ui は AP[i] の伝送
帯 域 利 用 割 合 を 示 す。一 方 、VoIP の よ う な Real Time(RT) ト ラ フィック に つ い て 、RT ス コ
アは
·
SRT [QAP] = Bi 1 −
ui
exp[n/N · (1 − ui )]
¸
第2章
研究の背景
15
SRT [AP] = SNRT
に基づいて決定される。ここで、n は 接 続 先 候 補 の う ち 、QAP の 数 を 示 す。
2.3.2
呼受付制御に関する研究
従 来 の IEEE 802.11a/b/g と いった 無 線 LAN 規 格 で は 、呼 受 付 制 御 が 規 定 さ れ て い な い た
め 、1 つ の AP に 多 く の 端 末 が 接 続 し 、結 果 と し て そ の AP に 接 続 す る 全 て の 端 末 の 通 話
品 質 が 悪 化 す る と いった こ と が 起 こ り や す い 。ま た 、呼 受 付 制 御 が 規 定 さ れ て い る IEEE
802.11e では、HCCA モードにおいてアドミションコントロールがサポートされているが、
最小伝送レートに基づいて計算された TXOP を使って許 可制御 を行ってお り、実際 に接続
可能な数より少ない数の端末のみしか接続できないといった問題がある。それらの問題を
解消するための研究が多くなされており、その中で代表的な 3 つの研究について概要を述
べる。
ARROW 方式
Dimitris らによる ARROW 方式 [10] の特徴は、チャネル割り当てを実際のトラフィックに
基づいて行っているという点である。推定値ではなく実際の値を用いることで、より多く
の端末が AP に接続することが可能となっている。ARROW 方式では、TXOP 値をリアルタ
イ ム に 計 算 す る た め 、QoS デ ー タ フ レ ー ム の 中 に Queue Size(QS) フィー ル ド を 設 定 す る 。
QS フィールドは Traffic Stream(TS) に溜まっている queue サイズを、QoS サポート端末 (QSTA)
が QAP に対して伝えるために用いら れ る 。
ARROW 方 式 で 用 い ら れ る QS の 使 用 例 は Fig. 2.8 の 通 り で あ る 。ti (x) の 時 点 に お い て 、
QSTAi には T XOPi (x) が割り当てられる。この値は、これより前に QS フィールドによって伝
えられていたトラフィックサイズに基づいて計算される。そして、QSTAi は送信データと共
に、TS に溜まっている queue サイズ (QSi (x)) を QS フィールドに書き込んで伝える。ti (x + 1)
の時点において、スケジューラは QSTAi に対して QSi (x) の一部、または全てを送ることが
可能な T XOPi (x + 1) を割り当てる。[ti (x),ti (x + 1)] の期 間に QSTAi によって新 た なデ ータが
集められ、QSTAi は QoS データフレームを用いて、その時点で TS に溜まっている queue サ
イズ (QSi (x + 1)) を送る。この後は同様に、ti (x + 2) の時点では QSi (x + 1) の一部、または全
てを送ることが可能な T XOPi (x + 2) が割 り 当 て ら れ る 。
シミュレーションによる評価の結果、従来の HCCA シンプル スケジューリングでは端末
数 が 6-7 よ り 多 い 場 合 、全 体 の ス ル ー プット が 一 定 、す な わ ち 1 台 あ た り の ス ル ー プット
が下がっているのに対し、ARROW 方式では、端末数 18-19 程度まではスループットが低下
し て い な い な ど 、本 手 法 の 優 位 性 が 明 ら か と なって い る 。た だ し 、端 末 数 が 18-19 を 超 え
ると途端に大きくスループットが落ち て し ま う 点 が 問 題 で あ る 。
第2章
研究の背景
16
Fig. 2.8: ARROW 方式 に お け る TXOP 設定 方 法
PRBAC 方式
HCCA シンプルアドミションコントロールの問題点を解決するための手法として、Gao ら
により PRBAC(Pyhsical Rate Based Admission Control) という方式が提案されている [3]。HCCA
シンプルアドミションコントロールでは、最小伝送レートに基づいて計算された TXOP を
使って許可制御を行っているのに対し、この方式では、アドミションコントロールには平
均伝送レートを用い、スケジューリングには瞬間伝送レートを用いて TXOP を割り当てて
い る 。こ れ に よ り、帯 域 を 有 効 に 利 用 し 、よ り 多 く の 端 末 を 許 可 す る こ と に 成 功 し て い
る。しかし、この手法では、多くの端末がアクセスポイントから遠くに離れてしまった場
合 に 、瞬 間 伝 送 レ ー ト は 最 小 伝 送 レ ー ト に 近 づ く た め 、許 可 さ れ た 端 末 の 品 質 を 満 た せ
ない場合が生じるという問題がある。
山野らによる研究
山 野 ら に よ る 研 究 [15] で は 、AP や 端 末 を 管 理 す る リ ソ ー ス マ ネ ー ジャと 呼 ば れ る サ ー
バを導入し、無線使用帯域の推定を行うと同時に、その結果に基づいた呼受付制御を行っ
て い る 。無 線 使 用 帯 域 の 推 定 方 法 と し て は 、SIP サ ー バ よ り 取 得 し た CODEC 種 別 、ペ イ
ロード周期、AP 及び端末から取得した伝送レートや CRC フレームエラー率からパケット
衝 突 確 率 を 算 出 し 、そ の 値 か ら 無 線 帯 域 使 用 率 を 推 定 す る 。ま た 、既 存 の IEEE 802.11 無
線 LAN 規格では、伝送レートが自動的に変更され、本手法の適用には不適当であるため、
伝送レートの変更もリソースマネージャの 判 断 に よ り 行 う。
これらの機構を実装して評価を行った結果 、伝送 レート を 5.5Mbps に固定し た場 合、呼
の収容率が 22%改善されている。
2.3.3
ハンドオーバー時における呼受付制御に関する研究
既 存 の IEEE 802.11 無 線 LAN 規 格 で は 、端 末 が 移 動 し 、AP か ら の 受 信 電 波 強 度 が 弱 く
なった場合、より強い電波強度を受信可能な AP へ自動的にハンドオーバーさせる機構が
第2章
研究の背景
17
備 わって い る 。し か し 、接 続 先 の AP を 選 択 す る 基 準 が 受 信 電 波 強 度 の み の た め 、必 ず し
も AP の帯域等に空きがあるとは限らず、結果として通話品質が悪化するなどの問題があ
る。それらの問題を解消するための研究が多くなされており、その中で代表的な 4 つの研
究、技術について詳細を述べる。
川崎らによる研究
川崎らによる研究 [5] では、先述の山野らによる研究 [15] を拡張し、リソースマネージャ
を 利 用 し て 、ハ ン ド オ ー バ ー 時 の 呼 受 付 制 御 を 行って い る 。ハ ン ド オ ー バ ー が 発 生 す る
際に、端末から検出される AP リストに、受信電波強度を付加したものがリソースマネー
ジャへ送付される。リソースマネージャは、そのリストに記載されている各 AP に、リソー
ス マ ネ ー ジャ内 で 保 持 し て い る 、CODEC 種 別 、ペ イ ロ ー ド 周 期 及 び 伝 送 レ ー ト を 用 い て
無線使用帯域を推定後、最も使用率の 小 さ い AP へハ ン ド オ ー バ ー さ せ る 。
こ れ ら の 機 構 を 実 装 し て 評 価 を 行った 結 果 、無 線 使 用 帯 域 を 高 精 度 で 推 定 で き 、さ ら
に、リソースマネージャの処理時間を 17ms の増加に抑え、1 ペイロード周期内に収まって
いる。
妙中らによる研究
妙中らによる研究 [11] では、ハンドオーバーによる AP 切り替え時の通話品質への影響
を極力小さいものとするため、通信品質が劣化するより前に発生する MAC レイヤにおけ
るデータフレーム再送に着目し、再送回数を考慮したハンドオーバー管理手法を提案して
いる。具体的には、端末に 2 つの無線 LAN インタフェースを搭載し、MAC レイヤより常時
データフレームの再送回数を取得する。再送回数が増加した場合に、2 つの無線 LAN イン
タフェースを用いたマルチパス転送に移行する。そして、どちらか一方の Stability Counter
が閾値以上になったら接続が安定したと判断し、シングルパス転送に切り替えるというも
のである。
実 際 に ノ ー ト PC へ 2 つ の 無 線 LAN イ ン タ フェー ス を 取 り 付 け、実 装 を 行 い 評 価 し た 結
果、ハンドオーバーが起きても、パケットロス無しで AP を切り替えることができている。
Guard Channel 方式
単純なアドミションコントロールの機能を用いた場合、無線 VoIP において、新たに発信
された接続と、他のエリアからのハンドオフによる接続 (以下、ハンドオフ呼と記す) は区
別することができない。しかし、実際の使用を考えた場合、発信できないことよりも、通
話中に切断されることの方が問題となる。そこで、新たに発信された接続より、ハンドオ
フ呼を優先させる方式として Guard Channel が存在する。この方式では、チャネルをハンド
オフ呼専用に予約することで、ハンド オ フ 時 の 強 制 切 断 率 を 下 げ る も の で あ る 。
第2章
研究の背景
18
DOVE 方式
Guard Channel 方式を用いると強制切断率を下げることができるが、その代わり、新たに
発 信 さ れ た 接 続 が 拒 否 さ れ る 確 率 (呼 損 率) が 大 幅 に 上 昇 す る 。こ の 問 題 を 解 決 す る 方 法
として、奥田による DOVE 方式が挙げられる [8]。この方式では、ハンドオフ呼専用のチャ
ネルを予約するのではなく、ハンドオフ呼を優先するチャネルを用意している。残りチャ
ネルがハンドオフ呼優先のチャネルのみの場合は、ハンドオフ呼の場合は即座にチャネル
を獲得できるが、新規呼の場合はある時間だけ遅延させた上でチャネルを獲得できる。こ
の方式により、Guard Channel 方式に比べて強制切断率は若干増加するが、呼損率を大幅に
低下させることができる。
第3章
ハンドオーバー時における
最適 AP 選択手法の提案
– 19 –
第3章
3.1
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
20
提案手法の概要
1.1 節 で も 述 べ た と お り、既 存 の IEEE 802.11 無 線 LAN 規 格 で は 、受 信 電 波 強 度 の み に
よって 接 続 す る AP を 決 定 す る た め 、AP や 端 末 の 配 置 に よって は 、特 定 の AP に 接 続 が 集
中し、その AP に接続している全ての VoIP 端末の 通話品 質が悪化 すると いう問 題があ る。
そういった問題を解決するため、2.3 節で述べたように、端末が AP を選ぶ際のアルゴリ
ズ ム が 数 多 く 提 案 さ れ て い る 。そ れ ら の 手 法 を 用 い る こ と で 、注 目 し て い る 端 末 の 通 話
品 質 は 良 い 状 態 に 保 た れ る が 、一 方 で 、周 囲 の 端 末 へ の 影 響 も 考 慮 に 入 れ た 手 法 は ほ と
んどない。周囲の端末への影響も考慮に入れない場合、注目している端末にとっては最良
の AP を選択しても、その端末が接続することにより、既にその AP に接続している他の端
末の通話品質が悪化する可能性がある 。
そ こ で 本 研 究 で は 、無 線 VoIP 端 末 が 移 動 し 、ハ ン ド オ ー バ ー が 起 き る 際 、該 当 端 末 の
みならず、周囲の VoIP 端末の通話品質も最も良い状態に保つことが出来るような、AP 選
択 ア ル ゴ リ ズ ム を 提 案 す る 。具 体 的 に は 、AP の 負 荷 を 推 定 す る た め に 、端 末 の 片 方 向 遅
延 (one way delay) の平均値を AP ごとに計算し、最も平均値の良い AP へハンドオーバーさ
せる。ただし、片方向遅延の平均値のみでは、移動中の端末と AP 間の通信状況が分から
ないため、受信電波強度とパケットエラーレートといった指標を用いて、最低限の通信品
質が確保できる AP に接続できるよう に す る 。
本研究で想定しているネットワーク構成を Fig. 3.1 に示す。いくつかの AP が存在し、そ
の間を無線 VoIP 端末が移動し、ハンドオーバーが起きる。通話呼は、無線 VoIP 端末から、
AP の先に有線で接続されている端末に発信されるものとする。本手法で利用している片
方 向 遅 延 は 、送 信 側 と 受 信 側 の 双 方 の 遅 延 時 間 が 加 算 さ れ る が 、受 信 側 は 全 て 有 線 で あ
ると仮定することで、受信側の遅延時間はほぼ一定とみなすことができる。すなわち、片
方 向 遅 延 の 値 が 発 信 側 の AP の 混 雑 具 合 を 表 す こ と に な る 。な お 、各 AP ご と の 片 方 向 遅
延の平均値を計算したり、その情報を元に端末へハンドオーバーの指示を出すのは、Fig.
3.1 に示されている「接続管理サーバ」であり、これは AP 等が接続されているネットワー
クに接続されていると仮定する。
3.2 AP 選択アルゴリズムの詳細
提案する AP 選択アルゴリズムにつ い て 、順 を 追って 詳 細 を 述 べ る (Fig. 3.2 参 照)。
(1) 接続中の AP との接続切断
端 末 が 移 動 し 、そ れ ま で 接 続 中 だった AP か ら の 受 信 電 波 強 度 が 弱 く な る と 、ビ ー コ ン
フレームの取得ミスが起きるようになる。ビーコンフレームの取得ミスが 2 フレーム連続
で 起 き た 時 点 で 、本 研 究 で 提 案 す る AP 選 択 ア ル ゴ リ ズ ム の 動 作 が 開 始 さ れ る (Fig. 3.2 の
“Start” の段階へ)。
第3章
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
21
AP
Fig. 3.1: 想定 す る ネット ワ ー ク 構 成
(2) 片方向遅延の平均値を計算し、小 さ い 順 に ソ ー ト す る
各 AP ご と の 負 荷 を 推 定 す る 指 標 と し て 、端 末 と の 間 の 片 方 向 遅 延 の 平 均 値 を 求 め る 。
AP[i] に接続している端末の片方向遅 延 平 均 値 Average[i] は次 の よ う に 求 め ら れ る 。
∑ dk
Average[i] =
k
Ni
ここで、dk は端末 k の間の片方向遅延、Ni は AP[i] に接続中の端末数を示す。例えば、Fig.
3.3 の AP1 の場合、Group A の端末の片 方 向 遅 延 の 平 均 値 が Average[1] であ る 。
次 に 、Average[i] を 小 さ い 順 に ソ ー ト し 、AvgSorted[ j] に 格 納 す る ( j = 0, 1, · · ·)。た だ し 、
l < m のとき AvgSorted[l]<AvgSorted[m] と す る 。
(3) 最小のものから順に選び、RSSI と PER を チェックす る
j = 0 とセットし、AvgSorted[ j] に該当する AP[i] と、ハンドオーバー中の端末との間の受
信電波強度 (RSSI) とパケットエラー レ ー ト (PER) が規 定 値 P, R よ り そ れ ぞ れ 良 い か ど う か
を 確 認 す る 。ど ち ら も ク リ ア し た 場 合 は 、AvgSorted[ j] に 該 当 す る AP[i] へ 接 続 を 開 始 す
る。どちらか片方でもクリア出来ない場合は、 j + + として、次に小さい AvgSorted[ j] を選
択し、再び受信電波強度とパケットエ ラ ー レ ー ト の チェックを 行 う。
第3章
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
22
を計
算
をソ ー ト し
に格 納
j = M AX
j = M AX
AvgSorted[j]
AP [i ] R SSI > R
AvgSorted[j]
AP [i ] P E R > P
AvgSorted[j]
AP [i ]
Fig. 3.2: AP 選 択 ア ル ゴ リ ズ ム
第3章
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
AP1
23
AP2
Group A
?
Group B
AP3
AP4
Group C
Group D
Fig. 3.3: 端末 の 接 続 例
(4)RSSI と PER の基準を満たせない場 合
前項において、全ての j において受信電波強度とパケットエラーレートが基準に満たな
かった場合、既存手法による AP 選択、すなわち受信電波強度のみによる AP 選択に切り替
え、ハンドオーバーを行わせる。
3.3
関連研究との比較
本節では、無線 LAN VoIP の通話品質保持に関するその他研究と、本研究との比較を行う。
無 線 LAN VoIP の通 話 品 質保 持 に関 す る 研 究 は 、2.3 節 で 述 べ た と お り、大 ま か に 3 種類
に分けることができる。
こ の う ち 、接 続 開 始 時 の AP 選 択 に 関 す る 研 究 [14][12][7] で は 、物 理 伝 送 レ ー ト や 接 続
端末数、伝送帯域利用割合等の情報を利用し、接続を開始する際に最適な AP を選択する
手法が提案されている。しかし、これらの手法では、接続を開始する 1 つの端末の通話品
質 の み に 焦 点 を 当 て て お り、そ の 他 の 既 に 通 話 中 の 端 末 へ の 影 響 を 考 慮 に 入 れ て い る も
の は な い 。こ の 点 に 関 し て 、本 研 究 で は 、AP ご と に 全 て の 端 末 の 片 方 向 遅 延 平 均 値 を 求
め 、AP 選 択 の 指 標 と す る こ と で 、周 辺 エ リ ア 全 体 の 通 話 品 質 へ の 影 響 を 最 小 に し つ つ 、
注目している端末の通話品質も一定以 上 に 保 つ こ と が で き る と い う 利 点 が あ る 。
呼受付制御に関する研究 [10][3][15] では、Traffic Stream の queue サイズや、伝送レートの
推 定 等 に よ り、AP が 受 け 入 れ る こ と が で き る 端 末 数 を 制 御 す る 手 法 が 提 案 さ れ て い る 。
こ れ ら の 手 法 で は 、AP に 接 続 す る 端 末 数 を 制 限 す る こ と で 、既 に AP に 接 続 し て い る 端
末の通話品質を保つことができるが、一方で、これから AP に接続しようとしている端末
や 、ハ ン ド オ ー バ ー を 行って い る 端 末 に とって 、通 話 品 質 の 良 く な る AP を 選 択 さ せ る 機
能は有していない。この点に関して、本研究では、AP への接続数制限は行っていないが、
第3章
ハンドオーバー時における最 適 AP 選 択 手 法 の 提 案
24
Table 3.1: 関連 研 究 と の 比 較
山田らによる研究
接 続 時 AP 選 択
HRFA 方 式 [12]
森岡らによる研究
ARROW 方 式 [10]
呼受付制御
PRBAC 方 式 [3]
山野らによる研究
川崎らによる研究
妙中らによる研究
ハンドオーバー
GuardChannel 方 式
DOVE 方 式 [8]
本研究の提案手法
[14]
[7]
[15]
[5]
[11]
接 続 開 始 時 の AP 選 択
ハ ン ド オ ー バ ー 時 の AP 選 択
周辺端末への影響考慮
○
○
○
×
×
○
○
×
×
×
○
×
×
×
×
×
×
○
○
△
△
○
×
×
×
○
○
○
○
○
○
○
○
片方向遅延の平均値から AP の負荷を推定し、さらに AP と端末間の受信電波強度やパケッ
ト エ ラ ー レ ー ト が 一 定 以 上 で あ る か 判 定 す る こ と で 、こ れ か ら 接 続 を 開 始 す る 移 動 中 の
端末の通話品質も、一定以上に保つこ と が で き る と い う 利 点 が あ る 。
ハ ン ド オ ー バ ー 時 に お け る 呼 受 付 制 御 に 関 す る 研 究 [5][11][8] は 、本 研 究 と 想 定 し て い
る状況が似ているが、基本的には、ハンドオーバーが起きる端末の通話品質のみを考慮に
入れ、周辺エリア全体の通話品質を保つことを目的としているものはない。その点、本研
究では、周辺エリア全体の通話品質も考慮に入れているという点において新規性がある。
以上の点をまとめた表を Table 3.1 に 示 す。
第4章
評価方法
– 25 –
評価方法
第4章
4.1
26
シミュレーションモデル
本研究では、提案手法の有効性を検証するため、シミュレーションによる通話品質の評
価を行った。使用したシミュレータは QualNet 4.0[19] で あ る 。
無 線 方 式 と し て は IEEE 802.11b を 用 い た 。IEEE 802.11b で は 、チャネ ル を ず ら す こ と に
よ り 最 大 で 4 台 ま で 同 時 に AP を 運 用 す る こ と が 可 能 で あ る 。そ の た め 、本 評 価 で は 4 台
の AP を設置し、その間をハンドオーバーするシミュレーションを行った。また、音声符号
化方式としては G.711 を用いた。
本評価では、駅構内やホテルのロビーといった、比較的開けた場所に多くの人が集まる
状 況 を 想 定 し 、Fig. 4.1 の よ う に 、400m 間 隔 で 4 台 の AP を 設 置 し 、VoIP 端 末 が 16 台 も し
くは 20 台存在することを基本としたシナリオを用い、シミュレーションを行った。端末の
動 き 方 と し て は 、Table 4.1 に 示 す パ タ ー ン を 行った 。動 き 方 の 詳 細 は 5.2 節 、5.4 節 に て 述
べる。
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 4.1: シミュレ ー ション モ デ ル
なお、ここで述べた 16 台または 20 台の端末は全て発信専用であり、これとは別に各 AP
か ら Ethernet ハ ブ を 通 じ て 接 続 さ れ て い る 16 台 ま た は 20 台 の 端 末 へ 向 け て 通 話 呼 が 発 信
される。また、本評価では VoIP 以外 の ト ラ フィックは 存 在 し な い も の と 仮 定 す る 。
シ ミュレ ー ション で は 、ハ ン ド オ ー バ ー 時 に 受 信 電 波 強 度 の み を 用 い て AP を 選 択 す る
従来手法と、3 章で述べた提案手法の 双 方 を 実 装 し 、比 較 を 行 う。
第4章
評価方法
27
Table 4.1: シ ミュレ ー ション シ ナ リ オ
端末数
実 験 A-1
実 験 A-2
実 験 A-3
実 験 B-1
実 験 B-2
実 験 B-3
実 験 B-4
実 験 B-5
4.2
16
初期位置
移動する端末
各 AP 付 近
Group A
全端末
Group A
20
各 AP 付 近
全端末
中心付近
動き方
時間
AP1 → 中 心 付 近
AP1 → AP4
それぞれ中心付近へ
5 分間
5 分間
5 分間
AP1 → 中 心 付 近
AP1 → AP4
それぞれ中心付近へ
Random Waypoint
Random Waypoint
5 分間
5 分間
5 分間
15 分 間
15 分 間
評価指標
本研究の目的は、VoIP 端末の通話品質を向上させることにある。そこで、本節ではまず、
VoIP の 通 話 品 質 を 決 め る 要 素 、そ し て そ れ ら を 組 み 合 わ せ た 評 価 指 標 で あ る R 値 、MOS
値について概要を述べる。その上で、本 研 究 に お い て 用 い た 評 価 指 標 の 詳 細 を 述 べ る 。
4.2.1
VoIP 通話品質の決定要素
VoIP の通話品質を決定する上で、大きな要因となるものが「コーデック (CODEC)」の種
類 で あ る 。一 般 に コ ー デック の ビット レ ー ト が 高 い ほ ど 、音 声 品 質 も 良 く な る 。た だ し 、
ビットレートを高くすると、その分、ネットワーク帯域を消費するため、同時接続可能な
通話セッション数の上限は低くなる。
ま た 、IP 回 線 を 利 用 す る こ と に よ る 通 話 品 質 の 劣 化 要 因 と し て 、「 パ ケット ジッタ 」が
挙 げ ら れ る 。パ ケット ジッタ は 、電 話 端 末 へ の パ ケット 到 着 間 隔 の 違 い に よ り 発 生 す る 。
VoIP では、音声データが細切れのパケットに分割されて送受信されるが、パケットの到着
間隔がばらばらになると、ユーザが会話音声を聞いた際に品質低下を感じる。通常、受信
す る 電 話 機 で 音 声 バッファを 使 い 、一 定 時 間 ご と に パ ケット 間 隔 を 調 整 す る が 、パ ケット
間 隔 が 大 き く な り す ぎ る と 、音 声 バッファは 遅 れ た パ ケット を 待 ち き れ ず、欠 落 し て し ま
う。なお、パケットジッタには RFC ジッタ (smooth jitter)、瞬間ジッタ (instantaneous jitter)、絶
対ジッタ (absolute jitter) の 3 種類がある 。
「パケット損失」も IP 回線を利用することによる通話品質の劣化要因の一つである。パ
ケット損失は、音声経路上のある地点での輻輳や、物理レイヤレベルでの回線品質悪化な
どにより発生する。
ま た 、一 方 の 受 話 器 の マ イ ク か ら も う 一 方 の 受 話 器 の ス ピ ー カ ー ま で 音 声 が 伝 わ る の
にかかる時間を指すものとして「遅延/エンベロープ遅延」がある。エンベロープ遅延は、
コーデックの選択/電話のジッタバッファ/パケットのネットワーク経由時間による遅延の合
計値である。
第4章
評価方法
28
4.2.2 R 値
R 値とは、IP 電話の音声伝送品質を表す数値として ITU-T が G.107 で標準化したものであ
り、総務省が「050」の IP 電話番号等を割り当てる際の評価基準としても用いられている。
具体的な R 値の計算式は以下の通り で あ る 。
R = Ro − Is − Id − Ie + A
ここで、各要素の意味は以下の通り で あ る 。
• Ro · · · 雑音の影響を考慮した信号 の 大 き さ
• Is · · · ラウドネスや側音 (電話機を 通って 送 話 口 か ら 受 話 口 へ 伝 わ る 音) に よ る 劣 化
• Id · · · 遅延やエコーによる劣化
• Ie · · · 音質の劣化
• A · · · 端末が携帯電話である場合の 利 便 性 な ど を 考 慮 す る 補 完 値 (プ ラ ス 要 因)
各要素値の算出にはラウドネスや室内の騒音、遅延、エコー、雑音の大きさなど全部で
18 個のパラメータが関係しており、それをさらに複雑な式に当てはめて計算する。R 値の
最大値は 93.2 で，高い値ほど通話品質が良い。なお，050 番号を取得するには，R 値が 50
より大きい必要がある。
4.2.3
MOS 値
R 値 が 客 観 的 な 計 算 式 か ら 求 め ら れ る の に 対 し 、MOS 値 は 主 観 的 な 品 質 評 価 に 基 づ い
て算出 されて 指標 である 。MOS 値を 算 出 す る 際 に は 多 く の 被 験 者 を 対 象 に 通 話 試 験 を 行
い、被験者は感じた音声品質を Table 4.2 の 点 数 で 評 価 す る 。
Table 4.2: MOS 値の 基 準
score
quality
5
Excellent
4
Good
3
Fair
2
Poor
1
Bad
この評点の加重平均を MOS(Mean Opinion Score) 値と呼ぶ。通話試験の方法や試験の環境
は、ITU-T 勧告 P.800 として規定されている [18]。また、R 値を MOS 値に変換するための方
法も決められており、相互に変換可能 で あ る 。
第4章
4.2.4
評価方法
29
本研究での評価指標
本 研 究 で は 、通 話 品 質 を 計 る た め の 指 標 と し て 、QualNet 4.0 に お い て 計 算 さ れ る MOS
値を利用する。QualNet 4.0 内での MOS 値 の 求 め 方 は 以 下 の 通 り で あ る 。
まず、以下の式に基づき R 値を計算 す る 。
R = 93.2 − Id − Ie f
ここで、Ie f はパケット損失率を表し、Id はネットワークの遅延を表し、以下の式から求め
られる。
Id = 0.024d + 0.11(d − 177.3) × H(d − 177.3)
d は片方向遅延 (コーディング遅延、ネットワーク遅延、ジッタ解消遅延の合計値) を表し、
H(x) は x < 0 のとき H(x) = 0、x >= 0 の と き H(x) = 1 であ る 。
そして、以下の式を用いて、R 値か ら MOS 値へ 変 換 す る 。
MOS = 1.0 + 0.035 × R + 7.0 × R × (R − 60.0) × (100.0 − R) × e−6
こ う し て 求 め ら れ た MOS 値 を シ ミュレ ー ション 時 間 全 体 で 平 均 し 、各 端 末 ご と に 平 均
MOS 値 を 算 出 す る 。ま た 、得 ら れ た 結 果 を さ ら に 詳 細 に 分 析 す る た め 、以 下 の 指 標 も 利
用し、どの指標が通話品質に影響を与 え た の か を 探 る 。
• 片方向遅延 · · · コーディング遅延、ネット ワ ー ク 遅 延 、ジッタ 解 消 遅 延 の 合 計 値
• RTP ジッタ · · · 音声パケットの到達 順 に よ り 遅 延 の ゆ ら ぎ
第5章
評価結果と考察
– 30 –
第5章
5.1
評価結果と考察
31
はじめに
本章では、提案手法の有効性を確かめるために行ったシミュレーション実験の結果を示
す。はじめに、端末の台数を 16 台で行った場合の結果を示し、考察を行う。そして、従来
手 法 と 提 案 手 法 の 違 い を さ ら に 明 確 に す る た め 、端 末 台 数 を 20 台 で 行った 場 合 の 結 果 も
示し、考察を行う。
5.2
端末数が 16 台の場合のシミュレーション結果
本節では、端末台数が 16 台の場合のシミュレーション実験結果を示す。ハンドオーバー
が起きるシナリオを 3 通り用意し、従来手法による AP 選択と、提案手法による AP 選択の
双方をシミュレーションする。そして、通話品質にどのような違いが生じるか、またその
品質の違いがどのような要因により起こるのか検証した結果を述べる。以下では、シミュ
レーションシナリオごとに結果を示す。
5.2.1
4 台の端末が同時に AP1 から中心付近へ移動する場合 (実験 A-1)
Fig. 5.1 に示すように、4 台の端末が AP1 付近から中心付近へ同時に移動するシナリオに
より、シミュレーションを行った。中心付近は、各 AP への距離がほぼ等しく、従来手法で
は ど の AP に 接 続 す る か 偶 然 の 要 素 に よ り 決 ま る こ と が 多 い 。こ の よ う な 環 境 に お い て 、
各 AP の 負 荷 を 元 に AP 選 択 を 行 う 提 案 手 法 で は 、ど の よ う な 効 果 が あ る か を 試 す 目 的 で
このシミュレーションを行った。なお、シミュレーション時間、端末の移動時間はともに 5
分間である。
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.1: 端 末 の 動 き 方 (実 験 A-1)
第5章
評価結果と考察
32
MOS 値による比較 (実験 A-1)
まず、通話品質を計るため、Group ごとの平均 MOS 値を計算し、既存手法と提案手法を
用いた場合の結果を比較した。結果のグラフは Fig. 5.2 の通りである。Group D に関しては
若干 MOS 値が悪化しているが、それ以外の端末群は全て MOS 値が改善、もしくは変化無
しとなっている。Group D は従来手法に比べ MOS 値が悪化しているものの、従来手法では
も と も と 最 大 の MOS 値 で あって 、そ れ が 他 と 同 程 度 に なった と 捉 え る こ と が で き る 。こ
れは、AP への負荷を平均化するとい う 提 案 手 法 の 効 果 が 現 れ て い る も の と 思 わ れ る 。
Fig. 5.2: 平均 MOS 値の 結 果 (実 験 A-1)
片方向遅延による比較 (実験 A-1)
前項で述べた MOS 値の結果をさら に 詳し く 解析 す るた め 、まず は 片方 向 遅延 の 数値 に
よ る 比 較 を 行った 。Group ご と の 片 方 向 遅 延 の 平 均 値 の グ ラ フ は Fig. 5.3 の 通 り で あ る 。
MOS 値が向上していた Group A と Group B に関しては、従来手法に比べ、提案手法での片
方向遅延の値が小さくなっており、通話 品 質 向 上 へ 寄 与 し て い る こ と が 分 か る 。
RTP ジッタによる比較 (実験 A-1)
前項で述べた片方向遅延は、4.2.4 節で述べたとおり、コーディング遅延、ネットワーク
遅延、ジッタ解消遅延の合計値から計算されている。そこで、片方向遅延の発生原因を詳
し く 解 析 す る た め 、RTP ジッタ に よ る 比 較 を 行った 。Group ご と の RTP ジッタ の 平 均 値 の
グラフは Fig. 5.4 の通りである。片方向遅延が小さくなっていた Group A と Group B に関し
ては、平均 RTP ジッタの値も小さくなっており、結果として通話品質向上へ寄与している
ことが分かる。また、片方向遅延の値が大きくなっていた Group C と Group D に関しては、
RTP ジッタの値も大きくなっており、やは り 影 響 が あ る こ と が 分 か る 。
評価結果と考察
33
Fig. 5.3: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 A-1)
第5章
Fig. 5.4: 平均 RTP ジッタ の 結 果 (実 験 A-1)
第5章
評価結果と考察
34
5.2.2 4 台の端末が同時に AP1 から AP4 付近へ移動する場合 (実験 A-2)
Fig. 5.5 に 示 す よ う に 、4 台 の 端 末 が AP1 付 近 か ら AP4 付 近 へ 同 時 に 移 動 す る シ ナ リ オ
によ りシ ミュレー ション を行った 。従 来 手 法 で は 、移 動 し て い る 端 末 の 接 続 先 と し て AP4
が選ばれ、接続が集中して通話品質が悪化しやすいシナリオであり、提案手法の場合それ
がどのように解消されているのかを試す目的でこのシミュレーションを行った。なお、シ
ミュレーション時間、端末の移動時間 は と も に 5 分 間 で あ る 。
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.5: 端 末 の 動 き 方 (実 験 A-2)
MOS 値による比較 (実験 A-2)
通話品質を計るため、Group ごとの平均 MOS 値を計算し、既存手法と提案手法を用いた
場合の結果を比較した。結果のグラフは Fig. 5.6 の通りである。Group B を除く 3 つの Group
において、MOS 値が改善している。これは、従来手法では Group A の端末群が AP1 付近か
ら AP4 付近へ移動する途中で、AP2 や AP3 に集中的に接続していたものが、提案手法では
他 の AP に 分 散 し て 接 続 し た た め だ と 考 え ら れ る 。Group B は MOS 値 が 若 干 下 がって い る
が、従来手法では元々MOS 値が一番高く、提案手法では他の Group と同程度まで下がって
いることから、提案手法では接続の分 散 が う ま く いって い る と 捉 え る こ と が で き る 。
片方向遅延による比較 (実験 A-2)
MOS 値の結果をさらに詳しく解析するため、片方向遅延の値による比較を行った。Group
ごとの片方向遅延の平均値のグラフは Fig. 5.7 の通りである。MOS 値が上昇していた Group
A、Group C 及び Group D に関しては、片方向遅延の値が下がっており、MOS 値上昇の要因
評価結果と考察
第5章
35
Fig. 5.6: 平均 MOS 値の 結 果 (実 験 A-2)
となった と 考 え られ る 。ま た 、Group B は 片 方 向 遅 延 の 値 が 若 干 上 昇 し て お り、MOS 値 悪
化の要因と考えられる。
Fig. 5.7: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 A-2)
RTP ジッタによる比較 (実験 A-2)
片 方 向 遅 延 の 発 生 原 因 を 詳 し く 解 析 す る た め 、RTP ジッタ に よ る 比 較 を 行った 。Group
ごとの RTP ジッタの平 均値のグラ フは Fig. 5.8 の 通 り で あ る 。Group A と Group B に 関 し て
は、MOS 値の結果に対応する結果が出ているが、Group C に関しては、MOS 値が改善して
い る も の の 、RTP ジッタ の 値 は 上 昇 し て い る 。こ の 原 因 を 探 る た め 、1 台 ご と の 結 果 を 見
第5章
評価結果と考察
36
た と こ ろ 、あ る 1 台 の 端 末 の RTP ジッタ 値 が 1 秒 程 度 と 突 出 し て 大 き く、そ れ に よ り 平 均
RTP ジッタの値も上昇しているが、平均 MOS 値への影響は、1 台のみのため限定的だった
ものと思われる。
Fig. 5.8: 平均 RTP ジッタ の 結 果 (実 験 A-2)
5.2.3
全端末が同時に AP 付近から中心付近へ移動する場合 (実験 A-3)
Fig. 5.9 示 す よ う に 、全 て の 端 末 が 各 AP 付 近 か ら 中 心 付 近 へ 同 時 に 移 動 す る シ ナ リ オ
に よ り シ ミュレ ー ション を 行った 。実 験 A-1 と 実 験 A-2 で は 、一 部 の 端 末 の み が 動 く シ ナ
リオにより実験を行い、提案手法に一定の効果が見られたが、全ての端末が動く場合に、
提案手法が有効に働くかどうかを調 べ る た め 、この シ ミュレー ション を 行った。な お、シ
ミュレーション時間、端末の移動時間 は と も に 5 分 間 で あ る 。
MOS 値による比較 (実験 A-3)
通 話 品 質 を 計 る た め 、Group ご と の 平 均 MOS 値 を 計 算 し 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 を 用 い
た場合の結果を比較した。結果のグラフは Fig. 5.10 の通りである。Group A、Group B 及び
Group D に 関 し て は 、通 話 品 質 に 改 善 が 見 ら れ る 。た だ 、そ の 上 昇 幅 は 、実 験 A-1 と 実 験
A-2 に比べ小さくなっている。この原因としては、全ての端末が中心付近に動くシナリオ
で は 、従 来 手 法 で あって も あ る 程 度 、接 続 先 AP が 分 散 し て い た た め 、提 案 手 法 の 優 位 性
が小さくなったことが考えられる。
片方向遅延による比較 (実験 A-3)
MOS 値 の 結 果 を さ ら に 詳 し く 解 析 す る た め 、片 方 向 遅 延 の 数 値 に よ る 比 較 を 行った 。
Group ご と の 片 方 向 遅 延 の 平 均 値 の グ ラ フ は Fig. 5.11 の 通 り で あ る 。MOS 値 が 改 善 し た
評価結果と考察
37
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.9: 端 末 の 動 き 方 (実 験 A-3)
第5章
Fig. 5.10: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 A-3)
第5章
評価結果と考察
38
Group A、GroupB 及び Group D に関しては、片方向遅延の値も小さくなっており、対応した
結果となっていることが読み取れる。
Fig. 5.11: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 A-3)
Fig. 5.12: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 A-3)
RTP ジッタによる比較 (実験 A-3)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。Group ご
との RTP ジッタの平均値のグラフは Fig. 5.12 の通りである。MOS 値が改善した Group A 及
び Group D に関しては、RTP ジッタの値も小さくなっており、対応した結果となっている。
一 方 、や は り MOS 値 が 改 善 し た Group B は 、RTP ジッタ の 値 が 大 き く なって お り、矛 盾 し
第5章
評価結果と考察
39
た 結 果 と なって い る 。こ の 原 因 を 探 る た め 、1 台 ご と の 結 果 を 見 た と こ ろ 、あ る 1 台 の 端
末の RTP ジッタ値が 5 秒程度と突出し て大き く、それに より 平均 RTP ジッタの値 も上 昇し
ているが、平均 MOS 値への影響は、1 台 の み の た め 限 定 的 だった も の と 思 わ れ る 。
5.3
端末数が 16 台の場合の考察
本節では、5.2 節で示した結果を基 に 考 察 を 述 べ る 。
ま ず、端 末 の 動 き 方 に よ る 差 に つ い て は 、全 て の 端 末 が 動 い た 実 験 A-3 に 比 べ 、4 台 の
端末のみが動いた実験 A-1 及び実験 A-2 のほうが MOS 値の改善が大きかった。つまり、移
動 す る 端 末 数 が 少 な い 場 合 は 通 話 品 質 が 大 き く 改 善 し た が 、移 動 端 末 が 多 い と 通 話 品 質
の改善があまりうまくいかないという結果であった。この件に関しては、後ほど詳しく考
察する。
MOS 値 と 片 方 向 遅 延 、及 び RTP ジッタ の 値 と の 相 関 に つ い て は 、MOS 値 が 向 上 し た も
のは 、ほと んど が片 方向 遅延 及び RTP ジッタ の 値 は 小 さ く なって い た 。ま た 、希 に 1 つの
端 末 が 突 出 し て 大 き な RTP ジッタ の 値 を 出 す こ と が あ る が 、平 均 MOS 値 に は あ ま り 影 響
がないという結果であった。
こ の よ う に 、端 末 数 が 16 台 の 場 合 は 、提 案 手 法 の 優 位 性 が あ る 程 度 示 さ れ た が 、MOS
値の変化を見ると、明らかに優位性があるとはいえない結果であった。そこで次に、端末
数を 20 台に増やした場合のシミュレーションを行った。AP への負荷をさらに大きくし、従
来手法と提案手法の差を見るためであ る 。そ れ ら の 結 果 を 次 節 に て 示 す。
5.4
端末数が 20 台の場合のシミュレーション結果
本 節 で は 、従 来 手 法 と 提 案 手 法 の 差 を さ ら に 詳 し く 検 証 す る た め 、端 末 数 を 20 台 に し
た 場 合 の シ ミュレ ー ション 結 果 を 示 す。端 末 の 動 き 方 は 、5.2 節 に て 用 い た 3 通 り の 他 に 、
Random Waypoint モデルに基づいてランダム移動する場合のシナリオも用意し、シミュレー
ションを行った。以下では、シミュレ ー ション シ ナ リ オ ご と に 結 果 を 示 す。
5.4.1
5 台の端末が同時に AP1 から中心付近へ移動する場合 (実験 B-1)
Fig. 5.13 に示 すよ う に、5 台の 端末 が AP1 付 近 か ら 中 心 付 近 へ 同 時 に 移 動 す る シ ナ リオ
により、シミュレーションを行った。中心付近は、各 AP への距離がほぼ等しく、従来手法で
は ど の AP に 接 続 す る か 偶 然 の 要 素 に よ り 決 ま る こ と が 多 い 。こ の よ う な 環 境 に お い て 、
各 AP の 負 荷 を 元 に AP 選 択 を 行 う 提 案 手 法 で は 、ど の よ う な 効 果 が あ る か を 試 す 目 的 で
このシミュレーションを行った。なお、シミュレーション時間、端末の移動時間はともに 5
分間である。
第5章
評価結果と考察
40
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.13: 端末 の 動 き 方 (実験 B-1)
MOS 値による比較 (実験 B-1)
通 話 品 質 を 計 る た め 、Group ご と の 平 均 MOS 値 を 計 算 し 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 を 用 い
た 場 合 の 結 果 を 比 較 し た 。結 果 の グ ラ フ は Fig. 5.14 の 通 り で あ る 。移 動 し た 端 末 群 で あ
る Group A に関しては、若干 MOS 値が悪化してい るが、それ以外の端末 群は全て MOS 値
が改善している。これは、提案手法によって、移動している端末以外、すなわち Group B、
Group C、Group D の通話品質も考慮し た AP 選択 が 行 わ れ た 成 果 と 考 え ら れ る 。
片方向遅延による比較 (実験 B-1)
前項で述べた MOS 値の結果をさら に 詳し く 解析 す るた め 、まず は 片方 向 遅延 の 数値 に
よ る 比 較 を 行った 。Group ご と の 片 方 向 遅 延 の 平 均 値 の グ ラ フ は Fig. 5.15 の 通 り で あ る 。
全 て の 端 末 群 に お い て 、従 来 手 法 に 比 べ 、提 案 手 法 で の 片 方 向 遅 延 の 値 の ほ う が 小 さ く
なって お り、通 話 品 質 向 上 へ 寄 与 し て い る こ と が 確 認 で き る 。提 案 手 法 で は 、各 AP ご と
の平均片方向遅延値に基づいて最適な AP 選択を行ったため、このような顕著な結果が出
たものと思われる。
RTP ジッタによる比較 (実験 B-1)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。Group ご
との RTP ジッタの平均値のグラフは Fig. 5.16 の通りである。Group B と Group C に関しては
既 存 手 法 と 提 案 手 法 の 間 で 大 き な 差 は な い が 、Group A と Group D に お い て 顕 著 な 差 が 見
られる。これは、Group A と Group D 内の一部端末において、非常に大きな RTP ジッタが発
生したため生じた結果である。一部の 端 末 で起 き た結 果 のた め 、平均 MOS 値に はそ れほ
評価結果と考察
41
Fig. 5.14: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 B-1)
第5章
Fig. 5.15: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 B-1)
第5章
評価結果と考察
42
ど 大きな影響は及ぼしていないが、提 案 手 法 の 優 位 性 の 一 端 を 表 し て い る と い え る 。
Fig. 5.16: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 B-1)
5.4.2
5 台の端末が同時に AP1 から AP4 付近へ移動する場合 (実験 B-2)
Fig. 5.17 示すよ うに 、5 台の 端末 が AP1 付 近 か ら AP4 付 近 へ 同 時 に 移 動 す る シ ナ リ オ に
よりシミュレーションを行った。従来手法では、移動している端末の接続先として AP4 が
選 ば れ 、接 続 が 集 中 し て 通 話 品 質 が 悪 化 し や す い シ ナ リ オ で あ り、提 案 手 法 の 場 合 そ れ
がどのように解消されているのかを試す目的でこのシミュレーションを行った。なお、シ
ミュレーション時間、端末の移動時間 は と も に 5 分 間 で あ る 。
MOS 値による比較 (実験 B-2)
通 話 品 質 を 計 る た め 、Group ご と の 平 均 MOS 値 を 計 算 し 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 を 用 い
た 場 合 の 結 果 を 比 較 し た 。結 果 の グ ラ フ は Fig. 5.18 の 通 り で あ る 。Group C と Group D の
MOS 値が改善し、特に Group D の上昇幅が大きい。これは、従来手法では、移動してきた
端末がほぼ全て AP4 に接続してしまい、それまで AP4 に接続していた Group D の通話品質
が悪化してしまいやすかったものが、提案手法では他の AP に分散して接続したためだと
考えられる。Group B は MOS 値が若干下がっているが、従来手法では元々MOS 値が一番高
く、提案手法では他の Group と同程度まで下がっていることから、提案手法では接続の分
散がうまくいっていると捉えることが で き る 。
片方向遅延による比較 (実験 B-2)
MOS 値の結果をさらに詳しく解析するため、片方向遅延の値による比較を行った。Group
ごとの片方向遅延の平均値のグラフは Fig. 5.19 の通りである。MOS 値が上昇していた Group
評価結果と考察
43
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.17: 端末 の 動 き 方 (実験 B-2)
第5章
Fig. 5.18: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 B-2)
第5章
評価結果と考察
44
C と Group D に 関 し て は 、片 方 向 遅 延 の 値 が 下 がって お り、MOS 値 上 昇 の 要 因 と なった と
考えられる。また、Group B は片方向遅延の値が若干上昇しており、MOS 値悪化の要因と
考えられる。
Fig. 5.19: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 B-2)
Fig. 5.20: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 B-2)
RTP ジッタによる比較 (実験 B-2)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。Group ご
との RTP ジッタの平均値のグラフは Fig. 5.20 の通りである。RTP ジッタは、Group A、Group
C、Group D で向上している。中でも、Group D の向上が著しい。既存手法に比べ、提案手
第5章
評価結果と考察
45
法の場合は、移動端末が AP4 に近づいても全てが AP4 に接続するわけではなく、分散して
接続するため、混雑が緩和され、パケット 到 着 ゆ ら ぎ も 改 善 し た も の と 思 わ れ る 。
5.4.3
全端末が同時に AP 付近から中心付近へ移動する場合 (実験 B-3)
Fig. 5.21 示 す よ う に 、全 て の 端 末 が 各 AP 付 近 か ら 中 心 付 近 へ 同 時 に 移 動 す る シ ナ リ オ
に よ り シ ミュレ ー ション を 行った 。実 験 B-1 と 実 験 B-2 で は 、一 部 の 端 末 の み が 動 く シ ナ
リオにより実験を行い、提案手法に一定の効果が見られたが、全ての端末が動く場合に、
提案手法が有効に働くかどうかを調 べ る た め 、この シ ミュレー ション を 行った。な お、シ
ミュレーション時間、端末の移動時間 は と も に 5 分 間 で あ る 。
A P 1
A P 2
Group B
Group A
A P 3
A P 4
Group C
Group D
400m
Fig. 5.21: 端末 の 動 き 方 (実験 B-3)
MOS 値による比較 (実験 B-3)
通話品質を計るため、Group ごとの平均 MOS 値を計算し、既存手法と提案手法を用いた
場 合 の 結 果 を 比 較 し た 。結 果 の グ ラ フ は Fig. 5.22 の 通 り で あ る 。Group A と Group D に 関
し て は 、通 話 品 質 に 改 善 が 見 ら れ る 。た だ 、そ の 上 昇 幅 は 、実 験 B-1 と 実 験 B-2 に 比 べ 小
さくなっている。この原因としては、全ての端末が中心付近に動くシナリオでは、従来手
法 で あって も あ る 程 度 、接 続 先 AP が 分 散 し て い た た め 、提 案 手 法 の 優 位 性 が 小 さ く なっ
た こ と が 考 え ら れ る 。ま た 、全 て の Group に お い て 、MOS 値 が 2 以 下 に なって お り、実 験
B-1 と 実 験 B-2 に 比 べ 悪 い 結 果 と なって い る 。こ の 点 か ら も 、提 案 手 法 が あ ま り 得 意 と し
ないシナリオであることが伺える。
第5章
評価結果と考察
46
Fig. 5.22: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 B-3)
片方向遅延による比較 (実験 B-3)
MOS 値 の 結 果 を さ ら に 詳 し く 解 析 す る た め 、片 方 向 遅 延 の 数 値 に よ る 比 較 を 行った 。
Group ご と の 片 方 向 遅 延 の 平 均 値 の グ ラ フ は Fig. 5.23 の 通 り で あ る 。既 存 手 法 に お け る
Group A の 片 方 向 遅 延 の 値 が 大 き く なって い る が 、提 案 手 法 で は 他 の Group と 同 程 度 の 値
と なって い る 。AP 選択 の 基 準 と し て 片 方 向 遅 延 の 平 均 化 を 目 的 と し て い る 提 案 手 法 の 効
果が見られる結果といえる。
Fig. 5.23: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 B-3)
第5章
評価結果と考察
47
RTP ジッタによる比較 (実験 B-3)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。Group ご
と の RTP ジッタ の 平 均 値 の グ ラ フ は Fig. 5.24 の 通 り で あ る 。Group A の 既 存 手 法 に お け る
値のみ非常に大きくなっている。片方向遅延においても Group A の既存手法の値が大きく
なっていたが、その要因として、RTP ジッタの値の大きさが影響しているものと思われる。
Fig. 5.24: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 B-3)
第5章
5.4.4
評価結果と考察
48
初期位置が各 AP 付近で Random Waypoint に基づき移動する場合 (実験 B-4)
Fig. 5.25 に示すように、初期状態では各 AP 付近に端末が存在し、その後、Random Waypoint
モデルに基づき、全ての端末が移動するシナリオによりシミュレーションを行った。初期
位置では、各端末はそれぞれに最も近い AP に接続するが、その後ランダムに動くことに
よ り、既 存 手 法 で は 接 続 先 AP に 偏 り が 生 じ る 。提 案 手 法 に お い て 、接 続 先 の 偏 り を 是 正
し、通話品質を向上させることができるかどうか試す目的で、このシミュレーションを行っ
た。なお、Random Waypoint モデルでの移動速度は 1.4m/s、途中ランダムに発生する停止時
間は 30 秒 とし た 。ま た、端 末 の 移動 範 囲 は 、AP が 設 置 し て あ る 場 所 を 中 心 に 、1200m 四
方の領域である。シミュレーション時 間 、端 末 の 移 動 時 間 は と も に 15 分間 で あ る 。
400m
1 2 00m
Fig. 5.25: 端末 の 動 き 方 (実験 B-4)
MOS 値による比較 (実験 B-4)
通 話 品 質 を 計 る た め 、各 端 末 ご と の MOS 値 を 計 算 し 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 を 用 い た 場
合の結果を比較した。結果のグラフは Fig. 5.26 の通りである。20 台存在する端末のうち、
7 台は通話品質が向上し、1 台は通話品質が悪化した。それ以外の 12 台は、ほぼ変わらな
い結果となった。今回の実験では端末がランダムに動いたため、端末の位置により効果の
差が現れているが、端末が集中した場所に居た端末の通話品質は向上しており、提案手法
の有効性を確認することができた。
評価結果と考察
第5章
49
Fig. 5.26: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 B-4)
片方向遅延による比較 (実験 B-4)
MOS 値の結果をさらに詳しく解析するため、片方向遅延の数値による比較を行った。各
端末ごとの片方向遅延の値のグラフは Fig. 5.27 の通りである。MOS 値が向上していた 7 台
に関しては、ほとんどが片方向遅延の値が小さくなっており、MOS 値上昇の要因となった
と考えられる。一方、MOS 値が悪化していた Node15 に関しては、片方向遅延の値も大幅
に大きくなっており、通話品質へ悪影 響 を 及 ぼ し た も の と 考 え ら れ る 。
RTP ジッタによる比較 (実験 B-4)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。各端末
ごとの RTP ジッタの値のグラフは Fig. 5.28 の通りである。MOS 値が向上していた 7 台に関
しては、ほとんどが RTP ジッタも小さくなっており、MOS 値上昇の要因となったと考えら
れ る 。一 方 、MOS 値 が 悪 化 し て い た Node15 に 関 し て は 、既 存 手 法 で は RTP ジッタ は ほ ぼ
0 で あった が 、提 案 手 法 で は 大 幅 に 上 昇 し て お り、片 方 向 遅 延 値 と と も に 、通 話 品 質 へ 悪
影 響 を 及 ぼ し た も の と 考 え ら れ る 。な お 、提 案 手 法 に お け る Node19 の RTP ジッタ が 非 常
に大きな値となっているが、この原因 に つ い て は ま だ 判 明 し て い な い 。
評価結果と考察
Fig. 5.27: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 B-4)
第5章
Fig. 5.28: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 B-4)
50
第5章
5.4.5
評価結果と考察
51
初期位置が中心付近で Random Waypoint に基づき移動する場合 (実験 B-5)
Fig. 5.25 に示すように、初期状態では中心付近に端末が存在し、その後、Random Waypoint
モデルに基づき、全ての端末が移動するシナリオによりシミュレーションを行った。初期
位 置 で は 、端 末 か ら 各 AP へ の 距 離 は ほ と ん ど 等 し く、そ の 後 も ラ ン ダ ム に 動 く た め 、既
存手法では接続先 AP に偏りが生じる。提案手法において、接続先の偏りを是正し、通話
品質を向上させることができるかどうか試す目的で、このシミュレーションを行った。な
お 、Random Waypoint モ デ ル で の 移 動 速 度 は 1.4m/s、途 中 ラ ン ダ ム に 発 生 す る 停 止 時 間 は
30 秒 と し た 。ま た 、端 末 の 移 動 範 囲 は 、AP が 設 置 し て あ る 場 所 を 中 心 に 、1200m 四 方 の
領域である。シミュレーション時間、端 末 の 移 動 時 間 は と も に 15 分間 で あ る 。
400m
1 2 00m
Fig. 5.29: 端末 の 動 き 方 (実験 B-5)
MOS 値による比較 (実験 B-5)
通 話 品 質 を 計 る た め 、各 端 末 ご と の MOS 値 を 計 算 し 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 を 用 い た 場
合の結果を比較した。結果のグラフは Fig. 5.30 の通りである。20 台存在する端末のうち、
5 台 は 通 話 品 質 が 向 上 し 、そ れ 以 外 の 15 台 は ほ ぼ 変 わ ら な い 結 果 と なった 。通 話 品 質 が
大きく悪化した端末はなかった。実験 B-4 に比べると、通話品質が向上した端末数は少な
かったが、それでも 5 台は通話品質が向上したことから、提案手法の有効性を確認するこ
とができた。
評価結果と考察
第5章
52
Fig. 5.30: 平 均 MOS 値 の 結 果 (実験 B-5)
片方向遅延による比較 (実験 B-5)
MOS 値の結果をさらに詳しく解析するため、片方向遅延の数値による比較を行った。各
端 末 ご と の 片 方 向 遅 延 の 値 の グ ラ フ は Fig. 5.31 の 通 り で あ る 。MOS 値 が 向 上 し た 5 台 に
関しては、全て片方向遅延の値が小さくなっており、MOS 値上昇の要因となったと考えら
れ る 。そ れ 以 外 の 端 末 に 関 し て は 、MOS 値 の 結 果 と 同 様 、既 存 手 法 と 提 案 手 法 の 間 で 差
は見られなかった。
RTP ジッタによる比較 (実験 B-5)
片方向遅延の発生原因を詳しく解析するため、RTP ジッタによる比較を行った。各端末
ご と の RTP ジッタ の 値 の グ ラ フ は Fig. 5.32 の 通 り で あ る 。MOS 値 が 向 上 し た 5 台 の う ち 、
Node2 に関しては RTP ジッタが大幅に小さくなっており、他の端末はほぼ同程度であった。
MOS 値が変化しなかった 15 台に関しては、ほとんどの端末で従来手法と提案手法の間で
差がなかったが、Node19 に関しては実験 B-4 のときと同様、RTP ジッタが非常に大きな値
となっている。この原因についてはま だ 判 明 し て い な い 。
評価結果と考察
Fig. 5.31: 平均 片 方 向 遅 延 の 結 果 (実験 B-5)
第5章
Fig. 5.32: 平均 RTP ジッタの 結 果 (実験 B-5)
53
評価結果と考察
第5章
5.5
54
考察
本 節 で は 、こ れ ま で 示 し た 結 果 を 基 に 、端 末 の 動 き 方 が 提 案 手 法 に 与 え る 影 響 、AP 選
択の基準に片方向遅延を用いることの是非、端末台数による違い、RTP ジッタの定義と片
方 向 遅 延 と の 関 係 、提 案 手 法 で の 動 作 の 詳 細 及 び ハ ン ド オ ー バ ー に か か る 時 間 に 関 す る
考察を述べる。
5.5.1
端末の動き方に関する考察
端 末 の 動 き 方 ご と に 結 果 を 見 る と 、実 験 B-1 及 び 実 験 B-2、す な わ ち 、5 台 の 端 末 の み
が移動し たシナ リオで は、MOS 値が 大 き く 改 善 し た 。一 方 、実 験 B-3、実 験 B-4 及 び 実 験
B-5、すなわち、20 台全ての端末が移動したシナリオでは、ある程度の改善は見られたも
のの、改善率は低かった。つまり、移動する端末数が少ない場合は通話品質が大きく改善
したが、移動端末が多いと通話品質の改善があまりうまくいかないという結果であった。
この理由としては、本研究で用いた、片方向遅延の平均値の特性によると考えられる。
片方向遅延は、VoIP 通話が行われているときにのみ計測できる指標である。そのため、端
末 の 動 き が 少 な く、VoIP 通 話 が 安 定 し て 続 い て い る 場 合 は 、負 荷 の 推 定 が う ま く いった
が、多くの端末が動く場合は、頻繁にハンドオーバーが発生するので、VoIP 通話が安定せ
ず、片方向遅延から AP ごとの負荷を 正 確 に 推 定 す る こ と が で き な かった と 考 え ら れ る。
以上の点から、本手法が有効に作用するのは、多くの人が静止していて、一部の人が動
いているような環境、すなわち、会社のオフィス内や、ホテルのロビーといった環境など
と い え る 。逆 に 、多 く の 人 が 動 き 続 け て い る 駅 構 内 や 大 通 り の よ う な と こ ろ で は う ま く
作用しない可能性が高い。
5.5.2
片方向遅延を用いることの是非に関する考察
本研究では、片方向遅延の値を用いて AP ごとの負荷を推定し、ハンドオーバー先の AP
を 選 択 す る 手 法 を 提 案 し た 。本 節 で は 、片 方 向 遅 延 を 指 標 と す る こ と の 利 点 と 欠 点 に つ
いて述べる。
ま ず、片 方 向 遅 延 を 指 標 と す る こ と の 利 点 と し て は 、通 話 品 質 と い う 基 準 か ら 見 た AP
ご と の 負 荷 を 正 確 に 推 定 で き る と い う 点 が 挙 げ ら れ る 。な ぜ な ら 、実 験 か ら も 明 ら か に
なったように、片方向遅延の値は通話品質に大きな影響を与えるパラメータであるためで
ある。
一方、片方向遅延を指標とすることの欠点としては以下の 2 点が挙げられる。まず 1 点
目としては、前節で述べたように、多くの端末が動き、ハンドオーバーが頻繁に起きる環
境においては、AP ごとの負荷を正確に推定することが難しいという点が挙げられる。ま
た、2 点目としては、片方向遅延は VoIP パケットが送信完了してから、相手に伝わり終わ
るまでの遅延を表しているので、通話先の回線品質にも影響を受け、注目している側の通
信品質を表すとは限らないという点が挙げられる。この点に関しては、今回のシミュレー
ションは、発信先は全て有線接続であるという仮定に基づいて行い、有線では遅延のばら
第5章
評価結果と考察
55
つ き が ほ と ん ど な い た め う ま く 機 能 し た と 思 わ れ る 。し か し 、相 手 先 も 無 線 接 続 で あ る
場合は新たな解決策が必要となる。
5.5.3
端末数が 16 台の場合と 20 台の場合の違いに関する考察
5.2 節において行った実験結果と、5.4 節において行った実験結果ではいくつかの差が見
られた。
ま ず、MOS 値 、す な わ ち 通 話 品 質 に 関 し て は 、端 末 数 が 16 台 の 場 合 に 比 べ 、端 末 数 が
20 台のほうが、提案手法での改善率が高くなっていることが分かった。これは、端末数が
多い方が 1 台の AP あたりの接続端末数も多くなり、AP 選択による差が出やすくなったた
めと考えられる。
次に、片方向遅延と RTP ジッタの値に注目してみると、端末数が 16 台の場合は、片方向
遅延はおよそ 1 秒以下、RTP ジッタはおよそ 0.5 秒以下であった。一方、端末数が 20 台の場
合は、片方向遅延は数秒から 10 秒程度、RTP ジッタは数十秒に及ぶ場合もあった。これほ
どの長さの片方向遅延と RTP ジッタが 発 生 す る と 、通 常 は 通 話 が 困 難 と な る 。
こ の よ う に 、MOS 値 の 改 善 率 は 端 末 数 が 20 台 の ほ う が 際 だって 大 き かった が 、片 方 向
遅延と RTP ジッタの値は実用に耐えない程度に大きくなってしまう結果となった。このこ
と か ら 、提 案 手 法 の 有 効 性 が 発 揮 さ れ る に は 、端 末 の 台 数 の 範 囲 が あ る 程 度 限 定 さ れ る
ことが分かった。
5.5.4
RTP ジッタの定義及び片方向遅延値との関係に関する考察
シミュレーションによる評価の結果、実験 B-1、B-2、B-4 及び B-5 において、一部の端末
で RTP ジッタの値が非常に大きくなり、片方向遅延値より大きくなる結果となった。通常
で あ れ ば 片 方 向 遅 延 値 よ り RTP ジッタ 値 が 大 き く な る こ と は 考 え ら れ な い た め 、シ ミュ
レーション上の問題が考えられる。以下では、シミュレータ内での RTP ジッタの定義を述
べ、片方向遅延より大きな値になるこ と が 妥 当 か ど う か に つ い て 議 論 す る 。
5.5.4.1 RTP ジッタの定義
今回利用したシミュレータ QualNet 4.0 では、平均 RTP ジッタの値の計算は以下のように
行われている。
受信側が N 個のパケットを受け取った 場 合 、i = 1, 2, · · · , N と す る と 、
InterArrivalInterval[i] = PacketReceptionTime[i] − PacketReceptionTime[i − 1]
jitter[i] = InterArrivalInterval[i] − InterArrivalInterval[i − 1]
average jitter =
abs( jitter[1]) + abs( jitter[2]) + · · · + abs( jitter[N − 2])
N −2
す なわち、パケット間の到着時間の差 を 用 い て RTP ジッタ の 値 を 算 出 し て い る 。
第5章
評価結果と考察
56
5.5.4.2 RTP ジッタが片方向遅延より 大 き な 値 に な る こ と が 妥 当 か ど う か
このように、シミュレータ内ではパケット間の到着時間の差を用いて RTP ジッタの値を
算出しているが、この計算方法を用いた場合、パケットロスが起きたときの扱いが問題と
な る 。も し 、あ る パ ケット が 途 中 で 損 失 し 、受 信 側 に 届 か な かった 場 合 、前 後 の パ ケット
との到着時間が非常に大きくなったと判定される。その結果、少数のパケットが損失した
だけでも、平均 RTP ジッタ値は非常に 大 き な 値 と な る 。
一方、シミュレータ内での片方向遅延値の定義は、受信側が RTP からデータを受け取っ
た時間と、送信側アプリケーションレイヤにおける送信時間の差であるが、パケットロス
が 起 き た 際 は カ ウ ン ト さ れ な い よ う に 定 義 さ れ て い る 。そ の た め 、片 方 向 遅 延 の 値 は パ
ケットロスが原因で大きな値になるこ と は な い 。
以 上 の よ う に 、RTP ジッタ の 計 算 で は パ ケット ロ ス に よ る 影 響 が 大 き く、一 方 で 片 方 向
遅延の計算ではパケットロスの影響がほとんどないことが、RTP ジッタ値より片方向遅延
値が大きくなった原因と考えられる。
パケットロスにより RTP ジッタ値が大きくなる例として、実験 B-1 を例にとり考察する。
実験 B-1 の従来手法では、Group A と Group D の平均 RTP ジッタ値がそれぞれ 28 秒程度、9
秒 程 度 と 非 常 に 大 き かった 。そ の 際 の 端 末 ご と の パ ケット ロ ス 数 を 見 る と 、Group A で は
それぞれ 4 個、0 個、5 個、4 個、0 個であり、Group D ではそれぞれ 0 個、1 個、0 個、3 個、
0 個であった 。一方、平 均 RTP ジッタ 値 の 小 さ かった Group B と Group C の 端 末 群 に 関 し て
は 、パ ケット ロ ス は 無 かった 。こ の こ と か ら も 、RTP ジッタ 値 が 悪 化 し た 原 因 と し て 、パ
ケットロスが挙げられることが分かる 。
5.5.4.3 ジッタ値の定義に関して
ジッタ値の計算方法に関して、通常はどのような計算方法がとられているか調査を行っ
たところ、通常は End-to-End 遅延のばらつきから計算されるとのことであった。これは RFC
3393 において提唱されており、広く使われている定義となっている。この方法による計算
であれば、RTP ジッタ値が片方向遅延値より大きくなることはなく、実態に近い解析が行
えたものと考えられる。
5.5.5
従来手法と提案手法での動作の違いに関する考察
本節では、従来手法と提案手法の間で、ハンドオーバー動作にどのような違いがあった
かの分析、及び MOS 値や片方向遅延が端末ごとにどの程度ばらついていたかについて述
べる。
5.5.5.1 ハンドオーバー動作の違い
ハ ン ド オ ー バ ー 時 に 端 末 が ど の AP を 選 択 し た か に つ い て 、実 験 B-1(Group A の 5 台 が 、
AP1 付 近 か ら 中 心 付 近 へ 移 動 す る シ ナ リ オ) を 例 に と り、従 来 手 法 と 提 案 手 法 の 間 の 違 い
を 示 す。従 来 手 法 で の AP 選 択 動 作 を Fig. 5.33、提 案 手 法 で の AP 選 択 動 作 を Fig. 5.34 に 示
第5章
評価結果と考察
57
す。図中の STA1 から STA5 は、初期状態で AP1 付近にいる Group A の 5 台の端末である。な
お、図に示されていない Group B、Group C、Group D の各端末については、全時間中、それ
ぞれ最も近い AP である AP2、AP3、AP4 に接続しており、ハンドオーバーは起きなかった。
こ れ ら の 結 果 を 見 る と 、従 来 手 法 は ほ と ん ど ハ ン ド オ ー バ ー が 起 き て い な い こ と が 分
か る 。こ れ は 、従 来 手 法 で は 電 波 強 度 を 指 標 と し て 接 続 先 AP を 決 定 し て い る た め 、AP1
付近から中心付近に至るまで、ほぼずっと AP1 の電波強度が最も強いので、AP1 に接続す
ることが多くなったと思われる。一方、提案手法は早い段階で接続先が分散していること
が分かる。AP ごとの平均片方向遅延をもとに接続先 AP を選択しているため、必ずしも電
波強度の強い AP1 だけではなく、接続 の 分 散 が 図 ら れ て い る こ と が 分 か る 。
Fig. 5.33: 端末 ご と の 接 続 先 AP(従来 手 法)
Fig. 5.34: 端末 ご と の 接 続 先 AP(提案 手 法)
5.5.5.2 MOS 値及び片方向遅延のばら つ き
前 節 に お い て ハ ン ド オ ー バ ー 動 作 の 詳 細 を 示 し た 実 験 B-1 に 関 し て 、MOS 値 や 片 方 向
遅延の端末ごとのばらつきを、Fig. 5.35 及び Fig. 5.36 に示 す。
この結果を見ると、片方向遅延はほぼ全ての端末で改善していることが分かる。また、
MOS 値に関しては、移動していた Group A の端末群 (STA1 から STA5) はあまり改善が見ら
評価結果と考察
58
Fig. 5.35: 端末 ご と の MOS 値
第5章
Fig. 5.36: 端末 ご と の 片 方 向 遅 延
第5章
評価結果と考察
59
れ な い が 、そ れ 以 外 の 端 末 は お お む ね 値 が 改 善 し て い る 。値 自 体 の 端 末 ご と の ば ら つ き
は比較的大きくなっているが、改善が見られるという傾向はほぼ一致しているといえる。
5.5.6
ハンドオーバーにかかる時間に関する考察
提 案 手 法 に よ る ハ ン ド オ ー バ ー に か か る 時 間 を 調 べ る た め 、ハ ン ド オ ー バ ー が 起 き て
いる前後の MOS 値の変化を調べた。5.5.5 節で取り上げた実験 B-1 の中から、STA4 を例に
取り、MOS 値の変化を図に表した結果は Fig. 5.37 に示す通りである。なお、この範囲内で
は 267 秒に 1 度ハンドオーバーが起き、その後さらにハンドオーバーが起きたが、その際
に は 277 秒 付 近 で 接 続 が 切 れ 、279 秒 で 元 の AP に 再 接 続 し 、281 秒 で 新 し い AP に 接 続 す
るという動きとなっていた。
Fig. 5.37: ハンドオー バ ー 時 の MOS 値 変 化 (提 案 手 法)
この結果を見ると、ハンドオーバー時に、MOS 値が悪化し始めてから安定するまで、お
よそ 4 秒間ほどかかっていることが分 か る 。
一方、従来手法の場合にハンドオー バ ー に か か る 時 間 は Fig. 5.38 に 示 す 通 り で あ る 。
Fig. 5.38: ハンドオー バ ー 時 の MOS 値 変 化 (従 来 手 法)
従来手法においても、ハンドオーバー時に、MOS 値が悪化し始めてから安定するまで、
およそ 4 秒ほどかかっており、ハンドオーバーにかかる時間という点では、従来手法と提
案手法の間で大きな差はないと考えら れ る 。
第6章
まとめと今後の課題
– 60 –
第6章
6.1
まとめと今後の課題
61
まとめ
本論文では、無線 VoIP のハンドオーバー時に、移動中の端末のみでなく、周辺エリアに
存在する全ての VoIP 端末の通話品質を向上させることを目的とし、AP ごとに接続中の端
末 の 平 均 片 方 向 遅 延 値 を 求 め 、最 も 遅 延 時 間 の 小 さ い AP が 最 も 負 荷 の 小 さ い AP で あ る
と推定し、そこへハンドオーバーさせ る 手 法 を 提 案 し た 。
提 案 手 法 の 有 効 性 を 検 証 す る た め 、シ ミュレ ー ション に よ る 検 証 を 行った 。ま ず、端 末
数を 16 台とした場合、従来手法に比べ、提案手法では MOS 値がある程度改善したが、明
ら か に 優 位 性 が あ る と は い え な い 差 で あった 。そ こ で 、AP へ の 負 荷 を 増 や す 目 的 で 端 末
数を 20 台にした場合のシミュレーションを行った。その結果、従来手法に比べ、提案手法
で は MOS 値 が 大 き く 改 善 し た 。特 に 、一 部 の 端 末 が 移 動 す る シ ナ リ オ で は 、通 話 品 質 を
示す MOS 値の値が大きく上昇し、通 話 品 質 の 改 善 が 確 認 で き た 。
MOS 値 の 変 化 の 要 因 を 探 る た め 、片 方 向 遅 延 と RTP ジッタ の 値 を 計 算 し 、検 証 を 行っ
た 。そ の 結 果 、片 方 向 遅 延 と RTP ジッタ の 値 が MOS 値 に 影 響 を 与 え て い る と 考 え ら れ る
ことが分かった。同時に、端末数が 20 台の 場合 は、片方向 遅 延と RTP ジッタの値 自体 が、
実用上問題のある大きさであることも 分 かった 。
6.2
6.2.1
今後の課題
実環境による評価
本 研 究 で は 、片 方 向 遅 延 を 中 心 と し た 指 標 を 用 い て AP 選 択 手 法 を 提 案 し 、シ ミュレ ー
ション に よ り 評 価 を 行った 。シ ミュレ ー ション の 結 果 、あ る 程 度 の 効 果 を 挙 げ る こ と が 分
かったが、今後は実環境による評価が必要になると思われる。というもの、今回のシミュ
レーションでは、端末から接続管理サーバへの情報伝達時間や、接続管理サーバでの処理
時 間 な ど が 反 映 さ れ て い な い の で 、そ れ ら で 発 生 す る 遅 延 に よ り 通 話 品 質 が 悪 化 す る 可
能性があるためである。情報伝達時間や、処理時間はシミュレーションすることが難しい
ため、実際に PC 等に本手法を実装し 、実 験 し て い く 必 要 が あ る 。
6.2.2
VoIP 以外のトラフィックが存在する場合の考慮
本研究では、VoIP トラフィック以外は存在しない場合を想定して評価を行った。しかし、
実 際 に は 無 線 LAN を VoIP の み で 利 用 す る こ と は 考 え に く く、他 の ト ラ フィック と の 混 在
環境にな ることが 多い。そう いった場 合 に 、片 方 向 遅 延 を 中 心 と し た 指 標 の み で AP 負 荷
を 正 確 に 予 測 す る こ と が で き る か ど う か は 未 知 数 で あ る 。今 後 は 、実 際 の 使 用 環 境 を 想
定し、Web やメールといったアプリケ ー ション も 混 在 さ せ た 環 境 で の 評 価 が 必 要 と な る。
6.2.3
動きが多いシナリオでの通話品質改善
本研究では、AP 選択の際の基準として、片方向遅延を中心とし、受信電波強度とパケッ
トエラーレートの 3 つを用いた。それにより、動きが少ないシナリオでは比較的良い結果
第6章
まとめと今後の課題
62
が得られたが、動きが多いシナリオではあまり大きな改善が見られなかった。そこで、今
後はこれら 3 つの指標だけでなく、他の研究でも用いられている、AP に流れるトラフィッ
ク 量 、Traffic Stream の queue サ イ ズ な ど の 指 標 な ど を 用 い 、動 き が 多 い シ ナ リ オ で の 通 話
品質の改善を課題とする。
6.2.4
片方向遅延及び RTP ジッタの値の改善
端末数が 20 台の場合、既存手法に比べ、提案手法では MOS 値を大きく改善することが
できたが、片方向遅延及び RTP ジッタの値自体は実用上問題のある大きさであった。端末
数が 16 台の場合は片方向遅延及び RTP ジッタの値に大きな問題はなかったが、IEEE 802.11b
の理論帯域である 11Mbps の帯域があ れば 、20 台の 端末 、すな わち AP1 台当た り 5 台の 端
末は容易に接続可能なはずである。今後は、なぜ片方向遅延及び RTP ジッタの値が実用上
問題のある大きさになったのか原因究明を進め、さらにその解決策を考える必要がある。
謝辞
本 研究を進めるにあたり、多くの方々の ご 協 力 を い た だ き ま し た 。
相 田 仁 教 授 に は 、研 究 の 進 め 方 に 関 し て 頻 繁 に 相 談 に 乗って い た だ き 、数 多 く の ア イ
ディアや有益なアドバイスをいただきました。また、途中テーマの変更を考えた際も、丁
寧にご指導いただき、適切な目標の設定を行うことができました。2 年間大変お世話にな
り、心から感謝しております。ありが と う ご ざ い ま し た 。
助教の藤枝俊輔氏には、研究に関することだけでなく、実際のネットワーク運用に関す
る ノ ウ ハ ウ を 教 え て い た だ き 、多 く の 面 で 勉 強 さ せ て い た だ き 、あ り が と う ご ざ い ま し
た。また、秘書の中山早百合女史には、事務手続きをしていただいただけでなく、日頃か
ら 暖 か い 言 葉 を か け て い た だ き 感 謝 し て お り ま す。技 術 専 門 職 員 の 千 葉 新 吾 氏 に は 研 究
室の生活面で大変お世話になり、あり が と う ご ざ い ま し た 。
同期として、不安に駆られながらも、互いに切磋琢磨し、苦しみや喜びを分かち合った
アピラックウィリヤ・ウィッタヤー氏 、佐 伯 嘉 康 氏 、杉 谷 心 氏 に 感 謝 い た し ま す。
そして、相田研究室に配属された 2006 年 4 月から現在までの 2 年間、様々な面で私の研
究生活を支えてくれた研究室の先輩、後 輩 、研 究 生 の 方々皆 様 に 感 謝 い た し ま す。
最後に、ここに至るまで、私に多く の チャン ス を 与 え て く れ た 家 族 に 感 謝 い た し ま す。
2008 年 1 月 29 日
– 63 –
参考文献
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