未知の特性を含む環境を想定したセンサーネットワーク 設計に必要や特性設計に必要や特性

3.5.1 ノードの移動モデル

ノード数が変動する場合や、ノード密度が低くすれ違いの頻度が低い場合は、その移動 モデルも考慮した検討を行わないと、期待した性能が得られない事が明らかとなった。自 動車や人などの移動データは、近年のビッグデータに代表されるユビキタスなデバイスか ら取得したデータで実データを再現可能な場合もある。しかし、野生動物など、行動モデ ルが不明な場合もある。その場合は、他の近似の事例や、既存の移動モデルを用いて積極 的な推定を行う必要が有る事が明らかとなった。

3.5.2 対象環境での電波伝播の再現

一般に電波伝播をシミュレーションする方法としては、計算式に奥村-秦式 [22, 23]が用 いられていることが多い。しかし、奥村-秦式は移動体のアンテナ地上高が1m以上の場合 の経験的近似式であり、動物の首輪ノードでのアンテナ地上高では計算式としては不正確 となる。また、自動車などのアンテナ地上高が一定程度有る場合でも、個々のノードが移 動している場合は、建物や地面などの遮蔽物による影響を受ける。これまでの、センサー ネットワークエミュレーションでは建物などの遮蔽物は再現していたが、想定する環境が 屋内であったり、通信デバイスの電波伝播距離が短い等の理由で、地形による影響はあま り考慮されてこなかった。

より詳細な電波伝播シミュレーション手法として、SRTM-3 [24]とLongley-Rice Model [25]

を用いた電波伝播シミュレーションが行われている [26]。しかし、SRTM-3はアメリカ国 内で解像度10mその他地域で30mである。IEEE 802.15.4の様な近距離通信の伝播距離は

100m〜200mであり、地形情報としての解像度が不足している。

これに対し、2007年より国土地理院が作成、公開している基盤地図情報では全国5mメッ シュの標高データ(一部地域は10m)の地形データが公開されている。既知の電波伝播モ デルと国土地理院が公開している基盤地図情報を組み合わせてシミュレーションすること で近距離通信技術にも対応可能なより詳細な電波伝播シミュレーションが行えると期待で きる。

第 4 _章

ワイヤレスネットワークにおける地形の 影響

StarBED [5]で研究されているネットワークエミュレータであるQOMB [11]は、建物等 の障害物データ、屋外・屋内と言った環境パラメータやデバイスの特性を基にワイヤレス ネットワークのエミュレーションを行う事が出来る。QOMBは位置情報やデバイスの特性 を基に電波環境をエミュレーションするQOMET [27]や通信デバイスのエミュレーション を行うモジュールなどから構成されている。そして、ノードの移動やノイズ源、障害物を パラメータとして与えることでユビキタス環境での大規模なネットワークエミュレーショ ンを行うことが可能である。

しかし、現状のシステムは人間が持ち歩くデバイスや車載デバイスを想定した市街地や 屋内での環境再現を想定して設計されており、電波の減衰モデルはFaria [28]らの近似式 を利用している。その為、本研究で必要とする地形やアンテナ地上高による電波伝播の変 化など起伏に富む森林環境の再現に必要なパラメータを再現する機能はない。

市街地や、林野部を対象とした電波減衰の近似式はこの他にも、奥村/秦式等[22, 23]が 有名であるが、いずれも通信機器の地上高が1m程度の人が持つ、携帯電話など小型デバ イスとしては比較的長距離の通信を行えるデバイスを想定しており、起伏に富んだ地形の 影響を十分には反映できない。

図 4.1: 白峰農業体験学習施設多目的広場:白山市