LAN

卒 業 研 究 報 告

題目

光無線

HUB

でのセル切り替え手法に

ついての一検討

指導教員

植田 和憲 講師

報告者

1090248

進藤 遼

平成

21

年

3

月

19

日

高知工科大学工学部 電子・光システム工学科

目 次

第 1 章 序論 1 第 2 章 既存技術 3 2.1 無線通信 . . . . 3 2.1.1 光無線通信 . . . . 4 2.1.2 無線 LAN . . . . 6 2.2 ハンドオーバ . . . . 8 第 3 章 研究概要 12 3.1 提案手法 . . . . 12 3.2 実験環境 . . . . 14 第 4 章 シミュレーション 15 第 5 章 まとめ 21 謝 辞 22 参考文献 23 付 録 A ソースコード 24 A.1 起動プログラム . . . . 24 A.2 切り替えプログラム . . . . 24

第

1

_{章 序論}

近年の移動端末は、電波を基にしているものが主流である。電波による無線通信に関して は、利用者・事業者の増加に起因する電波同士の干渉や、電波の傍受などによる情報漏えい といったセキュリティなどの面で多くの問題が指摘されている。無線通信は遮蔽物があって も基地局と通信を行うことができ障害物に強いが、逆に電波の範囲内なら情報を読み取られ てしまうなどのデメリットがある。 一方、光無線通信は、光を媒体として用いるものである。光は指向性が強く単一方向への 照射が可能であるため、場合によっては長距離伝送も可能である。そのため、固定された状 態で屋外や屋内などに利用されていることもある。また、指向性が強いことで傍受などのセ キュリティの問題を回避しやすい。ただし、指向性が強いことは端末の移動に関してはデメ リットとなり、移動しながら基地局との通信を維持することが難しい。そのため現状では、 光無線通信は携帯型の移動端末などには広く利用されていない。さらに、電波による無線通 信とは違い、光無線通信は遮蔽物があると基地局との通信を行うことが難しくなる。その代 わりに単一方向への照射を行うことで他人に通信の内容を傍受される危険性を低くすること ができるというメリットがある。このように、光無線通信にはメリットもあるが解決するべ き問題も多い。 これらの背景から、高知工科大学光通信システムセンターでは、私学助成ハイテクリサー チセンターによる「柔軟でセキュアなフォトニックユビキタスネットワークの実現」という、 前述した問題を解決するためのプロジェクトを推進している。プロジェクト内では、光無線 システムの全体設計、光無線ハブの LSI 設計、変調方式、通信の高速化・高信頼化をキー ワードとして各種課題に取り組んでいる。 本研究の目的は、光無線システムにおけるハンドオーバ方法を確立することである。その ためには、光無線通信に適用するハンドオーバ技術の検討、光無線ハブへの適用を想定した

無線通信の機器を用い、光無線通信におけるセル切り替え時のハンドオーバを想定したチャ ネル切り替えプログラムの実装とそれを用いたデータ転送実験における通信維持性能の検証 である。

第

2

_{章 既存技術}

今現在の無線通信は多くの種類が存在しており、序論で述べたように無線通信には利用者・ 事業者の増加に起因する電波同士の干渉や、電波の傍受などによる情報漏えいといったセ キュリティなどの問題が多く存在している [1]。無線通信の中で光無線通信は無線通信と違い 光を媒体としており、光は指向性が強く光を単一方向への照射が可能であるため電波の傍受 などを受けにくく、セキュリティ面では無線通信とは違い問題が少ない。しかし、光無線通 信は移動通信をおこなうのが困難である。光無線通信は光を単一方向のみへ照射するので、 電波のように全方向へ電波を飛ばすことはできない。このことから、特定方向にしか通信で きる範囲が存在しない光無線通信では固定通信は可能でも、移動しながら基地局と自由に通 信を行うことは難しい。基地局の電波の範囲セルを端末にて別のセルへ切り替えることをハ ンドオーバといい、移動中にセルの切り替えを行えなければ通信は途切れてしまう。無線通 信を利用してデータの送受信をする LAN システムのことを無線 LAN といい、無線 LAN に は端末と通信を行うアクセスポイントが必要となっている。

2.1

無線通信

無線通信とは電波を使用して離れた端末と通信を行うことであり、無線と呼ばれる。無線 通信には、携帯電話や PHS などのように電波を使用するものや、光や音波を使用するもの も含まれており [2]、光を使用するものは光無線通信と呼ばれる。 電波は空間を伝わっているので、通信に配線などを必要としておらず、拡散性があるため 基地局から届く電波の範囲内ならどのような場所でも通信が容易である。特徴としては単位 時間に伝送される情報の最大量は、原理的に周波数の高さやその幅によって決定している。 また、電子レンジのような電波などを発生する他の機械からの妨害による影響を受けやすく、

存在する。そのため、第三者による情報の取得が困難な変調方式を用いており、情報自体を 暗号化するなどの手段を講じることが多い。

2.1.1

光無線通信

今現在存在する光無線通信は室内及び屋外で固定された状態で使用されており、特定範囲 内の通信が多く屋外での光無線通信は長距離伝送が主流で最大約 4 キロメートルもの距離で の通信も可能である。しかし、光無線はセル間の切り替えが考慮されておらず、基地局との 通信中にセルを移動する場合一度基地局との通信は遮断されてしまい、もう一度基地局と通 信を接続し直す必要がある。 光無線通信とは、赤外線から可視光線までの間の波長の電磁波を用いた通信であり、無線 通信の一種となっている。光無線通信は天候などの妨害により通信に影響が現れると言われ ていたが、技術の進歩により数 Mbps∼数 Gbps 程度の通信速度が得られるようになった [3]。 近年の電波による無線通信の需要の増加による電波資源の逼迫などの事情から、今後の有力 な近距離通信手段として注目されている。また基本的に無線伝送路は電波法にいう電波でな いため、無線局免許が不要であることも利点である。ノート PC, 携帯電話やリモコンなどに 使われている赤外線通信や IrDA も光無線通信の一種であり、LED による証明光源や信号機 から、特殊な変調により、人の視覚に認知されないように発行して光無線通信を行う機器も コンセプトモデルとして開発されており、光源にはレーザや LED が使用されていて光線は 赤外線や可視光、用途例に関しては衛星間通信や屋外通信、光無線通信などに使われる。 本プロジェクトにて使用される光無線 HUB はアレイ状に並んだ発行素子・受光素子を内 蔵しており、端末側には発行素子・受光素子の角度を変更することができる機構が内蔵され ている。光無線 HUB と端末にてデータの中継を行うことができる (図 2.1)。端末から送られ る光を基に端末の移動を検知し、適切なセルの切り替えをを行う。 無線通信を行うには HUB が必要で、光無線通信には光無線 HUB が必要となっている。光 無線 HUB とは光無線通信に必要なアクセスポイントであり、LAN システムの通信の中継に 必要な機器である。

横 横 横 横８０８０８０８０ｃｍｃｍｃｍｃｍ 縦 縦 縦 縦８０８０８０８０ｃｍｃｍｃｍｃｍ 円 円 円 円ががががセルセルセルセル 光無線 光無線 光無線 光無線ハブハブハブハブ 光素子 光素子光素子 光素子 移動 移動 移動 移動するするするする 図 2.1: 光無線 HUB

2.1.2

無線

LAN

無線 LAN とは、無線通信を利用してケーブルなどの配線を使用せずにデータの送受信を 行う LAN システムのことであり、ワイヤレス LAN と呼ばれる。特に IEEE802.11 諸規格に 準拠した機械で構成されるネットワークのことを指すことが多く、パソコンや PDA 等にお いて一般的に利用されている。また無線 LAN のセキュリティ問題は通信内容を見られたり不 正に進入されたりなどあるがそれを防ぐための機能も存在しているが、近年、一部の暗号方 式が一瞬で読み取られてしまうなどの問題があり、安全とはいえなくなってきた。無線 LAN のセキュリティ機能にはデータの暗号化とアクセス制御の二種類があり、暗号化には複数の 種類が存在する。 無線 LAN には複数の種類が存在しており、無線通信は電波方式 (スペクトラム拡散方式、 DSSS方式、FHSS 方式)、電波置き換え方式が使用されており、光無線通信に使用されてい るのは、赤外線方式、IrDA 方式、レーザ方式となっている。 電波方式は 2.4GHz 帯と 5GHz 帯の両方にて電波免許が不要な周波数帯の電波を使用して いる。2.4GHz 帯ではセキュリティに優れ、またノイズにも強いスペクトラム拡散通信方式 という通信方式が使用されている。5GHz 帯では直交周波数分割多重変調が使用されている。 スペクトラム拡散方式は一般的な無線とは通信の方法が異なる。一般の無線では特定の周波 数を使用して通信を行っているが、この特定の周波数にノイズがあると電波干渉により通信 ができなくなってしまうという欠点がある。一方、スペクトラム拡散通信では広い幅の周波 数を同時に使用して通信を行う方式で、特定の周波数に雑音があっても他の周波数の信号が 邪魔されないためノイズに強い通信方式となっている。同時に広い幅の周波数信号を作るの に特殊な符号を使用しているため、この符号を認知できないとデータ信号を正確に受信する ことができない。スペクトラム拡散方式を使用することで、PC の使用者以外には通信の中 身を傍受されることがほとんどなくなり、セキュリティに強くなっている。DSSS 方式は正 式名称を Direct Sequence Spread Spectrum と言い、日本語では直接拡散方式と呼ばれてい る。この方式は、BPSK という位相変調した後に PN コードと呼ばれる特殊な拡散域信号を 掛け算することで、周波数スペクトラムを広範囲に拡散して送信する方式である。ノイズに 強く高速であるという特徴も持つ。FHSS 方式は周波数ホッピング方式と日本語で呼ばれ、 スペクトラム拡散方式のうち 4FSK または BPSK という位相変調した後に、搬送波周波数を

拡散符号からできるホッピングパターンに沿って切り替えることで拡散域信号に拡散して送 信する方式である。帯域をマルチチャンネル化して利用するため、同時に複数の端末で通信 が可能で、消費電力を抑えられるという特徴を持つ。 電波置き換え方式は無線方式と同様に ISM バンド周波数帯の電波を使用し、2Mbps とい うある程度の転送スピードを出すことができる。 ここまでが無線通信に分類される通信方式である。 光無線通信に分類される通信方式は 3 種類存在する。 赤外線方式は赤外線の直射光か反射光が届く範囲でしか利用できないため設置場所に制約 が存在しており、伝送距離も 10m 以下という短所があるが転送スピードが速いため通信を 妨害されないようにできれば有線 LAN と同等の通信速度が確保できるという長所がある。 赤外線方式は基幹有線 LAN の先にリピーターを繋ぎ、光無線ハブと通信する方式となって いる。 IrDA方式は現在のノートパソコンに標準装備されている赤外線インターフェースを利用 したもので、アダプタなどを使用せずに LAN 接続できる。 レーザ方式は有線 LAN 等に通信装置を繋ぎ、離れたビルにある基幹有線 LAN 同士を結ぶ ものであり、電波方式に比べ混信や盗聴の心配が無いなどの長所があるが、値段が高く遮蔽 物には弱いなどの短所が存在する [4] 。

無線 LAN にはアクセスポイントが必要である。無線 LAN アクセスポイントとは無線 LAN にて複数の端末をネットワークに接続するために必要な電波を送受信するための装置である。 アクセスポイントは異なるネットワーク間を接続するための機器であり、有線 LAN ではハ ブの役割をしている。現在無線 LAN アクセスポイントはブリッジタイプとルータータイプ の二種類が存在しており、どちらも機能は多少異なっている。特徴としてはブリッジタイプ は有線 LAN が構築されている環境に無線 LAN を使用したい場合にブリッジタイプが使用さ れている。機能的にはデーター転送の中継を行うだけであり、有線 LAN のハブに近いとい える。ルータータイプはその名のとおりルーターの機能を内蔵しており有線 LAN のハブ機 能が付いていれば有線 LAN も使用可能である。機能としてはルーティング機能などを持っ ている。主に、インターネットとプライベートネットワークの接続に使用する。

2.2

ハンドオーバ

ハンドオーバとは近年の携帯電話などのような移動体通信にて端末と通信を行っている基 地局の切り替えを行うことである [5]。セル方式を採用する移動体通信である携帯電話や PHS では、セル境界に端末が移動した場合やその他の原因により、基地局からの電波が弱くなる と、そのまま通信できなくなってしまうという障害が存在する。そのため、基地局からの電 波が弱くなる前に、別のセルの電波の強い基地局に切り替えを行うことで、基地局との通信 を維持する。 セルとは、移動通信システムの無線基地局から電波が届いて通信ができる範囲である。小 さな基地局の電波が届く範囲が集まってサービス地域をカバーする様子が細胞を連想させる ためセルと呼ばれる。 通信を切り替える手法でハードハンドオーバとソフトハンドオーバが存在している。 ハンドオーバーではいずれの方式でも基本的に基地局や移動局はいつ、どのような時に通 信状態が悪くなるか予想することができない。移動通信中の場合ほとんど端末は常に移動速 度や進行方向を変えながら移動するので、通信状態が悪くなってからハンドオーバが開始さ れることになってしまう。これにより、ハンドオーバは後追い型の処理となっている。基地 局との通信中に急激に電波状態が悪くなると、ハンドオーバ処理が追いつかず失敗する場合 には、通信を行うのは難しくなっている。 ハードハンドオーバ この切り替え手法は PDC などの第二世代携帯電話や PHS などで採用されていたもので、 当初同じ電話局に収容された基地局間でしかハンドオーバができなかったため、高速移動中 にすぐ基地局との通信が切断してしまう問題が存在していた。 ハードハンドオーバは端末が基地局と通信を行いながら移動する場合、基地局の電波強度 にてセルの切り替えを行う。端末が基地局のセルの範囲内を移動する場合、電波の届いてい る基地局が現在通信中の基地局より電波が強くなった場合、電波の強い基地局と通信を行う。 ハードハンドオーバは通信を一つの基地局としか行うことができなかったので、基地局の切 り替えにタイムラグなどが発生してしまうなどして、セルの切り替えに成功しても 1 秒ほど 瞬断が起きてしまうなどの問題が存在している。 ハードハンドオーバは、端末が基地局 A のセルの範囲内にいる場合、通信を基地局 A と

(1)

(2)

(3)

基地局

基地局

基地局

基地局

A

基地局

基地局

基地局

基地局

B

セル

セル

セル

セル

図 2.2: ハードハンドオーバ

行う (図 2.2-1)。ハードハンドオーバは電波強度にて通信を切り替えるので、端末が基地局 Bの範囲内に移動する過程で電波強度の強弱で、どちらの基地局と通信するかが決まる。基 地局 A の電波が強ければ基地局 A と通信を行い、基地局 B の電波強度が強ければ基地局 B と通信を行う (図 2.2-2) 。端末が基地局 B の範囲内に移動すると、基地局 A のセルの範囲内 にはいないので今現在通信できる基地局 B と通信を行う (図 2.2-3)。 ソフトハンドオーバ CDMA方式携帯電話、主に第三世代携帯電話等に使用されており、ソフトハンドオーバ は、常時通信できる複数の基地局と交信している。ソフトハンドオーバは常に複数の基地局 と交信して電波強度の高い基地局に順次切り替えていく方式を取っているため、受信した基 地局全てと通信を行うことで、高速移動中でも常にセルを切り替えるため、ハンドオーバが できるようになっている。端末に他の基地局からの電波が受信可能になるとその基地局との 通信を追加し、同時に受信している基地局との通信を行い、受信している基地局からの電波 が弱くなるとその基地局との通信を解除し、他の基地局との通信を継続する。常に複数の基 地局と通信するため、ハンドハードオーバにあったセルの切り替え時にある瞬断などの問題 はほとんど起きなくなっている。さらにセルの切り替えに、ハードハンドオーバのように電 波強度だけでセルを切り替えるのではなく、電波の通信品質にも考慮してセルの切り替えを 行っているため、セルの切り替えをスムーズに行うことができる [6]。 ソフトハンドオーバは端末が基地局 A のセルの範囲内にいるので基地局 A と通信を行う (図 2.3-1)。端末が移動して基地局 A と基地局 B のセルの範囲内にいるので、基地局 A と基 地局 B 双方の電波が届いている場合どちらとも通信を行う (図 2.3-2)。端末が移動して基地 局 B のセルの範囲内にいる場合、電波の届かない基地局 A との通信を解除し基地局 B との 通信を維持する (図 2.3(3))。他に通信が可能な基地局が存在すると、そちらとも基地局との 通信を行う。

(1)

(2)

(3)

セル

セル

セル

セル

基地局

基地局

基地局

基地局

A

基地局

基地局

基地局

基地局Ｂ

Ｂ

Ｂ

Ｂ

図 2.3: ソフトハンドオーバ

第

3

_{章 研究概要}

序論で述べたように、本研究の目的は光無線システムにおけるハンドオーバー方法を確立 することである。光無線通信は室内及び屋外で固定された状態で使用されており、特定範囲 内での通信が多い。室内では一度通信を始めた際に通信中の端末を移動させた場合に無線通 信とは違い、一度接続を切ってから別の場所に移動し、再度接続しなおす必要がある。高知 工科大学光無線通信センター「柔軟でセキュアなフォトニックユビキタスネットワークの実 現」というプロジェクトにて問題を解決するための研究・開発が推進されており、本研究で は光無線システムにおけるハンドオーバ方法の確立を行うことを目的としている。そのため には、光無線 HUB に適用するハンドオーバ技術の検討、光無線 HUB の適応するハンドオー バー技術の検討、光無線 HUB への適用を想定した仮想環境におけるハンドオーバ試行実験 などを行う必要がある。本研究は、電波による無線通信の機器を用い、光無線通信における セル切り替え時のハンドオーバを想定したチャネル切り替えプログラムの実装を行うことで、 光無線 HUB に適用できるプログラムの検討を行う。

3.1

提案手法

光無線通信におけるセル切り替え手法の提案を行う。光無線システムに既存のハンドオー バ技術を適用することで光無線通信の移動時の切り替えに適応させる。ハードハンドーオー バを使用して、電波強度の強弱により通信の切り替えを行うプログラムの作成を行った。作 成されたプログラムは無線ブリッジの電波強度により無線ブリッジとの接続を切り替える。 (図 3.1)。無線ブリッジとの接続の切り替えを行い、光無線 HUB への適用を想定した仮想環 境におけるハンドオーバ試行実験にてセル切り替え手法の検討を行う。

無線 無線無線 無線ブリッジブリッジブリッジブリッジ 電波強度 電波強度 電波強度 電波強度(弱弱弱弱) 電波強度 電波強度 電波強度 電波強度によってによってによってによって接続接続接続接続をををを切切り切切りりり替替替える替えるえるえる 無線 無線 無線 無線ブリッジブリッジブリッジブリッジ 無線無線無線無線ブリッジブリッジブリッジブリッジ 電波強度 電波強度電波強度 電波強度(強強強強) 電波強度電波強度電波強度電波強度(弱弱弱弱) 通信中 通信中 通信中 通信中 無線 無線無線 無線ブリッジブリッジブリッジブリッジ 電波強度 電波強度 電波強度 電波強度(強強強強) 通信中 通信中 通信中 通信中 図 3.1: チャネル切り替え

3.2

実験環境

仮想的な光無線環境として、データを受信する移動ノード用 PC とその PC へ向けてデー タを送信する PC、電波無線ブリッジ 2 台及びリピーターハブにて仮想的な実験環境の構築 を行う。機材の認識のためにデータ送信用 PC とリピータ HUB、無線ブリッジ 2 台の接続を 行い、データ送信用 PC から無線ブリッジへアクセスし、無線ブリッジ 2 台の設定を行う。 電波無線ブリッジが光無線 HUB における発行素子・受光素子の代用とし、電波無線ブリッ ジの電波の届く範囲をセルとする (図 3.2)。

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

データー

データー

データー

データー送信用

送信用

送信用

送信用PC

データ

データ

データ

データ受信用

受信用

受信用

受信用PC

ハブ

ハブ

ハブ

ハブ

図 3.2: 実験環境

第

4

_{章 シミュレーション}

仮想的な光無線環境としてデータを受信する移動用ノード PC とその PC へ向けてデータ を送信する PC、電波無線ブリッジ 2 台及びリピーターハブにて仮想的な実験環境の構築を 行う (図 4.1)。電波無線ブリッジを光無線ハブにおける一組の発行素子・受光素子の代用と し、電波無線ブリッジの電波の届く範囲をセルと仮定する。データ送信用 PC と電波無線ブ リッジ 2 台をハブに接続し、データ受信用 PC へ通信データを電波無線ブリッジを介して送 信する。片方の電波無線ブリッジを介してデータを送信している最中にデータ受信用 PC に てチャネル切り替えプログラムを用いてもう片方の電波無線ブリッジへ接続を切り替える。 切り替えのデータを取り、電波強度により正しくセルの切り替えが行えているか確認する。 その後、複数回チャネル切り替えプログラムを起動することができるプログラムにて 50 回 ほどチャネル切り替えを行うように設定し、無線ブリッジの電波強度を意図的に変更し、そ の無線ブリッジの電波の強弱で切り替えが行えているのかを確認する。チャネル切り替えプ ログラムには電波強度にてセルを切り替えた際にどちらの無線ブリッジと通信を行えている か表示されるようになっている。 データを送信するにあたり、電波無線ブリッジ 2 台とデータ送信用 PC 及びデータ受信 用 PC の識別を行うために設定を行う。識別のため、電波無線ブリッジに IP アドレス、ES-SID(SSID)、ch(チャネル)、MAC アドレスの設定を行い接続の切り替えが行えているのか データ受信用 PC にて判断する。 片方の無線ブリッジ (以降 exp125 4 と呼ぶ) には IPアドレス   192.168.125.4 ESSID (SSID)   exp125 4

図 4.1: 仮想的な光無線環境   5 MACアドレス (有線) では   00.16:01:26:30:81 MACアドレス (無線) では   00.16:01:26:30:80 となっており、もう一方の無線ブリッジ (以降 exp125 5 と呼ぶ) は  IPアドレス   192.168.125.5 ESSID (SSID)   exp125 5 ch(チャネル)   8 MACアドレス (有線) では   00:16:01:26:30:6F   MACアドレス (無線) では

  00:16:01:26:30:6E 受信側 PC の IP アドレスが   192.168.125.3 送信側 PC の IP アドレスは   192.168.125.6 となるように設定されている (図 4.2)。 無線通信のセルを切り替えるプログラムは無線ブリッジの電波強度を基にセルを切り替え るようになっており、電波強度が強いほうの無線ブリッジと通信を行うようになっている。 データ送信用 PC よりパケットの送信を行い、データ受信用 PC へそのパケットを受信さ せることで、無線ブリッジと通信が行われているかの確認を行った。仮想的な光無線環境に てハンドオーバ実験を行うことでチャネル切り替えプログラムを稼動させ切り替えのデータ を取る。 データ送信用 PC に接続された無線ブリッジ 2 台にアクセスを行い、無線ブリッジ 2 台の 電波強度の変更を行い接続の切り替えを行う (図 4.3)。exp125 4 の電波出力と exp125 5 の電 波出力を変更し、どちらかの電波の強弱を変えてチャネル切り替えプログラムを使い、50 回 ほど切り替えプログラムを起動させてブリッジ 2 台の電波強度、その強度を測った時間、今 現在どちらの無線ブリッジと通信をしているかデータを取る。50 回ほどセルを切り替えるプ ログラムを稼動させ、その内 2 回ほど無線ブリッジの無線強度を変化させ、時間ごとのデー タ取りを行った。シミュレーションの結果、電波強度の変化により exp125 4 から exp125 5 へ接続の切り替えが行われている (図 4.4 図 4.5)。

電波無線

電波無線

電波無線

電波無線ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

(4)

電波無線

電波無線

電波無線

電波無線ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

ブリッジ

(5)

IP

アドレス

ESSID(SSID)

ch

MAC

アドレス

(

有線

)

MAC

アドレス

(

無線

)

exp125_4

exp125_5

192.168.125.5

192.168.125.4

5

8

00.16:01:26:30:81

00.16:01:26:30:80

00.16:01:26:30:6E

00.16:01:26:30:6F

IP

アドレス

データ送信用

PC

データ受信用

PC

192.168.125.6

192.168.125.3

図 4.2: 機材の設定

円

円

円

円が

が

が

がセル

セル

セル

セル

ブリッジ

1

ブリッジ

2

電波強度（強）

電波強度（弱）

HUB

ブリッジ

1

ブリッジ

2

電波強度（強）

電波強度（弱）

HUB

図 4.3: 検証実験

-90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 1 1 . 2 2 3 . 5 3 5 . 6 4 7 . 5 5 9 . 6 7 1 . 6 8 4 9 6 . 4 1 0 8 1 2 0 1 3 2 1 4 4 1 5 6 1 6 8 1 7 9 1 9 1 2 0 3 2 1 5 2 2 7 2 3 9 2 5 1 2 6 2 2 7 4 2 8 7 時間 電 波 強 度 exp125_4 exp125_5

exp125_4 exp125_5 exp125_4

図 4.4: 実験結果 1 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 0 1 7 .7 5 6 3 5 .9 1 2 5 3 .9 5 8 7 2 .1 8 7 9 0 .8 8 1 1 0 8 .7 3 1 2 6 .8 3 1 4 5 .5 2 1 6 3 .5 9 1 8 1 .7 6 1 9 9 .0 3 2 1 7 .2 3 2 3 5 .4 2 2 5 3 .5 3 2 7 1 .5 6 2 8 9 .8 時間 電 波 強 度 exp125_4 exp125_5 図 4.5: 実験結果 2

第

5

_{章 まとめ}

現在高知工科大学光通信システムセンターで、私学助成ハイテクリサーチセンターによる 「柔軟でセキュアなフォトニックユビキタスネットワークの実現」という、光無線通信での 問題を解決するためのプロジェクトにおいて光無線 HUB の試作が行われている。 本研究では、光無線通信にて移動を行うためのシステムに既存のハンドオーバ技術を適用 することで、光無線通信での移動時にセルの切り替えを行えるようにすることを目標にする。 無線通信を用いた仮想的な光無線環境にて電波強度をによりチャネルを切り替えるプログ ラムを用いて、セルの切り替え実験を行った。検証の結果から、電波無線ブリッジの切り替 えが電波強度をもとに正常に行えていることがわかった。正常に稼動していることから、光 無線通信の移動を行うシステムに使用できるのではないかと考えている。後はこのプログラ ムを使用してデータ送信用 PC からデータ受信用 PC へパケットを送信することで、通信維 持性能の検証を行いながらプログラムの改良を行う。最終的にはハードハンドオーバを使用 してソフトハンドオーバ的に通信を行えるようにしたい。複数の基地局と通信ができる状態 にしておいて、通信している基地局からの電波が途切れても別の基地局と通信することで瞬 断に適応させられないかと考えている。

謝辞

本研究を進めるにあたり、日頃より多大なる御指導・御助言を賜りました高知工科大学電 子・光システム工学科植田和憲講師に深くお礼申し上げます。植田講師には研究に関して多 くの貴重な意見を頂きましたこと、ここに重ねて感謝致します。また研究全般にわたり御協 力、御助言などを頂きました先輩方、石川尚志氏、川田量久氏、北野雅士氏、高橋武尊氏、 畠中紀行氏、に深く感謝致します。そして研究について御意見頂いた同期の江波友則氏、神 矢健一氏、川崎隆裕氏、三村健氏、山本恵大氏及び三年の大久保拓也氏、勝浦大貴氏に感謝 致します。最後になりましたが、研究を続けるにあたり陰ながら支えてくれた皆様方、この 場をお借りして厚くお礼申し上げます。

参考文献

[1] 杉浦哲也，通信システムのしくみ・システムがわかる辞典，株式会社西東社，東京，2001.

[2] 井上伸雄，通信ネットワーク入門講座，電波新聞，東京，2003.

[3] 木村磐根，光・無線通信システム，オーム社，東京，1998.

[4] “無線 lan — 基礎知識，” available at http://www.allied-telesis.co.jp/products/

list/wireless/knowl.html, (accessed 2009-02-10).

[5] 斉藤忠雄，立川啓二，新版移動通信ハンドブック，森北出版，東京，2000.

付 録

A

_{ソースコード}

A.1

起動プログラム

#!/bin/sh

count=1

while [ $count -le 50 ]; do sudo sh iwlist.sh count=‘expr $count + 1 ‘ sleep 3 done

A.2

切り替えプログラム

#!/bin/sh

sudo iwlist wlan0 scanning > iwlist.log

sudo grep -A 4 ’exp125_4’ iwlist.log > exp125_4.log sudo grep -A 4 ’exp125_5’ iwlist.log > exp125_5.log

sudo grep level exp125_4.log | cut -d" " -f24 | cut -c7- > level4.log sudo grep level exp125_4.log | cut -d" " -f24 | cut -c7- >> log4.log sudo grep level exp125_5.log | cut -d" " -f24 | cut -c7- > level5.log sudo grep level exp125_5.log | cut -d" " -f24 | cut -c7- >> log5.log sudo iwconfig wlan0 >> essid.log

txpower5=‘cat level5.log‘

if [ ${txpower4} -gt ${txpower5} ] then

sudo iwconfig wlan0 essid exp125_4 #sudo iwconfig wlan0

#sudo iwconfig wlan0 >> essid.log elif [ ${txpower5} -gt ${txpower4} ] then

sudo iwconfig wlan0 essid exp125_5 #sudo iwconfig wlan0

#sudo iwconfig wlan0 >> essid.log fi

#echo "exp_4 txpower = ${txpower4}" #echo "exp_5 txpower = ${txpower5}" #time=‘date | awk ’{print $5;}’‘

time=‘perl -e ’use Time::HiRes qw(gettimeofday); my($sec,$microsec)=gettimeofday(); $curdate=localtime($sec); print $curdate . " " . $microsec;’‘

time=‘echo $time | awk ’{print $4,$6;}’‘

time=‘echo $time | sed -e "s/:/ /g" | awk ’{print $3,$4;}’ | cut -c 1-6 | sed -e "s/ /,/g"‘

time=‘echo $time | sed -e "s/\n//g"‘

essid=‘iwconfig wlan0 | grep "ESSID" | sed -e "s/\"//g" | sed -e "s/ESSID://g"

| awk ’{print $4}’‘