セルラーネットワークを融合した システムのモデル化と性能評価

し、こ −ミ「トー丁  

2⑳掴辱容季節究発表会   

アドホックネットワークと   セルラーネットワークを融合した  

システムのモデル化と性能評価  

01704934国際電気通信基礎技術研究所＊山中佐知子YAMANAKASachiko   国際電気通信基礎技術研究所下原勝意SHIMOHARAKatsunori  

皿 臆臨め臆  

近年、エビキタス環境の実現へ向けてアドホックネットワークの研究も盛んに行われている。従来は主にセル   ラーネットワークの研究が行われてきたのだが、インフラ、セルの基地局に縛られるといった制約があった。ま   た、災害時、故障時などにインフラ、基地局がストップしてしまったら通信ができないというデメリットがある。  

一方、アドホックネットワークはリレー式に通信をつなぐマルチホップ機能があってインフラに縛られずフレキ   シプルである【11，【2】。ただ一般にセルラーネットワークよりもスループットが低下すると考えられている。そこ   で、本箱では両者の欠点を補ったより効率的なシステムを考える。  

主 シ∴ナ．土工茫デ舟   

チャネル数が財で同じ大きさのセルA、セル臥そしてそれらのオーバーラップした僚域をハンドオフエリア   として考える。セルAに生起した新規呼はセルAのチャネルが空いていれば使用し、全部使用されている場合、  

中継できたらセルBへ中継してセルBのチャネルを使用する。セルBで生起した新規呼も同様。ハンドオフエリ  

アで生起した新規呼は、セルA、セルBのチャネルで使用されているチャネル数の少ない方のセルのチャネルを   使用する。セルAからセルBへ移動する際に発生するハンドオフ呼も同様にして、セルA、セルBの使われてい   るチ ネル数の少ない方のチャネルを使用する。同数使われている場合は0．5の確率でどちらかのチャネルを使用   する。セルA、セルBのどちらのチャネルも全部既に使われているなら、最大許容数Qの待合い室でユーザがハ   ンドオフエリアにいる間はどちらかのチャネルが空くのを待つことができる。また、中継局によってカバーされ  

る範囲を率gで表わす。  

認 解析歴数値結果   

本稿で考慮するシステムの状態を（iふS）で表わし、その定常状態確率を恥，．と定義する。ここではセルAで   使用されているチャネル数、jはセルBで使用されているチャネル数、βはハンドオフエリア内でチャネルが空く  

のを待っている呼数を表わす。呼の到着はポアソン分布、サービス時間は指数分布に従うと仮定する。セルAに生   起する新規呼の呼損率、セルBに生起する新規呼の呼損率、ハンドオフエリアに到着する呼の呼税率をそれぞれ  

且ん凡月，凡とすると、それらは次のように求められる。  

8  財−1  

島A＝∑抑抑＋∑裾川（1−J）・  

β＝O   J＝O   

Q  ^財−1  

揖＝∑抑胸＋∑礼叫0（1−g）・  

g＝O   i＝0  

凡＝p叫叫Q．  

（1）   

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次に、待合室で待っていたが、最終的にチャネルを得ることができずに待合室から出て行く呼を考え、この確   率を凡′で表わす。待合室中の注目した呼が待合室から出て行く、または通話を終了するまでの時間の確率変数を   ズとし、それ以外の呼が使用中のチャネルを手放す、または待合室から出て行く、または通話を終了するまでの   時間の確率変数を鴇とし、それぞれパラメータ仙，〝たの指数分布に従うと仮定する。且，は次のようになる。  

甲＞瑚 

＝β−J＋3 。  ）  

（   q−18＋1  

孔＝∑∑鍬抑  

β＝OJ＝1   

〃w  

（4）  

拘w＋〝∫−J＋2    た  

ここで、たは待合室の順番を表わし、〃はサービス時間、‰は待合室中の呼がハンドオフエリアから出ていくま   での時間を表わすパラメータで指数分布に従い、Jは待合室中の呼が何ステップ目で待合室から出て行くかという   数を表わしている。また仲山＝〃＋仙．   

これらの解析の特性億を得るために、パラメータを次のように設定する。直径100mのセルでハンドオフエリア   が10mのセルを分速50mのユーザが直進するとして、通話時間は120秒とする。また、セルBにおいて新規呼   が到着する発生率は0．1とし、セルAにおいて新規呼が到着する発生率は囲のように変化するものとする。  

8   ■︶   7   ■5   ■0   5  −う   ▲さ   4  m  7  〇． ．8  〇． ．5  α  ．4  0  ︒ 些即蓋∪−0書留q2︒dP乳即石   倉五月0邑Pちeむ一Pu叩P葛〇一山  

0．3     0．4     0．5    0．8    0．7     0．8    G8∩8rationrat80fn￠WCall＄incellA   

0．3     0．●     0．5     0．8     D．T     0．8  

G8nera 0nrat80fn伊〝Ca帖＝nc8‖A  

図1：セルA，Bにおける新規呼の呼損率  図2：ハンドオフエリアに到着した呼の呼損率と待   合室中の呼がチャネルを獲得できずに退去する確率  

図1から、セルAにおける新規呼の呼損率とセルBにおける新規呼の呼税率の億の差は、セルAに到着する新   規呼の発生率が増加するとともに大きくなっている。これは、セルAにおいて到着する新規呼の発生率が増加す  

るとともに、中継によるセルBのチャネル使用も徐々にできなくなるためだと思われる。図2から、セルAに到   着する新規呼の発生率が増加するとともに、どちらの特性値も増えているが、呼損率の方が大きく増している。ま   た図2を図1と比較したら、特性値自身の値はかなり小さい。これはハンドオフエリア内の呼は待合室で待てる   ことと、両方のセルのチャネルを使用できることによる。   

本稿では、アドホックとセルラーを融合させたシステムのモデル化を行いその特性値を調べた。数値結果にお  

いては、セルAにおける新規呼の発生率を変化させたが、他のパラメータを変化させたときの様子も検証する必   要がある。   

謝辞  

本研究は通信・放送機構の研究委託により実施したものである。  

参考文献  

【1］D・RemondoandI・G・Niemegeers， AdHocNetworkinginFutureWirelessCommunications， Computer   

【2】T・Wh，C・HuangandH・Chao， ASurveyofMobileIPinCellularandMobileAd−HocNetworkEnviron−   

ments， AdHocNetworks，pp．1−20，2003．  

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