GNU Radioを用いた無線アドホックネットワークにおけるデータ配信手法評価のための省スペース実験環境の構築

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  • Using GNU Radio for Narrow Space Experiments on Data Distribution in Wireless Ad-hoc Networks

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抄録

無線ネットワークを対象としたプロトコルの評価ではシミュレーションを用いることが一般的であるが，シミュレーションと実環境の双方で評価を行うことは重要である．本論文では，無線通信環境が劣悪な環境で効果を発揮するプロトコルの実環境評価を低コストで行うことを目的とし，方法の1つとして，GNU RadioとGNU Radioの専用端末USRP2を用いて狭いスペースでパケットレベルでのロス率を変更可能な実環境評価が行えるテストベッドを提案する．本テストベッドでは，USRP2の送信出力を変更するためにGNU Radio内のデジタル増幅器の増幅率を調整することによってUSRP2の無線通信半径を5m程度まで制限し，5m×5mの限られたスペースに，エンド間の通信経路にマルチホップによる転送が存在するようなネットワークを構築できる．同テストベッドを用いて期待どおりの実験が行えるかを確認するために，構築したネットワークを用いて，パケットレベルでのRandom Network Codingを用いた情報配信手法の実験を行った．同様の環境を想定したパケットレベルのシミュレーションの結果との照合により，実験で得られたパケットロス率に近いパラメータを用いたシミュレーションによって実験と同様の結果を得られることを確認し，提案したテストベッドの利用可能性を示した．

To evaluate the performance of protocols on wireless ad-hoc networks, approaches both by simulation and experiment in a real environment are important. In this paper, we propose to use a software-defined radio platform GNU Radio and its dedicated device USRP2s to built a flexible and narrow space wireless network testbed for evaluating protocols designed for use in lossy wireless networks. Our testbed can control USRP2's wireless communication range less than 5m by adjusting the gain of the digital amplifier in GNU Radio and the analog amplifiers in USRP2 and enables to deploy a multi-hop network in a 5m×5m square. To confirm that the proposed testbed can be used for evaluating packet loss-resistant protocols, we conducted experiments of a data dissemination protocol leveraging random network coding using the testbed. The measurement results were almost the same as the simulation results obtained by a packet-level simulator with the similar values of link packet loss ratio observed in the testbed and showed the potential of the testbed for the use of evaluation of data dissemination protocols for wireless ad hoc networks.

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