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無線干渉実験 慶應義塾大学大学院 政策・メディア研究科 金田 裕剛
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今日のアウトライン 無線通信規格の紹介 無線機器による干渉問題の説明 実習として干渉問題を体験
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無線通信規格の紹介
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各種無線通信規格 衛星通信 携帯電話(cdmaOne, IMT-2000) 無線LAN(802.11b) Bluetooth
IrDA(赤外線)
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様々な無線技術 無線LAN 衛星通信 通信範囲の規模により図示 PAN セルラーネットワーク
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衛星通信
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衛星通信 C band(4~8GHz帯） Ku band （12~18GHz帯） Ka band (27~40GHz帯)
降雨減衰がなく、伝搬損失が小さい 設置場所に制約がある Ku band （12~18GHz帯） 降雨減衰や伝搬損失はあるが比較的小さい 設置場所にCバンドほど制約がない Ka band (27~40GHz帯) 広帯域通信が可能。降雨減衰が大きい 設置設備が高い 衛星間通信にも利用される
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セルラーネットワーク
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セルラーネットワーク 名前の通りセル(細胞)のように細かく分割されたネットワーク
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携帯電話 PDC(Personal Digital Cellular) cdmaOne W-CDMA, cdma2000(IMT-2000)
800MHz帯と1.5GHz帯 データ転送速度･･･9.6Kbps cdmaOne 800MHz帯 データ転送速度･･･128kbps W-CDMA, cdma2000(IMT-2000) 2GHz帯 データ転送速度･･･２Mbps(静止時）
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キャンパスネットワーク
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無線LAN ベースステーションモード アドホックモード 有線ネットワーク アクセスポイント
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無線LAN IEEE802.11a IEEE802.11b IEEE802.11g HIPERLAN(欧規格) 5GHz帯
最大伝送速度･･･54Mbps IEEE802.11b 2.4GHz帯 最大伝送速度･･･11Mbps IEEE802.11g 最大伝送速度・・・54Mbps HIPERLAN(欧規格) 最大転送速度･･･54Mbps
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802.11bの仕組み 2400MHz～2497MHzの周波数を用いる 直接拡散方式 CSMA/CA
一度に幅広い周波数帯を使う CSMA/CA 他のキャリアがないか検出してから送信
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パーソナルエリアネットワーク 近距離の情報通信 機器同士のネットワーク
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パーソナルエリアネットワーク IrDA Bluetooth HomeRF ECHONET 赤外線を使用 最大伝送速度･･･16Mbps
2.4GHz帯 最大伝送速度･･･1Mbps HomeRF 最大伝送速度･･･10Mbps ECHONET 426MHz帯 最大伝送速度･･･9600bps
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Bluetoothデバイス
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Bluetoothの仕組み 2402MHz～2480MHzの周波数を用いる 周波数ホッピング方式
1秒間に1600回ホップを変更 TDD (Time Division Duplication) 同じ周波数帯を使うキャリアがいても構わず送信
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無線周波数帯図 携帯電話 PHS 802.11b Bluetooth ISMバンド HomeRF 電子レンジ 800MHz～ 2GHz
アマチュア無線 HomeRF 電子レンジ 800MHz～ 2GHz 2.4GHz 5.2～ 5.8GHz 5.8GHz～ 802.11a HYPERLAN 衛星通信
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2.4GHzの周波数帯 ISM(産業科学医療用)バンド MSS アマチュア無線 Bluetooth IEEE802.11b
移動体識別システム アマチュア無線 MSS Bluetooth IEEE802.11b 2.400 2.427 2.450 2.475 2.484 2.497 2.500 [Hz] ISMバンド…Industry Science Medical band
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電波干渉問題
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電波の干渉 同一周波数、またはその近傍の周波数を使う他の無線機器があると、互いの電波をかき乱したり相殺したりしてしまう ↓ 干渉の問題発生！
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802.11b & 電子レンジの場合 電子レンジ 両者とも2.4GHz帯を用いるので、干渉が起きる 802.11bの動き 2.45GHz帯
波長12cm(マイクロ波) 両者とも2.4GHz帯を用いるので、干渉が起きる 802.11bの動き 電波にノイズがのってもデータが正しく送れるようチェック機構、再送機構を備える ただし、その分速度が低下する
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実習
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実習内容 無線LANをアドホックモードで接続する 以下の通信をそれぞれ10回行う netperfという通信速度測定ソフトを用いて
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Netperfの使い方 送信・受信で1セット 送信側から受信側へ帯域限界までデータを送り測定する Netperf.exe…送信側プログラム
送信・受信で1セット Netperf.exe…送信側プログラム Netserver.exe…受信側プログラム 送信側から受信側へ帯域限界までデータを送り測定する
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Windowsでのアドホックモード 2000の人 XPの人 付属のクライアントマネージャごとに異なるのでTAに相談してください
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Linuxでのアドホックモード iwconfigコマンドを利用 プライベートIPをつける Pingコマンドで通信できるかお互いにテスト
iwconfig eth1 mode ad-hoc iwconfig eth1 essid “WIRELESS” プライベートIPをつける ifconfig eth XX Pingコマンドで通信できるかお互いにテスト
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netperf測定方法 片方のコマンドプロンプトでnetperfのあるディレクトリに移動し受信側を起動
netserver もう片方から同様にして送信プログラムを起動 netperf –H <相手のIPアドレス>
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測定結果をグラフにしよう Excelなどに結果を入力してグラフにしてみてください。
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演習課題 今日測定したデータをwebから提出してください。 実験内容と測定した結果からわかることを考察として書いてください。
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干渉対処策 無線LAN(802.11b)の干渉を防ぐ方法は? 通信チャンネルを変更することで回避できる場合あり
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IEEE802.11bチャンネル分布
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まとめ 無線の規格によって、割り当てられている周波数帯は異なる 電波の周波数帯が重なると干渉が起きる
干渉は通信チャンネルを変更して防げる場合がある
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