スライド 1

Similar documents
<4D F736F F F696E74202D205B30312D30335D E838B B C DEC8BC694C791E688EA89F15F735847

Keysight Technologies LTE規格に準拠したトランスミッタのACLR測定

出岡雅也 旭健作 鈴木秀和 渡邊晃 名城大学理工学部

PowerPoint Presentation

IEEE ax:第 6 世代の Wi-Fi テクニカル ホワイト ペーパー

LTE V2X a) Huan WANG LTE V2X for Realization of Connected Car Services Riichi KUDO a), Shinpei YASUKAWA, Tomoki MARUKO, Huan WANG, Satoshi NAGATA, and

5989_7698JAJP(POD).pdf

5989_2365JAJP.qxd

第3回卒業論文進捗報告

MX370108A/MX269908A LTE IQproducer 製品紹介

5GHz 作 15-4 DFS 試験時の通信負荷条件定義について 2019 年 3 月 1 日 NTT 東芝 クアルコムジャパン 1

Microsoft PowerPoint - ①無線通信システム概要12

15群(○○○)-8編

無線LANフレーム構成について

June 27, 2011 Copyright 2011 NTT DOCOMO, Inc. All rights reserved 2 LTE LTE LTE

format

Keysight Technologies SystemVueによるLTE-Advancedの信号生成と測定

Microsoft PowerPoint - wireless-lan.pptx

Microsoft Word - AN.doc

<4D F736F F F696E74202D2091E FCD91BD8F6489BB82C691BD8F E835A83582E >

もくじ axの 的と展開領域 標準化スケジュール 先 市場の ち上がり 主要技術 規定 スループット改善効果 ( 例 ) ax 導 に関連する電波法規則 2

Microsoft PowerPoint - ①無線通信システム概要140409

世界での接続機能を有するデバイス数の推移予測 様々な業界での IoT への注目 今後出現するアプリケーションやビジネスモデル 標準化やデバイス価格の低下などにより 接続デバイス数は増加すると予測 2022 年には合計 290 億のデバイスがネットワークに接続され そのうち 181 億以上は IoT

目次 第 1 章序論 2 第 2 章 IEEE 無線 LAN 2.1 無線 LAN の規格 無線 LAN の通信形態 無線アクセス制御 優先制御 CSMA/CA 隠れ端末 8 第 3 章実験 3.1 シミュレーション詳細 3.1

インターネット白書2015

2) では, 図 2 に示すように, 端末が周囲の AP を認識し, 認識した AP との間に接続関係を確立する機能が必要である. 端末が周囲の AP を認識する方法は, パッシブスキャンとアクティブスキャンの 2 種類がある. パッシブスキャンは,AP が定期的かつ一方的にビーコンを端末へ送信する

アンリツテクニカルNo.91

Time and Frequency Division Multiplexing の設定


CONTENTS 1 移動通信市場の動向 ( 契約者数 トラフィック状況 等 ) 2 LTE-Advancedに関する国際標準化動向 等 3 将来のLTE-Advancedサービスの展望 4 LTE-Advanced 高度化への要望 1

Microsoft Word _5G無線アクセス技術

< 目次 > 1 LTE-Advanced の高度化について 2 5G に向けた取組状況について 3 < 参考 >5G(28GHz 帯 ) の共用検討について

はじめに

パナソニック技報

N9080A LTE FDDN9082A LTE TDD LTE FDD/LTE TDD LTE FDD/LTE TDD X 3GPP LTERF RF LTE enbue 3GPP Agilent X 22 LTE FDD/LTE TDD X X CPU I/O 100 X X XX 14 www

アドホックネットワークにおける ストロングビジートーンの導入と バックオフアルゴリズム修正の提案

Microsoft Word - MD8430A_JR1200.doc

資料 12-5 新世代モバイル通信システム委員会技術検討作業班説明資料 BWA 高度化 (WiMAX R3.0) 及び定期検査の要望について 2019 年 3 月 27 日 UQ コミュニケーションズ株式会社 Copyright UQ Communications Inc. 1

情報処理学会研究報告 IPSJ SIG Technical Report Vol.2015-MBL-77 No.18 Vol.2015-ITS-63 No /12/3 異種アプリケーションが混在する無線 LAN における周波数割り当て制御方式の提案 越川徹 1 湯素華 1 小花貞夫 1

もくじ 1. IEEE TGacにおける 標 準 化 動 向 a. IEEE TGacのscope b. TGacのこれまでの 作 業 進 捗 状 況 今 後 の 予 定 c. TGac Draft D2.0の 電 子 投 票 コメント 解 決 の 状 況 2. TGac D

DVIOUT-ma

untitled

2 1. LAN LAN Aug. 02, 2008 Copyright 2008 Niigata Internet SOCiety & I.Suzuki All Rights Reserved LAN LAN WLAN

AV 1000 BASE-T LAN 90 IEEE ac USB (3 ) LAN (IEEE 802.1X ) LAN AWS (Amazon Web Services) AP 3 USB wget iperf3 wget 40 MBytes 2 wget 40 MByt

MX705110A Wi-SUN プロトコルモニタ 製品紹介

PowerPoint プレゼンテーション

PowerPoint プレゼンテーション

目次 5G( ミリ波 ) 端末の特徴 地域別 5G 導入周波数 ミリ波導入へのポイント 電波防護に関連する 3GPP 規格概要 周波数帯 帯域幅 最大送信電力 電波防護の観点から Handheld 端末で想定されるアンテナモジュールの数と配置 6GHz 以下とミリ波帯アンテナの配置例 5G で考えら

Smart solution

小量データを発生する大量無線通信機器群からの情報収集に適した無線アクセス方式 Radio access for data collections from a massive number of wireless devices generating short packets 1. 研究の背景 目

MIMOからMassive MIMOを用いた伝送技術とクロスレイヤ評価手法

まま送信する電気 OSDM-PON ( 図 2 (a)) から検討を始める. つづいて, 光信号を伝送する本来の光 OSDM-PON ( 図 2 (b)) の実現性の検討を行う. 本研究では, 検討の第 1 歩として, 次の条件でシミュレーションにより検討を行う. (1) 各ユーザ速度を 1 Gbp

1 RTS/CTS 1 Fig. 1 One example of the issue in RTS/CTS LAN CSMA/CA IEEE [11] [12] [13] [14] (SBT: Strong Busy Tone) [9] [10] SBT RTS/CTS

次世代モバイルネットワークの概要

資料 2-1 VHF 帯での利用を計画する 具体的システムの提案について 平成 30 年 12 月 21 日 ( 株 )NTT ドコモ 2018 NTT DOCOMO, INC. All Rights Reserved.

Microsoft PowerPoint

PowerPoint プレゼンテーション

デジタル通信を支える無線技術

Keysight Technologies LTEの動作と測定におけるMIMO:LTEテストの概要

No43 テレビ放送電波はどんな形?(その1・概説)

Microsoft Word - 1MA169_3J_3.doc

LTE移動通信システムのフィールドトライアル

背景 オフィスや家庭での無線 LAN 利用に加えて スマートフォンの普及に伴い空港 駅や競技場 イベント会場におけるモバイルデータ オフロードが増えています さらに モノがインターネットにつながる IoT *2 (Internet of Things) などの進展によって 無線 LAN の通信量 (

Microsoft PowerPoint 情報通信工学8章.ppt [互換モード]

No89 地上デジタル放送受信機(その1・概説)

JAJP.indd

Application Note Template

自律的無線ネットワークによる被災情報提供システム ~避難所間ネットワーク構築技術~

2004年度情報科学科卒論アブスト テンプレート

- 1 - 総務省告示第九十七号有線一般放送の品質に関する技術基準を定める省令(平成二十三年総務省令第九十五号)別図第五の規定に基づき 総務大臣が別に告示するデジタル有線テレビジョン放送方式に関する高度有線テレビジョン放送システムフレームの構成を次のように定め 平成二十七年三月二十日から施行する 平

解説 : ユビキタス無線ネットワーク体系 第 4 回 : 無線 MAN 標準化の狙いと IE E802.16/ 規格動向 執筆 : 千葉大学工学部情報画像工学科教授工学博士阪田史郎氏無線 LAN Bluetooth [ 更新 : ] 有線の ADSL CATV FTTH

MVNO に関わるきっかけ

WiFi/BluetoothとWiMAXの共存技術

Microsoft Word - 04_TAD浜尾_Final

vol22_1_007jp

LTE向け差異化技術の取り組み

Microsoft PowerPoint - chapter4_2013.ppt [互換モード]

ィングを使う設計にすることはあまりない これを使うと混雑なく使えるチャネル数が足りなく なるためである 関連記事 : 高速な チャネルボンディング はいいことだけなのか? こうした事情から 無線 LAN の通信が実測で 1Gbps を超えられるかどうかを試したことがあ る人は少ないのではないだろうか

PowerPoint プレゼンテーション

Microsoft PowerPoint - ⑥説明者(太刀川).ppt

PowerPoint Presentation

センターでは,WAP からの位置情報を受信し, WAP が適切に設置されたかどうかを確認する 提案システムのシーケンス概要 図 2 に提案システムのシーケンスを示す. 携帯端末は,WAP から無線 LAN の電波を受信すると, DHCP サーバに対して IP アドレスを要求する. この要

製品紹介: MX370108A LTE IQproducer

Expo 2014

Microsoft PowerPoint - Part1.pptx

株式会社xx御中

研究成果報告書

15群(○○○)-8編

本資料について 本資料は下記著書を基に作成したものです 著書の内容の正確さは保障できないため 正確な知識を求める方は原本を参照してください 著者 : 庄納崇 著書名 : ワイヤレス ブロードバンド時代を創る WiMAX 出版社 : インプレス 発行日 :2005 年 12 月 1 日初版第一刷 発表

局アンテナを用いることで, 通信の信頼性や通信速度の向上を実現する. 下り回線に適用する場合は送信電力の低減を可能とし, 上り回線に適用する場合は端末の消費電力を低減できる. さらに,Massive MIMO では指向性が非常に狭くなるため, 対象とするユーザ以外の干渉を自動的に回避できる効果を有す

Microsoft PowerPoint - PM4 安川_無線の基礎及びISA100.11a技術の特徴g.pptx

Microsoft Word - PCI-X_PCIeバスのデータ転送-ver1.0.docx

Fujitsu Standard Tool

ソフトウェアオプション編 製品紹介

IEEE ZigBee 2.4GHz 250kbps O-QPSK DSSS Bluetooth IEEE GHz 3Mbps G-FSK FHSS PC LAN IEEE b 2.4GHz 11Mbps CCK DSSS LAN LAN IEE

小特集 図2 アンライセンスバンドの周波数資源の利活用 Listen-Before-Talk に基づくチャネルアクセスによる LAA と Wi-Fi の共存 る3GPP では LAA を標準仕様としてサポートするに み所定の時間長以内 日本では 4 ms 以内 での送信を あたりWi-Fiレーダ他事

無線LAN/Wi-Fiの通信技術とモジュール活用

エリクソンの5Gに対する展望と取り組み

Vol.58 No (Mar. 2017) LAN MAC 1,a) , IoT LAN LAN AP MAC 1 Null Function Data Frame NFDF NFDF LAN NFDF LAN LAN MAC Null

ic3_lo_p29-58_0109.indd

Transcription:

多端末環境下における IEEE802.11 と LTE のスループット性能に関する一検討 髙木由美 ( 神戸大 ), 金田茂 ( 大阪大 /STE), 田中義三 ( 住友電工 ), 太田能 ( 神戸大 ), 髙井峰生 (UCLA), 岡田洋侍 ( 住友電工 ) 1

背景 モバイル通信の普及 PHY 技術としては OFDM が主流 Wireless LAN: IEEE802.11 a/g/n Wireless WAN: 3GPP LTE MAC 技術は大きく異なる IEEE802.11: CSMA/CA 送受信端末間で全サブキャリアを使って送信 基地局 ユーザ端末間は上り / 下りで無線資源 ( チャネル ) 共有 フレーム毎の固定オーバーヘッド+コンテンションのオーバーヘッド LTE: OFDMA *1 /SC-FDMA 送受信端末間で一部のサブキャリアを使って送信 基地局 ユーザ端末間は上りと下りで無線資源 ( チャネル ) 分割 トランスポートブロック毎の固定オーバーヘッド+スケジューリングのオーバーヘッド 1*: OFDMにおけるサブキャリアを異なる端末に割り当て 通信性能にどのような影響? 複数の端末のデータを同時に送信する方式 2

本研究の目的 効率的無線資源利用の観点から 2 方式を比較 比較方式 :IEEE802.11g (DCF), LTE 同一条件 : 通信帯域幅, 送信電力 シミュレータ :Scenargie [7] 評価シナリオ 評価項目 シングルセル ( セル間干渉なし ) 多端末環境 : 480 端末 トラヒック :CBR / 上りのみ, 下りのみ, 上り 下り混合 モデルの単純化 (Constant Bit Rate) 端末数対スループット特性 異なる利用形態での両方式のスループット特性比較方式毎の PHY/MAC 制御オーバヘッドの影響を明らかにする 利用形態の多様化 3

IEEE802.11 とは [1] IEEE802.11 概要 (1/2) IEEE による無線 LAN 通信規格 上り / 下りに限らず CSMA/CA によりチャネル獲得 (DCF) 端末は全サブキャリア ( 帯域 ) を利用してフレーム送信 フレーム構成 1 フレームあたりの PHY/MAC ヘッダは固定 ペイロード ( フレームボディ ) 小のときオーバヘッドは相対的に大 28bytes 図 1:IEEE802.11 における標準 MAC フレーム構成 可変長 ( 出典 :IEEE Standard 802 Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Feb. 6, 2012) 4

IEEE802.11 概要 (2/2) 多重アクセス方式 (DCF) コンテンションウインドウ内でバックオフタイマをランダムに設定 バックオフタイマはチャネルアイドル時に同時進行で減少 バックオフタイマが0になるとフレーム送信 フレーム衝突時はコンテンションウインドウを拡大, フレーム再送 オーバヘッド 図 2:IEEE802.11 におけるバックオフ手順 (RTS/CTS なし ) オーバヘッド 5

LTE とは LTE 概要 (1/3) 3GPP による携帯電話用無線通信規格 TDD, FDD が規格化 ( 本研究では FDD を検討 ) フレーム構成 レイヤ 2 以上のデータは Transport Block とよばれる単位で管理 7 バイトヘッダによるオーバヘッド Transport Block はリソースブロック (RB) 単位に分割され, サブフレーム ( フレーム長 1ms) に収容 パディングによるオーバヘッド Transport Block( サイズは可変 * 注 1) MAC Header RLC Header PDCP Header 3bytes 2bytes 2bytes 7bytes * 注 1) 50RB 用した場合,Transport Block のサイズは,173bytes (QPSK, MCS=0) ~ 4,587bytes (64QAM, MCS=28) となる. Payload (User Data) LTE における MAC データフレーム構成 6

多重アクセス方式 :Downlink LTE 概要 (2/3) 基地局はサブフレーム (1ms) 毎に,PDCCH で無線リソーススケジューリング情報を全端末に送信 各端末は自分宛のスケジューリング情報を元に, 自分宛のデータを PDSCH から取り出し 低周波数 50RB (10MHz) 高周波数 PDCCH (1-3symbols) RB#00 RB#01 RB#02 RB#03 : RB#46 RB#47 RB#48 RB#49 端末 #1,#2,,#N Control 端末 #1 Data 端末 #2 Data : 端末 #N Data 14symbols (1ms) 図 5:LTE における下りサブフレーム構成 PDSCH PDCCH(Physical Downlink Control Channel) は周波数軸では 50RB 使用し, 時間軸では 1~3symbol( 基地局設定依存 ) のリソースを使用する. PDSCH(Physical Downlink Shared Channel) は PDCCH 使用リソース以外のリソースを使用する. 無線リソースは RB 単位で端末に割り当てられる. PDCCH には Uplink の端末毎のスケジューリング情報も格納する. 7

多重アクセス方式 :Uplink 50RB (10MHz) LTE 概要 (3/3) Random Access Procedure で端末間コンテンション解決後, 基地局は端末に PUCCH を割当 端末は PUCCH により Scheduling Request を,PUSCH により Buffer Status Report を送信し, 無線リソースを基地局に要求 基地局は PDCCH で無線リソーススケジューリング情報を全端末に送信 各端末は PUSCH を使ってデータを送信 RB#00 RB#01 RB#02 RB#03 : RB#46 RB#47 RB#48 RB#49 端末 #2 Control 端末 #3 Control 端末 #1 Control 端末 #1 Data : 端末 #2 Data 端末 #3 Data 端末 #1 Control 端末 #3 Control 端末 #2 Control 14symbols (1ms) 図 6:LTE における上りサブフレーム構成 PUCCH PUSCH PUCCH PUCCH(Physical Uplink Control Channel) は, 周波数軸では端末毎に 1RB 使用し, 時間軸では端末毎に 14symbol のリソースを使用する. PUSCH(Physical Uplink Shared Channel) は PUCCH 使用リソース以外のリソースを使用する. 無線リソースは RB 単位で端末に割り当てられる. 接続端末台数の増加に伴い接続端末台数が増加,Uplink はPUCCH( 帯域要求等に利用する チャネル PUCCH ) のオーバヘッドが増加,PUSCH 減少 8

設定条件 比較方法 キャリア周波数 : ほぼ同一 帯域割当 :LTEは上下で全帯域を等分 片方向セッション時は IEEE802.11 の利用可能帯域幅は 2 倍 ピークデータレートを統一 : 変調方式 :64QAM, 符号化率 :3/4 ピークデータレートはフレーム CSMA/CA 等のオーバヘッドを含まない 表 1: 主なシミュレーション設定条件 IEEE802.11g LTE Downlink/Uplink Downlink Uplink Frequency 2.4GHz 2.5GHz 2.5GHz Bandwidth 20MHz 10MHz 10MHz PHY Data Rate 54Mbps 37.8Mbps 37.8Mbps Tx Power 20dBm 20dBm 20dBm Queue Max Packets Size : 1,000 packets 9

シミュレーションシナリオ ショートメッセージシナリオ CBR: 160Bytes, 50pps = 64kbps(G.711 VoIP 相当 ) ロングメッセージシナリオ CBR: 1,460Bytes, 5.5pps = 64kbps 下りのみ, 上りのみ, 下り / 上り混合 基地局 ユーザ端末 図 7: 端末配置 (8 ユーザ端末時 ) 有線端末 基地局 (AP 端末 ):1 台 有線端末 :1 台 ユーザ端末 :~480 台 ユーザ端末 基地局間距離 :20m モビリティ : なし チャネルフェージング : なし 伝搬モデル : Two-ray パスロスによるフレーム誤りなし 周波数の違いは無視できる 10

システムパラメータ設定 (LTE) LTE Downlink 50RB (10MHz) 低周波数 RB#00 RB#01 RB#02 RB#03 : RB#46 RB#47 RB#48 端末 #1,#2,,#N Control 多端末収容 端末 #1 Data 端末 #2 Data PDCCH: 最大値の 3 シンボルに固定設定 : 端末 #N Data RB#49 高周波数 PDCCH (1-3symbols) 14symbols (1ms) PDSCH CBR: 1 秒あたりの必要 RB 数 ユーザ端末数 パケットレート LTE Uplink RB#00 RB#01 RB#02 RB#03 : RB#46 RB#47 RB#48 RB#49 1Transport Block 送信要求に 1RB 必要 端末 #2 Control 端末 #3 Control 端末 #1 Control PUCCH は端末数,T.B. 生成レートと ともに増加 必要最小限の RB N UE R 2 1,000 2 PPS 端末 #1 Data : 端末 #2 Data 端末 #3 Data 端末 #1 Control 端末 #3 Control 端末 #2 Control 14symbols (1ms) RB PUCCH PUSCH PUCCH 例 ) ユーザ端末数 N UE =480 160 Bytes, 50pps/UE 24 RB 1460Bytes, 5.5pps/UE 4RB 11

結果 (1/3)LTE フレームヘッダやパディングによるオーバヘッド Downlink Uplink PUCCH のサイズ増 ( スケジュール リクエスト ) PUSCH でのオーバヘッド増 ( バッファ ステータス レポート ) DL, Long Msg. DL, Short Msg. UL, Long Msg. オーバヘッド不変 PDCCH のサイズ固定 上りと下り間での影響なし チャネルの分離 UL, Short Msg. 12

結果 (2/3)802.11g フレームヘッダによるオーバヘッド Downlink チャネル競合のフレーム衝突によるオーバヘッド DL 単方向, Long Msg. チャネル競合なし Uplink UL 単方向, Long Msg. チャネル競合あり DL 混合, Long Msg. DL 単方向, Short Msg. DL 混合, Short Msg. 下りも上りとのチャネル競合あり UL 単方向, Short Msg. 13

バックオフカウンタ同時進行性 端末数増加 バックオフタイマが減少している時間のオーバヘッドが小さくなることがある 2 2 2 送信フレーム間隔 2 1 1 2 1 1 スロットは同時に減少 1 台 CWmin = 4 CW = CWmin = 4 平均バックオフカウンタ値 = CW/2 = 2 送信フレーム間隔 = 2 slots (2, 2, 2,...) SIFS+ACK+DIFS 除く 2 1 1 3 台 仮定 衝突がないようにインターリーブ 送信成功しても CW がそのまま CW = 2 CWmin = 8( コンテンションのため ) 平均バックオフカウンタ値 = CW/2 = 4 送信フレーム間隔 = 1.66 slots (2, 1, 1,...) SIFS+ACK+DIFS 除く フレーム送信間隔の短縮 フレーム衝突 : トレードオフの関係 14

結果 (3/3) 最大スループット UL 混合, Long Msg. UL 混合, Short Msg. DL, Long Msg. DL, Short Msg. UL, Long Msg. UL, Short Msg. UL 混合, Long Msg. DL, Short Msg. DL, Long Msg. UL, Long Msg. UL 混合, Short Msg. ショートメッセージ ロングメッセージ CBR 最大 ユーザ 最大 ユーザ スループット *1 端末数 スループット *1 端末数 上り 16.2Mbps 260 23.0Mbps 360 LTE 下り 22.6Mbps 360 26.5Mbps 420 上り下り混合 *2 33.5Mbps 320 46.0Mbps 360 27.8Mbps 上り 5.1Mbps 80 15.4Mbps 260 802.11g 下り 4.4Mbps 80 24.2Mbps 380 *2 上り下り混合 5.7Mbps 80 19.3Mbps 160 *1: 最大スループットに最初に達するユーザ端末数 *2: 双方向の合計を対象 UL, Short Msg. 2.3Mbps 15

LTE の結果 まとめ 上り下り混合でも, 上りのみ, 下りのみの結果と変わらない ショートメッセージでもスループットの劣化は (802.11gと比べて) 小さい IEEE802.11g の結果 IFS, バックオフ, ヘッダ,ACKなどのオーバヘッドの影響大 バックオフの影響は, 上りの方が下りに比べて小 バックオフタイマ同時進行性によりチャネル上のフレーム送信間隔が短くなる コンテンションの影響は, 特にロングメッセージで大きい 上り下り混合では, 多端末時に下りスループットはゼロに近づく アクセスポイントは同一チャネル上でユーザ端末と競合するため IEEE802.11g より LTE の最大スループットは高い セル間干渉がない環境下ではLTEがIEEE802.11gより優れたスループット特性を示すことを確認 16

参考文献 [1] IEEE 802.11 Standard, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications, Feb. 2012. [2] 3GPP TS36.211 Physical Channels and Modulation, March 2009 [3] 3GPP TS36.300 Overall description, March 2009 [4] 3GPP TS36.321 Medium Access Control (MAC) protocol specification, March 2009 [5] 3GPP TS36.322 Radio Link Control (RLC) protocol specification, March 2009 [6] 3GPP TS36.323 Packet Data Convergence Protocol (PDCP)specification, Mar.2009 [7] Scenargie, http://www.spacetime-eng.com/ 17