いつもお世話になっております。

指向性と無指向性を持ったノード同士で通信(お互い無指向性の場合は通信出来ない距離)させたいのですが
シミュレーション実行してみたところ…
送信側が指向性の場合、通信不可で
送信側が無指向性の場合、通信可能になりました。

指　→　無　　×
指　←　無　　○

送信側が指向性の場合でも通信可能にしたいのですが
出来ない理由と解決策をご教授願えないでしょうか？
当方、QualNet5.0でルーティングプロトコルはOLSR INRIAを使っています。
よろしくお願いします。
test.zip

tyaさんこんにちは。

添付されたシナリオを実行してみようと思ったのですが、エラーになりました。

Error in file ..\kernel\src\fileio.cpp:403
Can't open input file C:/snt/qualnet/5.0/data/antenna/sasabe/default_p2.antenna-azimuth
success.

アンテナパターンファイルもできれば添付してください。

アンテナパターンファイルを付属しました。
アンテナビームは右方向(90°)のみに固定しています。
よろしくお願いします。
test.zip

tyaさん

シナリオ、動かしてみました。確かに不可解ですね。
こんな時はstat値を丹念に見てみるしか無いと思います。

気になったのは、"802.11MAC: Unicast packets sent to channel"の値です。Node4が61なのに、Node1はゼロです。
送信機会が一度も得られなかったのかな？
"802.11DCF: Packet drops due to retransmission linit"の値が65になっていることからも、Node1->Node2にはRTSが届いていないみたいですね。あるいはNode2->Node1にCTSが届いていないか。

QualNetの802.11の指向性アンテナモデルは確か、RTS/CTSとか制御シグナルが受信できるまではオムニアンテナで聞いていて、制御シグナルが届いたら(指向性アンテナに切り替えて)そちらに指向性を向けるような仕様だったと思います。
たまたま一発、RTS/CTSがうまくいったか行かなかったかの差じゃないですかね。

そこで、SEEDを変えて実行してみました。

seed=1331にしたら、たまたまですが、Node2にも2パケット届きました。

ここでふと思ったのですが、受信側が指向性アンテナモデルの時、送信側はRTSを何百回も送信するので、そのうち一回でもRTSが届いたら、受信側は聞こえた方向にアンテナを向ければいいわけです。一旦アンテナを向けたら、しばらくはその方向を保ちますから、安定して通信できるわけです。
ところが、送信側が指向性アンテナモデルの時、受信側が運良く数百回のうちの数回RTSを受信したとしても、今度は受信側が送信したCTSが送信側に届かない限り、指向性アンテナの出番は無いわけです。これは極めて低い確率です。

きっとこれが非対称性の原因じゃないかなと思いました。

ご説明ありがとうございます。
いくつか疑問があります。間違ってたらご指摘をお願いします。

[1]Node1(指向性)　→　Node2(無指向性)　の場合
Node1は指向性RTSをNode2に送信し、受信することが出来たらNode2はCTSを返すと思います。この時、Node1は指向性受信ビームを向けて返信が来るのを待っているのか、それともオムニアンテナ(無指向性)で返信が来るのを待っているのでしょうか？
説明を聞いている限りだと、後者だと思うのですが…
また、指向性アンテナにすることで送受信ビームが指向性になると考えています。この考えは正しいでしょうか？
常にNode2の方向に受信ビームを向けていれば、CTSを聞くことができ、通信することが出来ると思うのですが…

[2]制御シグナルを受信するまでは、指向性アンテナは常にオムニアンテナで聞いている状態なのでしょうか？　指向性で聞くことは出来ませんか？

[3]OLSR INRIAではHELLOメッセージやTCメッセージなどの制御メッセージがあります。これらは指向性で送信しているのでしょうか？

[4]無指向性が半径350mの通信距離だとします。お互いを指向性にしたときに、約500mの距離なら通信可能だとした場合、さらにこの距離を3倍近くにしても通信可能な方法はありますか？　アンテナパターンファイルをいじってみたところ、GUI上でパターンが変わってるだけで、通信距離は伸びていないようです。Physicl LayerのAntenna Gain (dB)の値を変更したら通信距離は伸びましたが、無指向性の通信距離も伸びてしまいました。何か良い方法はありますか？
要は、ノードを350m間隔で横1列(node1 node2 node3 node4)に配置したときに、全ノードが無指向性の場合、node1がnode4と通信するときは3hopで通信するところを、node1とnode4が指向性(もしくは片方のみ指向性)の場合、1hopで通信可能にしたいのです。

tyaさん、こんばんは。

最初にお断りしておきますが、以下はきちんと調べてみたわけではなく推測を多く含んでいます。

[1]Node1はCTSを指向性アンテナで受信しているのかどうか？

Node1はCTSを受信するまではNode2がどの方向に存在するか知る術がありません。よってオムニアンテナで受信していると思います。

[2]制御シグナルを受信するまでの間、指向性で聞くことが出来ないか？

もちろん、Node1がNode2の存在する方向を(何らかの手段で)知っているという仮定もでき、最初からそちらに指向性を向けることは可能です。
ただし、そのためのコードを書く必要があります。

[3]OLSR INRIAはHELLOメッセージを指向性で送信しているか？

QualNetの指向性アンテナモデルについて言えば、指向性アンテナの向きを制御しているのは802.11のMACモデルです。
より上位モデルであるOLSRは関与していません。
おそらく、上位層からのHELLOなどの制御メッセージはブロードキャストされると思います。ブロードキャストは特定の相手ではなく全員に届かないといけないので、オムニ指向性で送信されているのではと思います。
受信側はそのような選択ができないので困りますね。

[4]指向性アンテナにより長距離伝送を可能にすることができるか？

3台以上のノードが同一チャネルで通信する場合、CSMA/CAのMACプロトコルはオムニアンテナの使用を前提としていると思います。
ノードが2台しか存在せず、一対一の通信を行うのなら、常にお互いに相手の方にビームのメインローブを向けるようにすればいいと思いますよ。

ご説明ありがとうございます。
やはり、指向性アンテナを使うとなると色々と厄介な感じになりそうですね。基本的に指向性アンテナにしても、MACプロトコルの前提や制御シグナル等から、オムニアンテナで動作していることが分かりました。
となると、[1]のNode1がNode2にRTSを送信する際は、やはりこれも指向性アンテナではなくオムニアンテナで送信していることになるということでしょうか？

tyaさん

Node1がRTSを送信する時もオムニアンテナのはずです。
Node1はNode2がどの方向に存在するのか知らない状態でスタートしますから、当然と言えば当然ですが。
一度CTSを受信してしまえば、Node2の方向が分かるので、次からは指向性アンテナで送信しようと思えばできると思います。
でも、NAVの役割を考えれば2回目以降もオムニアンテナってことになるかもしれませんね。ただし、RTS/CTSなどのブロードキャストパケットはユニキャストパケットよりも低い変調方式で送信されるので、ユニキャストのデータよりも遠くまで届くはずです。
データはよりデータレートの高い変調方式を使って指向性アンテナで送受信し、制御パケットは低いデータレートでオムニアンテナを使うというのが定石ではないでしょうか。
あるいは、CSMA/CAを使わないというのも一つの方法ですね。

では。

chacknさん

色々とご説明ありがとうございます。
基本的にはRTS/CTSはオムニアンテナで動作し、CTSの返答でNode2の方向が分かったら指向性アンテナを向けて送信という具合のようですね。
ソースコードを追いながら、確認出来たら良いなと思います。
オムニアンテナではなく、指向性アンテナでRTS/CTSを送信するような場合を想定するなどしてコードを追加してみようかと思います。

ありがとうございました。