shadowingとradio_range.exeについて質問です。

障害物などがない空間で、ノードが移動しながら通信をするシナリオを作っています。
障害物を考慮しないためshadowing modelはnoneにしています。
通信範囲を100mに制御するため、radio_range.exeを使いTX-POWERを調整しています。

TX-POWERが同じ値の時に、shadowing modelがconstant/lognormalの時とnoneの時で出てくる通信範囲が変わることに気づきました。今までconstantの時にちょうど100mになるようにTX-POWERを制御していたのですが、そのTX-POWERの値のままnoneにすると150mくらいで計算されます。
noneのときの通信範囲がちょうど100mになるように設定したとき、CBRパケットの到達率はconstantで100mにしたときの到達率と完全に一致した値が出てきます。(移動速度を1,5,10,15,20m/sに変化させたところ全ての速度で同じ値が出てきました。)

QualNet-5.0.2-UsersGuide.pdfのP381 Radio Range Utility Program
ではradio_rangeユーティリティで見積もる値はフェージングやシャドウイングなどのランダム成分を考慮に入れないと書いてあるのですが、出てくる値を見る限り、少なくともシャドウイングに関しては考慮に入れられているようです。


そこで質問なのですが、上記のようなシナリオをデザインするときにshadowing modelをnoneに設定して通信範囲を100mにしたい場合はいつの時のTX-POWERを基準にすればいいのでしょうか？

言葉足らずなところがあり、申し訳ないですが、よろしくお願いします。

障害物を全く考慮しなければ、
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE
で良いと思いますけど。

> いつの時のTX-POWERを基準にすればいいのでしょうか？

この、『いつの時』の『いつ』とは具体的に何のことですか?
Nodeの移動速度1,5,10,15,20m/secのどれかということ?

shadowing-modelをnoneに設定したときに通信範囲が100mになるようなTX-POWERを設定するのか、constantに設定したときに通信範囲が100mになるようなTX-POWERをそのままnoneに流用するのかということです。



noneのときは

PHY802.11b-TX-POWER--1MBPS -7.74585
PHY802.11b-TX-POWER--2MBPS -3.1348
PHY802.11b-TX-POWER--6MBPS -2.55225
PHY802.11b-TX-POWER-11MBPS 0.70819

と設定して通信半径を100mにしています。

constantのときは

PHY802.11b-TX-POWER--1MBPS -3.74581
PHY802.11b-TX-POWER--2MBPS 0.8652
PHY802.11b-TX-POWER--6MBPS 1.44777
PHY802.11b-TX-POWER-11MBPS 4.7082

と設定して通信半径を100mにしています。

このときにシミュレーションしたCBRの到達率がどの速度(1,5,10,15,20m/sec)のときでも完全に一致して出てきます。

ということはradio_range.exeではshadowingが考慮されていることになると思います。
両方100mにしたとき全く同じ到達率が出てくるのであれば、何も障害物がない空間(自由空間)でシミュレーションするときはnoneでそのまま100mになるように設定してもいいけど、障害物がある空間でシミュレーションするなら100mではなく自由空間で100mになるようなTX-POWERを使うべきなのか？　
もしくはその逆なのかと疑問を持ちました。

えっ? 素直に考えれば良いと思いますよ。
障害物を考慮しない場合はnone。
障害物を考慮したい場合はconstant。

実際のconstantの場合にどのような値を
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN に
設定しているのかわかりませんけど、
constantの場合はnoneよりも高い送信出力設定(+4程度)
しているわけですよね。

障害物を考慮する/しないという条件と、
Nodeの移動速度がどのように関連するのか
わからないです。

すいません、確かに移動速度はこの問題の要因ではありませんでした。

constantのときはお察しの通り送信出力設定を4dBにしてあります。
noneのときはここを0dBにしてあるだけだとQualNetHacks-3に書いてありましたので、両者の違いはここにあると思います。

障害物を置いたらまた設定するTX-POWERも変わるかと思うのですが、だとするとその時にradio_range.exeで100mになるように設定しても、また出力されるCBRの到達率に変化が見られないのではと推測しています。

となるとあまりshadwoing-modelに意味がなくなってしまうように思います。

だとしたらそれぞれのshadowing-modelの時において基準みたいなものが必要なのではないかと考えたのです。

shadowing modelって、
障害物があると電波が届きにくくなるはずだよね。
じゃあ、どのくらい届きにくくなるか決めなきゃいけない。
そこで、
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN <値>で設定して、
平均<値>だけ届きにくく(実際には減衰)しておこう。
というモデル(考え方)です。

実際には細かな設定に依存しますけど、
障害物を置く(建物を.xmlで置く)という事とは無関係です。

shadowingをnoneにすれば、たとえ障害物があっても、
自遊空間モデルで計算して障害物による減衰は考慮されないし、
shadowingをconstantにすれば、たとえ障害物がなくても、
平均でPROPAGATION-SHADOWING-MEAN <値>だけ届きにくくなります。

QualNetは真面目な電波伝搬解析ソフトウェアではないので、
一般には具体的な障害物による遮蔽等は計算していません。

あくまでも、計算モデルに何を使うか、を指定しているだけです。

> 障害物を置いたらまた設定するTX-POWERも変わるかと思うのですが

これは、障害物を置いて伝搬距離が短くなるのは嫌だ。
何が何でも100mまで届くことにしたい設定が行いたい。
でも、送信出力をより高く設定するのは嫌だ。
という事ですか?

＞これは、障害物を置いて伝搬距離が短くなるのは嫌だ。
何が何でも100mまで届くことにしたい設定が行いたい。
でも、送信出力をより高く設定するのは嫌だ。
という事ですか?

いえ、むしろその逆で障害物を置いた時はもっと届きにくくなるべきで、送信出力を低く設定するべきなのではないかと思ったのです。

障害物が無いんだったら障害物がある送信範囲100mの時のデータよりも到達率が良くなるはずなのに、QualNetではそのように実装されていない。だとしたら障害物があるときの送信範囲を100mより短く見積もるべきなのか、それとも自由空間のときは送信範囲を100mより長めに見積もるべきなのかというのが私の質問です。

整理します。

■送信出力とRadio rangeの関係。
./snt/qualnet/5.2/scenarios/default/default.config
このシナリオで以下の変更を行います。
PHY-MODEL PHY-ABSTRACT
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE

~/snt/qualnet/5.2/bin/radio_range default.config
Radio range: 100.000m

次に、
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE
を
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL CONSTANT
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN 4.0
に変更します。

~/snt/qualnet/5.2/bin/radio_range default.config
Radio range: 63.095m

つまり、
同じ送信出力、
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842 で、
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE なら、
Radio range: 100.000m

PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL CONSTANT
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN 4.0 なら、
Radio range: 63.095m

SHADOWINGが考慮されると伝搬距離が37m程度短くなる。
ここまでは良いですよね。

■次に到達率。
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE の場合。
2,,[0],Physical,Abstract,Signals detected = 48

PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL CONSTANT
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN 4.0 の場合。
2,,[0],Physical,Abstract,Signals detected = 36
となります。

Node 2においては、
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL CONSTANT
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN 4.0 の場合は
値が少なく(48⇒36)なっています。

■
> むしろその逆で障害物を置いた時はもっと届きにくくなるべきで、
上記で確認したように、障害物を置くのではなく、
SHADOWING-MODELとして障害物を想定したモデルを使うと、
届きにくくなっています。

> 送信出力を低く設定するべき
本当にそうなのですか?
障害物を想定したモデルだから、同一の送信電力で出力していても
伝搬上のロスが発生して、受信状態が悪くなるのでは?

■
> 障害物が無いんだったら障害物がある送信範囲100mの時の
> データよりも到達率が良くなるはずなのに、

次に、
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 5.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL CONSTANT
PROPAGATION-SHADOWING-MEAN 4.0
に変更した場合は、
~/snt/qualnet/5.2/bin/radio_range default.config
Radio range: 100.000m

この時、
2,,[0],Physical,Abstract,Signals detected = 48
となり、
PHY-ABSTRACT-TX-POWER 1.9842
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE
の場合と同じ結果になります。

さらに、
送信出力を変更せずに、
PROPAGATION-SHADOWING-MODEL NONE に変更すると。
~/snt/qualnet/5.2/bin/radio_range default.config
Radio range: 158.489m
となり、
2,,[0],Physical,Abstract,Signals detected = 66
値は増えて(48⇒66)います。

■
> QualNetではそのように実装されていない。
という事で、正しく実装されていると思うのですが。

■
あくまでも同じ送信出力条件で、伝搬上のロス(例えば障害物)を
考慮したシナリオで評価するのが良いと思います。

Nodeの位置関係や、CBRトラヒック発生状況に依存するので
正確なことまではわかりませんけど、『たまたま』同じ結果
になるシナリオになっているのではありませんか?

＞あくまでも同じ送信出力条件で、伝搬上のロス(例えば障害物)を考慮したシナリオで評価するのが良いと思います。


なるほど！確かにその通りだと思います。よく論文の評価手法などで半径何々mと記載されていたので半径に固執していました。
あれはあくまで送信出力を設定したあとの結果だということですね。


＞Nodeの位置関係や、CBRトラヒック発生状況に依存するので
正確なことまではわかりませんけど、『たまたま』同じ結果
になるシナリオになっているのではありませんか?

その可能性もあったのですが、CBRパケットを1000個、送信元宛先をランダムに生成して送信していたものが1の位まで同じ到達率で出力されていたので、今回は全く同じ結果になったと判断しました。



やっとshadowingについて納得がいきました。
あとは送信出力条件をどう設定するか検討したいと思います。
ありがとうございましたm(__)m