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     チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
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投稿者 スレッド
K.K
投稿日時: 2020/10/13 11:45
新米
登録日: 2020/10/13
居住地:
投稿: 9
チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
こんにちは、学生のQualnet初心者です。
題名の通り、チャネルの割り当てを変化させてスループットを計算したいです。
チャネルの割り当て状態はテキスト形式で読み込ませて、バッチ処理で複数のパターンを計算したいです。現状チャネルの割り当て設定は、GUIでの設定方法しか分からない状況です。何かいい方法はありますでしょうか。
hiro
投稿日時: 2020/10/13 15:56
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
まず、QualNetはコマンドラインで実行することができます。
QualNet実行がWindows環境か、Linux環境で微妙に異なりますが
基本的な操作はシナリオのあるディレクトリに移動して、
QualNet シナリオファイル.config です。

次にチャネル割当てですが、これはWi-Fiにおける2.4GHz帯なら
1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,[14]
5GHz帯なら、
36,40,44,48, 52,56,60,64, 100,104,108,112,116,120,124,128,132,136,140
というチャネル番号への割当てでしょうか。
なお、これらのチャネル番号は./data/Wi-Fi_Country_Profiles.json で
国別に使用可能なチャネル番号が定義されています。2.4GHz帯にはJPが
ありますが、5GHz帯にはJPがないので注意して下さい。
5GHz帯を使う場合この ./data/Wi-Fi_Country_Profiles.json を編集する
必要があります。
デフォルトは PHY802.11-COUNTRY-CODE US でアメリカ設定です。
詳細については、下記pdfを参照して下さい。
./documentation/ModelLibraries/QualNet-9.2.1-Wireless-ModelLibrary.pdf

上記のチャネル番号はシナリオファイル.config で指定することになります。
具体的には以下のパラメタですが詳細については、先ほどのpdfを参照して下さい。
PHY802.11-20MHz-CHANNELINDEX
PHY802.11-40MHz-CHANNELINDEX
PHY802.11-80MHz-CHANNELINDEX
PHY802.11-160MHz-CHANNELINDEX

バッチ処理については、コマンドライン実行を連続で行うことになります。
コマンドライン実行時のパラメタ指定でチャネル番号を指定することは
できないので、チャネル番号別のシナリオを作成してそれらを連続で実行します。

なお、シミュレーション実行中に動的にチャネル番号を変更したい場合には、
チャネル番号別のAP(アクセスポイント)をシナリオに設定して、
そのAPに接続するようにSTA(ステーション)側を移動させることになります。
K.K
投稿日時: 2020/10/13 17:45
新米
登録日: 2020/10/13
居住地:
投稿: 9
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
丁寧かつ素早い回答をありがとうございます!
なるほど、そのように設定するのですね、早速取り掛かってみます。
大変恐縮なのですが、他の質問で見かけたのですが、シミュレーション実行中にチャネルが変わってしまうという事が分かったのですが、チャネルを固定する方法についてはご存知でしょうか。
hiro
投稿日時: 2020/10/14 12:53
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
> 他の質問で見かけたのですが、シミュレーション実行中に
> チャネルが変わってしまうという事が分かったのですが、
> チャネルを固定する方法についてはご存知でしょうか

同じ『チャネル』という言葉なのでややこしいですけれど、
他の質問側のチャネルとWi-Fiのチャネルは別物になります。
他の質問側で話題になっているチャネルは、
PROPAGATION-CHANNEL関連で設定するもので、
PHY-LISTENABLE-CHANNELSやPHY-LISTENING-CHANNELSで参照します。
上記のチャネルは主に物理層の伝搬等で使うものです。

一方で、Wi-FiのチャネルはWi-Fi規格で定められたチャネルなので
異なるものになります。

例えば、
PROPAGATION-CHANNEL等で1つのチャネルを定義すると、
このチャネルは1つしかないので変わりません、というか変わることができません。
しかし、
PROPAGATION-CHANNEL等で1つのチャネルを定義していても、
Wi-Fiのチャネルは複数設定することができます。

固定したいチャネルがWi-FiのチャネルであればWi-Fiのチャネルを
1つだけ設定すれば変わることはありません。
K.K
投稿日時: 2020/10/14 13:35
新米
登録日: 2020/10/13
居住地:
投稿: 9
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
すみません、より詳細にやりたいシミュレーションを書かせていただきます。
現在、密集したAPのチャネル干渉を最小化する研究をしてます。
Qualnetを使用する目的は、私の提案手法でチャネル割り当てが最適化出来ているのかを検証するためです。
具体的には、APとUE(送信端末)を高密度に配置して、それぞれのAPにCH1~4を割り当てます。その際のスループットを計算したいと考えております。
hiro
投稿日時: 2020/10/16 15:39
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
複数のWi-FiチャネルがAPに設定されていて、
UE側も特定のAPにしか接続しない設定にすれば
APとUE側のペアが固定されるので問題はないと
思います。
例えばSSIDを使うとか。
K.K
投稿日時: 2020/10/19 12:18
新米
登録日: 2020/10/13
居住地:
投稿: 9
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
返信遅れました。
なるほど、大変参考になります。
初歩的な質問に長く付き合って頂きとても感謝しております!
また何かあった際にはどうぞよろしくお願いいたします。
K.K
投稿日時: 2020/11/14 23:56
新米
登録日: 2020/10/13
居住地:
投稿: 9
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
すみません、色々やってみたんですがやはりチャネルについて理解できません。。

WifiのチャネルとPropagationで設定するチャネルは違うとの事ですが、WiFiのチャネルは物理層のチャネルとは違うのですか?WiFiの同じチャネルを使用した場合は物理層の干渉は起きえないのでしょうか?

あと、5GHz帯だと36や40などがChannel Indexで指定できますが、これは送受信ともにこのインデックスを使用するという意味でしょうか?

WiFiのシミュレーションの場合、Propagationで設定するチャネルは一つだけでよろしいのでしょうか?

初歩的な質問で申し訳ないですが、どうかご回答よろしくお願いいたします。
hiro
投稿日時: 2020/11/16 13:49
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
少し長くなってしまいました。

> WifiのチャネルとPropagationで設定するチャネルは違うとの事ですが、
> WiFiのチャネルは物理層のチャネルとは違うのですか?

Wi-FiのチャネルとPropagationのチャネルそれぞれ物理層ではあるのですが、
シミュレーションにおける使い方が異なります。

ざっくりとした説明になりますが、Propagationはある意味本当の物理層で、
プロトコルとは無関係の物理層の設定になります。
一方でWi-Fiの方は、Wi-Fiプロトコルで定義されている物理層の設定です。

Propagationで定義するのは伝搬関連の設定項目です。
例えば、以下のような設定を行います。
PROPAGATION-CHANNEL-FREQUENCYは周波数で、他のPropagation設定に影響します。
PROPAGATION-PATHLOSS-MODELはpathloss設定で、いわゆる距離減衰方式設定です。
色々な距離減衰方式では距離だけでなく周波数も考慮しています。一般的には
高周波数は減数が大きく電波が届きにくく、低周波数は電波が届きやすいです。
PROPAGATION-SHADOWING-MODELやPROPAGATION-FADING-MODELは揺らぎに関する設定。
PROPAGATION-LIMITはシミュレーションで無視しても良い電波の下限値設定。
これらの設定は、Wi-Fiなどのプロトコルとは無関係です。

次に、Wi-Fiの設定ですが、これはWi-Fiプロトコルで物理層(電波)をどのように
使うのかを設定します。
例えば、以下のような設定を行います。
PHY802.11-DATA-RATEは802.11における物理層のデータレート(bit/sec)。
PHY802.11-FREQUENCY-BANDはWi-Fiで定められた周波数帯域(2.4GHz,5GHz)。
なお、この周波数帯域で2.4GHzと指定していて、Propagationで5GHzと指定しても
(意味があるかどうかは関係なく)シミュレーションは実行可能です。
PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEXこれがWi-Fiプロトコルで定められている、
いわゆる中心周波数を決定するための設定。
PHY802.11-TX-POWER-1MBPS送信電力。
PHY802.11-RX-SENSITIVITY-1MBPS受信感度。
この設定はWi-Fiプロトコルの設定なので、他のプロトコルでは別の設定です。

> WiFiの同じチャネルを使用した場合は物理層の干渉は起きえないのでしょうか?
干渉というのが周波数の重なり、という事であれば起きえません。
干渉させるためには複数のWi-Fiチャネルを指定して、周波数を重ねる必要があります。
./Scalable/qualnet/9.2.1/scenarios/inter-channel_interference/Wi-Fi
上記シナリオは、以下の2つのWi-Fiチャネルを指定しています。
[190.0.1.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 4
[190.0.2.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 12
これを少し変更して以下のように13種類にします。
[190.0.1.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 1に固定。
[190.0.2.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 1から13まで変化させる。
これら13種類を実行させて、物理層のエラーを見ると以下の様になります。
左側の数字は[190.0.2.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEXのチャネル番号です。


 1 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),3532
 2 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),3542
 3 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),3165
 4 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),6389
 5 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
 6 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
 7 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
 8 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
 9 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
10 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1162
11 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
12 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1154
13 3,,[0],Physical,802.11,Signals received with errors (signals),1172


[190.0.2.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 5からエラーがほぼ一定になりました。
2.4GHz帯で20MHz幅の場合、
チャネル1は2402MHzから2422MHz、チャネル5は2422MHzから2442MHzを使うので
使用する周波数が重ならないのでエラーが少ないです。
若干の変動は乱数の影響です。
また、実際のIEEE 802.11では厳密に20MHzではなく多少広がった釣鐘型に
電波が漏れることが考慮されていますが、QualNetではきっちり20MHzで
処理をしています。

> あと、5GHz帯だと36や40などがChannel Indexで指定できますが、
> これは送受信ともにこのインデックスを使用するという意味でしょうか?
はい、送受信共に指定したChannel Indexを使用します。

> WiFiのシミュレーションの場合、Propagationで設定するチャネルは
> 一つだけでよろしいのでしょうか?
実際のシミュレーション内容にも依存しますが、一般的には1つで構いません。
例えば、AP1とそのAP1に接続するSTA群Pathlossに自由空間損失を使い、
AP2とそのAP2に接続するSTA群は大地反射空間損失を使う。という場合は
Propagationで2種類(2つ)を指定する必要があります。
marimo
投稿日時: 2020/11/16 14:06
常連
登録日: 2005/9/22
居住地:
投稿: 49
Re: チャネル割り当てをパラメータにしてスループットを計算したい(WLAN)
横からすみません、補足というより蛇足かもしれませんが。

> WiFiの同じチャネルを使用した場合は物理層の干渉は起きえないのでしょうか?
同じPropagationチャネル、かつ同じWiFiのチャネルを使う通信なら普通に干渉するかと思います。
hiroさんのご回答の設定例で、
[190.0.1.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 1
[190.0.2.2] PHY802.11-20MHz-CHANNEL-INDEX 1
に設定した時に相当するかと思います。
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