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     指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について		投稿するにはまず登録を

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投稿者 スレッド
yappo
投稿日時: 2014/6/16 15:27
新米
登録日: 2014/6/13
居住地:
投稿: 4
指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
こんにちは。2点質問があります。（Qualnet 4.5.1）

・指向性アンテナを用いた通信距離測定を行いました。
しかし、オムニアンテナを用いた時には通信速度を変化させると通信距離が変化したのですが
指向性アンテナでは変化しませんでした。なにか理由があるのでしょうか？
以下使用したパラメータです。(802.11bを用いています)
PHY802.11b-TX-POWER--1MBPS  15.0
PHY802.11b-TX-POWER--2MBPS  15.0
PHY802.11b-TX-POWER--6MBPS  20.0
PHY802.11b-TX-POWER-11MBPS  20.0


PHY802.11-ESTIMATED-DIRECTIONAL-ANTENNA-GAIN 15.0
ANTENNA-MODEL SWITCHED-BEAM
ANTENNA-MODEL-CLASS DYNAMIC
ANTENNA-AZIMUTH-PATTERN-FILE ./default.antenna-azimuth
MAC-DOT11-DIRECTIONAL-ANTENNA-MODE YES
MAC-DOT11-DIRECTION-CACHE-EXPIRATION-TIME 1S
MAC-DOT11-DIRECTIONAL-NAV-AOA-DELTA-ANGLE 37.0
MAC-DOT11-DIRECTIONAL-SHORT-PACKET-TRANSMIT-LIMIT 4
ANTENNA-PATTERN-NAME PATTERN-TRADITIONAL
ANTENNA-PATTERN-TYPE TRADITIONAL

※.antenna-azimuthはデフォルトの物を使用しています。

・もう一つ、アンテナ利得についてですが、
指向性を用いると、PHY802.11-ESTIMATED-DIRECTIONAL-ANTENNA-GAINのアンテナの利得を用いると思うのですが、

phy_802_11.cppのソースコード
if (thisPhy->antennaData->antennaModelType == ANTENNA_PATTERNED)
    {
        if (!sendDirectionally) {
            PROP_ReleaseSignal(
                node,
                packet,
                phyIndex,
                channelIndex,
                phy802_11->txPower_dBm,
                duration,
                delayUntilAirborne);
        }
        else {
            PROP_ReleaseSignal(
                node,
                packet,
                phyIndex,
                channelIndex,
                (float)(phy802_11->txPower_dBm -
                phy802_11->directionalAntennaGain_dB),
                duration,
                delayUntilAirborne);
        }
    }
    else {
        if (ANTENNA_IsInOmnidirectionalMode(node, phyIndex)) {

            PROP_ReleaseSignal(
                node,
                packet,
                phyIndex,
                channelIndex,
                phy802_11->txPower_dBm,
                duration,
                delayUntilAirborne);
        } else {

            PROP_ReleaseSignal(
                node,
                packet,
                phyIndex,


このソースのphy802_11->txPower_dBm - phy802_11->directionalAntennaGain_dB　の部分
つまり、802.11の送信レートに応じた送信電力
をアンテナの利得で引いていると思うのですが、この意味がよくわかりません。
http://simweb.kke.co.jp/qualnet/forum/modules/newbb/viewtopic.php?viewmode=flat&topic_id=412&forum=30
にも同じ質問がありますが、本家SNKのフォーラムが変わっていて記事を見つけることができませんでした。

以上２点ご教授いただけたら幸いです。よろしくお願いいたします。
hiro
投稿日時: 2014/6/19 18:51
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
細かいシナリオ状況がわかりませんが、
まずdefault.antenna-azimuthのgainを全て6dBi程度減らしてみて下さい。
約2900行あるので、Excelなどの外部のTool使わないと大変だと思います。

QualNet7.1でしか試していませんが、-6dBiの場合は以下のようになるはずです。
1Mbps ⇒ 約533m
2Mbps ⇒ 約365m
6Mbps ⇒ 約505m
11Mbps ⇒ 約481m
全く減算しない場合は、以下のようになりました。
1Mbps ⇒ 約533m
2Mbps ⇒ 約533m
6Mbps ⇒ 約711m
11Mbps ⇒ 約711m
詳しい説明は改めて行います。
yappo
投稿日時: 2014/6/19 22:06
新米
登録日: 2014/6/13
居住地:
投稿: 4
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
ご返信ありがとうございます。
degault.antenna-azimuthを-6dBi減算してシミュレーションを試してみました。

・15dBmの場合
1Mbps→約435 [m]
2Mbps→約435 [m]
6Mbps→約435 [m]
11Mbps→ 約435 [m]

・20dBmの場合
1Mbps→約580 [m]
2Mbps→約580 [m]
6Mbps→約580 [m]
11Mbps→ 約580 [m]


減算しない場合は以下のとおりです。
・15dBmの場合
1Mbps→約594 [m]
2Mbps→約594 [m]
6Mbps→約594 [m]
11Mbps→ 約594 [m]

・20dBmの場合
1Mbps→約792 [m]
2Mbps→約792 [m]
6Mbps→約792 [m]
11Mbps→ 約792 [m]

やはり変化していないみたいです。
通信範囲の計測は、パケットが届かなくなるまでノード間の距離を伸ばして計測しています。
シナリオを添付いたしますのでご検討いただけたら幸いです。
(6dBi減算したものが、default-6.antenna-azimuthになります)

以上です。よろしくお願いいたします。
simu.zip
hiro
投稿日時: 2014/6/21 19:15
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
減算値の-6というのは、最初に引用してあったシナリオの
抜粋部分を使って実行した結果を使った値です。

添付シナリオは私が確認した条件とかなり異なっていたので、
結果が異なるのでしょう。

で、QualNet7.1環境を使い下記の方法で再測定しました。


PHY802.11b-TX-POWERを15から20まで1刻みで繰り返す。
  .antenna-azimuthのgain減算値を0から-20まで1刻みで繰り返す。
    帯域を1Mbps,2Mbps,6Mbps,11Mbpsで繰り返す。
      Node1とNode2の限界距離を区間0m,1500mで二分法探索、試行回数は12。

なお、上記の測定はQualNetを約6500回程度実行することになります。

結果をグラフにしたものを添付します。
X軸,Y軸がTX-POWER,GAINでZ軸が距離になります。

実際にはSEEDを変更して統計値を取得した方が良いでしょう。

sample.png
yappo
投稿日時: 2014/6/24 1:57
新米
登録日: 2014/6/13
居住地:
投稿: 4
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
ご検証ありがとうございます。

グラフを見るとgain減算値が約8dbあたりぐらいでしょうか。
送信帯域ごとに通信距離の変化が出ていますね。
私も同じようにシミュレーションしてみたのですが似たような傾向を観察することが出来ました。
ゲインを減算しないと。送信レートが異なる場合でも通信距離が同等のようですよね。頭打ちになるのでしょうか。
ゲインが強ければ強いほど送信レートに反比例して通信距離が変化しそうなのですが…
hiro
投稿日時: 2014/6/27 13:27
長老
登録日: 2005/7/16
居住地:
投稿: 452
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
configファイルを変更して下さい。

PROPAGATION-MAX-DISTANCE 400
を
PROPAGATION-MAX-DISTANCE 1500
程度にすると変化します。

前回と同じシミュレーションパタンで実行した
400の場合と1500の場合のグラフを添付します。
グラフは11Mbpsの場合のみです。
実際の距離は1500mではなく800m程度でした。

色を合わせるためZ軸を800にしています。
前回は400m程度(赤っぽい部分)でフラットですが、
今回は800程度まで滑らかになってます。

11Mbps.png

なお、802_11ではアンテナをDirectional定義しても、
常にDirectionalを使うわけではなくOmnidirectionalも
使う場面があることに注意して下さい。
yappo
投稿日時: 2014/7/4 17:22
新米
登録日: 2014/6/13
居住地:
投稿: 4
Re: 指向性アンテナによる通信距離の変化とアンテナ利得について
私もPROPAGATION-MAX-DISTANCEを変化させていませんでした。
同等の結果を得ることが出来ました。ありがとうございます。

引用：

なお、802_11ではアンテナをDirectional定義しても、
常にDirectionalを使うわけではなくOmnidirectionalも
使う場面があることに注意して下さい。

上記についてですが、
ブロードキャストするパケット通信でOmnidirectionalを使うという事なのでしょうか？
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