研究発表

MANET(Mobile Ad hoc NETwork)と既存のネットワークを相互接続するために、残存電力、速度、ノード のホップ数などの複数メトリックを考慮した最適ゲートウェイ選択法を提案した。提案方式では、最適な ゲートウェイノードを選択するために、 Simple Additive Weighting (SAW)を用いて複数メトリックを考慮 した各ノードの重みを算出し、各ノードのうち最大の重みを持つノードを最適ゲートウェイとする。計算機 シミュレーションによって特性評価を行なった結果、提案方式はネットワーク全体のスループット特性を 改善できることを示した。

許容遅延の小さいRT(Real Time)トラフィック，許容遅延の大きいNRT(Non Real Time)トラフィックが混在する環境下において，従来方式と比較して同等のRTユーザのサブチャネル割り当て率を確保しつつセクタスルー プット特性を増大させるため，ダウンリンクOFDMAにおける許容遅延を考慮し逐次優先度を更新するサブチャネル割り当て法を提案した．提案方式では，各ユーザの１回のサブチャネル割り当てにおける最低限必要なサブチャネル数を算出し，最低限必要なサブチャネル数を割り当てられたユーザの許容遅延に対する優先度を低減させることにより，ユーザダイバーシチを獲得しセクタスループット特性を増大させる．計算機シミュレーションにより提案方式の特性評価を行い，提案方式は従来方式と比較して同等のRTユーザの割り当て率を確保しつつセクタスループット特性を増大できることを示した．

相関のないMIMOチャネルだけでなく、相関のあるMIMOチャネルにおいても、スループットを最大化できるよう、チャネル行列の固有値を考慮した適応的なビットローディング方式を提案した。計算機シミュレーションにより、提案方式は、チャネル行列の固有値に従い各送信アンテナに電力を割り当て、空間多重とビットローディングを適応的に組みあわせることにより、MIMOシステムにおける電力を増加させることなく、同一周波数帯域において、チャネル容量と伝送レートを改善できることを明らかにした。

センサネットワークにおいて、受信ノードのバッファ空き容量を考慮してスループットの最大化を図るMACプロトコルを提案した。提案方式は、Short-Preambleパケットの中に希望送信パケット数，Early-Ackパケットの中に送信可能パケット数を格納し、送信ノードに送信可能パケット数、同一受信ノードへパケット送信を希望する他の送信ノードに希望送信パケット数を知らせることにより、バッファオーバーフローが起きない程度に最大のスループットを達成でき、他の送信ノードは通信が終了するまで強制的にSLEEP状態になるため消費電力を削減することができる。また、データパケットを多く持つノードに対して、短い間隔の負荷サイクルを一時的に割り当てることにより、優先的に送信権を与えることができる。計算機シミュレーションにより、提案方式はX-MACと比較して，パケット到着率を向上でき、データパケットが発生してからシンクへ到着するまでの遅延を低減できることを示した。

中継セルラーネットワークにおいて、無線チャンネルの品質とパケット遅延の変動に応じて適当な中継局と伝送レートを選択するパケットスケジューリングアルゴリズムを提案した。中継セルラーネットワークにおいては、モバイル端末は、セルラーだけでなく中継局へ無線インターフェースを持ち、基地局は、各モバイル端末に対して、有限長のバッファキューを用いてデータ転送を行う。提案アルゴリズムでは、セルラーチャネル品質の悪い端末に対しては、セルラーチャネル品質の良い端末を中継局として選択して中継伝送を行なうことにより、端末の要求や伝送路の品質を考慮してセルラーリンクおよび中継リンクの伝送レートを調整したパケットスケジューリングが可能となる。計算機シミュレーションを行った結果、提案のスケジューリングアルゴリズムは、各モバイル端末に対応でき、システム性能、パケット損失とトラヒックバランスの改善を図ることができることを示した。

直交周波数分割多元接続(OFDMA:Orthogonal Frequency Division Multiple Access)を用い，異なる4つのトラフィックを各ユーザで同時にスケジューリングするパケットスケジューリングアルゴリズムにおいて，各ユーザのトラフィック状況を考慮し，RT(Real-Time)型トラフィックのTUF(Time-Utility Function)におけるMSTI(Marginal Scheduling Time Interval)の大きさを適応的に変化させる方式を提案した．提案方式では，各ユーザにおけるバッファ管理ブロックにあるNRT(Non Real-Time)型トラフィックのパケットの個数を考慮し，wwwトラフィック及びemailトラフィックのパケットの個数が0となる場合に，Voiceトラフィック及びVideoトラフィックのTUFにおけるMSTIの大きさを，それぞれの許容遅延の値に変えることで，従来方式におけるTUFのMSTIまでRT型トラフィックの各パケットが基地局で待たされることなく，送信することが可能となる．計算機シミュレーションによる特性評価を行なった結果，提案方式は，従来方式と比較し，RT型トラフィックのパケットロス率，およびNRT型トラフィックのwwwトラフィックにおけるスループット特性において優れた特性が得られることを示した．

ハイブリッドSTBC（Space Time Block Code）において検出順序を変更することにより全シンボルを最後のステージで検出する軟判定繰り返しV-BLAST（Vertical Bell Laboratories Layered Space-Time）を提案した．ハイブリッドSTBCは同時にSTBCシンボルおよびSDM（Space Division Multiplexing）シンボルを送信する方式であるが，従来のV-BLASTを用いた場合，STBCシンボルは他のシンボルによる干渉が大きいV-BLAST初期のステージで検出されるため，BER特性が劣化するという問題があった．提案方式では検出順序を変更して繰り返しV-BLASTを行うことで，干渉を低減した状態で全てのシンボルを検出するため，BER特性の改善が期待できる．計算機シミュレーションにより特性評価を行った結果，提案方式は，従来のV-BLASTおよび繰り返しV-BLASTと比較し，優れたBER特性を獲得でき，特に，STBCシンボル特性改善が大きいことを示した．

適応チャネルを用いたOFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing Access)におけるフィードバック量を削減するために，スケジューリング時間およびパケットサイズを固定することより，適応変調におけるビットレート差を利用する方式を提案した．従来方式では，全てのサブキャリア情報をフィードバックするため，フィードバック間隔に応じてフィードバック量が比例して増加してしまうことや，フィードバック間隔が最小のユーザに対してスケジューリング時間を合わせる必要があるため，スケジューラの構成が非常に複雑となってしまう問題があった．提案方式では，パケットサイズを固定することにより，スケジューリング時間とフィードバック間隔をユーザの送信レートにより調整することができるため，必要なサブチャネル情報のみフィードバックすることができる．計算機シミュレーションにより特性評価を行った結果，提案方式は，従来方式と比較し，スループット特性の劣化を最小限に抑えながら，フィードバック量を削減できることを示した．

近年，インターネット上に公開されたサーバに対するサービス拒否(Denial of Service:DoS)攻撃や分散型サービス拒否(Distributed DoS:DDoS) 攻撃による被害が深刻となっている．DoS攻撃の中でも，最近ではHTTPプロトコルのGETメソッドを悪用したGET flood攻撃による被害が発生しており，実際にHTTPサーバがダウンし，サービスの遅延やサーバの停止といった被害が発生している．ここでは，サーバへ向けられたGETメゾットの正当性を判定し，GET flood攻撃によるGETメゾットを検知する方法を提案した．これは， HTTPクライアントがHTTPサーバへ向けたGET要求のうち，htmlファイルへのGET要求に注目することで，アクセスしたページのサイズと閲覧に要した時間を解析し，共通するアクセス順序に注目する手法，ページ内の情報量と閲覧時間の相関に注目する手法から構成される．実運用されているWebページに対するGET flood攻撃を含んだアクセスログを用いて提案方式による攻撃検知率の評価を行なった．

本論文では，H-ARQ (Hybrid-Automatic Repeat reQuest ) においてCRC (Cyclic Redundancy Check) 符号に基づくBLER (BLock Error Rate)を用いて再送量を制御する方式を提案した．提案方式では，スループットの値に直接影響するBLERを用いて再送量を選択するため，各通信環境下において高いスループット特性を獲得するような再送量を選択できる．また，CRC復号結果から獲得できるBLERのみを用いて再送量を選択するため，従来の再送量制御法であるRB-HARQ (Reliability-based HARQ) において必要となる膨大なシミュレーションを提案方式は必要としない．計算機シミュレーションによる特性評価を行い，H-ARQの方式であるRCPT (Rate Compatible Punctured Turbo-coded) HARQを適用した提案方式の有効性を示した．

本論文では，ユーザ毎に異なるビット誤り率（BER）特性を達成できる２レベルの光パルスを送信するCDMA方式において，光ハードリミッタ及びバランス型APDを用いることにより，多元接続干渉 （MAI）を緩和する方式を提案した．提案方式では，優先ユーザは高レベルの光パルスを励起し，一般ユーザは低レベルの光パルスを励起する．励起された光パルスは，光ハードリミッタを用いて，同レベルの光パルスが累積的に干渉することを防ぐ．優先ユーザは，従来方式同様，受信器において，高レベルの光パルスに等しい閾値に設定された光ハードリミッタを用いて，低レベルの光パルスからの干渉を除去する．一方，一般ユーザは，受信器において，受信光パルスを3分岐させ，入力閾値がそれぞれ異なる光ハードリミッタを用いて，分岐した3つの光パルスのレベルをすべて一定値に正規化する．その後，正の電気信号及び負の電気信号を出力するバランス型アバランシェフォトダイオードを用いて，高レベルの光パルスからの干渉を除去する．したがって，提案方式では，優先ユーザも一般ユーザも同一の光直交符号(OOC)を用いることができ，OOCの重み数を増やすことで，相関利得を高めることができる．理論解析により，提案方式は従来方式と比較して，優先ユーザも一般ユーザ も共にBER特性が改善できることを示した．

モバイル端末がセルラーとアドホックの無線インターフェースを持ち、基地局から各モバイル端末に、時分割で高速データ転送を行う、統合ネットワークにおけるパケットスケジューリングに関して検討を行った。スループット特性の改善を図るために、基地局による伝送チャネル品質とトラヒックに応じたスケジューリングと、モバイル端末を中継端末として選択し２ホップ伝送を行なうことにより、柔軟なデータレート制御が可能となる。結果として、提案方式は、各モバイル端末のトラヒック要求により柔軟に対応でき、無線資源の有効利用を図ることができることが示された。