研究発表

We have proposed an autonomous primary user (PU) detection scheme exploiting pilot signal and cyclic prefix (CP). Although the simulation results show that the detection　probability of the PD can be improved while the SU transmits　data, the used simulation parameters are not practical for real wireless access environment. Therefore, in this paper, we investigates the performance of our previously proposed scheme in terms of miss detection probability (MDP) and false alarm probability (FAP) by using the simulation parameters based on the WiMAX specification. Simulation results show that the SUcan detect the pilot signal of the PU at the low signal-tointerference ratio (SIR).

Mobile IPv6の経路最適化において，他の端末になりすましバインディング更新を行う問題を解決するため，ゼロ知識対話証明を用いたIPアドレス保持証明技術を用いる方式が研究されている．しかし，この方式は攻撃者がIPアドレスを盗聴することにより，他の端末の証明を失敗させる攻撃が可能とな る問題がある．そこで本研究では， IPアドレスと乱数から生成したハッシュ値を用いてIPアドレスを秘匿化することにより，証明を失敗させる攻撃を防止する．特性評価によって，提案方式のプロセス増加に伴う通信相手のメモリ量およびバインディング更新時間の増加を抑え，証明を失敗させる攻撃防止に有効であることを示した．

様々なアプリケーションでセンサネットワーク(WSNs)の利用が期待されている．WSNsはバッテリーで稼働し省電力が求められるた め，WSNsのMACプロトコルではduty cycleが広く用いられる．しかし，duty cycleは遅延が増大するため，遅延を抑えつつ省電力であるMACプロトコルが研究されている．本研究では遅延を低減するP-MACのduty cycle中に予約フレームを導入するプロトコルを提案する．フレームの予約によりRTS/CTSの送信回数およびアイドルリスニングの時間を低減し，平均消費電力が低減される．計算機シミュレーションによりP-MACと提案方式の平均消費電力を評価し，提案方式の有効性を示した．

近年，通信端末の小型化，低コスト化により環境モニタリングにセンサネットワークの利用が期待されている．特に，ネットワークをクラスタに分割し，各クラスタをクラスタヘッド(CH)が管理する方式が注目されている．クラスタ形成時に電力が閾値以下のCHがバックアップCH(BCH)を選出し，CH の切替を行う方式が提案されているが，CH，及びBCHの電力が尽きた場合，データロスが生じる問題がある． 本研究では，データ中継を行うCHが選出するルータノード(Rノード) がデータを中継し，データロスの低減を図る方式を提案する． 計算機シミュレーションにより，提案方式は従来方式と比較して，データロス率を低減可能であることを示した．

Although automobiles usually use a shortest route to travel from the original to the destination, due to the availability of various wireless services, the wireless connection-capacity of the shortest route may not be maximized. By modifying Dijkstra’s shortest route selection algorithm, we propose to find a higher wireless connection-capacity route whose length is larger than that of a shortest route but no longer than a pre-defined bound. The route search range is expanded by changing the state of the intersection from visited to unvisited. Besides, a length metric is used to avoid unnecessary route searching. Results from our extensive simulation for a Manhattan-street type grid network, show that for a 50% increase in route length the proposed algorithm can increases wireless connection-capacity by about 35% and 25% compared to the shortest and random route selection algorithms, respectively.

自律分散的にリレーノードを選択する従来方式では，リレーノード候補数が多い場合に応答パケット衝突の可能性が高い，必ずしも受信失敗率 が低いノードが選択されるとは限らない，などの問題点がある．そこで提案方式では，受信失敗率の値をもとにリレーノード候補を複数のグループに分 割し，各グループごとに割り当てられたスロット内で競争を行い，さらに受信失敗率が低いノードの競争への再参加を可能にすることで，応答パ ケット数の低減と受信失敗率が低いリレーノードの選択を可能にし，空白スロットの有効利用を図る．特性評価により，提案方式は従来方式と比較して，受信失敗率が低いリレーノードをより選択可能であることを示した．

本論文では，モバイルセンサネットワークにおいて，隣接センサノード間の距離，およびセンサノードの位置推定誤差を考慮することで位置推定誤差を従来と同程度に保ちつつ，冗長な位置推定パケット数を低減する省電力位置推定法を提案する．提案方式では，面積重複率に基づいた閾値を設定し，各センサノードは自身との距離が閾値以下の隣接センサノードが先に位置推定パケットを送信した場合に，位置推定パケットの送信を抑制することにより，類似した位置推定パケットの送信数を低減する．さらに，各センサノードに最大位置推定誤差に比例したバックオフを割り当てることで，最大位置推定誤差が大きいセンサノードは，自身よりも最大位置推定誤差の小さい隣接ノードが近くに存在する場合に位置推定パケットの送信を抑制することにより，位置推定パケットの送信数を低減する．NS-2を用いたシミュレーションにより，従来方式，および提案方式における位置推定パケットの送信数，位置推定誤差，および消費電力を評価し，提案方式は従来方式と比較して位置推定誤差を同程度に低く保ちつつ，冗長な位置推定パケット数を低減し，消費電力を低減できることを示す．

Ad-hoc Networkにおいて電波強度を用いたルーティングによって木構造DC-net (Dining Cryptographers network)を構築し，マルチパーティプロトコルを適用することで，各ノードの投票内容を秘匿にすることが可能な匿名通信方式を提案する．本方式では，木構造DC-netを用いることで，段階的な処理が可能となり，参加者が増加した場合に計算量が増大するというマルチパーティプロトコルの問題点を緩和することが可能となる．また，木構造化により中間ノードは末端ノードの総計に加算する形になるため，中間ノードは自身の保有する情報を直接他のノードへ知らせる必要がなくなり，匿名性を保証することが可能となる．しかしながら，末端ノードが全て同じ票数を持った場合など，特定の条件下で匿名性を保証できない場合がある．そこで，末端ノードの票にダミー情報を付け加えることで，この問題を解決する．また，匿名性およびノードの処理時間について評価を行い，本提案の有効性を示す．

Light-Weight energy efficiency Media Access Control(LWMAC)は，無線センサネットワークにおいて，データを送信する際に次ホップノードをあらかじめ指定せず，最も早くアクティブになるノードを次ホップノードとすることで，送受信タイミングを合わせるプリアンブルを短縮し，消費電力を低減することができる非同期型のduty cycle MACプロトコルである．しかし，LWMACでは次ホップノードまでの距離を考慮していないため，送信ノードがすぐ近くのノードを次ホップ先に選択し，ホップ数が増加してしまう可能性があり，消費電力を低減することができない．本論文では，LWMACのプリアンブルの長さを変えずに，プリアンブル送信中に次ホップノードの候補となるノードが2個以上アクティブになる場合に，シンクノードに近いノードを次ホップノードとして選択することでシンクノードまでの平均ホップ数を低減し，省電力化を図るMACプロトコルを提案する．計算機シミュレーションにより，提案方式が従来方式と比較してシンクノードまでの平均ホップ数を低減することで，ノードの消費電力を低減することを示す．

周波数リソース不足の問題を解消するために，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)ベースのコグニティブ無線(CR:Cognitive Radio)が注目されている．CRではライセンスを持つ一次利用者(PU:Primary User)の未使用帯域を検出し，二次利用者(SU:Secondary User)がその帯域を使用する．そのためCRを適用する場合，SUがPUに対し干渉が生じないようにする必要がある．従来方式は，割り当てられた帯域をPU帯域およびCR帯域に分割し，CR帯域においてPUおよびSUが混在した信号からPUの検出を行う．しかし，検出に用いるシンボル数が10シンボル必要であること，およびPU信号対SU信号の電力比であるSIR(Signal to Interference Ratio)が低い場合において，検出率が低下するという問題がある．そこで本研究では，検出に用いるシンボル数を2シンボルに低減し，低SIRにおける検出率の劣化を改善するため，SUがPUおよびSUの混在する信号からSUのパイロット信号を抑圧し，PUを自律的に検出する方法を提案する．提案方式では，SUがPU帯域の制御信号を受信することでPUおよびSUの送受信同期を行い，SUが1シンボル送信した後に，PUがSUを停止させるためにパイロット信号を送信する．PUおよびSUが混在したシンボルから，SUのみのシンボルを減算することで，SUの信号の抑圧を行う．提案方式により，SUが通信中において，SIRが低い場合における一次利用者の検出率の改善を図る．計算機シミュレーションにより検出率を評価し，提案方式がSIRが小さい場合においても高い検出率を獲得できることを示す．

近年，VoIP(Voice over IP)やストリーミングメディアの普及に伴い，ネット ワークを移動してもセッションを維持できるMobile IPv6(MIPv6)が注目されている ．しかし，MIPv6に対応した移動端末は容易にIPアドレスを偽ることができるた め，悪意のある端末が他者のIPアドレスを主張することにより，通信を乗っ取 る，宛先の存在しないアドレスにパケットを転送する，または通信に関係のな い端末にパケットを転送させるといったことを可能にする問題があった．これ まで，ゼロ知識対話証明の1つであるFFS(Feige-Fiat-Shamir)認証を用いること によって，正当な端末のみが自身のIPアドレスを生成できることを証明する方 式が提案されている．この方式では，通信相手が，移動端末が正しくIPアドレ スを生成したかを検証するための問題(以降，問題と表記する)の出題を行う． 移動端末はその問題に解答し，通信相手がその解答の正当性を検証する．しか し，この方式は通信相手が正当性の検証を行うため，通信相手の計算資源を浪 費させることを目的としたDoS攻撃に弱いという課題がある．これは，問題の出 題および検証を1問のみで行うことが原因である．そこで本論文では，検証を合 格するのに必要な問題を2問にし，1問目と2問目で検証に必要な演算量を変化さ せることで，1問目で効率的にDoS攻撃を行う端末を排除し，正当な端末以外の 検証にかかる計算量を低減する方式を提案する．計算機シミュレーションによ って，DoS攻撃時および正常な端末の検証に必要な乗算剰余演算回数，検証に必 要なメモリー量を評価した結果，提案方式の有効性が示される．