隠れノード問題


Hidden_node_problem
ワイヤレスネットワークでは、隠れノード問題または隠れ端末問題は、ノードがワイヤレスアクセスポイント(AP)と通信できるが、そのAPと通信している他のノードと直接通信できない場合に発生します。これにより、複数のノードが同時にAPにデータパケットを送信できるため、メディアアクセス制御サブレイヤーが困難になり、APで干渉が発生して、パケットが通過しなくなります。
あるシナリオでは、ステーションAはステーションBと通信できます。ステーションCはアクセスポイントステーションBとも通信できます。ただし、ステーションAとCは互いに範囲外であるため、相互に通信できず、同時に送信を開始します。 Bが意図したメッセージを受信できないようにします。
ワイヤレスネットワークではパケットの損失がいくらか正常であり、上位層がそれらを再送信しますが、ノードの1つが長期間にわたって大量の大きなパケットを転送している場合、他のノードはほとんどグッドプットを取得しない可能性が
隠れノード問題には、実用的なプロトコルソリューションが存在します。たとえば、ノードが短いパケットを送信して、アクセスポイントに長いデータパケットを送信する許可を要求する、送信要求/送信クリア(RTS / CTS)メカニズム。APからの応答はすべてのノードで確認されるため、ノードは送信を同期して干渉しないようにすることができます。ただし、このメカニズムでは遅延が発生し、特に短いデータパケットの場合、オーバーヘッドがコストよりも大きくなることがよく

コンテンツ
1 バックグラウンド
2 ソリューション
2.1 送信電力の増加 2.2 全方向性アンテナ 2.3 障害物の除去 2.4 ノードの移動 2.5 プロトコルの強化 2.62.6 セルラーネットワーク
3 も参照してください
4 参考文献
5 外部リンク

バックグラウンド
ワイヤレスネットワークの隠れノードは、他のノードまたはノードの集合の範囲外にあるノードです。アクセスポイントが循環的に周囲に多数のノードがある物理的なスタートポロジについて考えてみます。各ノードはAPの通信範囲内にありますが、ノードは相互に通信できません。
たとえば、ワイヤレスネットワークでは、アクセスポイントの範囲の遠端にあるノード(Aと呼ばれる)がアクセスポイントを認識できる可能性がありますが、同じノードが上のノードと通信できる可能性はほとんどありません。アクセスポイントの範囲の反対側の端、C。これらのノードは非表示と呼ばれます。
もう1つの例は、AとCが電波を反射または強く吸収する障害物のいずれかの側にあるが、それでも両方が同じAPを見ることができる場合です。
問題は、ノードAとCがアクセスポイントBに同時にパケットを送信し始めるときです。ノードAとCは互いの信号を受信できないため、送信前または送信中に衝突を検出できないため、衝突検出を使用したキャリア検知多元接続(CSMA / CD)が機能せず、衝突が発生して、受信したデータが破損します。アクセスポイントによって。
隠れノード問題を克服するために、送信要求/送信クリア(RTS / CTS)ハンドシェイク(IEEE 802.11 RTS / CTS )が、衝突回避を伴うキャリアセンスマルチアクセス(CSMA)と組み合わせてアクセスポイントに実装されます。 / CA)スキーム。同じ問題がモバイルアドホックネットワーク(MANET)にも存在します。
IEEE 802.11は、802.11 RTS / CTS確認応答とハンドシェイクパケットを使用して、隠れノード問題を部分的に克服します。RTS / CTSは完全なソリューションではなく、スループットをさらに低下させる可能性がありますが、基地局からの適応型確認応答も役立ちます。
非表示のステーションとの比較は、各トラフィッククラスのRTS / CTSパッケージが有益であることを示しています(短いオーディオフレームでも、RTS / CTSフレームに高いオーバーヘッドが発生します)。
実験環境には、データ(タイムクリティカルではない)、データ(タイムクリティカル)、ビデオ、オーディオのトラフィッククラスが含まれています。表記の例:(0 | 0 | 0 | 2)は2つのオーディオステーションを意味します。(1 | 1 | 2 | 0)は、1つのデータステーション(タイムクリティカルではない)、1つのデータステーション(タイムクリティカル)、2つのビデオステーションを意味します。
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  ベンチマーク:RTS / CTSあり/なしのネットスループット(Pommer、p.179)
隠れノード問題を解決するために使用できる他の方法は次のとおりです。
ノードからの送信電力を増やす
全方向性アンテナを使用する
障害物を取り除く
ノードを移動します
プロトコル拡張ソフトウェアを使用する

アンテナダイバーシティを使用する

ソリューション
送信電力の増加
ノードの送信電力を増やすと、他のすべてのノードを含む各ノードの周囲のセルのサイズを大きくすることで、隠れノード問題を解決できます。この構成により、非表示ノードは非表示ノードを検出または聞くことができます。非表示ノードが非表示ノードを聞くことができる場合、非表示ノードは非表示ではなくなります。無線LANはCSMA/CAプロトコルを使用するため、ノードはアクセスポイントと通信する前に順番を待ちます。
このソリューションは、非表示になっているノードの送信電力を増やした場合にのみ機能します。WiFiネットワークの一般的なケースでは、アクセスポイントの送信電力を増やしても問題は解決しません。これは、通常、隠れノードはアクセスポイント自体ではなくクライアント(ラップトップ、モバイルデバイスなど)であり、クライアントはそれでも解決しないためです。お互いを聞くことができます。アクセスポイントの送信電力を増やすと、実際には問題が悪化する可能性がこれは、新しいクライアントがアクセスポイントの範囲内に配置され、他のクライアントから隠されている新しいノードがネットワークに追加されるためです。

全方向性アンテナ
指向性アンテナを使用するノードは、アンテナが向けられている方向に配置されていないノードにはほとんど見えないため、指向性アンテナは非常に小規模なネットワーク(専用のポイントツーポイント接続など)にのみ使用する必要が3つ以上のノードで構成される広範なネットワークには、全方向性アンテナを使用します。

障害物の除去
たとえば、1つのノードが非表示になっている理由が、他のノードとの通信を妨げるコンクリートまたは鋼の壁がある場合、モバイルノードの電力を増やしても機能しない可能性がそのような障害物を取り除くことができるかどうかは疑わしいですが、障害物の除去は隠れノード問題の別の解決方法です。

ノードの移動
隠れノード問題を解決する別の方法は、ノードを移動して、すべてのノードが互いに聞こえるようにすることです。隠れノード問題が、ユーザーが自分のコンピューターを他のワイヤレスノードから隠されている領域に移動した結果であることが判明した場合は、そのユーザーを再度移動させる必要がある場合がユーザーに移動を強制する代わりに、無線LANを拡張して、おそらく追加のアクセスポイントを使用して、隠れた領域に適切なカバレッジを追加することもできます。

プロトコルの強化
基本的にポーリングまたはトークンパッシング戦略を実装する追加プロトコルのソフトウェア実装がいくつか次に、マスター(通常はアクセスポイント)がクライアントのデータを動的にポーリングします。クライアントは、マスターの招待なしにデータを送信することはできません。これにより、待ち時間が長くなり、最大スループットが低下するという犠牲を払って、隠れノードの問題が解消されます。
Wi-Fi IEEE 802.11 RTS / CTSは、使用されるハンドシェイクプロトコルの1つです。データの送信を希望するクライアントはRTSフレームを送信し、アクセスポイントはその特定のノードの準備ができたときにCTSフレームを送信します。短いパケットの場合、オーバーヘッドは非常に大きいため、通常、短いパケットはそれを使用しません。最小サイズは通常、構成可能です。

セルラーネットワーク
セルラーネットワークでは、隠れノード問題は、マストの特定のクライアントごとに時分割多重化し、空間的に多様な送信機を使用することで実用的な解決策がそのため、各ノードは3つのマストのいずれかによってサービスされる可能性があり、無線伝搬を妨げる障害物の問題を大幅に最小限に抑えます。。

も参照してください
さらし端末問題
ハイブリッドコーディネーション機能
ポイント調整機能
無線LAN

参考文献
^ Buehrer、R。Michael(2006)。符号分割多元接続(CDMA)(第1版)。[カリフォルニア州サンラファエル]:Morgan&ClaypoolPublishers。pp。16–19。ISBN 1598290401。
^ Pommer、Hermann:ローミングzwischenワイヤレスローカルエリアネットワーク。VDM Verlag、ザールブリュッケン2008、
ISBN978-3-8364-8708-5。 

外部リンク
隠れノード問題のソフトウェアソリューションであるWirelessCentralCoordinated Protocol(WiCCP)
Frottle、クライアント/サーバーソフトウェアソリューション
純粋なCSMA/CAとRTS/CTSおよびポーリングを比較するベンチマーク
NetEqualizer、隠れノード問題に対処するスロットリングシステム”