これまで、無線ネットワーク技術と有線ネットワーク技術はおのおの独自の発展を遂げてきた。しかし、近年の無線技術の進展に伴って、無線ネットワークをラストホップとして、無線／有線ネットワークをいかにシームレスに統合するかが重要な課題になっている。本研究テーマでは、無線／有線を統合したシームレス通信を実現するためのネットワーク設計論に主眼においた研究を進めている。また、インターネットの発展に伴って、無線ネットワークにおけるデータ通信の実現方式もさらなる検討が必要になっている。本研究テーマでは、これらの点に着目した研究を進めている。また、無線技術に基づいてネットワークを動的に構成するアドホックネットワークについても、経路制御・輻輳制御などの研究を進めている。
モバイルIPネットワークにおいては、無線端末の移動によって、ネットワークの輻輳とは無関係に発生するパケット廃棄のために、TCPの性能が劣化することが知られている。本研究では、このような問題を解決するための基地局におけるバッファリング方式を提案している。まず、シミュレーションにより、バッファリングを行わない場合のTCP Tahoeの性能を明らかにした。その結果、モバイルIPの標準であるスムーズハンドオフは、廃棄されるパケットを減らすことを目指しているにもかかわらす、TCPの性能劣化を防ぐことができないことを明らかにした。さらに、経路最適化手法の拡張によって元のモバイルIPよりも性能が悪くなる場合があることも示された。つまり、パケットの再送によってトランスポート層に対してハンドオフを隠蔽するようなバッファリングを支援する経路最適化でない限り、スムーズハンドオフはTCPにとって効果がないことを示している。さらに、パケットバッファリングがTCPに対して与える影響を調べ、わずかな変更で基地局でのパケットバッファリングを支援するための経路最適化手法を提案した。最後に、ハンドオフ時の廃棄パケットの回復における問題点について議論を行い、その解決法を提案した。
本研究では、ワイヤレスセルラーネットワークにおいて、データリンク層プロトコルと無線回線上での通信誤りの影響を考慮した、TCPの性能評価モデルを提案している。このモデルにより評価を行った結果、データリンク層でのスループットの向上が、必ずしもTCP層のスループットを向上にはつながらないことを明らかにした。そして、データリンク層／TCP層のそれぞれに対する影響を考慮してパラメータを定めることで、TCPスループットを向上できることを示した。また、無線回線上の通信誤りに対してFECとARQを適用した結果、FECがARQに比べてTCPスループットの向上に効果があることを明らかにした。また、無線回線の品質に応じて、適切な誤り訂正能力を持つFECを適用することで、さまざまなノイズレベルにおいてTCPスループットが改善されることを示した。本研究では、さらに無線ネットワーク環境において、無線回線上でのパケット損失によるTCPの性能劣化を抑えるためのパケット再送方式を提案し、シミュレーションによりその評価を行った。その結果、本提案方式では、TCP Selective ACKnowledgement option (SACK) のわずかな拡張だけによって、TCPの性能を向上できることを明らかにした。
無線端末同士が有線回線を介さずに自律的にネットワークを構築し、通信を行うことのできるアドホック無線ネットワークシステムの一つとして、フレキシブル無線ネットワークがある。フレキシブル無線ネットワークには、通信の信頼性を確保するためのデータリンクプロトコル、ルーティングプロトコルが実装されている。本研究では、フレキシブル無線ネットワークにおけるそれらのプロトコルの性能評価をシミュレーションによって行い、システムの動作を定めるパラメータ値が性能に与える影響を明らかにした。さらに、ネットワーク構成の変化が性能に与える影響を示した。
CDMA移動セルラー網では、ソフトハンドオフを導入することにより無線回線上の伝送特性を向上させることができる。その一方で、ソフトハンドオフを行う端末は、複数の基地局の有線回線を占有するのでその影響も考慮する必要がある。本研究では、呼損率および強制切断率といった有線回線における性能と、無線回線の伝送品質としての劣化率に着目し、これらの性能を統合的に評価する手法を提案する。さらに、数値例を通じて、ソフトハンドオフ可能な領域の大きさが性能に与える影響を明らかにした。また、干渉電力を抑えるような呼設定制御によって、性能が向上することを示している。解析に際して、従来の研究において２つまでと仮定していた同時接続可能な基地局数を、３つまでに拡張している。さらに、従来行われてきた呼受付制御が無線品質に対して与える影響についても明らかにしている。