信頼性を向上させる非同期方式Backscatter MACプロトコルの一検討

情報処理学会

抄録

無線センサネットワークが登場してから今日まで，センサ端末の無線通信に要する消費電力は継続して問題となっている．センサネットワークが Internet of Things と名前を変えて社会に浸透した現在でも，依然としてこの根本問題は解決されていない．近年，Wi-Fi などの無線通信の省電力化手法として backscatter 通信が注目を集めている．Backscatter 通信では外部機器が放出した電波を搬送波として通信に利用する．電波を放出することなくデータ送信が可能であるため，送信端末の超低電力化が実現される．Backscatter 技術を用いることでデータ送信時の消費電力を既存の無線送信機の 1000 分の 1 まで削減できる．しかしながら，backscatter 通信は Medium Access Control (MAC) に関わる 2 つの課題を抱えている．第 1 に，backscatter tag がデータ送信を試みた際に外部機器から搬送波が供給されているとは限らない．加えて，複数の backscatter tag が同時に通信すると互いの送信パケットが衝突する．本稿では，非同期方式の backscatter MAC プロトコルを提案する．提案する MAC プロトコルは，搬送波と各 backscatter tag の送信間隔の工夫と疑似同期方式から構成される．搬送波の供給間隔と backscatter tag の動作間隔を工夫することでデータ送信が成立する確率を向上させる．加えて，各 backscatter tag の動作間隔を工夫することでパケットの衝突確率を低減する．擬似同期方式では，搬送波の供給と各 backscatter tag のデータ送信に対しスケジューリングを行わない一方，受信機がパケットを受信もしくは検知した場合に搬送波送信機に時刻情報などをフィードバックする．搬送波送信機は，フィードバックされた情報を基に backscatter tag からのパケット送信に合わせて搬送波の供給タイミングを調節することで通信の成功率を向上させる．シミュレーション評価では，想定環境において提案手法が通信成功率を最大で約 1.43 倍向上させることを確認した．

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