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混雑してもイライラしにくい WiFiルータの開発

名古屋工業大学 大学院工学研究科 情報工学専攻

准教授 伊藤 嘉浩

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従来技術とその問題点

携帯端末の普及等に伴い，無線LANの高速化の研究・

開発及び標準化が進められているが、同一の周波数資源を利用するため、

•端末やＡＰの増加による輻輳・干渉が発生 •不適切なQoS制御により体感品質（QoE）が低下

等の問題があり、根源的な解決には至っていない。

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新技術の特徴・従来技術との比較

• 従来の特定のサービスやユーザのみを優先する方式ではなく、QoEを維持しながら公平にトラフィックを軽減する。

• 本技術は、暗号化による影響を受けない情報を利用するので、セキュアな通信に対しても利用可能である。

• 既存技術の応用で開発できるためコストは抑えられ

る。また、その他の設備の改修は不要。

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本制御方式の概要

• サービスごとのトラフィックの統計的な特徴（パケット長など）を利用。 – 暗号化されたトラフィックに対応可能。 – ルータの負荷小。

• トラフィックの分析結果を主観評価実験に基づき制御変数を決定。 – ユーザの体感品質を向上。

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Webサービスのパケット長分布例

国内大手ショッピングサイト モデル化したトラフィック

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システム構成

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新技術の特徴・従来技術との比較

• SDN(Software Defined Networking)の利用 – トラフィック・サービスの識別。 – OpenFlowを採用することにより、他社製品との相互接続可能。

– 有線網との制御との併用が容易 • WMMの利用

– 無線LAN上のQoS制御方式。 – WiFiで規定された標準方式。

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試作例 WME対応 無線基地局

Openvswitch

QoEDB （OpenFlow コントローラ）

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試作機の評価（評価環境）

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評価結果（トラフィック量）

制御 制御 制御 制御 制御 なし １ ２ ３ ４

制御 制御 制御 制御 制御 なし １ ２ ３ ４

制御なしと比べたとき 制御1で有意差あり

制御なしと比べたとき 制御2,3,4で有意差あり

他のユーザのスループット

KByte/sec KByte/sec 地図検索サービス 企業ＨＰ

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評価結果（QoE） 地図検索サービス 企業ＨＰ

制御 制御 制御 制御 制御 なし １ ２ ３ ４

制御 制御 制御 制御 制御 なし １ ２ ３ ４

統計的に有意差は無い →QoEは劣化していない

統計的に有意差は無い →QoEは劣化していない

満足度

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想定される用途

• WiFiスポットなどのＡＰと置換することで、大き

な投資を必要とすることなく、顧客満足度を向上できる。

• 本技術はSDN（Software Defined Network）の技術を利用しており、SDN網上のサービス展開に利用可能である。

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実用化に向けた課題

• 現在、複数のサービスについて本方式の有効性を確認済みであり、今後、他のサービスに対しても有効性を確認していく必要がある。

• 実用化に向けて、実環境での評価を行う必要がある。

• 基地局を構成するために必要なハードウェアの性能を確認する必要がある。

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その他の評価結果（負荷時）

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個別のサービスに対する考察

• Google Mapにおいてはユーザの体感品質を維持できていない。 – 他のサービスとトラフィック特徴が大きく異なる。

– 制御変数を他のサービスのものと区別する必要あり。

– 体感品質は維持できていないが、トラフィック量は 抑えられている→ネットワーク的には問題ない

• Amazonにおいては、体感品質を維持するものの、トラフィック量も変わらない。

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企業への期待

• 組み込み型ＣＰＵなどを用いた本方式のハード化を希望。

• WiFiスポットなどの無線LANサービスを提供している企業での導入を希望。

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本技術に関する知的財産権

• 発明の名称 ：ユーザの体感品質を向上する無線ＬＡＮ基地局システム

• 出願番号 ：特願2014-016812 • 出願人 ：名古屋工業大学 • 発明者 ：伊藤嘉浩

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産学連携の経歴 • 2012年-2013年 JST 研究成果最適展開支援プログラム FSステージ 探索タイプに採択

お問い合わせ先 名古屋工業大学

伊藤承子コーディネータ

TEL 052-735-5627

FAX 052-735-5542

E-mail c-socc@adm.nitech.ac.jp