Transcript 修士論文最終発表
修士論文最終発表 - インターネット自動車におけるポリシ経路制御を 用いた複数リンク活用技術の研究 主査：村井純 副査：中村修、砂原秀樹 政策・メディア研究科 CIプログラム 学籍番号：80331413 岡田 耕司 研究概要 • 背景 - マルチホーム通信環境の広がり – インターネット自動車プロジェクト • 常時接続形態の実現 – 第4世代移動体通信環境 • さまざまな無線通信メディアの登場 • 目的 – 自動車間で通信を行う際、車車間通信路の通信 路評価を行ったうえで、既存の通信路選択技術と 統合 マルチホーム通信環境 通信相手 インターネット 車車間通信路 車内ネットワーク 各通信技術の特徴 • 通信メディア – 狭域通信メディア • 狭い通信範囲、広帯域、低遅延、低コスト、不安定 – 広域通信メディア • 広い通信範囲、狭帯域、高遅延、高コスト、安定 • 通信形態 – インフラストラクチャ接続 • メディア切り替え時に通信品質が変化 – マルチホップ通信 • 時間の経過とともに通信品質が変化 MANET(Mobile Ad-hoc Networks) • • • • エンドノード同士によるデータ転送により、無線セルの境界を越えて通信 アドホックネットワークを形成することで、移動体同士のショートカット経路を作成 経路制御プロトコルタイプ – プロアクティブ型 • あらかじめ経路を取得 – リアクティブ型 • 必要時に動的に経路を取得 想定アプリケーション – ビデオチャット – 渋滞情報、交通情報配布 要求事項 • 経路管理 – 複数通信路からの経路を管理 – 複数経路制御プロトコルの協調 • ポリシ経路制御 – 複数通信路をアプリケーションの要求に応じ て使い分け – 通信路評価を行ったうえで送出ネットワークを 決定 • 動的なポリシ経路制御のルール変更 MANET経路制御プロトコルと 自動車環境 リアクティブ型経路制御プロトコルにより 反対車線を走行する自動車を探索 プロアクティブ型経路制御プロトコルによる網形成 状況に応じた自動車・定点間通信 経路管理 • 複数の経路制御機構からの情報を管理 – インターネット接続性とMANET網 – 複数経路制御プロトコルによるMANET網 • 整合性のとられた経路情報を経路表に挿入 • 経路変化を経路制御プロトコル間で相互共有 • 経路管理機構 – GNU Zebra MANET通信路の動的品質変化 - 物理層 自動車間の距離により 電波強度/通信品質は変化 自動車A http://buffalo.melcoinc.co.jp/products/new/2002/064_2.html 弱 自動車B 強 自動車Aからの電波強度 自動車C http://www.keyman.or.jp/search/a_30000062_2.html MANET通信路の動的品質変化 - ネットワーク層 – 自動車Cの移動に伴い、 自動車Aから自動車Cへの通信は 自動車B経由になる 自動車B 自動車C 自動車A 通信路品質評価 本研究における 通信路品質評価ドメイン インターネット 既存技術における 通信路品質評価ドメイン 通信路品質評価手法 • MANET経路制御プロトコルのメッセージ拡張に より通信路品質評価 – プロアクティブ型経路制御プロトコル • HELLOメッセージの交換によりリンクの品質を評価 • トポロジ情報配布メッセージにより、評価したリンク品質を MANET網に配布 – リアクティブ型経路制御プロトコル • 経路応答メッセージの拡張 • 新メッセージの定義 本研究における MANET網のリンク品質項目 • 帯域 – リンクの距離 – リンク接続ノード数 • 遅延 – RTT • 通信安定性 – ホップカウント システム構成 OLSR OSPF, RIP インターネット接続側の 経路情報 通信路帯域品質測定 MANET側の 経路情報 経路管理システム 通信路評価情報 経路情報 ポリシ管理機構 ポリシ経路制御設定 経路表 ポリシ経路制御テーブル MANET経路制御プロトコルの選択 • OLSR(Optimized Link State Routing Protocol) – プロアクティブ型経路制御プロトコル • 同一方向車線を対象 – ネットワーク経路のサポート – ノードの重み付け – IPv6サポート • 将来的に、複数MANET経路制御プロトコルを用 いることが予想される OLSRの拡張 • IPv6サポート – メッセージング用マルチキャストアドレスの検討 • リンクローカルオールノードマルチキャスト – HNAメッセージの拡張 • プレフィクス長対応メッセージフォーマット • 通信路品質評価 – 新メッセージの定義 • HELLOメッセージの拡張による位置情報交換 – 各隣接ノードへの距離を計算 • TC(Topology Control)メッセージの拡張によりリンクの距離を配布 – 配布されたリンク情報を基に各宛て先までの帯域を評価 ポリシ管理サーバ • OLSRデーモンから受け取った情報を基に 宛て先までの帯域を評価 • 各宛て先までの遅延を計測 • 動的ポリシ経路制御ルール設定 実装 • OLSR実装 – FreeBSD-5.3-Release, FreeBSD-5.2.1Release, FreeBSD-4.9-Release, NetBSD1.6.1-Release – Zebra-0.95-pre2 • ポリシ管理サーバ – Netbsd-1.6.2-Release – IPFilter 実験概要 • アプリケーションの要求に応じた通信路切り替えが 行えることを実験 – 帯域優先アプリケーションを想定 – MANETにおける想定無線デバイスの通信距離は3000M – インターネット接続はCDMA 1X EVDOを想定 • HAKONIWAによる車両走行環境エミュレーション – HAKONIWA • 車両環境エミュレーションソフトウェア • 交通流シミュレータ、車両情報シミュレータ、簡易気象シミュレー タ • IDを指定することで各自動車情報を取得可能 – HAKONIWAから自動車の位置情報を取得 実験環境 Default gateway インターネット Hakoniwa server 700kbpsに設定 インターネット接続網 2001:6::2 2001:7::2 carid: 3 2001:3::1 仮想位置情報 carid: 4 2001:4::1 仮想位置情報 Dummynet Bridge MANET網 Dummynetによる 動的通信品質変化 評価(経路制御プロトコルのみ) 4.5 4 3 2.5 距離(Km) 実効帯域(Mbps) 2 1.5 インターネット接続網との品質逆転地点 1 インターネット接続網の 実効帯域700Kbps 0.5 経過時間(秒) 1496 1408 1320 1232 1144 1056 968 880 792 704 616 528 440 352 264 176 88 0 0 距離(Km)、実効帯域(Mbps) 3.5 評価(ポリシ経路制御導入) 4.5 4 3 2.5 距離(Km) 実効帯域(Mbps) 2 1.5 1 インターネット接続網の 実効帯域700Kbps 0.5 経過時間(秒) 1280 1200 1120 1040 960 880 800 720 640 560 480 400 320 240 160 80 0 0 距離(Km)、実効帯域(Mbps) 3.5 まとめ • 結論 – 動的に通信品質が変化する通信路をインターネット自動 車環境において使い分けるモデルの構築 • 経路制御プロトコルの拡張により、リンク情報のネットワークへの 配布 • 通信路品質評価に基づいた動的ポリシ経路制御 – 車両エミュレーション環境による評価によりシステムの有 効性を評価 • 動的に変動する通信路品質を評価した上で、アプリケーションの 要求に応じた通信路選択を実現 • 今後の課題 – 帯域評価変数/評価式の議論 – 簡易ポリシ設定インターフェース