MANET における 3 次元を考慮した MgCast の評価

MANETにおける3次元を考慮したMgCastの評価 ‘09/02/04 早稲田大学理工学部コンピュータ・ネットワーク工学科富永研究室学部4年樋口太祐

目次 • 研究背景、目的 • 既存手法 • マルチキャストフラッディング • LBM • MgCast • MgCastの問題点 • 提案手法 • シミュレーション進捗状況 • フローチャート • 実験結果例

研究背景、目的 • 今日，無線通信技術が発達し，様々な無線技術の研究が進み，その利用は増加している． • 例. LAN: Local Area Network，MAN: Metropolitan Area Network • 色々な端末デバイスに小型の無線機器が搭載され，MANET(Mobile Ad Hoc NETwork)が注目されている． • MANETは「いつでも」、「どこでも」通信可能というユビキタス社会を実現する上で大きな力になる

研究背景、目的 • MANETはノード移動によるリンク状態が急激・頻繁に変わるので通信が不安定になる • トポロジを保持するための制御メッセージのオーバーヘッドが多くなる • パケットが到達しない可能性がある • 安定したネットワークを構成するためにオーバーヘッドを少なくする工夫が必要である …移動性を有したノード …リンク

MANETにおけるルーティングプロトコル • トポロジ利用型 • プロアクティブ型(トポロジを常時保持する手法) • OLSR(Optimized Link State Routing) • DSR(Dynamic Source Routing) • リアクティブ型(通信を行うときのみトポロジを保持する手法) • AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector) • TBRPF(Topology Broadcast Based on Reverse-Path Fowarding) • 位置情報利用型 • GPS(Global Positioning System)により自身の位置情報を取得 • スケーラビリティの高い手法

位置情報利用型ルーティングプロトコル • マルチキャスト，ユニキャストルーティング • 次ホップ転送方式 • 指向型フラッディング方式 →宛先がノードである • ジオキャストルーティング • マルチキャストフラッディング • LBM(Location Based Multicast) • MgCast(Multiple Geographical multiCAST) →宛先が領域である

既存手法(1/3): マルチキャストフラッディング • 経路維持率はMANETでは最大であると考えられる • 無駄なデータ転送が多くなり、ネットワークに負荷がかかる →データ転送を少なくする工夫が必要である d j b i u h a c g f e

既存手法(2/3): LBM(Scheme 1の場合) • 経路維持率はマルチキャストフラッディングとほぼ同等 • マルチキャストフラッディングよりは無駄なデータ転送が少なくなっている →まだ、パケットを送っているノードの数が多い d j b i u h a c g f e

既存手法(3/3)の比較: MgCast • MgCastでは探索メッセージを送って経路が作成されたらパケットを送信するのでネットワークへの負荷が軽減 • さらに、コストをもとに探索メッセージを送るノードを選んでいるためオーバーヘッドが少なくなると考えられる D1 d j c1 b i D2 u h c2 a c g f D3 e メッセージ数を削減するという観点ではMgCastが優れている c3

MgCastの問題点 • 2次元のときはMgCastを用いると最適なノードに探索メッセージを送っていることがわかる • しかし、3次元の場合最適なノードを選ぶとは限らない B D c S A この場合はAからcの距離が短いように見える。果たしてノードBよりAの方がDまでの距離が一番短いのか？

提案手法 • この場合、3Dの視点で見るとノードBが適切だったことがわかる実　線…実際の位置点　線…任意の基準標高(ex.0m)における位置　　　　（MgCastで観測される位置）長鎖線…水平面に沿って垂直な線 A B c D B S plane S A

シミュレーション • Javaで実装 • 右に各基本パラメタを示す • 評価事項 • パケット到達率 • 平均コスト

シミュレーション結果(1/4) ノード数変化によるパケット到達率(ノードが動かない場合) パケット到達率ノード数(個)

シミュレーション結果(2/4) ノード数変化によるパケット到達率(ノードが動く場合) パケット到達率ノード数(個)

シミュレーション結果(3/4) 最大Z軸の変化による平均コスト(ノードが動かない場合) 平均コストノード数(個)

シミュレーション結果(4/4) 最大Z軸の変化による平均コスト(ノードが動かない場合) 平均コストノード数(個)

まとめ • シミュレーション結果 • パケット到達率は約12%向上した • 平均コストは約23%抑制できた • 3dMgCastの有効性を示すことができた • 今後は電界強度，複数の目的領域について考慮したMgCastを実装したうえで3dMgCastとの比較・検討を行いたい

MgCastにおける隣接ノード選択ミス率 • ￢球の体積 ∧ 円柱の体積 / 円柱の体積　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　のこと h r

R,hと選択ミス率M(R,h)の関係 M(R,h)(選択ミス率) h(高さ) 実験値は300回実験を行った平均値

MANET における 3 次元を考慮した MgCast の評価