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MANET を用いた車車間マルチホップ通信環境の構築

MANET を用いた車車間マルチホップ通信環境の構築. 環境情報学部 4 年　岡田　耕司 okada@sfc.wide.ad.jp. 研究概要. MANET ルーティングプロトコルである TBRPF を用いて、車車間でのマルチホップ通信環境を実現 想定アプリケーション ツーリング時の車内動画・メッセージ交換 想定する規模：　 10 台程度. 動画. 動画. 背景. 自動車通信環境におけるインターネットの重要性 インターネット自動車の通信モデル 自動車は移動するネットワーク 自動車内外に存在する多様な通信ノード 広域通信網（狭帯域、高遅延、高コスト）

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MANET を用いた車車間マルチホップ通信環境の構築

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  1. MANETを用いた車車間マルチホップ通信環境の構築MANETを用いた車車間マルチホップ通信環境の構築 環境情報学部4年　岡田　耕司 okada@sfc.wide.ad.jp

  2. 研究概要 • MANETルーティングプロトコルであるTBRPFを用いて、車車間でのマルチホップ通信環境を実現 • 想定アプリケーション • ツーリング時の車内動画・メッセージ交換 • 想定する規模：　10台程度 動画 動画

  3. 背景 • 自動車通信環境におけるインターネットの重要性 • インターネット自動車の通信モデル • 自動車は移動するネットワーク • 自動車内外に存在する多様な通信ノード • 広域通信網（狭帯域、高遅延、高コスト） • 車車間通信の必要性 • 狭域通信網（広帯域、低遅延、低コスト）

  4. 自動車間で直接通信を行うことができない 問題意識 インターネット 車内通信環境を IPで抽象化 車載ルータ 車載ルータ センサノード センサノード 搭乗者用端末 搭乗者用端末 GPS機材 GPS機材

  5. MANET(Mobile Ad-hoc Network) • 無線アドホックネットワーク形成技術 • 動的ルーティングプロトコル • 代表的4プロトコル、2タイプ • Proactive • あらかじめネットワーク内の経路情報を管理 (OLSR, TBRPF) • Reactive • On-demandで経路を取得 (AODV, DSR)

  6. ルーティングプロトコル選択 • ネットワーク経路のサポート • 各自動車内に1つのネットワークプレフィクス • Proactiveなルーティングプロトコル • 比較的トポロジ変化が穏やか • パケット転送時のオーバーヘッドを低減

  7. TBRPF(Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding ) • リンクステート型プロトコル • ブロードキャスト方式にERPFを利用 • 冗長なリンク情報の間引き • フラッディングを利用したリンクステート型経路制御プロトコルよりも、シミュレーション環境において通信コストを最大で98％削減（INFOCOM ’99)

  8. ブロードキャスト方式の相違 9 6 7 8 5 4 2 3 1 13 12 10 11 15 14

  9. リンク情報の間引き 9 6 7 8 5 4 2 3 1 13 12 10 11 15 Node 2’s reportable subtree Node 6’s reportable subtree 14 Node 10’s reportable subtree

  10. TBRPFを選択した理由 • TBRPF • 差分情報のみを広告 • ネットワーク経路を扱うことができる • OLSR(Optimized Link State Routing Protocol) • 定期的に情報を広告 • ネットワーク経路が扱えない

  11. TBRPF設計・実装 • ユーザランドに実装 • UDPによるメッセージング • 設定変更の容易さ • ポータビリティ（NetBSD, FreeBSD） • IPv6で実装 • NetBSD-1.6-release上で開発

  12. メッセージの受信 メッセージの送信 メッセージ受信部 メッセージ送信部 リンク状態変化 TBRPF Neighbor Discovery ローカルリンク部 ルーティング部 メッセージ受信部 メッセージ送信部 TBRPF Routing Module メッセージの受信 メッセージの送信 モジュール相関図

  13. 評価実験 • 目的：収束時間の測定 • 手法 • 3台の自動車が30km/hで並走（車間40～50ｍ） • 加速追い抜き、減速追い抜き、停車 • 通信継続性の測定（ping6) • 実験環境 • FreeBSD-4.6.2-release/NetBSD-1.6 • Melco Buffalo WLI-PCM-L11

  14. 加速追い抜き実験 Bが中継し、Cにパケットを転送 ICMP Echo Request 自動車A 自動車B 自動車C

  15. 加速追い抜き実験 Cが加速して、Bを追い抜く ICMP Echo Request 自動車A 自動車C 自動車B

  16. 減速追い抜き実験 ICMP Echo Request 自動車A 自動車C 自動車B

  17. 減速追い抜き実験 Cが停車し、BがCを追い抜く ICMP Echo Request 自動車A 自動車B 自動車C

  18. 停車実験 3台がこのままの構成を保ったまま停車 ICMP Echo Request 自動車A 自動車B 自動車C

  19. 加速 減速 停車 実験結果

  20. 評価

  21. 実験結果考察 • 許容できないTBRPFの収束時間 • 複数の要因が考えられる • 無線の影響 • ドップラー効果 • フェージング • プロトコル • 設計 • 実装

  22. まとめ • MANETを用いた車車間通信環境の提案 • ルーティングプロトコルの選択 • TBRPFの設計、実装 • 実自動車環境で評価 • IEEE 802.11bを用いた際には、車車間通信は困難

  23. 今後の課題 • 車車間通信環境に適した無線デバイス技術の検討 • 無線デバイスを正しく評価 • スペクトラムアナライザ • 高速移動、相対速度に対する耐性 • 自動車通信環境に適したMANETルーティングプロトコルの検討 • TBRPFをもとに、収束オーバーヘッドの原因追求、抑制 • シミュレータを用いた大規模実験

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