Potential-Based Routing for Disruption Tolerant Networks

1. Potential-Based Routing for Disruption Tolerant Networks Hideya Ochiai The University of Tokyo

2. 発表の内容 • はじめに • PBRシステムモデル • 連続系モデル • 離散系モデル • プロトタイプ実装構成 • 今後の方向性 • まとめ

3. はじめに Science Global Warming / Heat island Disaster Management Facility Management Education Agriculture Live E! Application Live E! Data Management Wireless Intermittent Connectivity Ad Hoc Disruption of Networks Sensor

4. Disruption Tolerant Networking • センサにとって、インターネットへの直接の接続性は無い • トラックがGatewayとSensorの間を往復 • トラックを介してデータをLive E!プラットフォームに提供 Internet Gateway Live E! and Internet Sensor データの流れ データの流れ Truck は無線端末を表す

5. Potential-Based Routing (PBR)によるメッセージ・ルーティングのアプローチ ポテンシャル Internet Gateway データの流れ Live E! ポテンシャルが 高い  低い へメッセージを転送 Truck 目的のルーティングを実現するポテンシャル場を生成 Sensor データの流れ センサデータをインターネットに送り出したい は無線端末を表す

6. DTNでのルーティング問題: 同期性 Disruption Tolerant Networks Traditional Networks Unstable Data Links, Mobility of Nodes Stable Data Links 同期を取りやすい 同期を取れない 経路情報は伝播する間に刻々と変化してしまう

7. 発表の内容 • はじめに • PBRシステムモデル • 連続系モデル • 離散系モデル • プロトタイプ実装構成 • 今後の方向性 • まとめ

8. PBR システムモデル • 連続系モデル • 実数空間での考察とモデル化 • 転送規則 • ポテンシャル場の生成 • 離散系モデル • グラフ構造への適用

9. << PBR 連続系モデル >>メッセージ転送先に関する規定 • The set of nodes: • A node can be provided by: • Neighbor nodes: • Potential of the node for the destination • Definition of “Force” (for forwarding messages)

10. << PBR 連続系モデル >> メッセージ転送の様子 Message for d A message goes down the hill until it reaches the destination.

11. << PBR 連続系モデル >> 自律分散的 ポテンシャル場 生成規則 ラプラシアン

12. Potential

13. Potential

14. 一次元(dim=1)の場合 シミュレーション結果 メッセージの流れ ポテンシャル場の生成

15. 二次元(dim=2)の場合 シミュレーション結果 メッセージの流れ

16. 連続系モデルでの考察 • 下記の規則によって、宛先にメッセージを配送可能 • ポテンシャルが 「高い  低い」 へメッセージを転送する • 拡散方程式の応用でポテンシャル生成 • ポテンシャルを全体的に増加させる外力 ρ • 境界条件: 宛先dを常に0に保つ • これらの演算は、すべて局所的な(近隣との)相互作用だけで実現されている  DTNのような環境での自律分散ルーティングに向いている

17. PBR システムモデル • 連続系モデル • 実数空間での考察とモデル化 • 転送規則 • ポテンシャル場の生成 • 離散系モデル • グラフ構造への適用

18. ネットワークへの適用連続系 から 離散系 へ • The set of neighbor nodes at : • A neighbor node at : 連続系 離散系

19. 簡易証明 Here,

20. 離散系モデル での定義 メッセージ転送規則 ポテンシャル生成規則

21. 静的ネットワークでのシミュレーション n11 n5 n10 n1 n9 n2 n0 n4 n6 n3 • n0 宛のポテンシャル場 • n6 宛のポテンシャル場 • を求める n7 n8

22. シミュレーション結果n0 宛のポテンシャル場 Potential 2.7 2.6 n11 n10 2.4 2.4 2.4 n9 n8 n7 2.2 n6 n5 2.3 n4 1.2 1.2 n1 n3 1.9 n2 0.0 1.1 n0

23. シミュレーション結果n6 宛のポテンシャル場 Potential 1.0 1.0 1.0 n0 n1 n3 n2 0.9 n11 0.7 0.5 0.5 n10 n5 n4 0.6 n9 0.4 0.1 0.1 n8 n7 n6 0.0

24. n10 ダイナミックに変化するネットワークの場合 n9 n7 n5 n6 n1 n8 n2 n0 n4 n3 n11 n13 n12 n14 n15

25. シミュレーション結果n0 宛のポテンシャル場の様子 Potential n13 n14 n15 12.59 n12 12.38 n11 11.65 n8 n9 n10 9.36 11.15 n5 n7 9.34 n6 9.25 1.35 n4 1.35 1.38 n1 n3 n2 0.0 1.08 n0

26. タイムチャート(Potential, Contact, Message Flow)

27. 発表の内容 • はじめに • PBRシステムモデル • 連続系モデル • 離散系モデル • プロトタイプ実装構成 • 今後の方向性 • まとめ

28. プロトタイプ実装 ノード の機能ブロック図

29. 方向性 ポテンシャル拡散項 メッセージ転送規則 (Nexthop算出法) ○ 変更なし × メッセージ配送規則

30. まとめ • DTN環境でのPotential-Based Routing • 局所的な相互作用だけで実現すべき • ポテンシャル場の生成 • メッセージ転送規則 • 連続系での考察  離散系への展開 • プロトタイプ実装のデザイン • 今後の方向性