移動型ネットワーク基盤システム MoNI furu (M2) <[email protected]> はじめに コンピューティングパラダイムの変化 可搬性の高いデバイスの出現 無線ネットワークの爆発的な普及 移動型コンピューティング環境の変化 無線ネットワーク利用者増加により引き起こ される問題 無線媒体の脆弱性 無線通信における不具合 無線ネットワークとは 無線 (赤外線なども含む) を用いた通信 ケーブリングなどの物理 的制約がなく、電波が届く 範囲で通信可能 移動 通信 2種類の無線ネットワーク 形態 基盤型無線ネットワーク 独立型無線ネットワーク 有線通信と無線通信の比較 項 目 有 線 通 信 無線通信 移 動 性 △ ○ 容 量 ○ △ 信 頼 性 ○ △ 経 済 性 場合による 場合による 基盤型無線ネットワーク 有線ネットワーク基盤 もしくは無線バックボー ンを必要とする。 シングルホップ無線 マクロからマイクロまで のセルラーネットワーク Satellite, Cellular, IEEE 802.11, Bluetooth Internet 独立型無線ネットワーク 基盤ネットワークを全く 必要としない。 マルチホップ無線 アドホック･ネットワーク Internet 無線ネットワークの研究分野 これまでの無線ネットワークの研究 基盤型無線網もしくは独立型無線網どちらかのみのシ ステムに対する研究 基盤型 MACプロトコル・ページング方式 独立型 アドホック・ルーティング 両形態を融合させたネットワークシステムの研究が不 十分 より利便性の高いネットワークシステムの必要性 融合型無線ネットワーク形態 基盤型無線網 シングルホップアクセ ス 安定した接続 基盤構築に対するコス トが大きい 基盤のない地域では利 用不可 独立型無線網 低コストでネットワーク 構築可能 基盤がない地域でも利 用可能 マルチホップアクセス 不安定な接続 両形態を融合した新しい無線ネットワークシステム Mobile Network Infrastructure (MoNI) System MoNI 目的および概要 ネットワーク基盤の存在し ない地域へのネットワーク 機能の提供 低コストなネットワーク構築 広域ネットワークへの接続 性の提供 統合的な無線ネットワーク 管理機構 基盤型および独立型の融 合無線網 マルチホップ無線基盤 無線ブリッジによるフレーム 転送 シングルホップアクセス MAC層での通信制御 トポロジの動的構築 動的チャネル割当 モビリティ管理 MoNI 応用分野 災害時の被災地へのネットワーク提供 ネットワークを利用した遠隔医療 被災者救出活動 イベントや会議など一時的利用の ネットワーク提供 低コストの設備構築 非先進国地域での情報ネットワーク提供 先進国水準の知識情報の提供 応用例 (1) 応用例 (1) 応用例 (2) 応用例 (2) MoNI システム構成 MoNI ノード・クラス BACKBONE 既存基盤ネットワーク 固定型有線/無線ブリッジ BACKBONEとの接続性 EDGE BASESTATION CORE/EDGE BSは、CORE をルートとする木構造 CORE BASESTATION 通常、移動型無線/無線ブ リッジ CORE BSとの接続性 ENDSTATION MoNI を利用するエンドホ スト Non-Infrastructure Infrastructure MoNI システム構築手順 Non-Infrastructure Infrastructure トポロジー制御 リンク層経路制御 NOT L3 (IP) 経路制御 ENDSTATIONコスト大 MANET – DSR,AODV.. L2 (MAC) データ転送 ブリッジ・フィルタリング フレーム・ヘッダ DST ADDRフィールド SRC ADDRフィールド 3 SCHEMES トポロジー制御 (2) SCHEME A: SHORTEST PATH SCHEME B: BEST SNR SCHEME C: SMALLEST # OF NODES #2 #1 EDGE CORE #1 #0 #0 (A) #2 #1 #1 #0 #0 (B) #1 #1 #0 #1 #0 (C) ネットワーク層における 経路制御問題 MoNIは、リンク層の経路 制御を行う IP層は、MoNIシステム内 では処理しない 予期せぬトポロジー変化 解決案 プライベート・アドレス空間 + アドレス変換 Connected to Network B ES1 NAT IP移動透過性 MobileIP Connected to Network A 動的チャネル割当 「チャネル」とは? 広義では、通信路 無線では、通常ある特定の 周波数 2つのノード間のデータ・スト リーム チャネル毎に通信隔離 14チャネル利用可能 (IEEE 802.11) 国毎の規制に依存する Normal Channel Allocation NODE C NODE A NODE B NODE D Exclusive Channel Allocation NODE C NODE A NODE B NODE D IEEE 802.11 (DSSS) チャネル表 Freq. (MHz) 14 2484 2472 2467 2462 2457 2452 2447 2442 2437 2432 2427 2422 2417 2412 1 2 3 4 5 6 7 8 Channel Number 9 10 11 12 13 モビリティ管理 IEEE 802.11 IEEE 802.11g (IAPP) MoNI 実装 Operating System FreeBSD4.1-RELEASE Wireless Networks IEEE802.11 WLAN std. MELCO AirConnect IBSS mode (Pseudo BSS mode) Software MAC control MoNI 評価方針 広域ネットワークへの 接続性を提供する他 システムとの性能評価 基盤型無線網 IEEE 802.11 BS/ES 独立型無線網 MANET (DSR) 評価項目 システム・スループット 通信領域構築コスト Interne t まとめ 無線ネットワークを利用した新しいネット ワーク・アーキテクチャ「MoNI」の提唱 基盤型および独立型の無線網の融合 低コストで既存の基盤ネットワークへの接続性 を提供する MoNIシステムを利用することにより、これま でネットワークサービスの提供不可能だっ た地域に、低コストで提供可能となる。 役立つ資料 Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications Wireless LAN technology overview http://grouper.ieee.org/groups/802/11/ IEEE 802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANs) http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.Overview.pdf IEEE P802.11, The Working Group for Wireless LANs IEEE 802.11 Working Group, ISO/IEC8802-11 http://grouper.ieee.org/groups/802/11/ HIPERLAN Page at INRIA Rocquencourt http://donald2.inria.fr/hiperlan/hiperlan.html
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