PowerPoint プレゼンテーション

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
[email protected]
研究概要
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
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
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
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
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
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
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

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）
問題意識
車内通信環境を
IPで抽象化
車載ルータ
インターネッ
ト
自動車間で
センサノード直接通信を
行うことがで
搭乗者用端末きない
GPS機材
車載ルータ
センサノード
搭乗者用端末
GPS機材
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)
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
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
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
TBRPF(Topology Dissemination Based on
Reverse-Path Forwarding )
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


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
不必要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)
ブロードキャスト方式の相違
6
7
9
8
5
4
1
2
3
13
12
10
11
15
14
リンク情報の間引き
6
7
9
8
5
4
1
2
3
13
12
10
11
15
Node 2’s reportable subtree
Node 6’s reportable subtree
Node 10’s reportable subtree
14
TBRPFを選択した理由
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TBRPF
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

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
TBRPF設計・実装
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ユーザランドに実装
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

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
モジュール相関図
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
評価実験
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机上実験
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
プロトコル（実装）自体の性能評価
実車実験

現在の技術を用いた、TCP/IPによる車車間通
信環境の評価
机上実験



有線ネットワークで、収束時間を測定
3台のPC上で、TBRPFを動作
3ffe:4::1のアドレスがついたインターフェースを
ダウンし、5秒後に再びアップさせる
3ffe:1::1
3ffe:2::1
3ffe:3::1
3ffe:4::1
実験結果


測定開始6.8秒後に接続性が失われる
測定開始15.6秒後に接続性が復活


中間ノードがリンク変化を検出してから0.8秒で1ホッ
プのノードに情報が伝播
プロトコルの性能は十分
実車実験

手法
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

3台の自動車が30km/hで並走（車間40～50
ｍ）
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
加速追い抜き実験
ICMP Echo Request
自動車A
Bが中継し、Cに
パケットを転送
自動車B
自動車C
加速追い抜き実験
ICMP Echo Request
自動車A
自動車C
Cが加速して、B
を追い抜く
自動車B
減速追い抜き実験
ICMP Echo Request
自動車A
自動車C
自動車B
減速追い抜き実験
ICMP Echo Request
自動車A
自動車B
Cが停車し、BがCを
追い抜く
自動車C
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
経過時間
391
減速
313
339
365
加速
209
235
261
287
105
131
157
183
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
27
53
79
1
RTT(msec)
実車実験結果
停車
ルーティングプロトコルの評価
実験
実験1
(加速追い抜き)
実験2
（減速追い抜き）
実験3
（停車）
収束時間
95秒
55秒
16秒
実験結果考察
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許容できないTBRPFの収束時間
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要因の特定ができなかった

無線の影響
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

ドップラー現象
フェージング
プロトコル
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設計
実装
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
今後の課題

車車間通信環境に適した無線デバイス技術
の模索


自動車通信環境に適したMANETルーティン
グプロトコルの模索


高速移動、相対速度に対する耐性
TBRPFをもとに、収束オーバーヘッドの原因追求、
抑制
実装のリリース



チューニング
インターフェースの整備
Kameにポーティング？

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