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移動型ネットワーク基盤システム

移動型ネットワーク基盤システム. furu (M2) < furu@ht.sfc.keio.ac.jp >. 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

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移動型ネットワーク基盤システム

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Presentation Transcript

  1. 移動型ネットワーク基盤システム furu (M2) <furu@ht.sfc.keio.ac.jp>

  2. 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

  3. 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

  4. 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

  5. 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 独立型無線ネットワーク Internet

  6. 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

  7. 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 融合型無線ネットワーク形態 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

  8. 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目的および概要

  9. 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

  10. 応用例 (1)

  11. 応用例 (1)

  12. 応用例 (2)

  13. 応用例 (2)

  14. MoNIノード・クラス BACKBONE 既存基盤ネットワーク CORE BASESTATION 固定型有線/無線ブリッジ BACKBONEとの接続性 EDGE 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 CORE/EDGE BSは、COREをルートとする木構造 Non-Infrastructure Infrastructure MoNIシステム構成

  15. MoNIシステム構築手順 Non-Infrastructure Infrastructure

  16. 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

  17. トポロジー制御 (2) • SCHEME A: SHORTEST PATH • SCHEME B: BEST SNR • SCHEME C: SMALLEST # OF NODES #2 #2 #1 #1 #1 #1 #1 #1 #1 EDGE CORE #0 #0 #0 #0 #0 #0 (A) (B) (C)

  18. 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 NAT IP移動透過性 MobileIP ネットワーク層における経路制御問題 Connected to Network B ES1 Connected to Network A

  19. 「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 動的チャネル割当

  20. Normal Channel Allocation NODE C NODE D NODE A NODE B

  21. Exclusive Channel Allocation NODE C NODE D NODE A NODE B

  22. Freq. (MHz) 14 2484 13 12 2472 11 2467 10 2462 9 2457 8 2452 7 2447 6 2442 5 2437 4 2432 3 2427 2 2422 1 2417 2412 Channel Number IEEE 802.11 (DSSS)チャネル表

  23. IEEE 802.11 IEEE 802.11g (IAPP) モビリティ管理

  24. Operating System FreeBSD4.1-RELEASE Wireless Networks IEEE802.11 WLAN std. MELCO AirConnect IBSS mode(Pseudo BSS mode) Software MAC control MoNI実装

  25. 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 MoNI評価方針 Internet

  26. 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。

  27. 役立つ資料 • Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications • IEEE 802.11 Working Group, ISO/IEC8802-11 • Wireless LAN technology overview • http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.Overview.pdf • IEEE P802.11, The Working Group for Wireless LANs • http://grouper.ieee.org/groups/802/11/ • IEEE 802.15 Working Group for Wireless Personal Area Networks (WPANs) • http://grouper.ieee.org/groups/802/11/ • HIPERLAN Page at INRIA Rocquencourt • http://donald2.inria.fr/hiperlan/hiperlan.html

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