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 TBRP

F 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） 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

インターネットインターネット

車載ルータ

センサノード

搭乗者用端末

GPS 機材

車内通信環境を

IP で抽象化

車載ルータ

センサノード

搭乗者用端末

GPS 機材

自動車間で直接通信を行うことができない

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 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 )

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)

ブロードキャスト方式の相違

1

6

2

10

7

3

11

8

4

12

9

5

15

13

14

リンク情報の間引き

1

6

2

10

7

3

11

8

4

12

9

5

15

13

14

Node 2’s reportable subtree

Node 6’s reportable subtree

Node 10’s reportable subtree

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

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

モジュール相関図

メッセージ送信部メッセージ受信部

リンク状態変化ローカルリンク部

TBRPF Neighbor Discovery

TBRPF Routing Module

ルーティング部

メッセージ受信部 メッセージ送信部

メッセージの受信 メッセージの送信

メッセージの受信 メッセージの送信

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

加速追い抜き実験

ICMP Echo Request

B が中継し、 Cにパケットを転送

自動車 A 自動車 B 自動車 C

加速追い抜き実験

ICMP Echo Request

C が加速して、B を追い抜く

自動車 A 自動車 B自動車 C

減速追い抜き実験

ICMP Echo Request

自動車 A 自動車 B自動車 C

減速追い抜き実験

ICMP Echo Request

C が停車し、 B がC を追い抜く

自動車 A 自動車 B 自動車 C

停車実験

ICMP Echo Request

3台がこのままの構成を保ったまま停車

自動車 A 自動車 B 自動車 C

実験結果

02468

101214161820

1 27 53 79 105

131

157

183

209

235

261

287

313

339

365

391

経過時間

RTT(m

sec) 加速 減速 停車

評価

　　　実験 　　　収束時間

　　　実験 1(加速追い抜き )

　　　 95 秒

　　　実験 2（減速追い抜き）

　　　 55 秒

　　　実験3（停車）

　　　 16 秒

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

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