修士論文要旨

Message Ferryにおけるノード性能を考慮した経路制御

大野 厚志 (2021年2月)

惑星間通信を起源とするDTN(Delay Tolerant Networking)は、正常かつ高速な通信が困難であるネットワークにおいて通信を実現する技術であるが、近年ではセンサネットワークや被災地での通信など、地球上の移動体ネットワークへの応用が考えられている。Message FerryはDTNの課題の1つであるノード間の不安定な通信リンクを解決するために考案された手法であり、メッセージの収集や配信を行うフェリーノードを用いて、物理的にメッセージを運搬することで通信を実現する。特に災害時における情報配信や通信復旧への活用が期待されている。

フェリーノードが巡回するネットワークが固定的な場合、Message Ferryは最適な巡回経路を求めることでメッセージの配信率や遅延時間の改善に大きく貢献する。しかし、Message Ferryをネットワークが変動的な状況下で活用する場合、経路制御手法が課題となるが、その点に着目した研究事例は非常に少ない。そこで本研究は、点在するノードがランダムに移動するネットワークにおいてMessage Ferryを活用する環境を想定する。

一般に、通信機会が限られているDTNでは偶発的に遭遇したノードの次回の遭遇を予測することは困難であるため、可能な限りメッセージを転送することが望ましい。しかしながら、帯域幅やバッファ、ノードの消費電力など通信リソースに限りがある。単に遭遇するノード全てにメッセージを転送すると、帯域幅やバッファを圧迫してオーバーヘッドを引き起こしてしまう。オーバーヘッドを回避する手法として、ネットワーク内に拡散するメッセージ数を制限するSpray-and-Wait方式が考案されているが、この手法は遭遇するノードの性能を考慮しておらず、転送するメッセージ数は固定的である。そのため、メッセージ配信の効率に課題が残る。ネットワーク内の広範囲にメッセージを拡散する能力があるノードや宛先までメッセージを配信する確率が高いノードにより多くのメッセージを転送するべきである。

そこで本研究では、Spray-and-Wait方式において、遭遇するノードの活動量と宛先までの配信確率を考慮した経路制御手法をMessage Ferryに適用し、転送するメッセージ数を動的に割り当てる手法を提案した。提案手法をDTNシミュレータThe ONEを用いて評価を行った結果、メッセージの配信率、遅延時間、オーバーヘッド率の改善に成功していることを確認した。