ホットスポットにおける効率的な通信手法について 116147 林 陽介 [竹中

平成 14 年度卒業研究発表会(日本大学工学部情報工学科)
A-9
ホットスポットにおける効率的な通信手法について
Efficient Communication Techniques on Hot-spotted Networks
116147
1
林
陽介
はじめに
近年のモバイルネットワーク環境は、携帯電話でのセル
ラーネットワーク、無線 LAN を用いたホットスポット、
ITS による高速自動車ネットワークと多様化している。
また、その伝送特性も、表1に示すように異なっている。
特に、最近では、ホットスポットを用いた高速インター
ネット通信が、比較的安価に設備導入が図れることもあ
り注目されている。しかし、無線リンクにおける伝送レ
ートの高速化により、そのセルサイズは比較的小さく、
また、セルラーネットワークに比べ間欠的に配置されて
いるため、このようなホットスポットを用いて、高速走
行する自動車により通信を行う場合、移動ホストは短時
間の間にセルを通り抜けてしまう可能性がある。このた
め、断続的な通信を繰り返し、効率的な通信を行うこと
が困難である。この問題を解決するため、文献[1]におい
て、プロアクティブデータ転送が提案されている。しか
し、この方式では、ホットスポットに設置されるプリフ
ェッチエージェント発見の問題を解決する必要がある。
本稿では、上記プロアクティブデータ転送方式を概説
するとともに、プリフェッチエージェンを用いない新た
なプロアクティブデータ転送方式を提案し、プリフェッ
チエージェント発見の問題を解決する。なお、前提とす
るモバイル環境としては、文献[1]と同様にセルラーネッ
トワークとホットスポットを用いている。
表1:ホットスポットとセルラーネットワークの特徴
Hot-spotted
Cellular
Network
Network
Cell size
非常に小さい
大きい
Transmission rate
非常に高い
非常に低い
Cell configuration
不連続
連続
spotted network
Hot-spotted
network
Hot
[竹中研究室]
ガソリンスタンド、駐車場などを含む街の中のさまざま
な場所に設置される ITS ネットワークへの適用も可能で
あり、将来的に有望な方式と考えられる。
2.1
プリフェッチエージェント
文献[1]のプリフェッチエージェントは、ホットスポッ
トに設置され、移動ホスト宛てのデータを保存し転送を
行う。プロアクティブデータ転送では、移動ホストはデ
ータ要求をセルラーネットワーク経由で行い、コンテン
ツの受信をホットスポットで高速に行う。このために、
経路をダイナミックに変更するルーチング手法が必要と
なる。
この問題の解決に、文献[1]ではモバイル IP でのルー
チング手法を適用している。モバイル IP では、外部リン
クへ移動中である移動ホスト宛てのすべてのデータをホ
ームエージェント(HA)が受信し、移動ホストが存在する
リンク上の外部エージェントに転送する。プロアクティ
ブデータ転送では、移動ホストの移動先のホットスポッ
トにデータを予め転送する必要があるが、これを実現す
るため、移動ホストが移動先ホットスポットを予測し、
予めプリフェッチエージェントに HA 経由でダウンロー
ドすることにより解決している。
2.2
プロアクティブデータ転送プロトコル
ここでは、プロアクティブデータ転送を実現するため
のプロトコルに関して述べる[1]。このプロトコルはモバ
イル IP をベースにして設計されている。セルラーネット
ワークにも、モバイル IP のような移動透過なプロトコル
が導入されており、ホットスポットにはプロアクティブ
データ転送プロトコルが適用される。図2にプロトコル
の概要を示す。
① プロアクティブデータ転送を行う移動ホストは、プリ
フェッチエージェント発見後、そのプリフェッチエー
ジェントに対してセルラーネットワーク経由で登録
を行う。登録パケットを受信したプリフェッチエージ
ェントは、そのパケットをホームエージェントにリレ
ーする。
Cellular
network
Cellular
network
図1
ホットスポットとセルラーネットワークによる
モバイル環境
2
プロアクティブデータ転送
文献[1]で提案されたプロアクティブデータ転送方式
では、ホットスポットに設置されたプリフェッチエージ
ェントに、当該移動ホスト宛てのデータを予めダウンロ
ードする。移動ホストが、このホットスポットに入った
時に、直ちに通信を開始することにより、通信の効率化
を図る方式である。この手法は、ホットスポットのアク
セスポイントが、一般道路上における交差点の信号機、
② 登録完了後、移動ホストは通信先ホストに対してデー
タの要求を行う。
③ 要求を受信した通信先ホストは、要求データをホット
スポットのエリア内のホームエージェントに対して
転送する。ホームエージェントはデータをプリフェッ
チエージェントに転送する。
④ 移動ホストがホットスポットのエリアに進入すると、
ホームエージェントに対して、外部エージェント登録
を行う。
⑤ 移動ホストは、プリフェッチエージェントにデータ転
送要求を送信し、データのダウンロードを開始する。
平成 14 年度卒業研究発表会 A-9
CH
2.Data request
1.prefetch state registration
Internet
3.Proactive data transfer
HA
FA
PA
HA
PA
Hot-spotted network
5.download
Cellular network
4.Foreign state registration
move
MH: Mobile Host
HA: Home Agent
FA: Foreign Agent
MH
PA: Prefetch Agent
(2) 通信
②移動ホストは、HA に対してセルラーネットワーク経
由で位置登録を行ったのち、移動ホストは HA に対し
てデータの要求を行う。
③HA は移動ホストの代理として通信先ホストに対して
データ要求を行う。
④要求を受信した通信先ホストは、要求データを HA に
対して転送する。
⑤移動ホストがホットスポットのエリア内に進入すると、
気付アドレス CoA を取得し、HA に対してセルラーネ
ットワーク経由で位置登録を行う。
⑥登録完了後、HA からホットスポット経由でデータの
ダウンロードを開始する。
CH:Correspondent Host
図2
3
プロアクティブデータ転送プロトコル
HA
CH
4
3
プリフェッチエージェントの発見
移動ホストはプロアクティブデータ転送に先立ち、使
用するプリフェッチエージェントを発見する必要がある。
この発見には、GPS 等の位置情報取得機構を用いて得ら
れた情報をもとにして行われる。
プリフェッチエージェントの発見手法には2つのアプ
ローチが提案されている[1]。1つは、プリフェッチエー
ジェントの地理的位置情報を保持するディレクトリサー
バをネットワーク内に設置するアプローチである。この
手法では、例えば、プリフェッチエージェントが定期的
に自身の情報をディレクトリサーバに送信することによ
り、ディレクトリサーバではプリフェッチエージェント
の位置情報と故障等の状態管理を行う。もう1つのアプ
ローチは、プリフェッチエージェントの地理的位置情報
とネットワーク位置情報を移動ホストに持たせる手法で
ある。この手法を用いると、移動ホストはネットワーク
に問い合わせることなしにプリフェッチエージェントを
検索することが可能である。しかしながら、プリフェッ
チエージェントに関する情報を定期的に更新する必要が
あるため、ネットワーク及び移動ホストに負荷がかかる
とともに、プリフェッチエージェントの故障等の状態変
化に即応できないという欠点が挙げられる。
4
提案方式
プリフェッチエージェント発見の問題を解決するため、
本研究では、プリフェッチエージェンを用いない新たな
プロアクティブデータ転送方式を提案する。提案方式で
は、インターネット内の HA にプリフェッチエージェン
トの機能を持たせる。
4.1 位置登録と通信手順
図3に本提案方式の概要を示す。移動ホストはセルラ
ーネットワークのみ利用可能な場所にいるとする。
(1)位置登録
①移動ホストがセルラーネットワークのみ利用可能な場
所にいる場合、HAに対してセルラーネットワーク経
由で位置登録する。
②移動ホストがホットスポットのエリア内に進入すると、
IP アドレスを取得し、セルラーネットワーク経由で
HA に対して位置登録を行う。
Internet
1
2
6
5
Hot-spotted network
Cellular network
move
MH: Mobile Host
HA: Home Agent
CH:Correspondent Host
4.2
図3 提案方式の通信手順
従来手法との比較
従来のプロアクティブデータ転送では、プリフェッチ
エージェントの発見が必要であったが、提案方式では HA
にプリフェッチエージェント機能を持たせたため、その
機能は不要である。しかし、従来手法では、移動ホスト
の移動先のホットスポットにプリフェッチエージェンが
存在するため、インターネット輻輳の影響を受けずに高
速転送できるメリットがある。提案方式では、プリフェ
ッチエージェント機能を移動ホストの HA に集約したた
め、インターネット輻輳の影響を受けやすい問題がある
が、プリフェッチエージェント機能のないホットスポッ
トに入った場合もプロアクティブデータ転送可能である。
今後は、インターネットのブロードバンド化が進むと考
えられ、インターネット輻輳による影響は少なくなると
考えられる。
5
むすび
移動ホストがホットスポット間を移動するモバイル環
境下、効率的に通信を実現するために提案されたプロア
クティブデータ転送を概説した。また、問題点としてプ
リフェッチエージェントの発見が必要となることを示し
た。この問題を解決するため、プリフェッチエージェン
ト機能を HA に持たせる方式を提案し、その通信手順を
明らかにした。今後は、本提案方式における通信手順の
詳細化を図るとともに、高速ハンドオーバについても検
討する必要がある。
参考文献
[1]今井 尚樹, 森川 博之, 青山 友紀, ホットスポッ
情報
トにおけるプリフェッチを用いたデータ通信
処理学会マルチメディア,分散,協調とモバイル
(DICOMO 2000)シンポジウム, pp.31-36 Jun. 2000.