View
32
Download
0
Category
Preview:
DESCRIPTION
Önszerveződő mobil hálózatok: lehetséges az ön-evolúció?. Jövő Internet technológiák és alkalmazások kutatása Magyarországon konferencia 2011. november 15. Dr. Simon Vilmos. Mobil felhasználók számának növekedése. Mobil távközlési trendek. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Jövő Internet technológiák és alkalmazások kutatása Magyarországon konferencia
2011. november 15. Dr. Simon Vilmos
Önszerveződő mobil hálózatok: lehetséges az ön-evolúció?
Mobil felhasználók számának növekedése
Mobil távközlési trendek
A rohamos felhasználószám növekedés mellett 3 kihívás:
• Heterogenitás
• Skálázhatóság
• Komplexitás
Heterogenitás
Eltérő képességű eszközök Nagy teljesítményű hordozható
számítógépek terjedése (PDA, smartphone) Miniatűr szenzorok: alacsony számítási
képesség Megoldás: Tudni kell együtt kezelni őket!
Skálázhatóság
Hagyományos távközlési végpont-végpont összeköttetés:• útvonalkeresés• címzés
Nem jól skálázódik nagy kiterjedésű vezeték nélküli környezetben
Bonyolítja a nagyfokú mobilitás Megoldás: a végpont-végpont helyett lokális
üzenetváltások
Komplexitás
A mobil hálózat irányításának és karbantartásának komplexitása
Megoldás:
• centralizált megközelítések nem mindig alkalmazhatóak
• saját magát irányítani képes „autonóm” rendszerek használata
Paradigmaváltás
Mai vezetéknélküli hálózatoknál: központi infrastruktúra
Nem mindig építhetőek ki vagy gazdaságilag nem kifizetődőek
E új típusú hálózatok komplexitása• biológiai organizmus• ökoszisztéma szintjén
Önszerveződő mobil hálózatok
Csak mobil terminálokból áll Architektúra teljesen elosztott
• nincs központosított hálózati felügyelet Kommunikáció a mobil terminálok között:
• peer-to-peer kommunikáció• egy-ugrású illetve többes ugrású utakon át
Alkalmazhatóságuk
Elosztott és ön-konfigurációs tulajdonságuk + könnyű és rugalmas telepítés
• Vészhelyzetek• Környezet monitorozás: szenzor hálózatok• Járművek közötti ad hoc kommunikáció,
közlekedésoptimalizálás• Digitális város koncepció
Információterjesztés
Kihívás: globális információterjesztési szolgáltatás a mobil csomópontok között
Sok kommunikációs protokoll közül melyik a megfelelő?• hatékony sávszélesség felhasználás• robusztusság az állandó topológia változással szemben
A protokoll kiválasztása történhet:• Globális• Lokális rendszerinformációk
Önszerveződő hálózatban nincs globális rálátásunk a rendszerre
Multi-hop broadcast
Az üzenetet a lehető legtöbb részvevőnek eljuttatni
Multi-hop broadcast (többes ugrásos szórt adás)
Naiv megoldás: minden eszköz ismételje meg az üzenetet, amelyet legutoljára hallott• Pazarló
• Broadcast storm
• Üzenet duplikáció Optimalizálni kell az eljárást!
Példa optimalizációra (SBA algoritmus)
Melyik algoritmust válasszuk?
Sok ilyen megoldás: teljesítményük függ a hálózat tulajdonságaitól
• Üzenetek száma, mérete• Mobil eszközök sűrűsége, mobilitási modellje, felszereltsége (pl. GPS)
A környezet és topológia gyorsan változik: nincs esély kiválasztani a legoptimálisabbat!
Ötletünk: ne legyen egy előre definiált protokoll, adaptáció a környezethez!
Ötlet
Egymással vetélkedő algoritmusok• lokális jósági függvény
Természetes szelekció az algoritmusok egy állandó változó halmazán
Ezt a halmazt a genetikai programozzásal állítjuk elő
Lokális jósági függvény
Meg kell mérni: melyik algoritmus mennyire „hasznos” az adott környezetben
Küldő algoritmus teljesítménye?• Csak a fogadó felek tudják megítélni
• Duplikáció vagy hasznos üzenet Hagyományosan: fogadók mérésének elterjesztése a
rendszerben• Túl sok fölösleges üzenetváltás!
Megoldás: inverz szelekció Kiküldött adatüzenetek tartalmazzák a küldő algoritmus
kódját • Fogadó eszközök pontozzák• Kiválasztják a jövőben használni kívánt egyedeket.
Inverz szelekció
Természetes szelekció
Véges erőforrások minden protokollhoz:• Üzenetszám• Időtartam
Miután „kihal” az adott protokoll az eszközben: újat választ a pontok alapján
Legéletképesebb terjed tovább Adaptáció a pillanatnyi körülményekhez
Evolúcios programozási nyelv
Evolúcios programozási nyelv megalkotása: protokollok különböző elemeinek vegyítése
Keresztezés és mutáció operátorainak segítségével új protokollok• Bármi nemű felügyelet nélkül!
Természetes szelekció protokollok dinamikus halmazán
Szimulációs környezet
4 kezdeti protokoll:• APF (Adaptive Periodic Flood)• Gossiping• Adaptív Gossiping• Agresszív elárasztás (AgrFlood) - kártékony
500 mobil node Két mobilitási modell (egyéni és csoportos) 100 ezer megfigyelt protokoll!
Eredmények 1.
Hasznos és duplikált üzenetek különbsége• Kék: evolúció nélküli eset• Piros: evolúcióval
Eredmények 2.
Kártékony protokoll jelenléte a rendszerben az idő függvényében:
0%
25%
50%
75%
100%
0 5 10 15Time slice
0-20% 20-40 % 40-60 % 60-80% 80-100 %
Legfrissebb robusztussági eredmények
Kártékony protokol részaránya a másik 3-hoz képest: 5, 30, 70%
70%-os eset:
Evolúció nélküli: Evolúcióval:
Jövőbeli munka
Még több új protokoll implementálása a halmazban
Kimenetel?
Recommended