[論文レビュー] Can NDN Perform Better than OLSR in Wireless Ad Hoc Networks?

Thiago Teixeira, Cong Wang+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 20, 2016

Caching and Content Delivery参考文献 2被引用数 5

ひとこと要約

本稿は、帯域制限と断続的接続性を伴うモバイルアドホックネットワーク（MANET）において、Named Data Networking（NDN）とOLSRを比較評価している。ns-3およびndnSIMを用いたシミュレーションにより、制御された移動性ではOLSRが選択的マルチポイントリレーフォワーディングによる冗長再ブロードキャストの低減により、パケット損失が少ないためNDNを上回る性能を示す一方、ランダムな移動性ではNDNが中継ノードのキャッシュを活用することで、接続断時でさえも耐障害性を示す。確率的LRUキャッシュは標準LRUに比べて顕著な改善をもたらさない。

ABSTRACT

The emerging paradigm of Information-Centric Networking is an exciting field of research, opening opportunities in many areas, such as forwarding strategies, caching placement policies, applications (e.g. video streaming and instant messaging), to name a few. In this paper, we address the mobility aspect of ICN, as well as how it performs in tactical wireless ad hoc environments. In this paper, we present results from a simulation study that investigates the performance of Named Data Networking, an instantiation of ICN, in such environments. We perform a series of simulations based on ndnSIM studying different mobility scenarios. Our simulations show that even in the short-term absence of the producer, consumers can still achieve better file retrieval when caches are used. As an effort to increase the cache diversity and have a better utilization of the Content Store we study probabilistic LRU. Furthermore, we compare the performance of our NDN network with a TCP based approach, using OLSR routing protocol, discussing advantages and disadvantages of each approach.

研究の動機と目的

• 制限されたリソースと断続的接続性を伴うモバイルアドホックネットワーク（MANET）におけるNDNとOLSRの性能を評価すること。
• NDNのネットワーク内キャッシュが、エンドツーエンド経路が利用できないネットワークの分割や切断状態においても、ファイル取得を改善するかを調査すること。
• 確率的LRUキャッシュが、NDNルーターの性能とキャッシュ利用効率に与える影響を評価すること。
• 動的でモバイルな環境における、NDNのステートフルフォワーディングとOLSRのマルチポイントリレーベースルーティングの信頼性と効率性を比較すること。

提案手法

• 制御された移動性とランダムウォーク移動性モデルを用いたns-3およびndnSIMを用いたMANETシナリオのシミュレーション。
• 洪水を低減しネットワーク効率を向上させるために、OLSRにマルチポイントリレーフォワーディング（MPRs）を実装。
• キャッシュの多様性を向上させるために、コンテンツストアに標準LRUおよび確率的LRU（PLRU）キャッシュ戦略を導入。
• さまざまな移動パターンと消費者の開始時刻における、グッドプット、パケット損失率、データ取得遅延を測定して性能を評価。
• エンドツーエンド経路が存在しない状況でも、中間ノードのキャッシュを活用してコンテンツを配信できるNDNの能力を評価。
• 性能指標の統計的妥当性を確保するため、複数のシミュレーションシードを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 安定した経路が確保される制御された移動性条件下で、ファイル取得遅延とグッドプットの観点からNDNはOLSRを上回るか？
• RQ2 エンドツーエンド経路が利用できないネットワークの分割や切断状態において、NDNのネットワーク内キャッシュが性能を維持できるか？
• RQ3 確率的LRUは、標準LRUに比べてNDNルーターにおけるキャッシュ利用効率とデータ配信性能を向上させるか？
• RQ4 OLSRのMPRを用いた選択的洪水制御と、NDNのランダム再ブロードキャストスケジューリングは、ネットワークの混雑度とパケット損失の観点でどのように比較できるか？
• RQ5 ランダム移動性シナリオにおいて、NDNのキャッシュを活用したストアアンドフォワード機能は、エンドツーエンド接続性を必要とするOLSRに比べて、顕著な利点を提供するか？

主な発見

• 制御された移動性シナリオでは、冗長な再ブロードキャストを低減する効率的なマルチポイントリレーベースフォワーディングにより、OLSRがグッドプットが高く、パケット損失が少ないという点でNDNを上回った。
• NDNは、ランダムな再ブロードキャストメカニズムによりチャネル競合と衝突が増加したため、OLSRよりも高いパケット損失率を示した。
• 損失率が高かったにもかかわらず、NDNは中継ノードのネットワーク内キャッシュのおかげで、プロバイダーが一時的に到達不能であってもコンテンツ配信を継続できた。
• 評価されたシナリオにおいて、確率的LRUは標準LRUに比べてグッドプットやキャッシュ利用効率に顕著な改善をもたらさなかった。
• ランダム移動性シナリオでは、NDNはソースへの継続的経路がなくてもファイルを正常に配信でき、接続断に対する耐障害性を示した。
• 消費者2は、LRUとPLRUの両方の条件下で、それぞれ消費者1に比べて32%および35%高いグッドプットを達成した。これは、時間経過におけるより良好な接続パターンのおかげである。