[論文レビュー] The Design and Analysis of Virtual Network Configuration for a Wireless Mobile ATM Network

Stephen F. Bush|arXiv (Cornell University)|May 11, 1999

Mobile Agent-Based Network Management参考文献 72被引用数 9

ひとこと要約

本論文では、予測された将来の状態を用いて事前に計算・キャッシュすることで、無線モバイルATMネットワークにおける動的再構成を高速化するための仮想ネットワーク構成（VNC）アルゴリズムを提案する。GPSを用いた位置情報と時刻同期により、予測的で分散型の計算を実現し、応答性を向上させ、再構成遅延を低減するが、処理および通信のオーバーヘッドが増加する。

ABSTRACT

This research concentrates on the design and analysis of an algorithm referred to as Virtual Network Configuration (VNC) which uses predicted future states of a system for faster network configuration and management. VNC is applied to the configuration of a wireless mobile ATM network. VNC is built on techniques from parallel discrete event simulation merged with constraints from real-time systems and applied to mobile ATM configuration and handoff. Configuration in a mobile network is a dynamic and continuous process. Factors such as load, distance, capacity and topology are all constantly changing in a mobile environment. The VNC algorithm anticipates configuration changes and speeds the reconfiguration process by pre-computing and caching results. VNC propagates local prediction results throughout the VNC enhanced system. The Global Positioning System is an enabling technology for the use of VNC in mobile networks because it provides location information and accurate time for each node. This research has resulted in well defined structures for the encapsulation of physical processes within Logical Processes and a generic library for enhancing a system with VNC. Enhancing an existing system with VNC is straight forward assuming the existing physical processes do not have side effects. The benefit of prediction is gained at the cost of additional traffic and processing. This research includes an analysis of VNC and suggestions for optimization of the VNC algorithm and its parameters.

研究の動機と目的

• 変化する負荷、トポロジ、移動性に起因するモバイルATM環境における動的かつ継続的なネットワーク再構成の課題に対処すること。
• 将来のネットワーク状態を予測することで、モバイルATMネットワークにおける再構成遅延を低減すること。
• GPSで得られる位置および時刻データを用いた予測駆動型構成により、リアルタイムのネットワーク管理を可能にすること。
• 物理プロセスに副作用を及ぼさない形で、既存システムへのVNCの統合を可能にする汎用的かつ拡張可能なフレームワークを提供すること。
• 予測精度、処理オーバーヘッド、通信コストのトレードオフを分析することで、VNCのパフォーマンスを最適化すること。

提案手法

• 将来のネットワーク状態をモデル化するため、並列離散イベントシミュレーションとリアルタイムシステム制約のハイブリッドとしてVNCを設計すること。
• GPSを用いて正確なノードの位置情報と時刻同期を提供し、移動関連の変更を信頼性高く予測可能にする。
• 物理的ネットワークプロセスを論理プロセスに封入することで、予測計算を分離・管理可能にする。
• 局所的な予測結果をネットワーク全体に伝搬させ、一貫性を維持するとともに、分散型再構成を可能にする。
• 既存のATMネットワークシステムへの統合を簡素化するため、汎用的なVNCライブラリを実装すること。
• 実際のトポロジ変更や負荷変更時に応答を高速化するため、事前に計算された構成結果のキャッシュを適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 予測技術を用いることで、モバイルATMネットワークにおけるネットワーク再構成遅延をどのように低減できるか？
• RQ2 GPSは、ノード移動および構成変更の正確な予測をどのように可能にするか？
• RQ3 既存のネットワーク管理システムに最小限の変更で予測を統合するにはどうすればよいか？
• RQ4 予測精度と追加の処理および通信オーバーヘッドの間のパフォーマンス的トレードオフは何か？
• RQ5 スケーラブルで分散型の予測を実現するための、必要なシステム構造および抽象化は何か？

主な発見

• VNCは、予測された将来の状態に基づいて事前に構成変更を計算することで、再構成遅延を効果的に低減した。
• GPSにより、正確な位置情報と時刻情報が得られ、モバイルATMネットワークにおける正確な移動予測に不可欠である。
• VNCアルゴリズムは追加の処理および通信オーバーヘッドをもたらすが、これを性能向上とバランスさせる必要がある。
• VNCライブラリにより、物理プロセスに副作用がない限り、既存システムへの統合が容易に行える。
• 本研究では、予測ウィンドウサイズやキャッシュ戦略を含む、VNCアルゴリズムの重要な最適化パrameterが同定された。
• 物理プロセスを論理プロセスに封入することで、モジュラーでスケーラブルかつ保守性の高い予測型ネットワーク管理が可能になった。