 における分散モバイル  処理フレームワークのミドルウェア実装および性能評価
松井 愛子（指導教員：小口 正人）

㪉㪅㪌㪫㪿㫉㫆㫌㪾㪿㫇㫌㫋㩿㪤㪹㫇㫊㪀

はじめに近年，無線通信の技術やモバイル端末の性能の向上に環境におけるモバイルについて多く伴い，の研究が行われている ．
において複数の分散に対してクエリを発行する場合，一般にデータ中継ノードは単に管理ノードまでのデータ転送の中継のみを行い，処理はデータ管理ノードにおいてまとめて実行される．これに対し本研究においては，データ中継ノードがデータを中継するだけではなく，自身が持つにおいて処理の一部を実行した後にデータ転送を行うフレー
ムワークを提案する．
における中継ノードの高機能化については，シミュレーション等では議論がなされているが，実環境を用いた研究はあまり行われていない．特にのノードに対して処理実装を行う研究は知られていない．そこで本研究では，上の分散モバイルに適したミドルウェアを実装する．中継ノードの上において，受信したテーブルに対しを行ってから転送したり，自身のテーブルと受信したテーブルのを実行する
等，中継ノードのにおける処理の部分実行を実現し，提案フレームワークと通常フレームワークの性能比較を行うことにより，における中継ノード高機能化について，実アプリケーションと実データを用いて議論を行う．

㪇㪈㪉㪏  
という様に高機能化していくことが望ましいと考えられる
そこで，本研究では中継ノードに上記のような振舞をさせる通信フレームワークを提案し，それを実現するミドルウェアを実装して，提案フレームワークを用いた場合とマルチホップ通信のみを行う通常フレームワークで処理を行った場合の性能を比較する．



中継ノードにおける  処理

一般に，マルチホップ通信において中継ノードにアプリケーション層で高度な処理を行わせた場合，アプリケー

4GNC[౉
4GNC[಴㩷㩷㩷㩷㪈㪇㩷㩷㩷㩷㪉㪇㩷㩷㩷㩷㪊㪇㩷㩷㩷㩷㪋㪇㩷㩷㩷㩷㪌㪇

 中継のみを行った場合のパケットトレースᤨ㑆㪲㫄㫊㪴図

0QFG#಴
4GNC[౉
4GNC[಴0QFG$౉㩷㩷㩷㩷㩷㪇㩷㩷㩷㩷㪈㪇㩷㩷㩷㩷㪉㪇㩷㩷㩷㩷㪊㪇㩷㩷㩷㪋㪇㩷㩷㩷㪌㪇  処理をさせた場合のパケットトレースᤨ㑆㪲㫄㫊㪴

図

ション層までデータを引き上げて実行する処理に時間がかかるため 中継ノードに層で折り返してデータの中継のみをさせる場合よりもスループットが低下することが予想される そこで本研究ではまず初めに無線
ツー
ホップ通信環境を構築し 中継ノードにおいて高度な処理をさせた場合と中継のみを行わせた場合とで，スループットや輻輳ウィンドウの振舞，およびパケット転送タイミングを測定しデータ転送性能の比較を行った 各端末にハードディスク型を搭載して実験した結果，型の処理の負荷が大きく，スループットやパケット転送タイミングにも影響を及ぼしたが，各端末にインメモリ型を搭載して実験した結果，図 〜図 ，のように型の処理が非常に軽く，パケット転送タイミングやスループットに影響を及ぼさないことが分かり，型を用いた場合に，モバイルマルチホップ通信環境における中継ノードの高機能化の有効性を確認した ．
そこで，本研究では型を搭載したモバイルマルチホップ通信環境における中継ノードの高機能化について検討を行った．次節では， ．節で提案したフレームワークを実現するミドルウェアを実装し，提案フレームワークと通常フレームワークを用いた場合の各々の性能を比較する．具体的には中継ノードにおいておよびの処理を行うような 種類のミドルウェアを実装し，性能測定を行った



一般に複数の分散した間でデータを収集 分配するなどのやりとりをする際，中継ノードは中継データをキャッシュしたり 各ノードが集めてきたテーブルをジョインしてからデータ管理端末に送るなどといったデータのアグリゲートを行うことが可能であるは無線の一部の区間が断続的に切断してしまうような状況が多く起こると考えられるが その場合このような形態は極めて有効である
また 無線
は有線と異なり 帯域に大きな制約があることから 通信は出来るだけ節約し 中継ノードの機能を出来るだけ高機能化させる事が有効なのではないかと考えられる
これらのことからやセンサなどの環境において 中継ノードは上位層における処理を例えばマルチホップ仲介
データキャッシュ
データアグリゲート

㪋㪇㪐㪍0QFG#಴㩷㩷㩷㩷㩷㪇

中継ノードの高機能化㪉㪇㪋㪏ਛ⛮䈱䉂0QFG$౉㪌㪈㪉㪈㪇㪉㪋䊧䉮䊷䊄䉰䉟䉵㩿㪹㫐㫋㪼㪀   に対するスループット図ࡄࠤ䳟࠻ߩᵹࠇࠆะ߈㪉㪌㪍㪛㪙䉝䉪䉶䉴䈅䉍ࡄࠤ䳟࠻ߩᵹࠇࠆะ߈㪈㪇㪅㪌㪉㪈㪅㪌!"  "  !



ミドルウェア実装と性能測定
 ミドルウェア実装と性能評価 # に示すマルチホップ通信環境を構築して，モ$〜$% のデータ集計ノードが保持する

まず，図バイルታⴕᤨ㑆 UGE



%CUG



%CUG



M࿁

M࿁

M࿁

M࿁

ታⴕ࿁ᢙ図# 実験環境 & 実験環境 㪉㪇㪇㪈㪍㪇✚䊂䊷䉺ㅢା㊂

図

図Throughput (Mbps)

3024181224816243240

485664Block size (Kbyte)
Case 1(54M)

Case 2(54M)㪋㪇Case 2(11M)

3024181260124816243240485664

Block size (Kbyte)
Case 1(54M)

Case 2(54M)

Case 1(11M)

Case 2(11M)) スループット レコード数 (* の場合"
テーブルに対しデータ管理ノード（$+）が  のク
図

エリを発して実行結果を得る際に，提案フレームワークと通常フレームワークを用いた場合の各々の性能を比較した（図 ，図 ）
．無線にはを用い，モードとモードの両方で測定を行った．
型にはのを用いた ．
は提案フレームワークを用いた場合で，〜から集められてきたテーブルが中継ノードにおいてアグリゲートされ，それに対するの結果が管理ノードに転送される．
は通常フレームワークを用いた場合で，中継ノードは単にデータを中継するのみで，データ管理ノードがデータをアグリゲートしを実行する．図 はによってレコード数がに絞られる場合，図 はによってレコード数がに絞られる場合のスループットである．ここでいうスループットは単なる通信速度という意味だけでなく，全体で通信処理されるデータ量を，管理ノードよりクエリが発せられてから実行結果のテーブルが管理ノードのにされるまでの時間で割ることにより算出した，システム全体のデータベースデータ処理性能を表している．図 ，図 から分かるように，提案フレームワーク（）は本実験
環境において通常フレームワークよりも高いスループットを出している ．

' ) *,&# ./ 0

%1 
$
$%

%1 

' 
() (*#㪚㪸㫊㪼㪈㪚㪸㫊㪼㪉㪈㪉㪏㫂࿁

㪚㪸㫊㪼㪈
㪚㪸㫊㪼㪉
㪚㪸㫊㪼㪈㪚㪸㫊㪼㪉㪌㪈㪉㫂࿁㪉㪌㪍㫂࿁ታⴕ࿁ᢙ

㪥㫆㪻㪼㪘㪄㪩㪼㫃㪸㫐㑆䈱䊂䊷䉺㊂Case 1(11M)' スループット レコード数 ( の場合"Throughput (Mbps)

㪏㪇㪇

1㪈㪉㪇

60

図* 実行時間  .' )%1 %1 "

ミドルウェア実装と性能評価 
次に中継ノードにおいて負荷の高いを実行するミド
ルウェアを実装し評価を行う．図 のようなマルチホップ通信環境を構築して，モバイル，，が持つ各テーブルに対してを実行する際に，提案フレー
ムワークではがからテーブルを受信した際に自身のテーブルとをしてからその結果をに転送し，通常フレームワークではのテーブルものテーブルもに受信された後にまとめてが実行される．その際の実行時間の測定結果を図 に示す．モバイルノードに適すると思われる小さなを，，，回繰り返しテーブルの行った際の実行時間である．

&$ 213 $+
213 $

$+
%1 "
$
213$+* * &' & ,#

図4㪚㪸㫊㪼㪈㪚㪸㫊㪼㪉㪈㪇㪉㪋㫂࿁㪩㪼㫃㪸㫐㪄㪘㪻㫄㫀㫅㑆䈱䊂䊷䉺㊂4 総通信データ量

図 はその際にシステム全体で転送されたデータ量である．図 のように，では中継ノードでが実行され， つのテーブルが つになり転送データ量が削減されている．また図 に示されているようにはよりも短い時間で全体の処理を行っているが，これはではでまとめて処理が実行されるのに対し，ではとにおいて分散して処理を行っているため，そのような結果になったと考えられる．

%1 %1 4


%1 

*

$+
%1  213 $+ まとめと今後の課題%1 

本研究ではマルチホップ通信環境におけるモバイル処理において，中継ノードの高機能な処理をするような通信フレームワークを提案し，提案フレームワークを実現する 種類のミドルウェアを実装した．また提案フレームワークを用いた場合と通常フレームワークで処理を行った
場合について，実アプリケーションと実データを用いて評価を行った．その結果，中継ノードにおいて高度な処理を行うことによって，負荷がかかり処理に時間がかかり性能が低下する可能性も予想されたが，本実験環境において，提案フレームワークは通常フレームワークよりも高い処理性能を示し，提案フレームワークの有効性が確認できた．
今後はより様々なトポロジーや用途を想定し，それらに対するミドルウェアを実装し，性能測定実験を重ねて行く．

参考文献

 563- !71-%6. 1  8 !71 7%6 9 : 3 7. -1  
-6;-6 0   : 6 $ .11 %<.  11 -.=- % ,,'" 11 >.-1 ?  @@#,A# @. ,,' 松井 愛子，神坂 紀久子，山口 実靖，小口 正人 :ＭＡＮＥＴにおけるモバイルＤＢデータ転送時の中継ノード高機能化: マルチメディア 分散 協調とモバイル %9 9 ,,'" シンポジウム 論文集 @@#&=#&4 ,,) 年 ) 月
 ./ 0 6@((;;;./@(@.$7 ($B6+#  1 7，C7 C1+ 11， 131 7 D1+=
1-76， 1 1 9-76 : E.1+;. <. $=01$ 11 . -  1 7=6@ ;.
0.+:   .11 %<. . 1$ 7+$1 3 + 1$ @@1= 7.  ,,*" 1.6 ,,*