無線メッシュ・ネットワークのためのシミュレーション・システムとテストベッドの実装

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13J10376
• 研究機関: 福岡工業大学
• 研究代表者: 小田 哲也 福岡工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 無線メッシュネットワーク / 遺伝的アルゴリズム / 焼き鈍し法 / 山登り法 / 禁錮探索法 / ns-3 / テストベッド / フリードマン検定

研究実績の概要

当該年度は、新たにタブサーチを用いたメッシュルータ配置システムであるWMN-TSを実装し、配置最適化シミュレーションを行った。また、異種アーキテクチャを考慮したWMNのモジュールをns-3に実装し、通信シミュレーションを行った。実施した研究テーマを以下に示す。
１）様々な知的アルゴリズムとの性能比較、２）ネットワークシミュレータ（ns-3）を用いた通信シミュレーションと性能分析、３）WMNテストベッドの実装と実験
１）メタヒューリスティクスであるタブサーチを、新たにメッシュルータ配置システムとして実装した。また、以前実装した遺伝的アルゴリズム、山登り法、焼き鈍し法を用いてタブサーチとの性能比較を行った。シナリオは、小規模モデルによるメッシュルータ配置システムの比較、メッシュルータ毎に通信範囲の大きさを変化させた比較を行い、フリードマン検定を用いて統計的に性能分析を行った。
２）ネットワークシミュレータであるns3上に、WMNにおける異なるアーキテクチャを実装した。各メッシュノードの配置はメッシュルータ配置システムで導出し、通信シミュレーションによるメッシュルータ配置システムの性能評価も行った。シミュレーションシナリオは、異なるトランスミッションレートの評価、メッシュルータ台数の最適化のためのシミュレーション、異種アーキテクチャの比較、異なるルーティングプロトコルによる評価を行った。
３）メッシュルータ配置システムの性能向上のため、WMNテストベッドによる実験を行い、性能を分析し、その結果に基づいてメッシュルータ配置システムの機能を拡張する。そのため、Raspberry PiとOpenWRTを用いてテストベッドを実装した。シナリオは屋内における見通し内を考慮して、本学内で実験を行った。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の研究計画通り進展しており、今年度は査読付き国際論文誌に９編（第１著者２編）、学会発表は３０編（第１著者５編）である。またBWCCA-2014とIEEE WAINA-2015で論文２編が「Best Paper Award」を受賞した。

今後の研究の推進方策

WMNは現在研究が活発に行われている。ルーラルエリアや緊急ネットワーク、都市ネットワークとしても用いられ、適用領域は多岐にわたる。以下に今後の研究の推進方策について示す。
１）メッシュルータ配置システムで得た配置結果に基づいてns-3でシミュレーションシステムを実装し、通信シミュレーションを行っている。加えてWMNのための新たなプロトコルを実装する。
２）WMNテストベッドを実装し、実験を行っている。今後は屋内、屋外においてIoT、AmI、M2M環境を想定した実験を行っていく。
３）WMNの応用のためにセンサネットワーク、VANETのためのテストベッドを実装する。
４）P2P環境のためのDCNテストベッドを実装し、WMNと複合して実験を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Interface and Results Visualization of WMN-GA Simulation System: Evaluation for Exponential and Weibull Distributions Considering Different Transmission Rates (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Barolli, V. Loia, T. Oda, L. Barolli, F. Xhafa, M. Takizawa
  • 雑誌名: Computer Standards & Interfaces 巻: Vol. 44 ページ: 150-158
  • DOI: 10.1016/j.csi.2015.04.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Genetic Algorithm Based System for Wireless Mesh Networks: Analysis of System Data Considering Different Routing Protocols and Architectures (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Oda, Donald Elmazi, Admir Barolli, Shinji Sakamoto, Leonard Barolli, Fatos Xhafa
  • 雑誌名: Journal of Soft Computing 巻: online ページ: 1-14
  • DOI: 10.1007/s00500-015-1663-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Implementation and Evaluation of a Fuzzy-Based Cluster-Head Selection System for Wireless Sensor Networks Considering Network Traffic (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Elmazi, E. Spaho, K. Matsuo, T. Oda, M. Ikeda and L. Barolli
  • 雑誌名: Journal of Mobile Multimedia (JMM) 巻: Vol. 11, No. 1&2 ページ: pp. 10-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] F3N: An Intelligent Fuzzy-based Cluster Head Selection System for WSNs and Its Performance Evaluation (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Elmazi, K. Matsuo, T. Oda, M. Ikeda and L. Barolli
  • 雑誌名: International Journal of Distributed Systems and Technologies (IJDST) 巻: Vol. 6, No. 2, ページ: pp. 1073-1086
  • DOI: DOI: 10.4018/ijdst.2015040103
• [雑誌論文] Node Placement for Wireless Mesh Networks: Analysis of WMN-GA System Simulation Results for Different Parameters and Distributions (2014)
  • 著者名/発表者名: Admir Barolli, Tetsuya Oda, Makoto Ikeda, Leonard Barolli, Fatos Xhafa, Vincenzo Loia,
  • 雑誌名: Journal of Computer and System Sciences (JCSS) 巻: Published online ページ: pp. 1-22
  • DOI: DOI:10.1016/j.jcss.2014.12.024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A simulation system for WMN based on SA: performance evaluation for different instances and starting temperature values (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, E. Kulla, T. Oda, M. Ikeda, L. Barolli and F. Xhafa
  • 雑誌名: International Journal Space-Based and Situated Computing (IJSSC) 巻: Vol. 4, No. 3/4, ページ: pp. 209-216
  • DOI: DOI: 10.1504/IJSSC.2014.065989
• [雑誌論文] Effect of Different Grid Shapes in Wireless Mesh Network Genetic Algorithm System (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Oda, S. Sakamoto, A. Barolli, E. Spaho, L. Barolli and F. Xhafa
  • 雑誌名: International Journal of Web and Grid Services (IJWGS) 巻: Vol. 10, No. 4 ページ: pp. 371-395
  • DOI: DOI:10.1504/IJWGS.2014.064932
• [雑誌論文] Performance Evaluation of WMN-GA System for Different Settings of Population Size and Number of Generations (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Barolli, S. Sakamoto, T. Oda, E. Spaho, L. Barolli and F. Xhafa
  • 雑誌名: Human-centric Computing and Information Sciences (HCIS) 巻: Vol. 4, No. 5 ページ: pp. 1-14
  • DOI: DOI: 10.1186/s13673-014-0005-y
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] A comparison study of Hill Climbing, Simulated Annealing and Genetic Algorithm for node placement problem in WMNs (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, E. Kulla, T. Oda, M. Ikeda, L. Barolli and F. Xhafa
  • 雑誌名: Journal of High Speed Networks 巻: Vol. 20, No. 1 ページ: pp. 55-66
  • DOI: DOI: 10.3233/JHS-140487
• [学会発表] Implementation and Experimental Results of a WMN Testbed in Indoor Environment Considering LoS Scenario (2015)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Oda, Admir Barolli, Leonard Barolli, Shinji Sakamoto, Makoto Ikeda, Fatos Xhafa
  • 学会等名: The 29th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Application of WMN-SA Simulation System for WMN Node Placement in a Realistic Scenario (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinji Sakamoto, Tetsuya Oda, Makoto Ikeda, Santi Caballe, Fatos Xhafa, Leonard Barolli
  • 学会等名: The 29th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Performance Analysis of WMN-GA Simulation System for Different WMN Architectures Considering OLSR (2015)
  • 著者名/発表者名: Admir Barolli, Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Leonard Barolli, Fatos Xhafa, Makoto Takizawa, Vincenzo Loia
  • 学会等名: The 29th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Optimization of Giant Component and Number of Covered Users in Wireless Mesh Networks: A Comparison Study (2015)
  • 著者名/発表者名: Vladi Kolici, Leonard Barolli, Shinji Sakamoto, Tetsuya Oda, Fatos Xhafa, Kazunori Uchida
  • 学会等名: The 29th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Performance Evaluation of a VANET Simulation System Based on NS-3 and SUMO (2015)
  • 著者名/発表者名: Vladi Kolici, Leonard Barolli, Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Evjola Spaho, Makoto Ikeda
  • 学会等名: The Eleventh International Workshop on Heterogeneous Wireless Networks (HWISE-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Selection of Actor Nodes in Wireless Sensor and Actor Networks: A Fuzzy Based Method Considering Actor Mobility (2015)
  • 著者名/発表者名: Donald Elmazi, Tetsuya Oda, Evjola Spaho, Elis Kulla, Leonard Barolli, Kazunori Uchida
  • 学会等名: The Eleventh International Workshop on Heterogeneous Wireless Networks (HWISE-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Application of WMN-SA Simulation System for WMN Node Placement in a Realistic Scenario (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinji Sakamoto, Tetsuya Oda, Makoto Ikeda, Santi Caballe, Fatos Xhafa, Leonard Barolli
  • 学会等名: The Eleventh International Workshop on Heterogeneous Wireless Networks (HWISE-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] Application of Neural Networks for Intrusion Detection in Tor Networks (2015)
  • 著者名/発表者名: Taro Ishitaki, Tetsuya Oda, Leonard Barolli, Kazunori Uchida
  • 学会等名: The Eleventh International Workshop on Heterogeneous Wireless Networks (HWISE-2015)
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2015-03-25 – 2015-03-27
• [学会発表] A GA-Based Simulation System for WMNs: Performance Analysis for Different WMN Architectures Considering TCP (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Admir Barolli, Makoto Ikeda, Leonard Barolli, Fatos Xhafa
  • 学会等名: Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA-2014)
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-10
• [学会発表] A Fuzzy-Based Method for Selection of Actor Nodes in Wireless Sensor and Actor Networks (2014)
  • 著者名/発表者名: Elis Kulla, Tetsuya Oda, Leonard Barolli
  • 学会等名: Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA-2014)
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-10
• [学会発表] Node Placement Problem in WMNs: A Comparison Study for Large Instances Using GA and SA (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Sakamoto, Tetsuya Oda, Makoto Ikeda, Santi Caballe, Fatos Xhafa, Leonard Barolli
  • 学会等名: Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA-2014)
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-10
• [学会発表] Analysis of WMN-GA Simulation System Results: A Comparison Study for Node Placement in WMNs Considering Exponential and Weibull Distributions and Different Transmission Rates (2014)
  • 著者名/発表者名: Admir Barolli, Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Makoto Ikeda, Leonard Barolli, Fatos Xhafa
  • 学会等名: Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications (BWCCA-2014)
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-10
• [学会発表] Node Placement in WMNs for Different Movement Methods: A Hill Climbing System Considering Exponential and Weibull Distributions (2014)
  • 著者名/発表者名: Xinyue Chang, Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Leonard Barolli, Fatos Xhafa
  • 学会等名: The 16-th International Symposium on Multimedia Network Systems and Applications(MNSA-2014)
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2014-11-08 – 2014-11-10
• [学会発表] 2014年度FIT Student Branchの活動報告 (2014)
  • 著者名/発表者名: 槙 俊孝, 大塚信吾, 坂本真仁, 本田泰規, 小田哲也, 高橋 和生, 稲葉 貴昭
  • 学会等名: 第22回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
  • 発表場所: 鹿児島, 日本
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-20
• [学会発表] Linked Dataの時間管理を実現するデータベースの提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 槇 俊孝，本田泰規，大塚信吾，小田哲也，稲田龍一，小峰輝俊，髙橋和生，若原俊彦
  • 学会等名: 第22回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
  • 発表場所: 鹿児島, 日本
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-20
• [学会発表] 公衆無線LANを用いたJR位置情報通知システムの提案 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大塚 信吾，小田 哲也，槇 俊孝，本田 泰規，坂本 真仁，高橋 和生，若原 俊彦
  • 学会等名: 第22回電子情報通信学会九州支部学生会講演会
  • 発表場所: 鹿児島, 日本
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-20
• [学会発表] Analysis of Mesh Router Node Placement Using WMN-GA system Considering Different Architectures of WMNs (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Oda, Shinji Sakamoto, Admir Barolli, Makoto Ikeda, Fatos Xhafa, Leonard Barolli
  • 学会等名: The 17th International Conference on Network-Based Information Systems (NBiS-2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Analysis of WMN-SA and WMN-GA Simulation Results: A Comparison Performance for Wireless Mesh Networks (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda, T. Oda, S. Sakamoto, T. Honda and L. Barolli
  • 学会等名: The 17th International Conference on Network-Based Information Systems (NBiS-2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Comparison Evaluation of GA and SA Based Systems for Wireless Mesh Networks (2014)
  • 著者名/発表者名: Shinji Sakamoto, Tetsuya Oda, Makoto Ikeda, Fatos Xhafa, Leonard Barolli, Kazunori Uchida
  • 学会等名: The 17th International Conference on Network-Based Information Systems (NBiS-2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Analysis of WMN-GA Simulation Results: WMN Performance Optimizing the Number of Mesh Routers (2014)
  • 著者名/発表者名: Admir Barolli, Tetsuya Oda, Santi Caballe, Fatos Xhafa, Leonard Barolli, Makoto Takizawa
  • 学会等名: 6th IEEE International Conference on Intelligent Networking and Collaborative Systems (IEEE INCoS-2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] A Study of Using SmartBox to Embed Emotion Awareness through Stimulation into e-Learning Environments (2014)
  • 著者名/発表者名: Santi Caballe, Leonard Barolli, Michael Feidakis, Tetsuya Oda, Keita Matsuo, Fatos Xhafa, Thanasis Daradoumis
  • 学会等名: International Workshop on Adaptive Learning via Interactive, Collaborative and Emotional Approaches (ALICE 2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Evaluation of Using Software Infrastructure and Multimedia Technologies for the Creation of Complex Learning Resources (2014)
  • 著者名/発表者名: David Ganan Jimenez, Santi Caballe, Jordi Conesa, Tetsuya Oda, Leonard Barolli
  • 学会等名: International Workshop on Adaptive Learning via Interactive, Collaborative and Emotional Approaches (ALICE 2014)
  • 発表場所: Salerno, Italy
  • 年月日: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [学会発表] Node Placement in WMNs using WMN-GA System Considering Normal and Uniform Distribution of Mesh Clients (2014)
  • 著者名/発表者名: A.Barolli, T. Oda, E. Spaho, L. Barolli, F. Xhafa, M.Takizawa
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Complex, Intelligent, and Software Intensive Systems (CISIS-2014)
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] Performance Evaluation of WMN-HC for Different Number of Mesh Routers and Mesh Clients (2014)
  • 著者名/発表者名: E.Spaho, X.Chang, T.Oda, M.Ikeda, F.Xhafa, L.Barolli
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Complex, Intelligent, and Software Intensive Systems (CISIS-2014)
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] WMN-GA for Node Placement in WMN: Evaluation and Visualization for HotSpot Initial Placement Method (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Oda, S.Sakamoto, E.Spaho, A.Barolli, F.Xhafa, L.Barolli
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Complex, Intelligent, and Software Intensive Systems (CISIS-2014)
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] Evaluation of Effects of Grid Shape in WMN-SA System for Solution of Node Placement Problem in WMNs (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Sakamoto, T.Oda, E.Kulla, M.Ikeda, F.Xhafa, L.Barolli
  • 学会等名: The Eighth International Conference on Complex, Intelligent, and Software Intensive Systems (CISIS-2014)
  • 発表場所: Birmingham, UK
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [学会発表] Analysis of Mesh Router Placement in Wireless Mesh Networks Using Friedman Test (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Oda, A.Barolli, E.Spaho, L.Barolli, F.Xhafa
  • 学会等名: The 28th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA 2014)
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2014-05-13 – 2014-05-16
• [学会発表] Analysis of WMN-GA Simulation Results: WMN Performance Considering Stationary and Mobile Scenarios (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ikeda, T Honda, T. Oda, S. Sakamoto and L. Barolli
  • 学会等名: The 28th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA 2014)
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2014-05-13 – 2014-05-16
• [学会発表] Node Placement in WMNs Using WMN-HC System and Different Movement Methods (2014)
  • 著者名/発表者名: X.Chang, E.Spaho, T.Oda, L.Barolli, F.Xhafa
  • 学会等名: The 28th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA 2014)
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2014-05-13 – 2014-05-16
• [学会発表] WMN-SA System for Node Placement in WMNs: Evaluation for Different Realistic Distributions of Mesh Clients (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Sakamoto, T. Oda, A. Bravo, L. Barolli, M. Ikeda and F. Xhafa
  • 学会等名: The 28th IEEE International Conference on Advanced Information Networking and Applications (IEEE AINA 2014)
  • 発表場所: Victoria, Canada
  • 年月日: 2014-05-13 – 2014-05-16