Context-Aware Configuration and Management of WiFi Direct Groups for Real Opportunistic Networks

要約

Wi-Fi Direct は、商用モバイル デバイス上のデバイス間通信 (D2D) をサポートするための有望なテクノロジです。
ただし、標準のままでは、日和見ネットワークなど、完全に D2D に基づくネットワーキング ソリューションの実際の展開をサポートするには不十分です。
実際、WiFi ダイレクトには、ユーザーの個人デバイス間での D2D 接続の自律的な作成を制限する可能性のあるいくつかの特性があります。
具体的には、この規格は 2 つ以上のデバイス間の接続を確立するためにユーザーの承認を明示的に要求し、グループ間通信に対する限定的なサポートを提供します。
場合によっては、これにより、相互に通信できない孤立したノードのグループが作成される可能性があります。
この論文では、WiFi ダイレクト グループ (WiFi ダイレクト グループ マネージャー、WFD-GM) の効率的な構成と管理のための新しいミドルウェア層プロトコルを提案し、自律接続とグループ間通信を可能にします。
これにより、実際の状況での日和見的なネットワーク (可変モビリティやネットワーク サイズなど) が可能になります。
WFD-GM は、ノードの安定性や電力レベルのインデックスなど、特定の時間枠で最適なグループ構成を作成するための異種パラメータを考慮するコンテキスト関数を定義します。
さまざまなモビリティ モデル、地理的エリア、ノード数を含む 3 つの参照シナリオをシミュレートすることにより、プロトコルのパフォーマンスを評価します。
シミュレーションは、関連するコンテキスト パラメーターの実際のテストベッドでの評価に関連する実験結果によっても裏付けられます。
WFD-GM を最先端のソリューションと比較し、モビリティが中/低のシナリオではベースライン アプローチよりも大幅にパフォーマンスが優れていること、およびモビリティが高い場合には、追加の導入なしでそれに匹敵することを示しています。
オーバーヘッド。

要約(オリジナル)

Wi-Fi Direct is a promising technology for the support of device-to-device communications (D2D) on commercial mobile devices. However, the standard as-it-is is not sufficient to support the real deployment of networking solutions entirely based on D2D such as opportunistic networks. In fact, WiFi Direct presents some characteristics that could limit the autonomous creation of D2D connections among users’ personal devices. Specifically, the standard explicitly requires the user’s authorization to establish a connection between two or more devices, and it provides a limited support for inter-group communication. In some cases, this might lead to the creation of isolated groups of nodes which cannot communicate among each other. In this paper, we propose a novel middleware-layer protocol for the efficient configuration and management of WiFi Direct groups (WiFi Direct Group Manager, WFD-GM) to enable autonomous connections and inter-group communication. This enables opportunistic networks in real conditions (e.g., variable mobility and network size). WFD-GM defines a context function that takes into account heterogeneous parameters for the creation of the best group configuration in a specific time window, including an index of nodes’ stability and power levels. We evaluate the protocol performances by simulating three reference scenarios including different mobility models, geographical areas and number of nodes. Simulations are also supported by experimental results related to the evaluation in a real testbed of the involved context parameters. We compare WFD-GM with the state-of-the-art solutions and we show that it performs significantly better than a Baseline approach in scenarios with medium/low mobility, and it is comparable with it in case of high mobility, without introducing additional overhead.

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