Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 1 2006David Dahlberg Seminar „Rechnernetze“ (WS 2006/2007) Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität.

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1 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 1 2006David Dahlberg Seminar „Rechnernetze“ (WS 2006/2007) Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn Institut für Informatik IV Metriken zur Messung von Mobilität Vortragender: David Dahlberg.

2 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 2 2006David Dahlberg Themen Motivation Bewegungszenarien Klassifikation von Metriken Bewegungsbasierte Metriken Durchschnittliche Geschwindigkeit Relative Geschwindigkeit Verbindungsbasierte Metriken Link Change Rate Link Duration Zusammenfassung Motivation Bewegungszenarien Klassifikation von Metriken Bewegungsbasierte Metriken Durchschnittliche Geschwindigkeit Relative Geschwindigkeit Verbindungsbasierte Metriken Link Change Rate Link Duration Zusammenfassung. Themen

3 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 3 2006David Dahlberg. Metriken zur Messung von Mobilität Was ist eigentlich eine Metrik zur Messung von Mobilität? Die Metrik (griechisch μετρική - Zählung, Messung) bezeichnet im Allgemeinen ein System von Kennzahlen oder ein Verfahren zur Messung einer quantifizierbaren Größe. Je nach Fachgebiet wird der Begriff dann wie folgt spezifiziert: [..] WIKIPEDIA http://de.wikipedia.org/wiki/Metrikhttp://de.wikipedia.org/wiki/Metrik, Dez. 2006 Die Metrik (griechisch μετρική - Zählung, Messung) bezeichnet im Allgemeinen ein System von Kennzahlen oder ein Verfahren zur Messung einer quantifizierbaren Größe. Je nach Fachgebiet wird der Begriff dann wie folgt spezifiziert: [..] WIKIPEDIA http://de.wikipedia.org/wiki/Metrikhttp://de.wikipedia.org/wiki/Metrik, Dez. 2006 Mobilität [von lat. mobilitas »Beweglichkeit«] die, allg. die Bewegung von Menschen in so- zialen Räumen und/oder ihre räumlich-regio- nale Beweglichkeit; auch ihre gedankliche Be- weglichkeit. M. kann ein Kennzeichen eines Einzelnen, einer Gruppe oder einer Gesell- schaft sein. [..] MEYERS GROSSES TASCHENLEXIKON IN 25 BÄNDEN 7. Auflage, Band 15 Min – Nic Mobilität [von lat. mobilitas »Beweglichkeit«] die, allg. die Bewegung von Menschen in so- zialen Räumen und/oder ihre räumlich-regio- nale Beweglichkeit; auch ihre gedankliche Be- weglichkeit. M. kann ein Kennzeichen eines Einzelnen, einer Gruppe oder einer Gesell- schaft sein. [..] MEYERS GROSSES TASCHENLEXIKON IN 25 BÄNDEN 7. Auflage, Band 15 Min – Nic

4 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 4 2006David Dahlberg Motivation. Eigenschaften: ➔ Ungeordnete Bewegung ➔ Kleine Geschwindigkeiten ➔ Richtungswechsel, Pausen Teilnehmer bewegen sich unabhängig von einander von Ort zu Ort und verweilen jeweils einem Moment an ihren Zielpunkten. Bewegungsmodell „Marktplatz“

5 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 5 2006David Dahlberg. Eigenschaften: ➔ Geordnete Bewegung ➔ Hohe Geschwindigkeiten ➔ Feste Bewegungsmuster Teilnehmer bewegen sich auf festen Bahnen parallel bzw. antiparallel zueinander. Bewegungsmodell „Autobahn“

6 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 6 2006David Dahlberg Eigenschaften: ➔ Schnelle Bewegung „der Gruppe“ insgesamt ➔ vergleichsweise wenig Bewegung innerhalb der Gruppe Teilnehmer bewegen sich gemeinsam in einer Gruppe von Oase zu Oase. Bewegungsmodell „Marktplatz“ Bewegungsmodell „Saharaexpedition“.

7 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 7 2006David Dahlberg Klassifikation von Metriken Typisierung. Bewegungsbasierte Metriken Verbindungsbasierte Metriken ● Betrachten „Mobilität“ in Form von physikalischer Bewegung. ● Beobachten Daten wie Ort, Geschwindigkeit oder Bewegungsrichtung der Netzwerkteilnehmer. ● Betrachten „Mobilität“ abstrakter, im Verbindungsgraphen. ● Beobachten Auf- und Abbau von Verbindungen, Pfade im Verbindungsgraphen.

8 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 8 2006David Dahlberg Typisierung 2 Klassifikation von Metriken (2). Lokale Metriken Globale Metriken ● Betrachten Mobilität im großen Maßstab, auf das gesamte Netzwerk bezogen. ● Betrachten Mobilität auf einen einzelnen Knoten bezogen. ● Oder ein einzelner Knoten misst sie selbst. → Zur Bewertung eines Szenarios. →Verraten etwas über einen einzelnen Knoten bzw. dessen Weltsicht

9 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 9 2006David Dahlberg Bewegungsbasierte Mobilitätsmetriken Bewegungsbasierte Metriken. Mobilität als „räumlich-regionale Beweglichkeit“ Mobilität in Betrachtungsweise : bewegungsbasierter Betrachtet Parameter der „realen Welt“: ● Aufenthaltsorte, Distanzen ● Geschwindigkeiten, Bewegungsvektoren

10 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 10 2006David Dahlberg Average Speed Durchschnittliche Geschwindigkeit Die durchschnittliche Geschwindigkeit betrachtet Mobilität in Form von physikalischer Bewegung der Einzelknoten. Nachteil: Relative Geschwindigkeiten werden nicht berücksichtigt. Was bedeutet eine hohe mittlere Geschwindigkeit für das Marktplatz-Szenario?. Was bedeutet sie für das Wüstenszenario?

11 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 11 2006David Dahlberg Relative Speed Relative Geschwindigkeit Diese Metrik entspricht den physikalischen Definitionen der relativen Geschwindigkeit zweier Knoten bzw. eines Einzelknotens zum Gesamtsystem. Stärken der Metrik: Die relative Geschwindigkeit abstrahiert von den für die Betrachtung der Netzwerkmobilität ggf. uninteressanten Effekten einer gleichgerichteten globalen Bewegung. Schwächen: ➔ Die Wahl des Betrachtungsradius c·R ist weitgehend willkürlich. ➔ Steigt der Abstand zweier Knoten über diesen Wert, wird deren Relativgeschwindigkeit abrupt nicht mehr gewertet. !.

12 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 12 2006David Dahlberg Anwendungsmöglichkeiten für bewegungsbasierte Metriken ● Mittels bewegungsbasierter Metriken lassen sich Mobilitätsmodelle in unterschiedliche Klassen einteilen. Anwendung Beispiel: →Netzwerkeigenschaften lassen sich so für ganze Szenarien- Klassen bestimmen. Routingprotokoll A ist besonders geeignet für Szenarien mit geringen Relativgeschwindigkeiten!.

13 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 13 2006David Dahlberg Verbindungsbasierte Metriken Routingprotokolle bemerken Mobilität im Netzwerk in der Regel erst durch Änderungen in den Netzwerkverbindungen. Die Klasse der verbindungsbasierten Mobilitätsmetriken abstrahiert daher von physikalischer Bewegung und nimmt statt dessen die Zu- und Abnahme logischer Verbindungen als Indikator für Netzwerkmobilität. x verbindungsbasierter Mobilität aus bewegungsbasierter Sicht.

14 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 14 2006David Dahlberg Link Change Rate Die Link Change Rate entspricht der Anzahl der Linkwechsel-Ereignisse pro Zeiteinheit. → Besonders Geeignet zur Online-Optimierung Mögliche Schwächen ● Es werden diskrete Ereignisse beobachtet. → Die Link Change Rate kann „springen“ und benötigt ein „geeignetes“ Zeitfenster.. Die Stärken dieser Metrik: ● Die Link Change Rate repräsentiert Netzwerkdynamik protokollnah. ● Informationen über Linkwechsel-Ereignisse zu Nachbarknoten lassen sich direkt und lokal gewinnen. D.h. es sind keine zusätzlichen Informationsquellen wie Tachimeter, GPS notwenig. Ebenfalls ist zur Bestimmung der LCR n kein Informationsaustausch mit anderen Teilnehmerknoten notwendig. x

15 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 15 2006David Dahlberg Link Duration Die Link Duration bezeichnet die durchschnittliche bzw. erwartete Bestehensdauer einer Verbindung. Die Link Duration soll ein Maß für die Linkstabilität definieren. Zu Beachten: ● Bei gegebener Definition der Metrik führen viele Link-UP-Ereignisse zu einer verkleinerten Link Duration! ● Viele Link-UP- und DOWN-Ereignisse einer einzelnen Node führen zu einer verringerten Link Duration, auch wenn die übrigen Links stabil sind!.

16 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 16 2006David Dahlberg Anwendung Anwendungsmöglichkeiten für verbindungsbasierte Metriken. ● Verbindungsbasierte Mobilitätsmetriken erfassen Mobilität auf protokollnahe Art und Weise. ● Die zur Berechnung benötigten Daten lassen sich zur Laufzeit und „ohne großen Zusatzaufwand“ gewinnen. →Eignung zur Untersuchung des Einflusses von Mobilität („Beweglichkeit“) auf Routingprotokolle auf einem höheren Abstraktionsniveau. →Eignung zur Adaption auf Netzwerkmobilität.

17 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 17 2006David Dahlberg Zusammenfassung Die „Beweglichkeit“ eines Netzwerks lässt sich messen! Dieses ist auf unterschiedliche Art möglich: ● Lokal oder global. ● Anhand Bewegungsdaten oder des Linkstatus. ● Ganz anders (z.B. kontaktbasiert).. Mobilitätsmetriken ermöglichen uns: ● Bewegungszenarien nach Art und Grad der Mobilität zu charakterisieren. ● Den Einfluss von Mobilität auf mobile ad-hoc Netzwerke in vergleichbarer Weise zu untersuchen. ● Routingprotokolle zu entwerfen, die adaptiv auf eine sich ändernde Mobilität im Netzwerk reagieren.

18 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 18 2006David Dahlberg Ende Ende !. Folien:http://home.arcor.de/dahlberg/

19 Seminar „Rechnernetze“ Metriken zur Messung von Mobilität 19 2006David Dahlberg Kontaktbasierte Metriken Ausblick: Kontaktbasierte Metriken Kontaktbasierte Metriken versuchen das „Sozialverhalten“ der Netzwerkteilnehmer zu erkunden. ● wie viele Begegungen ein Knoten mit anderen Netzwerkteilnehmern hat. ● wie vielen unterschiedlichen Netzwerkteilnehmern er begegnet. ● wie häufig er dabei auf die gleichen Knoten trifft. Dazu wird untersucht, Ziel ist es, auch bei nicht zusammenhängenden Netzwerken Partitionen zu überwinden, indem ein geeigneter „Bote“ für eine Nachricht gefunden wird. Eine mögliche Strategie wäre: Wähle einige derjenigen Knoten als Überbringer Deiner Nachricht, die möglichst viele unterschiedliche Kontakte pro Zeiteinheit haben. Mehr dazu in der Ausarbeitung....