[論文レビュー] A Comprehensive Performance Analysis of Proactive, Reactive and Hybrid MANETs Routing Protocols

Kavita Pandey, Abhishek Swaroop|arXiv (Cornell University)|Dec 24, 2011

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 14被引用数 52

ひとこと要約

本論文は、モバイルアドホックネットワーク（MANET）におけるプロアクティブ（DSDV）、リアクティブ（DSR、AODV）、ハイブリッド（ZRP）ルーティングプロトコルの包括的な性能比較を提示する。ns-2シミュレーションを用いて、ノード数、一時停止時間、移動モデルの変動に伴うスループット、遅延、ルーティングオーバーヘッド、パケット損失を評価し、動的環境ではAODVがより低いオーバーヘッドと優れたスケーラビリティにより他を上回ることを明らかにした。

ABSTRACT

A mobile Ad-hoc network (MANET) is a dynamic multi hop wireless network established by a group of nodes in which there is no central administration. Due to mobility of nodes and dynamic network topology, the routing is one of the most important challenges in ad-hoc networks. Several routing algorithms for MANETs have been proposed by the researchers which have been classified into various categories, however, the most prominent categories are proactive, reactive and hybrid. The performance comparison of routing protocols for MANETs has been presented by other researcher also, however, none of these works considers proactive, reactive and hybrid protocols together. In this paper, the performance of proactive (DSDV), reactive (DSR and AODV) and hybrid (ZRP) routing protocols has been compared. The performance differentials are analyzed on the basis of throughput, average delay, routing overhead and number of packets dropped with a variation of number of nodes, pause time and mobility.

研究の動機と目的

• プロアクティブ、リアクティブ、ハイブリッドMANETルーティングプロトコルの間で統一された性能比較が不足しているという問題に対処すること。
• ノードの移動性、一時停止時間、ノード数といったネットワークダイナミクスがルーティングプロトコルの性能に与える影響を評価すること。
• スループット、遅延、オーバーヘッドなどの主要指標に基づき、さまざまなネットワーク状態における最も効率的なプロトコルを特定すること。
• 実験的シミュレーション結果に基づき、モバイルアドホックネットワークにおけるプロトコル選定のベンチマークを提供すること。

提案手法

• MANET環境をモデル化するためにns-2ネットワークシミュレータを用いたシミュレーションベースの評価。
• 3種類のプロトコルタイプの実装：プロアクティブ（DSDV）、リアクティブ（DSR、AODV）、ハイブリッド（ZRP）。
• ネットワークパラメータの変動：ノード数（20–60）、一時停止時間（0–60秒）、移動モデル（ランダムウェイポイント）。
• 性能指標の測定：スループット、平均エンドツーエンド遅延、ルーティングオーバーヘッド、破損パケット数。
• 移動性および負荷状態の異なる条件下でのプロトコル行動を比較する統計的分析の使用。
• 全プロトコルにわたる公平で再現可能な比較を保証するための標準化されたシミュレーションシナリオの使用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 プロアクティブ、リアクティブ、ハイブリッドルーティングプロトコルは、移動ノード数が変化する条件下でどのように性能を発揮するか？
• RQ2 一時停止時間は、MANETにおけるスループット、遅延、ルーティングオーバーヘッドにどのような影響を与えるか？
• RQ3 移動性は、DSDV、DSR、AODV、ZRPのパケット配信およびネットワークオーバーヘッドの観点で、それぞれのプロトコル性能にどのように影響を与えるか？
• RQ4 動的MANETにおいて、スループット、遅延、ルーティング効率のバランスが最も優れたプロトコルはどれか？
• RQ5 ノード数の増加に伴い、パケット損失およびスケーラビリティの観点から、各プロトコルはどのように比較されるか？

主な発見

• AODVは、すべての移動性およびノード数のシナリオにおいて、最高のスループットと最小の平均エンドツーエンド遅延を示した。
• DSDVは、周期的な更新のおかげで高いルーティングオーバーヘッドを示し、特に高移動性および高密度ネットワークで顕著であった。
• DSRは高いパケット配信率を示したが、ルート発見メッセージによる顕著な制御オーバーヘッドを負っていた。
• ZRPは、頻繁なゾーン境界通過とハンドオーバーオーバーヘッドのため、高移動性シナリオでは性能が低かった。
• ノード数が増加するにつれ、AODVは中程度のオーバーヘッドで安定した性能を維持したが、DSDVのオーバーヘッドは2乗的に増加した。
• 一時停止時間が長くなると、DSDVはルート発見頻度の低下によりリアクティブプロトコルを上回ったが、移動性が高まると性能が急速に低下した。