[論文レビュー] An Empirical Study on variants of TCP over AODV routing protocol in MANET

Md. Monzur Morshed, Meftah Ur Rahman+1 more|arXiv (Cornell University)|Sep 5, 2011

Network Traffic and Congestion Control参考文献 5被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、NS2シミュレーションを用いて、移動型アドホックネットワーク（MANET）におけるAODVルーティングプロトコル上でのTCPバージョン（Reno、New-Reno、Vegas、Tahoe）の性能を評価している。結果として、動的ネットワーク環境下でTCP Vegasがスループットとフェアネスの面で他を上回ることが示された。一方、TCP Tahoeは、トポロジ変更が頻発する高移動性環境において、攻撃的な再送信により最も高いパケット損失を示した。

ABSTRACT

The cardinal concept of TCP development was to carry data within the network where network congestion plays a vital role to cause packet loss. On the other hand, there are several other reasons to lose packets in Mobile Ad Hoc Networks due to fading, interfaces, multi-path routing, malicious node, and black hole. Along with throughput, fairness of TCP protocols is important to establish a good communication. In this paper, an empirical study has been done by simulation and analysis of TCP variations under AODV routing protocol. In our simulation, we studied multiple variations of TCP, such as Reno, New-Reno, Vegas, and Tahoe. The simulation work has been done in NS2 environment. Based on the analysis simulation result of we carried out our observations with respect to the behavior of AODV routing protocol for different TCP packets under several QoS metrics such as drop, throughput, delay, and jitter.

研究の動機と目的

• AODVルーティングプロトコル下でのMANETにおける複数のTCPバージョンの性能を評価すること。
• 移動性、フェージング、マルチパスルーティングなどのネットワークダイナミクスがTCP動作に与える影響を分析すること。
• スループット、遅延、ジッタ、パケットドロップ率といった主要なQoS指標を、異なるTCPバージョン間で評価すること。
• AODVルーティング下でのフェアネスと効率性を考慮した場合、MANETに最も適したTCPバージョンを特定すること。

提案手法

• NS2ネットワークシミュレータを用いて、異なる移動パターンを想定したMANET環境をモデル化したシミュレーションを実施した。
• すべてのシミュレーションでAODVルーティングプロトコルを基本的なルーティングメカニズムとして使用した。
• 同じネットワーク条件下で、Tahoe、Reno、New-Reno、Vegasの4つのTCPバージョンを評価した。
• スループット、エンドツーエンド遅延、ジッタ、パケットドロップ率といったQoS指標を用いて性能を測定した。
• 結果の統計的信頼性を確保するため、複数回のシミュレーションを実施した。
• 各TCPバージョンの挙動を比較するために、9枚の図および3つの表を用いてデータを収集・分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AODVルーティングプロトコルを用いたMANET環境下で、異なるTCPバージョンのスループットはどのように異なるか？
• RQ2 移動性やリンク不安定性といったネットワークダイナミクスが、TCPのフェアネスおよびパケット損失に与える影響は何か？
• RQ3 AODVルーティング下での移動環境において、スループットと遅延のバランスが最も良いTCPバージョンはどれか？
• RQ4 AODVを用いたMANET環境下で、ジッタは各TCPバージョンによってどのように変化するか？
• RQ5 AODV下でリソース割り当てのフェアネスが最も高いTCPバージョンはどれか？

主な発見

• TCP Vegasは、動的MANET環境下で、Reno、New-Reno、Tahoeを上回る最高のスループットを達成した。
• TCP Tahoeは、トポロジ変更が頻発する環境下で、攻撃的な再送信動作のため、最も高いパケットドロップ率を示した。
• TCP New-Renoは、特に中程度の移動性下で、TCP Renoよりも優れたフェアネスと低いジッタを示した。
• エンドツーエンド遅延はTCP Vegasが最低であり、効率的なコグネッション制御と再送信オーバーヘッドの低減を示している。
• TCP TahoeおよびRenoでは、AODVにおける不安定なルーティングと頻繁なルート再計算の影響で、ジッタが顕著に高くなった。
• シミュレーション結果から、TCP Vegasは、プロアクティブなコグネッションウィンドウ調整と低損失率の特徴により、AODVを用いたMANETに最も適していることが確認された。