[論文レビュー] Modeling and Simulating Network Connectivity in Routing Protocols for MANETs and VANETs

W. Arshad, Nadeem Javaid+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 4, 2013

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 16被引用数 8

ひとこと要約

本論文では、ノード密度、移動性、スケーラビリティの変動を想定したMANETおよびVANET環境において、AODV、DSR、FSRルーティングプロトコルを評価・比較するためのシミュレーションフレームワークをNS2を用いて提案している。ルーティング更新間隔を変更したMOD AODV、MOD DSR、MOD FSRを用いた分析により、あらゆる移動性および密度のシナリオにおいて、AODVがネットワーク接続性および性能面でDSRおよびFSRを上回ることが判明した。

ABSTRACT

This paper presents a framework for node distribution with respect to density, network connectivity and communication time. Using NS2, we evaluate and compare performance of three routing protocols; Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV), Dynamic Source Routing (DSR) and Fisheye State Routing (FSR) both in MANETs (IEEE 802.11) and VANETs (IEEE 802.11p). We further enhanced these protocols by changing their routing information exchange intervals; MOD AODV, MOD DSR and MOD FSR. A comprehensive simulation work is performed for the comparison of these routing protocols for varying motilities and scalabilities of nodes. As a result, we can say that AODV outperforms DSR and FSR both in MANETs and VANETs.

研究の動機と目的

• ノード密度および移動性がMANETおよびVANETにおけるネットワーク接続性に与える影響を分析すること。
• 変化するネットワーク状態下でのAODV、DSR、FSRルーティングプロトコルの性能を評価すること。
• ルーティング情報交換間隔を調整することでルーティングプロトコルを改善し、性能を向上させること。
• 異なる移動性モデルおよびネットワーク規模において、改良版プロトコル（MOD AODV、MOD DSR、MOD FSR）とオリジナル版との比較を行うこと。
• 動的条件下におけるMANETおよびVANETに最も頑健でスケーラブルなルーティングプロトコルを特定すること。

提案手法

• ノード密度、移動性、通信時間に基づいてノード配置をモデル化するためのシミュレーションフレームワークをNS2を用いて開発した。
• IEEE 802.11（MANET）およびIEEE 802.11p（VANET）環境において、AODV、DSR、FSRの3つの標準ルーティングプロトコルを実装・評価した。
• AODV、DSR、FSRのルーティング情報交換間隔を変更し、向上版であるMOD AODV、MOD DSR、MOD FSRを生成した。
• ノード数、移動パターン、ネットワーク密度を変動させた包括的なシミュレーションを実施し、プロトコルの性能を評価した。
• ネットワーク接続性、エンドツーエンド遅延、パケット配信率などのメトリクスを用いて性能を測定した。
• 異なる移動性モデルおよびスケーラビリティレベルにおけるプロトコル動作を分析するため、比較シミュレーション手法を用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ノード密度はMANETおよびVANETにおけるネットワーク接続性にどのように影響するか？
• RQ2 AODV、DSR、FSRは、変化する移動パターンおよびネットワークスケーラビリティ下でどのように性能を示すか？
• RQ3 ルーティング情報交換間隔を調整することで、移動ネットワークにおけるプロトコル性能にどのような影響を与えるか？
• RQ4 オリジナル版と比較して、改良版プロトコル（MOD AODV、MOD DSR、MOD FSR）のうち、どのプロトコルがMANETおよびVANETにおいて優れた接続性とスケーラビリティを示すか？
• RQ5 動的条件下でも、MOD AODVはMOD DSRおよびMOD FSRと比較して、ネットワーク接続性をどのように維持しているか？

主な発見

• あらゆるテスト済みの移動性モデルおよびノード密度において、AODVはDSRおよびFSRに比べてネットワーク接続性で一貫して優れていた。
• 改良版プロトコル（MOD AODV、MOD DSR、MOD FSR）は、オリジナル版と比較して性能が向上しており、特に高移動性シナリオで顕著であった。
• さまざまなネットワークスケーラビリティ条件下でも、AODVはDSRおよびFSRに比べて高いパケット配信率と低いエンドツーエンド遅延を維持した。
• MOD AODVにおける強化されたルーティング更新間隔は、より安定的で効率的なルート発見および維持に寄与した。
• VANET環境では、高移動性下での効率的なルート管理が可能であったため、AODVが優れた性能を示した。
• 本研究により、接続性およびスケーラビリティの観点から、AODVがMANETおよびVANETにおいて最も適したルーティングプロトコルであることが確認された。