[論文レビュー] Performance Evaluation of on demand and Table driven Protocol for Wireless Ad hoc Network

Vikram Patil|arXiv (Cornell University)|Sep 8, 2012

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 9被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、NS-2シミュレーションを用いて、テーブル駆動型プロトコルである目的地シーケンス距離ベクトル（DSDV）とオンデマンドプロトコルであるアドホックオンデマンド距離ベクトル（AODV）という2つのモバイルアドホックネットワーク（MANET）ルーティングプロトコルの性能を評価している。結果として、AODVは、特に高い移動性と大きなネットワークサイズ下で、ルーティングオーバーヘッドが低く、動的トポロジでのスケーラビリティに優れるため、帯域幅効率がDSDVを上回ることが示された。

ABSTRACT

Mobile Adhoc Network is a wireless network without infrastructure.It is a kind of wireless adhoc network,and is a self configuring network of mobile routers connected by wireless links.The routers are free to move randomly and organize themselves arbitrarily,thus the network's wireless topology may change rapidly and unpredictably. Such a network may operate in a standalone fashion,or may be connected to the larger Internet.There are various routing protocols available for MANET.The most popular ones are DSR,AODV and DSDV.This paper examines two routing protocols for mobile ad hoc networks :the Destination Sequenced Distance Vector,the table driven protocol and the Ad hoc On Demand Distance Vector routing,an On Demand protocol and evaluates both protocols based on packet delivery fraction, average end to end delay,throughput and routing overhead while varying pause time.The performance evaluation has been done by using simulation tool NS2 which is the main simulator, NAM(Network Animator)and excel graph which is used for preparing the graphs from the trace files.Simulation revealed that although DSDV perfectly scales to small networks with low node speeds,AODV is preferred due to its more efficient use of bandwidth.

研究の動機と目的

• テーブル駆動型（DSDV）とオンデマンド型（AODV）のルーティングプロトコルの性能をモバイルアドホックネットワーク（MANET）において評価・比較すること。
• パケット配信率、エンドツーエンド遅延、スループット、ルーティングオーバーヘッドといった主要な性能指標を分析すること。
• ノードの移動性と一時停止時間の変化に伴うプロトコルのスケーラビリティと効率を評価すること。
• ネットワークの動的特性とトラフィック状態に応じた最適なプロトコル選択を特定すること。
• シミュレーションベースの評価を通じて、MANET展開におけるプロトコル選定の実証的根拠を提供すること。

提案手法

• 定められた移動モデルを用いて、NS-2ネットワークシミュレータを用いてDSDVおよびAODVプロトコルのシミュレーションを実施した。
• ネットワークの挙動の可視化およびトレースファイル解析のため、NAM（Network Animator）を用いた。
• 動的ネットワーク状態を再現するために、一時停止時間とノード速度を変化させ、性能指標を収集した。
• Excelを用いて、スループットや遅延といった主要な性能指標をグラフ化して結果を可視化した。
• ネットワークサイズを固定し、移動パターンを変化させることでノード移動の影響を明確に分離するため、標準化されたシミュレーションシナリオを設定した。
• パケット配信率、平均エンドツーエンド遅延、スループット、ルーティングオーバーヘッドの4つの主要指標に基づく評価を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一時停止時間が変化する条件下で、DSDVとAODVのパケット配信率はどのように比較されるか？
• RQ2 テーブル駆動型プロトコルとオンデマンドプロトコルにおいて、ノード移動性がエンドツーエンド遅延に与える影響は何か？
• RQ3 一時停止時間とノード速度が変化する際、DSDVとAODVのスループットはどのように変化するか？
• RQ4 頻繁なトポロジ変化を伴うモバイルアドホックネットワークにおいて、どちらのプロトコルが低いルーティングオーバーヘッドを発生させるか？
• RQ5 どのようなネットワーク条件下でAODVはDSDVに比べて優れた性能を示すか？

主な発見

• AODVは、動的ルート発見により、高移動性環境下でDSDVよりも高いパケット配信率を達成する。
• AODVは、特にトポロジ変化の頻度が高いネットワークにおいて、DSDVと比較して顕著に低い平均エンドツーエンド遅延を示す。
• スループットは、すべての一時停止時間の区間でAODVが一貫して高く、利用可能な帯域幅のより効率的な利用を示している。
• AODVのルーティングオーバーヘッドは低く安定している一方、DSDVは定期的なルーティングテーブル更新のため、高いオーバーヘッドを発生させる。
• DSDVは小規模で低移動性のネットワークでは十分な性能を示すが、ノード速度とネットワークサイズの増加に伴い急激に性能が低下する。
• AODVは動的環境においてよりスケーラブルで効率的であるため、大規模または高移動性のMANETにおいて好ましいとされる。