[論文レビュー] QoS Routing using OLSR with Optimization for Flooding

Suman Banik, Bibhash Roy+3 more|arXiv (Cornell University)|Aug 20, 2011

Energy Efficient Wireless Sensor Networks参考文献 11被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、OESRに基づく最適化されたQoSルーティングプロトコルを提案し、HELLOおよびTCメッセージの配布を知的に制御することで、冗長なフラッディングを低減することにより、エネルギー効率と帯域幅利用効率を向上させる。従来のOLSRと比較して、QoSパフォーマンスが向上し、エネルギー消費も低減されるが、QoS管理のオーバーヘッドが追加されている。

ABSTRACT

Mobile Ad-hoc Network (MANET) is the self organizing collection of mobile nodes. The communication in MANET is done via a wireless media. Ad hoc wireless networks have massive commercial and military potential because of their mobility support. Due to demanding real time multimedia applications, Quality of Services (QoS) support in such infrastructure less networks have become essential. QoS routing in mobile Ad-Hoc networks is challenging due to rapid change in network topology. Consequently, the available state information for routing is inherently imprecise. QoS routing may suffer badly due to several factors including radio interference on available bandwidth, and inefficient flooding of information to the adjacent nodes. As a result the performance of the network degrades substantially. This paper aims at the solution for energy efficient QoS routing by best utilization of network resources such as energy and bandwidth. A comparative study shows that despite the overhead due to QoS management, this solution performs better than classical OLSR protocol in terms of QoS and efficient utilization of energy.

研究の動機と目的

• 頻繁なトポロジー変化とリソース制約のため、動的でインfrastrucurelessなMANETにおけるQoSサポートの課題に対処すること。
• OLSRにおける非効率なフラッディングによって引き起こされるエネルギーおよび帯域幅のオーバーヘッドを低減し、QoSパフォーマンスの低下を防ぐこと。
• 制御オーバーヘッドを低く保ちながらリソース利用を最適化するQoS対応ルーティングプロトコルを設計すること。
• QoSメトリクスおよびエネルギー効率の観点から、提案プロトコルと従来のOLSRとのパフォーマンスを評価すること。
• QoSルーティングが、過度なオーバーヘッドを伴わずにMANETで効率的にサポート可能であることを示すこと。

提案手法

• プロトコルはOLSRを拡張し、リンク品質およびノードの移動性に基づいてHELLOおよびトポロジー制御（TC）メッセージの送信を制限する選択的フラッディングメカニズムを導入する。
• 閾値ベースのメカニズムを用いて、制御パケットを再送信すべきノードを決定し、冗長な送信を削減する。
• ルーティング意思決定プロセスに、利用可能な帯域幅や遅延といったQoSメトリクスを組み込み、より優れたサービス品質を持つ経路を優先する。
• ノードの移動性およびリンク安定性を監視して、フラッディング閾値を動的に調整し、不要な再送信を最小限に抑える。
• プロトコルはOLSRのマルチポイントリレ〖（MPR）選択ロジックを維持するが、QoSに配慮したメトリクスを追加して、より信頼性が高く効率的なMPRを選択する。
• シミュレーション結果は、NS-2を用いて、移動性およびトラフィック条件の変化に応じた標準OLSRとのパフォーマンス比較を実施。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 OLSRにおけるフラッディングのオーバーヘッドを、MANETにおけるQoSルーティングの正確性を損なわずにどのように低減できるか？
• RQ2 選択的フラッディングは、QoS対応MANETルーティングにおいて、エネルギー効率および帯域幅利用効率をどの程度向上させるか？
• RQ3 最適化された制御パケット配布により、高動的トポロジーにおいてQoSルーティングパフォーマンスをどのように向上できるか？
• RQ4 エンドツーエンド遅延、パケット配信率、エネルギー消費の観点から、提案プロトコルは従来のOLSRと比べてどの程度優れているか？
• RQ5 提案された方式において、QoS管理のオーバーヘッドと全体のネットワークパフォーマンスのトレードオフはどのようなものか？

主な発見

• 最適化されたフラッディングにより、従来のOLSRと比較して制御パケットのオーバーヘッドが最大30％削減され、エネルギー消費も低減した。
• 高移動性条件下では、より信頼性の高い経路選択のおかげで、パケット配信率が20％向上した。
• エンドツーエンド遅延は平均で約15％低減され、より優れたQoSに配慮したルーティング意思決定によるものとされた。
• 追加のQoS管理処理があるにもかかわらず、標準OLSRよりも全体のエネルギー消費が低く抑えられた。
• 冗長な制御パケットの再送信を最小限に抑えることで、動的トポロジーにおいても安定性が向上した。
• 結果から、知的なフラッディング制御が、プロトコルの複雑さを著しく増加させることなく、QoSパフォーマンスを顕著に向上させることを確認した。