[論文レビュー] Simulation Analysis of Routing Protocols using Manhattan Grid Mobility Model in MANET

Youssef Saadi, Said El Kafhali+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2013

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 17被引用数 14

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、マンハッタングリッド移動モデル下での移動型アドホックネットワーク（MANET）におけるAODV、DSDV、DSR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とDSRは、パケット配信率とスループットにおいてDSDVを上回ることが示された。一方、DSDVは、さまざまなネットワーク負荷、移動速度、ノード数の下で、より低いエンドツーエンド遅延を達成した。

ABSTRACT

A Mobile Ad-hoc Network (MANET) is a self-configuring infrastructure less network of mobile devices connected by wireless links. In this network technology, simulative analysis is a significant method to understand the performance of routing protocols. In this paper three protocols AODV, DSDV and DSR were simulated using Manhattan Grid Mobility Model. The reactive (AODV, DSR) and proactive (DSDV) protocols internal mechanism leads to considerable performance difference. The performance differentials are analyzed using NS-2 which is the main network simulator, NAM (Network Animator), AWK (post processing script) and were compared in terms of Packet Delivery Fraction (PDF), Average end-to-end Delay and Throughput, in different environments specified by varying network load, mobility rate and number of nodes. Our results presented in this research work demonstrate the performance analysis of AODV, DSDV and DSR routing protocols. It has been observed that, under Manhattan Grid mobility model, AODV and DSR performs better than DSDV in terms of PDF and Throughput. However in term of Average end-to-end Delay, DSDV appears to be the best one.

研究の動機と目的

• 実際の移動パターンを再現する環境下で、反応型およびプロアクティブ型ルーティングプロトコルの性能を評価すること。
• ネットワーク負荷、移動速度、ノード数がMANETにおけるプロトコル効率に与える影響を分析すること。
• 主要なQoS指標に基づいて、マンハッタングリッド移動モデル下で最も適したルーティングプロトコルを特定すること。
• 標準化されたネットワークシミュレーションツールを用いて、AODV、DSR、DSDVの比較的シミュレーションベースの評価を提供すること。

提案手法

• マンハッタングリッド移動モデル下で、NS-2ネットワークシミュレータを用いてAODV、DSR、DSDVプロトコルをシミュレートした。
• プロトコルのスケーラビリティと耐障害性を評価するため、さまざまなネットワーク負荷、移動速度、ノード数を設定した複数のシミュレーションシナリオを構築した。
• NS-2を用いてパケット配信率（PDF）、平均エンドツーエンド遅延、スループットなどのパフォーマンス指標を収集し、AWKスクリプトを用いた後処理を実施した。
• ネットワークアナライザー（NAM）ツールを用いて、ネットワーク動作とルーティングダイナミクスを可視化した。
• 異なる環境条件下でのプロトコル性能を比較するため、シミュレーション出力に対して統計解析を適用した。
• 都市部に類似した移動パターンと方向性のある移動、グリッド型トポロジを持つ、マンハッタングリッド移動モデルを用いた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 異なるネットワーク負荷と移動速度の下で、AODV、DSDV、DSRのパケット配信率（PDF）はそれぞれどのように変化するか？
• RQ2 ノード数の増加が、反応型およびプロアクティブ型ルーティングプロトコルのエンドツーエンド遅延に与える影響は何か？
• RQ3 マンハッタングリッド移動モデルは、AODV、DSR、DSDVのスループットと信頼性にどのように影響を与えるか？
• RQ4 移動性がありインfra構造のない環境下で、配信率、遅延、スループットのバランスを最も良く達成するプロトコルはどれか？
• RQ5 高移動性または高負荷の状況下でも、プロアクティブ型アプローチ（DSDV）は反応型プロトコル（AODV、DSR）を一貫して上回るのか？

主な発見

• AODVとDSRは、すべてのテストされたネットワーク負荷と移動速度の下で、パケット配信率（PDF）においてDSDVを上回った。
• AODVとDSRは、特に高移動性およびノード数の増加下で、DSDVよりも高いスループットを達成した。
• DSDVは、3つのプロトコルの中で平均エンドツーエンド遅延が最も低く、遅延性能が優れていた。
• ネットワーク負荷と移動速度が増加するにつれて、反応型プロトコルとプロアクティブ型プロトコルの性能差が拡大した。
• 高移動性下では、AODVとDSRは安定したPDFとスループットを維持したが、DSDVは配信効率に顕著な低下を示した。
• マンハッタングリッド移動モデルは、都市部に類似した移動パターンを効果的に再現でき、MANETプロトコルの現実的性能評価に適していることがわかった。