[論文レビュー] Simulation-Based Performance Evaluation of Routing Protocols in Vehicular Ad-hoc Network

Vaishali D. Khairnar, Ketan Kotecha|arXiv (Cornell University)|Nov 6, 2013

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)参考文献 9被引用数 37

ひとこと要約

本稿では、SUMOおよびNS2シミュレータを用いて、多様な移動シナリオ下での車両adhocネットワーク（VANETs）におけるAODV、DSR、GPSRルーティングプロトコルの性能を評価している。GPSRは地理的転送メカニズムのおかげで、高いパケット配信率、低いエンドツーエンド遅延、および減少したパケット損失を達成しており、高移動性VANET環境においてより適していることが判明した。

ABSTRACT

A Vehicular Ad-hoc Network (VANET) is a collection of wireless vehicle nodes forming a temporary network without using any centralized Road Side Unit (RSU). VANET protocols have to face high challenges due to dynamically changing topologies and symmetric links of networks. A suitable and effective routing mechanism helps to extend the successful deployment of vehicular ad-hoc networks. An attempt has been made to compare the performance of two On-demand reactive routing protocols namely AODV and DSR which works on gateway discovery algorithms and a geographical routing protocol namely GPSR which works on an algorithm constantly geographical based updates network topology information available to all nodes in VANETs for different scenarios. Comparison is made on the basis of different metrics like throughput, packet loss, packet delivery ratio and end-to-end delay using SUMO and NS2 simulator. In this paper we have taken different types of scenarios for simulation and then analysed the performance results.

研究の動機と目的

• オンデマンドの反応型ルーティングプロトコル（AODV、DSR）と地理的ルーティングプロトコル（GPSR）のVANETにおける性能を評価・比較すること。
• 異なるネットワークトポロジーや移動パターンが、車両ネットワークにおけるルーティングプロトコルの効率に与える影響を分析すること。
• スループット、遅延、信頼性といった主要なパフォーマンス指標に基づき、VANETに最も適したルーティングプロトコルを特定すること。
• シミュレーションを用いた分析を通じて、GPSRが高移動性環境で効果的であることを検証すること。

提案手法

• 実際の車両交通およびネットワーク行動をモデル化するために、SUMO移動シミュレータとNS2ネットワークシミュレータを用いたシミュレーションが実施された。
• AODV（アドホック・オンデマンド・ディスタンス・ベクター）、DSR（ダイナミック・ソース・ルーティング）、GPSR（グレミン・プロキシティ・サービス・ルーティング）の3つのルーティングプロトコルが実装され、テストされた。
• 性能評価は、AODVおよびDSRのゲートウェイ発見メカニズムに基づき、GPSRは位置情報に基づく転送に基づいた。
• 動的条件下でのプロトコル動作を評価するために、車両密度や移動パターンを変化させた複数のシミュレーションシナリオが設計された。
• スループット、パケット損失、配信率、エンドツーエンド遅延といった主要な指標が、すべてのプロトコルに対して収集され、分析された。
• 異なるネットワーク構成におけるプロトコル性能の比較のため、シミュレーション結果の統計的分析が実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 AODV、DSR、GPSRは、変動する車両密度下で、パケット配信率においてどのように性能を発揮するか？
• RQ2 移動パターンは、VANETルーティングプロトコルにおけるエンドツーエンド遅延にどのような影響を与えるか？
• RQ3 高移動性車両環境において、どのルーティングプロトコルが最も低いパケット損失率を示すか？
• RQ4 AODV、DSR、GPSRの間で、スループットは異なるシミュレーションシナリオにおいてどのように変化するか？
• RQ5 地理的ルーティング（GPSR）は、反応型プロトコルと比較して、VANETにおけるスケーラビリティと信頼性に優れているか？

主な発見

• GPSRは、すべてのシミュレーションシナリオにおいて最高のパケット配信率を達成し、AODVおよびDSRを一貫して上回った。
• GPSRは、最も低いエンドツーエンド遅延を記録し、高移動性環境下でのデータ配信効率が優れていた。
• AODVおよびDSRは、特に高密度および高移動性環境下で、より高いパケット損失率を示した。
• スループットはGPSRが最も高く、利用可能なネットワークリソースのより効果的な活用を示した。
• AODVおよびDSRの性能は、車両密度の上昇に伴い著しく低下し、頻繁なルート発見および制御オーバーヘッドが原因であった。
• GPSRの位置情報に基づく転送メカニズムは、反応型プロトコルと比較して、より安定的かつ予測可能な性能を提供した。