[논문 리뷰] Can NDN Perform Better than OLSR in Wireless Ad Hoc Networks?

Thiago Teixeira, Cong Wang외 1명|arXiv (Cornell University)|2016. 09. 20.

Caching and Content Delivery참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 제한된 대역폭과 간헐적인 연결성을 가진 모바일 애드혹 네트워크(MANET)에서 Named Data Networking(NDN)과 OLSR 간의 성능을 평가한다. ns-3와 ndnSIM 시뮬레이션을 사용하여, 제어된 이동성 상황에서는 선택적 다점 중계 전파 방식으로 인해 패킷 손실이 감소하여 OLSR이 NDN을 앞서는 것으로 나타났으며, 랜덤 이동성 상황에서는 연결 끊김 동안에도 네트워크 내 캐싱을 활용해 NDN이 뛰어난 내성성을 보였다. 확률적 LRU 캐싱은 표준 LRU에 비해 유의미한 향상이 없었다.

ABSTRACT

The emerging paradigm of Information-Centric Networking is an exciting field of research, opening opportunities in many areas, such as forwarding strategies, caching placement policies, applications (e.g. video streaming and instant messaging), to name a few. In this paper, we address the mobility aspect of ICN, as well as how it performs in tactical wireless ad hoc environments. In this paper, we present results from a simulation study that investigates the performance of Named Data Networking, an instantiation of ICN, in such environments. We perform a series of simulations based on ndnSIM studying different mobility scenarios. Our simulations show that even in the short-term absence of the producer, consumers can still achieve better file retrieval when caches are used. As an effort to increase the cache diversity and have a better utilization of the Content Store we study probabilistic LRU. Furthermore, we compare the performance of our NDN network with a TCP based approach, using OLSR routing protocol, discussing advantages and disadvantages of each approach.

연구 동기 및 목표

• 제한된 자원과 간헐적인 연결성을 가진 모바일 애드혹 네트워크에서 NDN과 OLSR의 성능을 평가하는 것.
• NDN의 네트워크 내 캐싱이 연결 끊김 또는 분할된 네트워크 상황에서 파일 검색 성능을 향상시키는지 조사하는 것.
• 확률적 LRU 캐싱이 NDN 라우터 성능과 캐시 활용도에 미치는 영향을 평가하는 것.
• 다이나믹하고 이동성이 높은 환경에서 NDN의 상태 기반 전달 방식과 OLSR의 다점 중계 기반 라우팅 간 신뢰성과 효율성의 비교

제안 방법

• 제어된 이동성과 랜덤 워크 이동성 모델을 사용한 ns-3와 ndnSIM 기반의 MANET 시뮬레이션 시나리오.
• 플러딩을 줄이고 네트워크 효율성을 향상시키기 위해 다점 중계(MPRs)를 사용한 OLSR 구현.
• 콘텐츠 스토어에 표준 LRU와 확률적 LRU(PLRU) 캐싱 전략을 도입하여 캐시 다양성을 향상.
• 다양한 이동 패턴과 소비자 시작 시간에 따라 양호도, 패킷 손실률, 데이터 검색 지연 시간을 측정하여 성능 평가.
• 중간 노드의 캐싱을 활용하여 종단 간 경로가 없어도 콘텐츠를 전달할 수 있는 NDN의 능력 평가.
• 성능 지표의 통계적 안정성을 확보하기 위해 다수의 시뮬레이션 시드 사용.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 안정된 경로가 있는 제어된 이동성 상황에서, NDN이 파일 검색 지연 시간과 양호도 측면에서 OLSR을 능가하는가?
• RQ2 종단 간 경로가 확보되지 않는 네트워크 분할 또는 끊김 상황에서도 NDN의 네트워크 내 캐싱이 성능을 유지할 수 있는가?
• RQ3 확률적 LRU는 표준 LRU에 비해 NDN 라우터에서 캐시 활용도와 데이터 전달 성능을 향상시키는가?
• RQ4 OLSR의 MPR를 통한 선택적 플러딩과 NDN의 랜덤 재방송 스케줄링 간 네트워크 혼잡도와 패킷 손실 측면에서의 비교는 어떻게 되는가?
• RQ5 랜덤 이동성 시나리오에서 NDN의 캐싱을 통한 저장-전달 기능이 종단 간 연결이 필요로 하는 OLSR에 비해 측정 가능한 이점이 있는가?

주요 결과

• 제어된 이동성 상황에서는 다점 중계 기반 전달 방식이 재방문을 최소화하여 OLSR이 NDN보다 양호도와 패킷 손실 측면에서 뛰어났다.
• NDN는 랜덤 재방송 메커니즘이 채널 경쟁과 충돌을 증가시켜 OLSR보다 더 높은 패킷 손실을 겪었다.
• 높은 손실률에도 불구하고, NDN은 네트워크 내 캐싱 덕분에 생산자가 일시적으로 접근 불가능하더라도 콘텐츠 전달 능력을 유지했다.
• 평가된 시나리오에서 확률적 LRU는 표준 LRU에 비해 양호도나 캐시 활용도 측면에서 유의미한 향상이 없었다.
• 랜덤 이동성 상황에서는 NDN이 원본 소스로의 지속적인 경로 없이도 파일을 성공적으로 전달했으며, 끊김에 대한 내성성을 입증했다.
• 소비자 2는 LRU와 PLRU 상황에서 각각 소비자 1보다 32%와 35% 높은 양호도를 기록했으며, 이는 시간이 지남에 따라 더 우수한 연결 패턴을 확보했기 때문이다.