[논문 리뷰] Modeling and Simulating Network Connectivity in Routing Protocols for MANETs and VANETs

W. Arshad, Nadeem Javaid외 4명|arXiv (Cornell University)|2013. 06. 04.

Mobile Ad Hoc Networks참고 문헌 16인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 NS2를 사용한 시뮬레이션 프레임워크를 제안하여 노드 밀도, 이동성, 확장성의 변화에 따라 MANET 및 VANET에서 AODV, DSR, FSR 라우팅 프로토콜을 평가하고 비교한다. 라우팅 업데이트 간격을 수정함으로써 (MOD AODV, MOD DSR, MOD FSR) 연구는 모든 이동성 및 밀도 시나리오에서 네트워크 연결성과 성능 측면에서 AODV가 DSR 및 FSR를 능가함을 발견한다.

ABSTRACT

This paper presents a framework for node distribution with respect to density, network connectivity and communication time. Using NS2, we evaluate and compare performance of three routing protocols; Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV), Dynamic Source Routing (DSR) and Fisheye State Routing (FSR) both in MANETs (IEEE 802.11) and VANETs (IEEE 802.11p). We further enhanced these protocols by changing their routing information exchange intervals; MOD AODV, MOD DSR and MOD FSR. A comprehensive simulation work is performed for the comparison of these routing protocols for varying motilities and scalabilities of nodes. As a result, we can say that AODV outperforms DSR and FSR both in MANETs and VANETs.

연구 동기 및 목표

• 노드 밀도와 이동성이 MANET 및 VANET에서 네트워크 연결성에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 다양한 네트워크 조건에서 AODV, DSR, FSR 라우팅 프로토콜의 성능을 평가하기 위해.
• 라우팅 정보 교환 간격을 조정하여 라우팅 프로토콜을 향상시켜 성능을 향상시키기 위해.
• 기존 버전과 비교하여 수정된 프로토콜(MOD AODV, MOD DSR, MOD FSR)이 다양한 이동성 모델과 네트워크 규모에서 어떻게 작동하는지 비교하기 위해.
• 동적 조건에서 가장 견고하고 확장성이 뛰어난 라우팅 프로토콜을 MANET 및 VANET에서 결정하기 위해.

제안 방법

• 노드 밀도, 이동성, 통신 시간 기반의 노드 분포를 모델링하기 위해 NS2를 사용한 시뮬레이션 프레임워크를 개발하였다.
• IEEE 802.11(MANET) 및 IEEE 802.11p(VANET) 환경에서 AODV, DSR, FSR의 표준 라우팅 프로토콜을 구현하고 평가하였다.
• AODV, DSR, FSR의 라우팅 정보 교환 간격을 수정하여 향상된 버전인 MOD AODV, MOD DSR, MOD FSR를 생성하였다.
• 노드 수, 이동 패턴, 네트워크 밀도를 다양하게 설정하여 프로토콜 성능을 평가하기 위해 종합적인 시뮬레이션을 수행하였다.
• 네트워크 연결성, 엔드 투 엔드 지연, 패킷 전달 비율 등의 메트릭을 사용하여 성능을 측정하였다.
• 다양한 이동성 모델과 확장성 수준에서 프로토콜 행동을 분석하기 위해 비교 시뮬레이션 접근법을 사용하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 노드 밀도는 MANET 및 VANET에서 네트워크 연결성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 AODV, DSR, FSR는 다양한 이동 패턴과 네트워크 확장성 조건에서 어떻게 성능을 발휘하는가?
• RQ3 라우팅 정보 교환 간격을 조정하는 것이 이동성 네트워크에서 프로토콜 성능에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 원본 프로토콜과 비교할 때 수정된 프로토콜 중 어느 것이 MANET 및 VANET에서 더 뛰어난 연결성과 확장성을 보여주는가?
• RQ5 다양한 조건에서 네트워크 연결성을 유지하는 데 있어 수정된 AODV(MOD AODV)는 MOD DSR 및 MOD FSR보다 어떻게 비교되는가?

주요 결과

• 모든 테스트된 이동성 모델과 노드 밀도에서 AODV는 DSR 및 FSR에 비해 네트워크 연결성 측면에서 일관되게 뛰어난 성능을 보였다.
• 수정된 프로토콜(MOD AODV, MOD DSR, MOD FSR)은 원본 대비 성능 향상을 보였으며, 특히 고속 이동 조건에서 두드러졌다.
• 다양한 네트워크 확장성 조건에서 AODV는 DSR 및 FSR에 비해 더 높은 패킷 전달 비율과 낮은 엔드 투 엔드 지연을 유지하였다.
• MOD AODV의 향상된 라우팅 업데이트 간격은 더 안정적이고 효율적인 경로 탐색 및 유지에 기여하였다.
• VANET 환경에서는 고속 이동 조건에서 효율적인 경로 관리 기능 덕분에 AODV가 뛰어난 성능을 보였다.
• 본 연구는 AODV가 연결성과 확장성 측면에서 MANET 및 VANET에 가장 적합한 라우팅 프로토콜임을 확인한다.