[論文レビュー] Experimental Analysis of AODV & DSR over TCP & CBR Connections with Varying Speed and Node Density in VANET

Bijan Paul, Md. Ibrahim+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 5, 2012

Mobile Ad Hoc Networks参考文献 4被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、TCPおよびCBRトラフィックモデルを用いて、変動する車両速度とノード密度の下でVANETにおけるAODVおよびDSRルーティングプロトコルの性能を評価している。NS-2.34を用いたシミュレーションの結果、CBRトラフィックでは高速移動・高密度環境下でDSRがAODVを上回る性能を示した一方、TCP環境下では特にパケット配信率と遅延指標において、高速移動条件下でAODVが優れた性能を示した。

ABSTRACT

Vehicular adhoc network or VANET is special types of adhoc network consists of moving cars referred to as nodes; provide a way to exchange any information between cars without depending on fixed infrastructure. For efficient communication between nodes various routing protocols and mobility models have been proposed based on different scenarios. Due to rapid topology changing and frequent disconnection makes it difficult to select suitable mobility model and routing protocols. Hence performance evaluation and comparison between routing protocols is required to understand any routing protocol as well as to develop a new routing protocol. In this research paper, the performance of two on-demand routing protocols AODV & DSR has been analyzed by means of packet delivery ratio, loss packet ratio & average end-to-end delay with varying speed limit and node density under TCP & CBR connection.

研究の動機と目的

• VANETにおけるAODVおよびDSRルーティングプロトコルの性能を評価・比較すること。
• 変動する車両速度およびノード密度がルーティングプロトコルの性能に与える影響を分析すること。
• TCP（信頼性あり、接続指向）およびCBR（一定ビットレート、リアルタイム）トラフィックモデルの下でのプロトコル動作を評価すること。
• ネットワーク状態およびトラフィックタイプに応じた最適なプロトコル選定を特定すること。
• 将来的なVANETにおけるルーティングプロトコル設計のパフォーマンスベンチマークを提供すること。

提案手法

• NS-2.34を用いたVANETシナリオのシミュレーション。ランダムウェイポイント移動モデルを採用。
• オンデマンドルーティングプロトコル2種類を評価：AODV（Ad Hoc On-Demand Distance Vector）およびDSR（Dynamic Source Routing）。
• パフォーマンス評価に3つの主要指標を用いる：パケット配信率（PDR）、平均エンドツーエンド遅延、損失パケット比（LPR）。
• ノード密度を3段階に設定：低（30ノード）、平均（90ノード）、高（150ノード）。
• 速度レベルを3段階に設定：低（5 m/s）、平均（15 m/s）、高（25 m/s）。
• 信頼性のある接続（TCP）およびリアルタイムトラフィック（CBR）の両方の環境下で性能を評価し、信頼性とリアルタイム性の両方の挙動を捉える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ノード密度はVANETにおけるAODVおよびDSRの性能にどのように影響するか？
• RQ2 車両速度はAODVおよびDSRにおけるパケット配信率（PDR）、エンドツーエンド遅延、および損失率にどのように影響するか？
• RQ3 高速移動環境下のTCPベース接続において、AODVとDSRのどちらがより優れた性能を示すか？
• RQ4 変動する速度および密度の下で、CBR（一定ビットレート）トラフィックにおいて、どちらのプロトコルがより高いPDRと低い遅延を達成するか？
• RQ5 ルーティングオーバーヘッドおよび経路探索メカニズムは、AODVとDSRの性能差にどのように寄与するか？

主な発見

• 低密度・低速度環境下では、TCPおよびCBRの両方においてAODVおよびDSRともに高いPDR（>98%）を達成し、CBR環境下ではDSRがわずかに優れた性能を示した。
• 高速移動条件下のCBRトラフィックでは、DSRは高いPDR（最大98%）を維持する一方、AODVのPDRは平均水準（96–97%）に低下した。
• 高速移動状態のTCP接続では、AODVのPDRは平均水準（96–97%）であったが、DSRは高密度環境下でも高いPDR（≥98%）を維持した。
• 平均エンドツーエンド遅延は、CBRトラフィック（≤50ms）において一貫してTCP（≥150ms）よりも低く、CBR環境下ではDSRがAODVよりも遅延が小さかった。
• TCP環境下ではDSRの損失パケット比（LPR）が最も低く（≤1.5%）、CBR環境下では中程度（1.5–3%）であった。一方、AODVは高速移動・高密度条件下でTCPおよびCBRの両方においてLPRが高め（最大3%）を示した。
• 高密度・高速移動環境下では、CBRトラフィックにおいてDSRがPDRおよびLPRの点でAODVを上回ったが、TCP環境下ではAODVが遅延性能で優れていたが、LPRが高かった。