[论文解读] 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 14

一句话总结

本文使用NS-2仿真中的曼哈顿网格移动性模型，评估了AODV、DSDV和DSR路由协议在移动自组织网络（MANETs）中的性能。结果表明，AODV和DSR在分组交付比例和吞吐量方面优于DSDV，而DSDV在不同网络负载、移动速率和节点数量下均实现了更低的端到端延迟。

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.

研究动机与目标

• 评估在真实移动性模式下，反应式与主动式路由协议在移动自组织网络中的性能。
• 分析网络负载、移动速率和节点数量对MANET中协议效率的影响。
• 基于关键QoS指标，识别在曼哈顿网格移动性模型下最合适的路由协议。
• 使用标准化网络仿真工具，对AODV、DSR和DSDV进行基于仿真的对比评估。

提出的方法

• 使用NS-2网络仿真器，在曼哈顿网格移动性模型下仿真AODV、DSR和DSDV协议。
• 配置多种仿真场景，通过改变网络负载、移动速率和节点数量，评估协议的可扩展性和鲁棒性。
• 使用NS-2和AWK脚本后处理，收集包括分组交付比例（PDF）、平均端到端延迟和吞吐量在内的性能指标。
• 使用网络动画器（NAM）工具可视化网络行为和路由动态。
• 对仿真输出应用统计分析，比较不同环境条件下协议的性能表现。
• 使用曼哈顿网格移动性模型模拟具有方向性移动和网格化拓扑的城市类移动模式。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同网络负载和移动速率下，AODV、DSDV和DSR在分组交付比例方面的表现如何？
• RQ2 增加节点数量对反应式与主动式路由协议的端到端延迟有何影响？
• RQ3 曼哈顿网格移动性模型如何影响AODV、DSR和DSDV的吞吐量和可靠性？
• RQ4 在移动、无基础设施环境中，哪种协议在交付比率、延迟和吞吐量之间实现了最佳权衡？
• RQ5 主动式方法（DSDV）是否在高移动性或高负载场景下始终优于反应式协议（AODV、DSR）？

主要发现

• 在所有测试的网络负载和移动速率下，AODV和DSR在分组交付比例（PDF）方面均优于DSDV。
• AODV和DSR的吞吐量高于DSDV，尤其在高移动性和节点数量增加时更为明显。
• DSDV在三种协议中表现出最低的平均端到端延迟，表明其延迟性能更优。
• 随着网络负载和移动速率的增加，反应式与主动式协议之间的性能差距进一步扩大。
• 在高移动性条件下，AODV和DSR保持了稳定的PDF和吞吐量，而DSDV的交付效率明显下降。
• 曼哈顿网格移动性模型有效捕捉了城市类移动模式，使其适用于MANET协议的现实性能评估。