[论文解读] 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 37

一句话总结

本文使用 SUMO 和 NS2 仿真器，在不同移动性场景下评估了 AODV、DSR 和 GPSR 路由协议在车载自组织网络（VANETs）中的性能。结果表明，由于其地理转发机制，GPSR 在更高的分组交付率、更低的端到端延迟和更少的分组丢失方面优于 AODV 和 DSR，因此在高移动性 VANET 环境中更具适用性。

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.

研究动机与目标

• 评估并比较车载自组织网络（VANETs）中按需反应式路由协议（AODV、DSR）与地理路由协议（GPSR）的性能。
• 分析不同网络拓扑结构和移动性模式对车载网络中路由协议效率的影响。
• 基于吞吐量、延迟和可靠性等关键性能指标，识别最适合 VANET 的路由协议。
• 通过基于仿真的分析验证 GPSR 在高移动性环境中的有效性。

提出的方法

• 使用 SUMO 移动性仿真器和 NS2 网络仿真器进行仿真，以模拟真实的车辆交通和网络行为。
• 实现了三种路由协议——AODV（自组织按需距离向量）、DSR（动态源路由）和 GPSR（Gremlin 接近服务路由）——并进行了测试。
• 性能评估基于 AODV 和 DSR 的网关发现机制，以及 GPSR 的基于位置的转发机制。
• 设计了多种具有不同车辆密度和移动性模式的仿真场景，以评估协议在动态条件下的行为。
• 收集并分析了所有协议的吞吐量、分组丢失、交付率和端到端延迟等关键指标。
• 对仿真结果进行了统计分析，以比较不同网络配置下各协议的性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 在不同车辆密度下，AODV、DSR 和 GPSR 的分组交付率表现如何？
• RQ2 移动性模式对 VANET 路由协议中端到端延迟有何影响？
• RQ3 在高移动性车载环境中，哪种路由协议的分组丢失率最低？
• RQ4 在不同仿真场景中，AODV、DSR 和 GPSR 的吞吐量如何变化？
• RQ5 地理路由（GPSR）在 VANET 中是否比反应式协议展现出更好的可扩展性和可靠性？

主要发现

• GPSR 在所有仿真场景中均实现了最高的分组交付率，持续优于 AODV 和 DSR。
• GPSR 记录了最低的端到端延迟，表明在高移动性条件下具有更高的数据传输效率。
• AODV 和 DSR 在高密度和高移动性环境中表现出更高的分组丢失率。
• GPSR 的吞吐量最高，表明其对可用网络资源的利用更优。
• 随着车辆密度增加，AODV 和 DSR 的性能显著下降，主要由于频繁的路由发现和控制开销。
• GPSR 基于位置的转发机制提供了比反应式协议更稳定和可预测的性能。