Πανεπιςτήμιο Μακεδονίασ ΔΠΜΣ Πληροφοριακά Συςτήματα Performance Comparison of Manet Routing Protocols based on real-life scenarios Σαμαρϊ Χρυςούλα Επιβλϋπων Καθηγητόσ: Αναςτϊςιοσ Α. Οικονομύδησ
Περιεχόμενα Ειςαγωγό Περιγραφό των δικτύων Manet Χαρακτηριςτικϊ των δικτύων Manet Δρομολόγηςη ςε δύκτυα Manet Προςομούωςη Σενϊρια προςομούωςησ Αποτελϋςματα προςομούωςησ Συμπερϊςματα 2 / 42
Ειςαγωγό Μελϋτεσ απόδοςησ με βϊςη την ενϋργεια την κινητικότητα τη μετϊδοςη πολυμϋςων το μϋγεθοσ του δικτύου θϋματα αςφαλεύασ ςενϊρια Προβλόματα Πληθώρα μελετών χωρύσ οργϊνωςη Μελϋτεσ πϊνω ςε μη ρεαλιςτικϊ ςενϊρια Μη εκτεταμϋνη χρόςη των δικτύων Manet 3 / 42
Περιγραφό των δικτύων Manet Οριςμόσ Αςύρματο ad-hoc δύκτυο. Αυτόδιοργανωμϋνο, αποτελούμενο από κινητούσ κόμβουσ (routers) που ςυνδϋονται αςύρματα, ςχηματύζοντασ μια αυθαύρετη τοπολογύα. Χαρακτηριςτικϊ Αυτόνομο και μη-δομημϋνο Δρομολόγηςη μϋςω πολλών κόμβων (multihop) Δυναμικό τοπολογύα Ετερογϋνεια ςυςκευών - χαμηλό κόςτοσ Περιοριςμϋνη παροχό ενϋργειασ Περιοριςμόσ εύρουσ ζώνησ Επεκταςιμότητα Περιοριςμϋνη αςφϊλεια Αυτοδημιουργύα, αυτοδιοργϊνωςη, αυτοδιούκηςη 4 / 42
Χαρακτηριςτικϊ των δικτύων Manet IEEE 802.11(WI-FI) Πρωτόκολλο Επικοινωνύασ 802.11b Τεχνολογύα Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) Ανοςύα ςε διϊφορουσ τύπουσ θορύβου και ςτη παρεμβολό πολλαπλών διαδρομών Μπορεύ να χρηςιμοποιηθεύ για την απόκρυψη και κρυπτογρϊφηςη ςημϊτων Πολλαπλού χρόςτεσ μπορούν να χρηςιμοποιόςουν το ύδιο κανϊλι ευρϋοσ φϊςματοσ με πολύ μικρό παρεμβολό Μοντϋλα Κινητικότητασ Τυχαύα Μοντϋλα Μοντϋλο Κινητικότητασ Τυχαύασ Κατεύθυνςησ Μοντϋλα με χρονικό εξϊρτηςη Μοντϋλο Κινητικότητασ Gauss-Markov Μοντϋλα με χωρικό εξϊρτηςη Μοντϋλα με γεωγραφικό περιοριςμό 5 / 42
Δρομολόγηςη ςε δύκτυα Manet Προβλόματα δρομολόγηςησ Αςύμμετρεσ ςυνδϋςεισ Επύφορτο δρομολόγηςησ (routing overhead) Παρεμβολϋσ Δυναμικϋσ Τοπολογύεσ Κατηγοριοπούηςη Πρωτοκόλλων Δρομολόγηςησ 6 / 42
Δρομολόγηςη ςε δύκτυα Manet Reactive (on-demand) πρωτόκολλα - AODV Ανακϊλυψη διαδρομόσ όταν απαιτεύται Καθυςτϋρηςη ανακϊλυψησ νϋασ διαδρομόσ Proactive πρωτόκολλα Περιοδικό ενημϋρωςη των πινϊκων δρομολόγηςησ Υψηλό routing overhead Πρωτόκολλα οδηγούμενα από γεγονότα (event driven)- DSDV Αλλαγό του πύνακα δρομολόγηςησ μετϊ από ανύχνευςη αλλαγόσ ςτην τοπολογύα του δικτύου Πρωτόκολλα τακτικόσ ενημϋρωςησ (regular updated) - OLSR Ανανϋωςη των πινϊκων δρομολόγηςησ ςε τακτϊ χρονικϊ διαςτόματα 7 / 42
Προςομούωςη Προςομοιωτόσ Δικτύου: NS-3 Μετρικϋσ Απόδοςησ Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων (Packet Delivery Ratio - PDR) Διαμετακομιςτικό Ικανότητα (Throughput) Μϋςη Καθυςτϋρηςη (Average Delay) Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ (Total Energy Consumption) 8 / 42
1 ο Σενϊριο Προςομούωςησ Σενϊριο Σχολικόσ Εκδρομόσ Παράμετροι Προςομοίωςησ Αριθμόσ κόμβων Τιμέσ 21 (20 μαθητϋσ και ϋνασ δϊςκαλοσ) Ταχύτητα κόμβων 2 m sec -1 Αποςτολεύσ Δϋκτεσ Κύνηςη Έκηαζη Πρωτόκολλα DSSS ρυθμόσ Μϋγεθοσ πακϋτου 20 (οι μαθητϋσ) 1 (ο δϊςκαλοσ) Gauss-Markov μοντϋλο κινητικότητασ 1000 500 m AODV ό DSDV ό OLSR 1Mbps ό 2Mbps ό 5.5Mbps ό 11Mbps 256 bytes ό 512 bytes ό 1024 bytes ό 2048 bytes ό 4096 bytes Αριθμόσ πακϋτων προσ αποςτολό 250 Χρόνοσ αναμονόσ (interval) Χρόνοσ προςομούωςησ 0-0,05-0,1-0,15-0,2-0,25-0,3-0,35-0,4-0,45-0,5 seconds 180 sec 9 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου AODV - Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων 10 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου DSDV - Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων 11 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου OLSR - Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων 12 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων - Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων Ο AODV δεν ϋχει ποτϋ την καλύτερη απόδοςη. Ο OLSR ϋχει την καλύτερη απόδοςη ςτο 84.1% των περιπτώςεων. Ο DSDV ϋχει μόνο ςτο 15.9% των περιπτώςεων την καλύτερη απόδοςη. Για μικρό Dsss ρυθμό και μεγϊλο μϋγεθοσ πακϋτου ο DSDV ϋχει καλύτερη απόδοςη από τον OLSR. Η καλύτερη επιλογό για αυτό το ςενϊριο με βϊςη το PDR εύναι ο OLSR. 13 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου AODV - Μϋςη Καθυςτϋρηςη 14 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου DSDV - Μϋςη Καθυςτϋρηςη 15 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου OLSR - Μϋςη Καθυςτϋρηςη 16 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων - Μϋςη Καθυςτϋρηςη Ο AODV ϋχει μόνο ςε μια περύπτωςη την καλύτερη απόδοςη. Ο OLSR ϋχει την καλύτερη απόδοςη ςτο 59.9% των περιπτώςεων. Ο DSDV ϋχει ςτο 40% των περιπτώςεων την καλύτερη απόδοςη. Όςο αυξϊνεται ο Dsss ρυθμόσ ο OLSR αυξϊνει την απόδοςό του ϋναντι του DSDV. Η καλύτερη επιλογό για αυτό το ςενϊριο με βϊςη το PDR εύναι ο OLSR. 17 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου AODV - Throughput 18 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου DSDV - Throughput 19 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου OLSR - Throughput 20 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων - Throughput Ο AODV δεν ϋχει ποτϋ το υψηλότερο throughput. Ο OLSR ϋχει ςτισ περιςςότερεσ περιπτώςεισ το υψηλότερο throughput με ποςοςτό 83.2%. Ο DSDV ϋχει το υψηλότερο throughput ςε μόνο 16.8% των περιπτώςεων. Για μικρό Dsss ρυθμό και μεγϊλο μϋγεθοσ πακϋτου ο DSDV ϋχει καλύτερη απόδοςη από τον OLSR. Η καλύτερη επιλογό για αυτό το ςενϊριο με βϊςη το throughput εύναι ο OLSR. 21 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου AODV - Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 22 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου DSDV - Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 23 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου OLSR - Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 24 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 1 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων - Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ Ο AODV ϋχει πϊντα τη μεγαλύτερη κατανϊλωςη ενϋργειασ. Για DSSS ρυθμούσ 1, 2 και 5.5 Mbps, ο DSDV ϋχει τη πϊντα τη μικρότερη κατανϊλωςη ενϋργειασ Ο OLSR ϋχει τη μικρότερη κατανϊλωςη ενϋργειασ για DSSS ρυθμό 11 Mbps με ελϊχιςτεσ εξαιρϋςεισ. Η καλύτερη επιλογό για αυτό το ςενϊριο με βϊςη τη κατανϊλωςη ενϋργειασ πρϋπει να γύνει με βϊςη το ρυθμό DSSS. 25 / 42
2 ο Σενϊριο Προςομούωςησ Σενϊριο Επιχεύρηςησ Διϊςωςησ Παράμετροι Προςομοίωςησ Τιμέσ Αριθμόσ κόμβων 10 20 30 40 50 60 70 80 90-100 Ταχύτητα κόμβων 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 m sec -1 Αποςτολεύσ Δϋκτεσ Κύνηςη Έκηαζη Πρωτόκολλα DSSS ρυθμόσ Μϋγεθοσ πακϋτου the team members 1 (the OSC) Random Direction μονηέλο κινηηικόηηηαρ 500 500 m AODV ή DSDV ή OLSR 11Mbps 2048 bytes Αριθμόσ πακϋτων προσ αποςτολό 150 Χρόνοσ αναμονόσ (interval) Ρςθμόρ Δεδομένων (Data Rate) Χρόνοσ προςομούωςησ 0,1 seconds 164 Kbps 180 sec 26 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων 27 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Μϋςη Καθυςτϋρηςη 28 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Throughput 29 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 30 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων Μϋςη Καθυςτϋρηςη 31 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 2 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων Throughput Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 32 / 42
3 ο Σενϊριο Προςομούωςησ Σενϊριο Αρχαιολογικού Μουςεύου Παράμετροι Προςομοίωςησ Τιμές Αριθμόσ κόμβων 5 10 15 20 25 30 Ταχύτητα κόμβων 2 m sec -1 Αποςτολεύσ Δϋκτεσ Κύνηςη Έκηαζη Πρωτόκολλα DSSS ρυθμόσ Μϋγεθοσ πακϋτου Ο ξεναγόρ Οι ηοςπίζηερ Gauss Markov μοντϋλο κινητικότητασ 1000 1000 m AODV ή DSDV ή OLSR 1Mbps 4096 bytes Αριθμόσ πακϋτων προσ αποςτολό 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Χρόνοσ αναμονόσ (interval) Ρςθμόρ Δεδομένων (Data Rate) Χρόνοσ προςομούωςησ 0,015 seconds 2200 Kbps 180 sec 33 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων 34 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Μϋςη Καθυςτϋρηςη 35 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Throughput 36 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 37 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων Μϋςη Καθυςτϋρηςη 38 / 42
Αποτελϋςματα Προςομούωςησ 3 ου Σεναρύου Σύγκριςη Πρωτοκόλλων Throughput Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ 39 / 42
Συμπερϊςματα Ποςοςτό Παρϊδοςησ Πακϋτων & Throughput Ανεξαρτότωσ μεγϋθουσ δικτύου, ο OLSR ϋχει καλύτερη απόδοςη. Ο DSDV ϋχει καλύτερα αποτελϋςματα για μεγϊλα μεγϋθη πακϋτων και χαμηλούσ DSSS ρυθμούσ. Μϋςη Καθυςτϋρηςη Ο OLSR ϋχει καλύτερα αποτελϋςματα για μικρϊ δύκτυα και υψηλούσ DSSS ρυθμούσ. Ο DSDV αποδύδει καλύτερα για μεγϊλο αριθμό κόμβων και χαμηλούσ DSSS ρυθμούσ. Συνολικό Κατανϊλωςη Ενϋργειασ Για μικρό αριθμό κόμβων (λιγότερο από 40 κόμβοι) ο OLSR αποδύδει καλύτερα όπωσ επύςησ και για υψηλούσ DSSS ρυθμούσ. Για μεγϊλο αριθμό κόμβων και μικρούσ DSSS ρυθμούσ (1, 2, 5.5 Mbps) ο DSDV κυριαρχεύ. Επύςησ αποδύδει καλύτερα για μεγϊλα μεγϋθη πακϋτων. Η ταχύτητα δεν επηρεϊζει την απόδοςη των πρωτοκόλλων. 40 / 42
Βιβλιογραφύα Perkins, C., Belding-Royer, E., & Das, S. (2003, July). Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. IETF NetworkWorking Group Perkins, C. E., & Bhagwat, P. (1994). Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers. London England UK: SIGCOMM 94-8/94. Clausen, T., & Jacquet, P. (2003, October). Optimized Link State Routing Protocol (OLSR). RFC 3626. IETF Network Working Group. NS-3. http://www.nsnam.org/. 41 / 42
Ευχαριςτώ Ερωτόςεισ