دانلود رایگان ترجمه مقاله روش مسير يابی مرکب برای شبکه های ويژه بی سيم

 مقاله انگلیسی رایگان

ترجمه فارسی رایگان 

چکيده
براي ايجاد شبکه هاي ويژه بي سيم منطبق با تغيير پذيري متفاوت و طرح هاي ترافيک ، اين مقاله شيوه اي را براي تعويض از يک پروتکل به پروتکل ديگر به صورت پويا پيشنهاد مي دهد ، در حالي که مسير يابي ادامه مي يابد . با درج لايه نازک جديد ، قادر شديم هر گره را در شبکه ويژه بي سيم درباره تعويض پروتکل از يکديگر مطلع کنيم . براي اطمينان از اينکه مسير يابي به خوبي کار مي کند بعد از اينکه پروتکل تعويض شد، به ساختارهاي داده هاي پروتکل مسير يابي مقصد ، مقدار اوليه داديم و اطلاعات قبلي مسي يابي براي ساختن جدول جديد مسي يابي دوباره استفاده کرديم . همچنين شيوه خود را تحت توپولوژي هاي متفاوت شبکه و الگوهاي ترافيک را در شبکه هاي ايستا براي يادگيري امتحان کرديم چه در حالي که تعويض سريع بوده و چه در موقعي که تعويض متحمل خسارت بسيار زيادي شده باشد . پي برديم تأخير تعويض با طبيعت پروتکل مقصد و توپولوژي شبکه مرتبط است . همچنين پي برديم که نسبت بسته کنترلي بعد از تعويض نزديک به اجراي کنترل بدون تعويض است که نشانگر اين است که روشمان خسارت زيادي را براي تعويض متحمل نمي شود .
1-مقدمه
شبکه ويژه موبايل (MANET) مجموعه اي از کامپيوترهاي متحرک متصل از طريق سينک هاي بي سيم است . با همکاري بسته هاي مسير يابي در ميان گره ها ، اين گره ها مي توانند بدون هر ساختاري ، بايکديگر ارتباط داشته باشند. بنابراين شبکه هاي ويژه اغلب براي استفاده در موقعيتهاي اظطراري از قبيل محيطهاي حادثه و کشمکشهاي نظامي پيشنهاد مي شود . مهم است که شبکه هاي ويژه بايد به تغييرات توپولوژيکي شبکه و تقاضاهاي ترافيک به صورت به يک روش مناسب واکنش دهند و پهناس باند دروني محدوديت هاي انرژي را رعايت کنند (24) . چنيني پروژه ، عملکرد الگوريتم هاي مختلف مسير يابي ويژه را مقايسه مي کند (20) ، (10) ، (5) ، (17) . همه آنها پي بردند که هر الگوريتم مسير يابي مي تواند در شرايط مشخص بسته به حجم کار زمينه ، ويژگيهاي شبکه يا الگوي تغيير پذيري گره ، کارايي بيشتري نسبت به بقيه داشته باشند .
گري و همکاران (10) چهار الگوريتم مختلف مسير يابي را مقايسه کردند aodv (20) ، odmrp (16) ، aprl (15) و stara (11) ، (12) . مولفان از هر دو شبيه سازي و آزمايشات واقعي صفحه آزمايش استفاده کردند و پي بردند که تحت شرايط مختلف شبکه بي سيم ، عملکرد وابسته ، يکسان نبود . براي مثال نسبت تحويل پيغام ODMRP بهتر از نسبت در بيرون است در حاليکه AODV نسبت بالائي در تحويل پيغام در درون دارد (10) بروج و همکاران (5) DSDV ، TORA ، DSR و AODV را مقايسه کردند فهميدند که خسارت مسير يابي DSDV تقريبا با توجه به ميزان تغيير پذيري ثابت بود ، در حاليکه خسارت مسير يابي TORA ، DSR و AODV کاهش مي يابد همانظور که ميزان تغيير پذيري کاهش مي بايد . لي و همکاران (17) ، ODMRP ، AMROUT (4) ، CAMP (8) ، AMRIS (29) و طغيان را مقايسه کردند ، به اين نتيجه رسيد ند که در يک سناريوي موبايل ، پروتکلهاي چند مسيري (ODMRP) کارائي بيشتري نسبت به پروتکلهاي درختي ( AODV) داشته باشند اما اشاره کردند که ODMRP روندي از افزايش سريع خسارت را با افزايش تعداد ارسال کننده ها نشان مي دهد . ناندا ( 20) ، LAR ، MLAR ، AODV و AOMDV را در شبيه سازي وسع در الگوهاي تغيير پذيري در 2O و 3O مقايسه کرد و مزاياي متمايزي را براي يک پروتکل بيش از ديگيري در ترافيک متفاوت مربوط و شرايط تغيير پذيري به دست آورد .
پروتکلهاي مسير يابي شبکه ويژه بي سيم معمولاً به دو گروه تقسيم مي شوند : مسير يابي کنش گرا ( جدول انجام شده ) و واکنشگر ( بنا به تقاضا ) ( 26) پروتکلهاي مسير يابي کنش گرا مسير ها را در حالت پيشرفته محاسبه مي کنند ، در حاليکه پروتکلهاي مسير يابي واکنش گرا مسير ها را تنها موقع لزوم محاسبه مي کنند . هر دو آنها مزايا و مضراتي دارند . بنابراين پروتکلهاي مسير يابي هيبريد هر دو مد مسير يابي کنش گرا و واکنش گرا پيشنهاد شده اند ( 13) ، (21 ) ، ( 23) . پروتکلهاي مسير يابي منطقه ( ZRP ) ( 13) شبکه را به مناطقي در اندازه هاي متغيير تقسيم مي کند . مسير يابي درون منطقه از الگوريتمهاي کنش گرا استفاده مي کند و مسير يابي بين مناطق از الگوريتم هاي واکنش گر استفاده مي کند . الگوريتم هاي مسير ابي هيبر يد ديگري وجود دارد که الگوريتم هاي مسير يابي کنش گرا و واکنش گر را از قبيل harp ( 21) و SHARP (23) ترکيب مي کند . براي کاهش خسارت اين روشهاي هيبريد نزديک گره ها ، دسته بندي شده و الگوريتمهاي مسير يابي کنش گرا را درون گروه ها استفاده مي کنند و الگوريتم هاي مسير يابي واکنش گر را بين گروه ها استفاده مي کنند . چن و همکاران (6) مسي يابي تطابقي را با ساتفاده از کلاستد پيشنهاد دادند که توان عملياتي را تا حد %80 بهبود مي داد . بلدينگ روير و همکاران (3) پروتکل هاي سلسله مراتبي را براي کاهش خسارت و بدست آوردن مقياس پذيري بيشتر، پيشنهاد دادند . با اين وجود چون تکنيک ها ، اطلاعات توپولوژيکي سطح بالايي را استفاده مي کنند ، ممکن است که يک مسير براي مقصد مطلوب نباشد و خود اطلاعات توپولوژيکي اضافي به حافضه زيادي نياز دارد . هوبک و همکاران (14) ، الگوريتم مسير يابي چند ميسکي تطابقي را پيشنهاد مي دهند . اجرا در لايه شبکه به مولفه آماري افزوده شد : آنها آمار خير محلي را از طريق انتشار دوره هاي پيغام هلو (Hello message) به همسايه ها جمع کردند . روش آنها راندومان را بوسيله سوييچنيگ به پروتکل هاي متفاوت ، بهبود مي دهد . با اين وجود براي دستيابي به اين راندومان ، مولفه هاي بسياري را براي الگوريتم مسي يابي معرفي کردند که پيچيدگي الگورذيتم را افزايش داد . جنبه عمومي تلاشهاي قبلي ، اجازه دادن الگوريتم به مسير يابي براي وفق دادن بوسيله ترکيب پروتکل هاي چندگانه است چون براي مطرح شدن با پروتکل مسسير يابي سخت است که براي همه موقعيت ها ، بهتر است . شيوه ما ، انتخاب يکي از سه پروتکل مسير ايبي موجود بصورت پويا نسبت به ساختن الگوريتم مسير يابي تطابقي جديد است ، هدفمان دستيابي به عملکرد بهتر از طريق سوييچينگ پويا به بهترين پروتکل بر طبق شرايط شبکه بيسيم جاري است . در اين مقاله روي مکانيسمي براي سوييچينگ پروتکلها نسبت به سياستي براي انتخاب موقع سوييچ کردن تمرکز مي کنيم . مخصوصاً مکانيمي را توسعه مي دهيم و براي شبکه گره ها ارزيابي مي کنيم تا براي پروتکل مسير يابي جديد ، سوييچ کنيم . براي ساده کردن روش مرکب خود ، فرض کرديم که پيش از اين ، اين ويژگي هاي پروتکلي هاي موجود مي دانيم و براي انتخاب بهترين پروتکل مسير يابي بر اساس الگوي ترافيک شبکه جاري ، چند مکانيسم وجود دارد . براي مثال ، روش هوبک را براي جمع کردن آمار درباره ترافيک شبکه جاري ، تشخيص اگوي ترافيک و سپس انتخاب پروتکل کنش گرا و واکنش گر برطبق آن ، مي توانيم استفاده کنيم . در شبکه هاي ويژه ، هر گره هردورا به عنوان ميزبان و مسير ياب عمل مي کند . همچنين دو واژه ((اگوريتم مسير يابي )) به طور تبادل پذير استفاده مي کنيم . در بخش 2 ، سه الگوريتم مسير يابي متفاوتي را معرفي مي کنيم ، AODV ، QDMRP و APRL . تفاوت بين اين سه پروتکل را توصيف مي کنيم و عملکرد آنها را مقايسه مي کنيم . همچنين SWAN ، شبيه سازي موقع اجراي آزمايشات را معرفي مي کنيم . در بخش 3 ، روشي را براي سوييچ ميان سه الگوريتم مسير يابي پيشنهاد مي دهيم و موضو عات اجرايي اين روش را بحث مي کنيم.

Abstract— To make ad hoc wireless networks adaptive to different mobility and traffic patterns, this paper proposes an approach to swap from one protocol to another protocol dynamically, while routing continues. By the insertion of a thin new layer, we were able to make each node in the ad hoc wireless network notify each other about the protocol swap. To ensure that routing works efficiently after the protocol swap, we initialized the destination routing protocol’s data structures and reused the previous routing information to build the new routing table. We also tested our approach under different network topologies and traffic patterns in static networks to learn whether the swap was fast and whether the swap incurred too much overhead. We found that the swap latency was related to the nature of the destination protocol and the topology of the network. We also found that the control packet ratio after swap was close to that of the protocol running without swap, which indicates that our method does not incur too much overhead for the swap. I. INTRODUCTION A mobile ad hoc network (MANET) is a collection of moving computers connected by wireless links. By routing packets cooperatively among the nodes, these nodes can communicate with each other without any infrastructure. Thus, ad hoc networks are often proposed for use in emergency situations, such as disaster environments and military con- flicts. It is important that ad hoc networks should react to network topological changes and traffic demands quickly and efficiently, and respect the inherent bandwidth and energy constraints [24]. Several projects compare the performance of different ad hoc routing algorithms [20], [10], [5], [17]. They all found that each routing algorithm can outperform the others in certain conditions, depending on the workload, terrain, network characteristics, or node mobility pattern. Gray et al. [10] compared four different routing algorithms: AODV [25], ODMRP [16], APRL [15] and STARA [11], [12]. The authors used both simulations and real testbed experiments and found that under different wireless network conditions the relative performance was not the same. For example, ODMRP’s message delivery ratio is better than AODV’s ratio outdoors, while AODV has a higher message delivery ratio indoors [10]. Broch et al. [5] compared DSDV, TORA, DSR and AODV. They found that DSDVs routing overhead was almost constant with respect to mobility rate while TORA, DSR and AODVs routing overhead dropped as the mobility rate dropped. Lee et al. [17] compared ODMRP, AMRoute [4], CAMP [8], AMRIS [29], and flooding. They found that “in a mobile scenario, mesh-based protocols (ODMRP) outperformed tree-based protocols (AODV)”, but they also pointed out that ODMRP showed “a trend of rapidly increasing overhead as the number of senders increased”. Nanda [20] compared LAR, MLAR, AODV and AOMDV in extensive simulations in 2D and 3D mobility patterns and found distinct advantages for one protocol over the other in different relative traffic and mobility conditions. Ad hoc wireless network routing protocols are usually divided into two groups: Proactive (Table Driven) and Reactive (On-Demand) routing [26]. Proactive routing protocols compute the routes in advance while reactive routing protocols compute the routes only when necessary. Both have advantages and disadvantages. Thus several hybrid routing protocols have been proposed to combine both proactive and reactive routing modes [13], [21], [23]. The zone routing protocol (ZRP) [13] divides the network into overlapping, variable-size zones. Routing within a zone uses proactive algorithms and routing between zones uses reactive algorithms. There are some other hybrid routing algorithms that combine proactive and reactive routing algorithms, such as HARP [21] and SHARP [23]. To reduce overhead, these hybrid methods group nearby nodes and use proactive routing algorithms within groups and use reactive routing algorithms between groups. Chen et al. [6] proposed adaptive routing using clusters, which improves throughput by up to 80%. Belding-Royer et al. [3] proposed hierarchical protocols to reduce the overhead and gain more scalability. However, since the technique uses higher-level topological information, the route to a destination might not be optimal, and the extra topological information itself requires more memory. Hoebeke et al. [14] proposed an adaptive multimode routing algorithm. The implementation added a statistical component at the network layer: they collected non-local statistics through periodic broadcasting of a hello message to neighbors. Their method improved efficiency by switching to different protocols. To achieve this efficiency, however, they introduced many more components for the routing algorithm, which increased the complexity of the algorithm. A common aspect of previous efforts is to allow the routing algorithm to adapt by combining multiple protocols because it is hard to come up with a routing protocol that is best for all situations. Our approach is to dynamically select one of three existing routing protocols rather than to create a new adaptive routing algorithm. We aim to achieve better performance by dynamically switching to the best protocol according to current wireless network conditions. In this paper we focus on the mechanism for switching protocols, rather than the policy for choosing when to switch. Specifically, we develop and evaluate a mechanism for a network of nodes to switch to a new routing protocol. To simplify our combined method, we assume that we already know these existing protocols’ characteristics, and that some mechanism exists to choose the best routing protocol based on the current network traffic pattern. We could use, for example, Hoebeke’s method to gather statistics about current network traffic, identify the traffic pattern, and then select a proactive or reactive protocol accordingly. In ad hoc networks, each node acts both as a host and a router. We thus use the term “node” instead of “host” or “router”. We also use the two terms “routing algorithm” and “routing protocol” interchangeably. In Section 2, we introduce three different routing algorithms, AODV, ODMRP, and APRL. We describe the differences among these three protocols and compare their performance. We also introduce SWAN, a simulator on which our experiments run. In Section 3, we propose a method to switch among the three routing algorithms and discuss the implementation issues of this approach. In Section 4, we explain our experimental setup; in Section 5 we study the performance of this approach and in Section 6 we discuss the advantages. In Section 7, we summarize and draw conclusions.