A new metric for adaptive routing in mobile ad hoc networks

Abstract

Tasarsız a˘glar kendinden yapılı, hareketli d¨u˘g¨umler ile telsiz ba˘glantıların bir araya gelmesiile olus¸an a˘glardır. Bu a˘glar ¨onceden kurulmus¸, sabit bir alt yapıya sahip de˘gillerdir. Bu¨ozellikleri, onları birc¸ok uygulama ic¸in c¸ekici kılmıs¸tır. Askeri uygulamalar, sabit yapınınkurulmasının olanaksız oldu˘gu afet (sel, deprem, vb.) kurtarma operasyonları ilk akla gelen¨orneklerdir. Bu a˘glarda en ¨onemli problemlerden biri, bu a˘gların dinamik yapısına uygunadaptif, d¨us¸ ¨uk maliyetli ve ¨olc¸eklendirilebilir y¨onlendirme protokollerinin tasarlandırmasıdır.Bu tezde, haraketlilikten kaynaklı de˘gis¸iklikleri yansıtmak ic¸in `hop change metric` isimliyeni bir metrik ¨onerilmis¸tir. Bu metrik, y¨onlendirme tablosundaki hedef d¨ug¨umlere olanuzaklıklardaki de˘gis¸imi g¨ostermektedir. Bu metrik, iki pop¨uler y¨onlendirme protokol¨u ¨uzerindetest edilmis¸tir. Bu protokollerden birisi, en c¸ok kullanılan reaktif y¨onlendirme protokol¨uAODV'dir (Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing). AODV `hop change metric` kullanarak,en sabit ve kararlı yolu sec¸meyi amac¸lamaktadır. Bu yaklas¸ım LA-AODV (LightweightAdaptive AODV) olarak adlanmıs¸tır. Benzetim sonuc¸larına g¨ore, LA-AODV yaklas¸ımıorijinal AODV protokol¨unden daha iyi bir performans sergilemektedir. ˙Ikinci as¸amada,bahsedilen metrik bir proaktif y¨onlendirme protokol¨u (DSDV) ¨uzerine uygulanmıs¸tır. Buyaklas¸ımda tanıtılan metri˘ge dayalı bir es¸ik de˘geri tanımlanarak, bu yaklas¸ım, periyodikg¨uncellemenin zamanı belirlenmektedir. Bu yaklas¸ım LA-DSDV (Lightweight AdaptiveDSDV) olarak adlanmıs¸tır, de˘gis¸im ve haraketlilik c¸ok oldu˘gu anda periyodik g¨uncellemeis¸lemini tetikleyerek a˘gın performansını y¨ukseltmektedir. Benzetimde LA-DSDV yaklas¸ımı,orijinal DSDV (Destination-Sequenced Distance Vector Routing) protokol¨u ve ns-DSDVprotokol¨u ile kars¸ılas¸tırılmıs¸tır. Sonuc¸lar, LA-DSDV'nin paket teslim oranı ve paket d¨us¸meoranını, uc¸tan uca gecikmeyi arttırarak gelis¸tirdig˘ini go¨stermektedir. O¨ nerilen metrig˘in,a˘gdaki de˘gis¸ikleri belirlemede bir potansiyeli oldu˘gu ve hem proaktif, hem de reaktif y¨onlendirmeprotokollerine uygunlu˘gu g¨osterilmis¸tir.

Mobile Ad-Hoc networks (MANETs) have become very popular for military applications,disaster recovery operations in which the fixed network infrastructure might not be availabledue to wars, natural disasters, and the like. One of the main research challenges in mobile adhoc networks is designing adaptive, scalable and low-cost routing protocols for these highlydynamic environments. In this thesis, we propose a new metric called hop change metric inorder to represent the changes in the network topology due to mobility. Hop change metricrepresents the changes in the number of hops in the routing table. It is believed that thechange in the hop count is a good representative of the mobility. The high number of changein the hop count can be a sign of high mobility. This metric is implemented in two popularand main routing protocols. Hop change metric is firstly employed to the most popular reactiveprotocol AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing). This approach calledLA-AODV (Lightweight Adaptive AODV). The the main goal of LA-AODV is selecting aroute with a low degree of mobility. LA-AODV uses the hop change metric for selectingbetter routes among valid route reply packets. Due to reflecting the change in the network,hop change metric helps to select a stable route to the destination. The results show that, LAAODVenhanced performance in all performance metrics. There are significant improvementon original AODV from the point of packet delivery ratio, end-to-end delay, network overheadand dropping rate. Secondly, we focus on the proactive protocols, especially DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector Routing) protocol and aim to adapt periodic updatetime in this protocol. We determine a threshold value based on this metric in order to decidethe full update time dynamically and cost effectively. The proposed approach called LADSDV(Lightweight Adaptive DSDV) is compared with the original DSDV and ns-DSDV.Simulation results show that our threshold-based approach improves the packet delivery ratioand the packet drop rate significantly with a reasonable increase in the end-to-end delay.Hop change metric represents a clear potential in order to represent changes in both proactiveand reactive routing protocols.