Benchmarking von MANET-Routing-Protokollen

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1 Benchmarking von MANET-Routing-Protokollen AODV BATMAN OLSR Hendrik Kluge und Prof. Dr. Michael Massoth

2 Agenda MANET - Motivation Was ist ein MANET? Wichtige Testkriterien Versuche Ergebnisse Aussichten 2

3 MANET - Motivation Anzahl der mobilen Endgeräte steigt stetig Mobilität wird immer wichtiger Flächendeckende Abdeckung mit Funknetzwerken noch nicht bei 100% Was passiert, wenn kein Netz vorhanden ist, durch Entscheidungen, die ein Aufbauen einer Infrastruktur verhindern (Unwirtschaftlichkeit, politische Entscheidungen) Umweltkatastrophen, die die vorhandene Infrastruktur zerstört haben (Hurrikan Katarina) äußere Bedingungen keine Infrastruktur aufgebaut werden kann (Kriegsgebiete, Ozean, Weltall) 3

4 MANET - Motivation Lösung: Die mobilen Endgeräte müssen selbstständig ein Netz aufbauen und verwalten Mobile Ad-hoc Netzwerke (MANET) 4

5 Was ist ein MANET? Lose, zeitlich meistens begrenzte Vernetzung zwischen beliebig vielen mobilen Endgeräten Keine Infrastruktur Kommunikationsmedium zwischen den mobilen Endgeräten nicht festgelegt (LAN, WLAN, MAN, IR, Bluetooth,...) Mobile Endgeräte leiten Daten für andere mobile Endgeräte weiter Mobile Endgeräte managen Routen selbstständig Netzwerk ist selbstorganisierend 5

6 Was ist ein MANET? MANETs zeichnen sich durch ihre hochdynamische Topologie aus Knoten verändern ihre Position Neue Knoten erscheinen Knoten verschwinden Neue Routen entstehen Routen werden schlechter Routen verschwinden 6

7 Was ist ein MANET? Zur Ermittlung der Topologie und Routen existieren drei Ansätze: Proaktive Ansätze mobile Endgeräte ermitteln kontinuierlich (z.b. OLSR) Reaktive Ansätze mobile Endgeräte ermitteln nur nach Bedarf (z.b. AODV) Hybride Ansätze mobile Endgeräte verwenden Ansätze aus proaktiven und reaktiven Ansätzen (z.b. BATMAN) 7

8 Wichtige Testkriterien Datendurchsatz: Wie stark beeinflusst das verwendete Protokoll die Datenübertragung Wie groß ist der Overhead des Protokolls Anpassungsfähigkeit: Wie schnell reagiert ein Protokoll auf Änderungen in einer Route Berechnungsaufwand: Wie rechenintensiv ist die Berechnung der optimalen Route 8

9 Wichtige Testkriterien Softe Eigenschaften: Verfügbarkeit auf wie vielen Plattformen ist die Implementierung lauffähig Stabilität wie stabil läuft die Implementierung Installation wie einfach ist die Installation Usability wie benutzbar ist die Implementierung 9

10 Wichtige Testkriterien Softe Eigenschaften: Komplexität wie komplex sind die Grundideen der Implementierung => Rechenleistung Sonstiges Welche Zusatzfunktionen bietet die Implementierung 10

11 Versuchsaufbau - Lasttest Zwei Versuchsaufbauten: Direkte Kommunikation (1 Hop) Kommunikation über ein Zwischensystem (2 Hop) direkte Kommunikation zwischen den Endstationen wurde mittels iptables unterbunden A: Client C: Server A: Client B C: Server Alle Benchmarks wurden 50- bzw. 100-mal wiederholt, um statistisch aussagekräftige Messwerte zu erhalten 11

12 Versuchsaufbau - RSB Route Switching Benchmark: Client A versucht abwechselnd über B oder D auf C zu verbinden und speichert die hierfür notwendige Zeit ab. 12

13 Ergebnisse Route Switching Benchmark RSB - Benchmark 45 sek 40 sek 35 sek 30 sek 25 sek 20 sek Ad-hoc OLSR BATMAN 15 sek 10 sek 5 sek 0 sek Versuch [Nr] 13

14 Ergebnisse - Kumulierung Alle erzielten Messwerte wurden durch einen Referenzwert geteilt Referenzwert = Benchmarkergebnis aus dem Benchmark im Ad-hoc Modus Repräsentation = aktuelles Ergebnis / Referenzwert => Prozentualer Anteil 14

15 Ergebnisse Optimized Link State Routing Endergebnis OLSR Sonstiges Installation Verfügbarkeit Stabilität FTP - 1 Hop 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 FTP - 2 Hop TCP - 1 Hop TCP - 2 Hop UDP - 1 Hop Usability UDP - 2 Hop Komplexität RSB Connection - 1 Hop Connection - 2 Hop 15

16 Ergebnisse Advanced on Demand Distance Vector Routing Endergebnis AODV Sonstiges Installation Verfügbarkeit Stabilität FTP - 1 Hop 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 FTP - 2 Hop TCP - 1 Hop TCP - 2 Hop UDP - 1 Hop Usability UDP - 2 Hop Komplexität RSB Connection - 1 Hop Connection - 2 Hop 16

17 Ergebnisse Better Approach To Mobile Adhoc Networking Endergebnis BATMAN Sonstiges Installation Verfügbarkeit Stabilität FTP - 1 Hop 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 FTP - 2 Hop TCP - 1 Hop TCP - 2 Hop UDP - 1 Hop Usability UDP - 2 Hop Komplexität RSB Connection - 1 Hop Connection - 2 Hop 17

18 Ergebnisse Benchmarking der MANET-Routing-Protokolle Gegenüberstellung Endergebnisse Sonstiges Installation FTP - 1 Hop 1 0,8 0,6 FTP - 2 Hop TCP - 1 Hop Verfügbarkeit Stabilität 0,4 0,2 0 TCP - 2 Hop UDP - 1 Hop OLSR AODV BATMAN Usability UDP - 2 Hop Komplexität Connection - 1 Hop RSB Connection - 2 Hop 18

19 Aussichten MANET s besitzen noch zwei große Schwachstellen: Reichweite Geschwindigkeit Schwachstellen bedingt durch eingesetzte Hardware! Mit kommenden IEEE n Standard Steigerung der Übertragungsgeschwindigkeit auf ca. 600 Mbit/s Reichweite um 66% (indoor: von 30 m auf 50 m) Einsatz der MANET-Technologie in IEEE s für vermaschte Netzwerke Testeinsatz im Sichere Intelligente Mobilität - Testfeld Deutschland (SIM-TD) Offenbach Post, Samstag , Titelblatt 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen und Diskussion 20

21 Ergebnisse FTP FTP Benchmark 200 kbyte/s 180 kbyte/s 160 kbyte/s 140 kbyte/s 120 kbyte/s 100 kbyte/s 80 kbyte/s 60 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 40 kbyte/s 20 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 21

22 Ergebnisse TCP TCP Lasttest 450 kbyte/s 400 kbyte/s 350 kbyte/s 300 kbyte/s 250 kbyte/s 200 kbyte/s 150 kbyte/s 100 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 50 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 22

23 Ergebnisse UDP UDP Lasttest 800 kbyte/s 700 kbyte/s 600 kbyte/s 500 kbyte/s 400 kbyte/s 300 kbyte/s 200 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop AODV - 2 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 100 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 23

24 Ergebnisse FTP - Ethernet FTP-Benchmark 1000 kbyte/s 900 kbyte/s 800 kbyte/s 700 kbyte/s 600 kbyte/s 500 kbyte/s 400 kbyte/s 300 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 200 kbyte/s 100 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 24

25 Ergebnisse TCP - Ethernet TCP Lasttest 1200 kbyte/s 1000 kbyte/s 800 kbyte/s 600 kbyte/s 400 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 200 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 25

26 Ergebnisse UDP - Ethernet UDP Lasttest 1400 kbyte/s 1200 kbyte/s 1000 kbyte/s 800 kbyte/s 600 kbyte/s 400 kbyte/s Ad-hoc - 1 Hop OLSR - 1 Hop OLSR - 2 Hop AODV - 1 Hop BATMAN - 1 Hop BATMAN - 2 Hop 200 kbyte/s 0 kbyte/s Versuch 26

27 Ergebnisse RSB - Ethernet RSB - Benchmark Ethernet 40 sek 35 sek 30 sek 25 sek 20 sek 15 sek Ad-hoc OLSR BATMAN 10 sek 5 sek 0 sek Versuch 27