Routing and Broadcasting in Ad-Hoc Networks

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1 Routing and Broadcasting in Ad-Hoc Networks Marc Heissenbüttel Institut für Informatik und angewandte Mathematik Universität Bern

2 Inhalt > Drahtlose Kommunikation und Ad-hoc Netze > Positions-basiertes Routing > Problembeschreibung > Beacon-Less Routing (BLR) > Dynamic Delayed Broadcasting (DDB) > Ant-Based Mobile Routing Architecture (AMRA) > Zusammenfassung und Ausblick 2

3 Drahtlose Kommunikation 3

4 Ad-hoc Netze D S Keine fixe Infrastruktur, verteilt, selbstorganisierend 4

5 Positions-basiertes Routing > Positionsbestimmung > Erkennen der Nachbarschaft > Lokationsservice N 1 N 4 S N 2 D N 3 5

6 Problembeschreibung 1/2 > Positionen als Kriterium für Routing > Zustandslos im Globalen S? D 6

7 Problembeschreibung 2/2 > Kontrollverkehr > Zustandsbehaftet im Lokalen S D 7

8 Beacon-Less Routing (BLR) 8

9 Greedy Mode Dynamic Forwarding Delay r AddDelay = MaxDelay r r p p Forwarding Area 9

10 Beispiel für Greedy Mode S S B X A C AD=0.2 AD=0.3 AD=0.4 X E AD=0.1 Ack. D A C t Routing bei Empfängern und nicht beim Sender 10

11 Backup Mode B A C Right-Hand Rule Gabriel Graph 11

12 1 Simulationsresultate > Unbeeinflusst von Mobilität > Höhere Paketauslieferung > Deutlich kleinere Verzögerung > Wenig Kontrollpaket > Validiert in Experimenten 0 Paketauslieferung Verzögerung [s] Pause Time [s] BLR GFG/GPSR Pause Time [s] BLR GFG/GPSR Paketauslieferung BLR Verzögerung [s] GFG/GPSR 12

13 Dynamic Delayed Broadcasting (DDB) 13

14 Beispielablauf S AD=0.3 AD=0.5 X C X B X AD=0.2 AD=0.7 AD=1.5 X D AD=0.2 S A C AD=0.1 X A D t 14

15 Dynamic Forwarding Delay > Minimierung der Anzahl Übertragungen AddDelay = MaxDelay 1 ( AddCov ) > Maximierung der Netzlebenszeit AddDelay = MaxDelay 1 ( BatteryLevel ) > Ohne Positionsinformationen AddDelay = MaxDelay SignalStrength 15

16 Analytische Betrachtungen E AddCov E AddCov = 2Γ( n + 1) Γ( k + 1 2) Γ( k ) Γ( n + 3 2) 16

17 0.8 Simulationsresultate > Hohe Effizienz > Unbeeinflusst von hoher Netzlast > Unbeeinflusst von Mobilität > Keine Kontrollpakete Rebroadcasting Knoten Verzögerung [s] Anzahl Nachbarn Pakete pro Sekunde LBP MPR MCDS DDB LBP MPR DDB 1 Paketauslieferung LBP MPR DDB Geschwindigkeit [m/s] 17

18 Problembeschreibung > Positionen als Kriterium für Routing > Zustandslos im Globalen S? D 18

19 Ant-Based Mobile Routing Architecture (AMRA) 19

20 Auffinden des kürzesten Pfades Nest Nahrung? 20

21 Übersicht LL LR LR LL LL LR TAP MABR StPF LL LL S D 21

22 Topology Abstraction Protocol Z 2,8 Z 2,1 Z 2,2 Z 2,7 Z 2,3 Z 2,6 Z 2,5 Z 2,4 22

23 Routing Tabelle Z 1,1 Z 1,2 Z 1,3 Z 2,1 LL 1 LL 2 LL 3 LL 4 µ d Z 3,1 23

24 Routing LL 1 LL 3 LL 6 24

25 Beispiel in irregulären Topologien y[m] S D GFG/GSPR AMRA x[m] 25

26 Zusammenfassung > BLR und DDB Zustandslos Unbeeinflusst von Topologieänderungen Reduziert den Ressourcenverbrauch > AMRA Optimiert Pfade im Grossen Kreisende Pakete ein Problem Sensor Netze, Vehicular Ad-hoc Netze 26

27 Ausblick > Integration von BLR und AMRA > Reale Testumgebung > Mehrere Kanäle > Direktionale Antennen > Schichtübergreifendes Protokolldesign >... 27

28 Danke für Ihre Aufmerksamkeit 28