Routing and Broadcasting in Ad-Hoc Networks Marc Heissenbüttel Institut für Informatik und angewandte Mathematik Universität Bern
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
Drahtlose Kommunikation 3
Ad-hoc Netze D S Keine fixe Infrastruktur, verteilt, selbstorganisierend 4
Positions-basiertes Routing > Positionsbestimmung > Erkennen der Nachbarschaft > Lokationsservice N 1 N 4 S N 2 D N 3 5
Problembeschreibung 1/2 > Positionen als Kriterium für Routing > Zustandslos im Globalen S? D 6
Problembeschreibung 2/2 > Kontrollverkehr > Zustandsbehaftet im Lokalen S D 7
Beacon-Less Routing (BLR) 8
Greedy Mode Dynamic Forwarding Delay r AddDelay = MaxDelay r r p p Forwarding Area 9
Beispiel für Greedy Mode S 0.0 0.1 S B X A C AD=0.2 AD=0.3 AD=0.4 X E AD=0.1 Ack. D A C 0.2 0.3 0.4 t Routing bei Empfängern und nicht beim Sender 10
Backup Mode B A C Right-Hand Rule Gabriel Graph 11
1 Simulationsresultate > Unbeeinflusst von Mobilität > Höhere Paketauslieferung > Deutlich kleinere Verzögerung > Wenig Kontrollpaket > Validiert in Experimenten 0 Paketauslieferung Verzögerung [s] 0.95 0.9 0.85 0.8 0.3 0.2 0.1 0 50 300 900 Pause Time [s] BLR GFG/GPSR 0 50 300 900 Pause Time [s] BLR GFG/GPSR 1 3 0.5 1.5 0 0 Paketauslieferung BLR Verzögerung [s] GFG/GPSR 12
Dynamic Delayed Broadcasting (DDB) 13
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 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 AD=0.1 X A D 0.6 0.7 t 14
Dynamic Forwarding Delay > Minimierung der Anzahl Übertragungen AddDelay = MaxDelay 1 ( AddCov ) > Maximierung der Netzlebenszeit AddDelay = MaxDelay 1 ( BatteryLevel ) > Ohne Positionsinformationen AddDelay = MaxDelay SignalStrength 15
Analytische Betrachtungen E AddCov E AddCov = 2Γ( n + 1) Γ( k + 1 2) Γ( k ) Γ( n + 3 2) 16
0.8 Simulationsresultate > Hohe Effizienz > Unbeeinflusst von hoher Netzlast > Unbeeinflusst von Mobilität > Keine Kontrollpakete Rebroadcasting Knoten Verzögerung [s] 0.6 0.4 0.2 0 2.5 2 1.5 1 0.5 0 6 12 24 48 96 Anzahl Nachbarn 1 2 3 4 5 Pakete pro Sekunde LBP MPR MCDS DDB LBP MPR DDB 1 Paketauslieferung 0.8 0.6 0.4 0.2 LBP MPR DDB 0 1 5 10 20 40 Geschwindigkeit [m/s] 17
Problembeschreibung > Positionen als Kriterium für Routing > Zustandslos im Globalen S? D 18
Ant-Based Mobile Routing Architecture (AMRA) 19
Auffinden des kürzesten Pfades Nest Nahrung? 20
Übersicht LL LR LR LL LL LR TAP MABR StPF LL LL S D 21
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
Routing Tabelle Z 1,1 Z 1,2 Z 1,3 Z 2,1 LL 1 LL 2 LL 3 LL 4 µ d 0.9 0.1 0 0 257 0.1 0.8 0.1 0 312 1 8 1 8 1 8 1 8 0.1 0.7 0.2 0 1260 0 Z 3,1 23
Routing LL 1 LL 3 LL 6 24
Beispiel in irregulären Topologien y[m] 0 500 1000 1500 2000 2500 S D GFG/GSPR AMRA 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 x[m] 25
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
Ausblick > Integration von BLR und AMRA > Reale Testumgebung > Mehrere Kanäle > Direktionale Antennen > Schichtübergreifendes Protokolldesign >... 27
Danke für Ihre Aufmerksamkeit 28