طراحی و ارزيابی يک روش مبتنی بر کروم در شبکه های سيار موردی ارايه کننده : مهسا بکتاش مطلق استاد راهنما : جناب آقاي دکتر دهقان - جناب.
Download ReportTranscript طراحی و ارزيابی يک روش مبتنی بر کروم در شبکه های سيار موردی ارايه کننده : مهسا بکتاش مطلق استاد راهنما : جناب آقاي دکتر دهقان - جناب.
طراحی و ارزيابی يک روش مبتنی بر کروم در شبکه های سيار موردی ارايه کننده: مهسا بکتاش مطلق استاد راهنما: جناب آقاي دکتر دهقان -جناب آقای دکتر رحمتی 1 فهرست مطالب 2 مروری بر روش های مسيريابی روش های مسير يابی مبتنی بر موقعيت سرويس های مکانی سرويس های مکانی بر اساس کروم الگوريتم HGRID الگوريتم GRID الگوريتم پيشنهادی TGRID بررسی تحليلی TGRID ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID نتيجه گيری و کار آينده مراجع مروری بر روش های مسيريابی ويژگي هاي روش هاي مسيريابي توانايي تطبيق با تغييرات توپولوژي استفاده بهينه از پهناي باند مصرف معقول انرژي پروتکل های مسير يابی 3 مبتنی بر موقعيت مبتنی بر توپولوژی شبکه مختلط انفعالی پيش فعال روش های مسيريابی مبتنی بر موقعيت مشخص بودن موقعيت فيزيکی گره ها مسير يابی بر اساس موقعيت مقصد عدم نياز به برقراری يا نگهداری مسيرها استراتژی های رانش استفاده از سرويس های مکانی برای تعيين موقعيت جغرافيايی مقصد مسيريابی مبتنی بر موقعيت پيش رانی جغرافيايی 4 مديريت موقعيت روش های مسيريابی مبتنی بر موقعيت مديريت موقعيت يافتن مکان نگهداری موقعيت ثبت موقعيت نگهداري موقعيت فعلي گره ها تثبيت موقعيت :انتخاب تعدادي از گره هاي شبکه به عنوان سرويس دهنده موقعيت )(Location server نگهداري موقعيتUpdate :سرويس دهندگان کشف موقعيت ) :(Location Discoveryدر خواست براي بدست آوردن اطالعات موقعيت 5 سرويس های مکانی سرويس مکانی :نگهداری موقعيت جغرافيايی گرهها طبقه بندی شماهای مديريت موقعيت همه برای همه همه برای بعض ی بعض ی برای بعض ی بعض ی برای همه طبقه بندی شماهای مديريت موقعيت پيش فعال پايگاه داده مکانی قلمرو خانگی 6 انفعالی پخش مکانی بر اساس کروم سرويس های مکانی Proactive Location Database Home Region Quorum Based Location Dissemination Reactive SLURP, SLALOM, ELF, HSR, ADLS XYLS , GLS,HGRID, TGRID Doubling Circles LLS DREAM SLS LEAP LAR, RZR, RLS, LOTAR 7 سرويس های مکانی بر اساس کروم 8 طبقه بندی سرويس های مکانی بر اساس کروم در رده سيستم های پيش فعال، سيستمهاي پايگاه داده مكاني و سيستم های همه برای بعض ی چندي كردن اطالعات مكاني روي گرههاي متعدد ُ تعريف ک ُرمهاي خواندني و نوشتني ُ ُ ُ ُ تداخل کرم خواندني يك گره با کرم نوشتني براي گرههاي ديگر در اختيار داشتن اطالعات مكاني به روز شده براي هر مقصد تعيين گره های خواندنی و نوشتنی سرويس های مکانی بر اساس کروم 9 پيشنهاد Liang, Haasبراي بروزرساني اطالعات يك گره تغيير پيكره درخواست مكاني تناوبي ُ ُ پارامترهای Liang, Haasبراي توليد کرمها ُ سايز اشتراك ک ُرمها اندازه ُکرمُ الگوريتم HGRID سلسله مراتب در HGRID تشکيل سلسله مراتب گريد بصورت بازگشتی از گريد های واحد در هر مرتبه ،انتخاب يکی از 4سردسته مرتبه پايين تر به عنوان سردسته مرتبه باال سطح 3 سطح 2 سطح 1 سطح 0 10 الگوريتم HGRID 11 به روز رسانی در HGRID گره ها هنگام عبور از محدوده گريد ها سرورهای خود را به روز می کنند. حرکت های محلی سربار کمتری ايجاد می کنند. الگوريتم HGRID مکان يابی و انتقال داده هر گره درخواست مکان را به سردسته می فرستد داده به مکان نسبی پاسخ داده شده فرستاده می شود. V U 12 سرويس مکاني گريد مربعات با سايز افزايش ی در گريد n s s s s s s s مربعات مرتبه 0 مربعات مرتبه 1 مربعات مرتبه 2 s 13 s سرويس مکاني گريد درخواست مکان 17 s s s s s s 76 21 20 14 s s الگوريتم پيشنهادی TGRID 15 ويژگی سرويس های مکان سلسله مراتبي کاهش پيچيدگي عملياتی گره ها و تضمين مقياس پذيری شبکه با تقسيم شبکه به ناحيه های متعدد مشكل نگهداري اين سلسه مراتب با توجه به متحرك بودن گرهها سرويس مکانی سلسله مراتبی TGRID بدست آوردن يک سلسله مراتب کارا برای سرويس مکانی i 9 ترکيب گريد مرتبه 1براي تشکيل يک گريد مرتبه i انتخاب گريد مياني بعنوان سرور مکان در سلسله مراتب iبرای هر گره در آن ناحيه الگوريتم پيشنهادی TGRID سلسله مراتب در TGRID در هر مرتبه ،انتخاب گريد ميانی به عنوان سردسته آن مرتبه 16 الگوريتم پيشنهادی TGRID مديريت موقعيت 17 delete 2 1 الگوريتم پيشنهادی TGRID انتقال داده Query A B 18 بررسی تحليلی TGRID 19 معيارها هزينه نگهداري مکان هزينه درخواست مکان هزينه ذخيره سازي فرضيات تراکم گره ها ثابت است. گره ها مطابق با يک مدل تحرک تصادفي نقطه اي ساده حرکت مي کنند. الگوي ترافيک يکنواخت يا محلي است. TGRID بررسی تحليلی Cm location maintenance cost Cq location query cost Cs z storage cost progress of each forwarding hop i level-i square boundary crossing rate du dq nu distance traveled by an update packet Pi u prob. querying nodes in level-i square c3 another constant of random distance between squares نمادها distance traveled by a query packet forwarding hops of an update packet perimeter refreshing rate 20 بررسی تحليلی TGRID فاصله طي شده در يک ناحيه توسط گره 2R R cosd 2 0 0 2R 2R 2 1 i i 1 2 21 TGRID بررسی تحليلی محاسبه احتمال هم ناحيه بودن دو گره در ترافيک يکنواخت و محلی 8 9 H 1 u Pi 1 9h if if 1 i H i0 1 l Pi Pi 1 , for1 i H 3 l 1 Pi i 1 . 3 1 l 1 1 , for 0 i H 3 H 1 22 بررسی تحليلی TGRID متوسط فاصله طی شده توسط يک بسته بروزرساني از نود Aبه سرور سطح – i E (d ) 3 R ( x x ) ( y y ) dx dy dx dy 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 1 i 2 1 u i 0 0 0 c3.3 R i E(d ) c3 .3 R i 23 u i TGRID بررسی تحليلی هزينه ذخيره سازي در، هزينه درخواست مکان،هزينه نگهداري مکان : عبارت است ازTGRID E (C m ) O(v. log 3 N ) O(3 N ) E (C q ) O(log 3 N ) for for uniform localized traffic traffic pattern pattern E (C s ) O (log 3 N ) 24 TGRID بررسی تحليلی اثبات هزينه نگهداری مکان E (C ) .E (n ) H m u i i 0 i vc H 3 3z A N , H log 3 v.H N , E (C m ) O ( v . log 3 N) E(C ) O(v.log N ) 3 m 25 هزينه درخواست مکان برای الگوی ترافيک يکنواخت u) u) E ( d E ( d i 1 j j q E (n ) i z z j i j 0 j c . 3 R c .R i R 3 2 3 (3i 2 3)c . 3 z z z j 0 H q E (C q ) E ( n ). P u i i i 0 H R 8 (3i 2 3).c . 3 z 9 H i i0 R H 1 3 .c . O (3 N ) 3 z 26 هزينه درخواست مکان برای الگوی ترافيک محلی H E (C q ) E (niq ).Pi l i 0 H (3 i 0 i2 R 8 3).c1 . i 1 . z 3 1 1 1 3 H 1 R 3.c1 . .H z O(log3 N ) 27 بررسی تحليلی TGRID اثبات هزينه ذخيره سازي 2 k N .(H 1). N )N 28 3 E (Cs ) O (log ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID شرايط شبيه سازي 29 پارامترها سناريوي اول سناريوي دوم زمان شبيه سازي 300ثانيه 300ثانيه اليه MAC IEEE 802.11 IEEE 802.11 تعداد گره 320 720-2280 سرعت ماکزيمم 0-25متر برثانيه 10متر بر ثانيه نرخ توليد بسته ها 2بسته در ثانيه 1بسته در ثانيه ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه نرخ موفقيت درخواست (سناريوی افزايش چگالی) 3000 2500 2000 1500 1000 500 تع داد گره HGRID, Query success ratio 30 TGRID, Query success ratio 0 نرخ موفقيت درخواست 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه درصد گذردهی(سناريوی افزايش چگالی) 3000 2500 2000 1500 1000 500 تع داد گره ) HGRID, Throughput (packets rcvd 31 ) TGRID, Throughput (packets rcvd 0 درص د بسته هاي داده تحويل ش ده 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه اندازه پايگاه داده مکان(سناريوی افزايش چگالی) 100 90 70 60 50 40 30 20 10 0 3000 2500 2000 1500 1000 500 تع داد گره HGRID, Avg. Location DB size 32 TGRID, Avg. Location DB size 0 اندازه پايگاه داده مکان 80 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلی ( بسته /گره /ثانيه) (سناريوی افزايش چگالی) 3000 2500 2000 1500 1000 تع داد گره )TGRID, Control Overhead (packets/node/sec )HGRID, Control Overhead (packets/node/sec 33 500 0 سربار کنترل 2.4 2.2 2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي (بايت /گره /ثانيه ) (سناريوی افزايش چگالی) 80 70 60 40 30 سربار کنترل 50 20 10 0 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 تع داد گره )HGRID, Control Overhead (bytes/node/sec 34 )TGRID, Control Overhead (bytes/node/sec ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلی (بسته /بسته داده ای)(سناريوی افزايش چگالی) 1600 1400 1200 800 600 400 200 0 3500 3000 2500 2000 1500 1000 تع داد گره )TGRID, Control Overhead (packets/data packet )HGRID, Control Overhead (packets/data packet 35 500 0 سربار کنترل 1000 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي(بايت بر بسته داده ای)(افزايش چگالی) 60000 50000 30000 20000 10000 0 3500 3000 2500 2000 1500 1000 تع داد گره )TGRID, Control Overhead (bytes/data packet )HGRID, Control Overhead (bytes/data packet 36 500 0 سربار کنترل 40000 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي (بسته /گره /ثانيه )(سناريوی افزايش سرعت) 1.2 1 0.6 0.4 0.2 0 30 25 20 15 10 سرعت گره )TGRID, Control Overhead (packets/node/sec )HGRID, Control Overhead (packets/node/sec 37 5 0 سربار کنترل 0.8 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي (بايت /گره /ثانيه) (سناريوی افزايش سرعت) 30 25 20 15 10 سرعت گره )TGRID, Control Overhead (bytes/node/sec )HGRID, Control Overhead (bytes/node/sec 38 5 0 سربار کنترل 70 60 50 40 30 20 10 0 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي(بسته /بسته داده اي ) (افزايش سرعت) 4 3.5 3 2 1.5 1 0.5 0 30 25 20 15 10 سرعت گره )TGRID, Control Overhead (packets/data packet )HGRID, Control Overhead (packets/data packet 39 5 0 سربارکنترل 2.5 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه سربار کنترلي (بايت /بسته داده اي ) (افزايش سرعت) 300 250 200 100 50 0 30 25 20 15 10 سرعت گره )TGRID, Control Overhead (bytes/data packet )HGRID, Control Overhead (bytes/data packet 40 5 0 سربار کنترل 150 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID مقايسه متوسط تاخير داده (ثانيه ) (سناريوی افزايش سرعت) 30 25 20 10 15 5 سرعت گره HGRID, Avg. delay(secs) for Data 41 TGRID, Avg. delay(secs) for Data 0 متوس ط تاخير داده 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID نرخ موفقيت درخواست(سناريوی افزايش سرعت) 1 0.6 0.4 0.2 0 30 25 20 10 15 5 سرعت گره HGRID, Query success ratio 42 TGRID, Query success ratio 0 نرخ موفقيت درخواست 0.8 ارزيابی کارايی و مقايسه با HGRID درصد گذردهي(سناريوی افزايش سرعت) 30 25 20 15 10 5 0 سرعت گره ) TGRID, Throughput (packets rcvd ) HGRID, Throughput (packets rcvd 43 گ ذردهي 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 نتيجه گيری و کار آينده معيارهاي مقياس پذيري براي سه شماي سرويس مکان سرويس مکان T GRIDبهتر از سرويس مکان های بر اساس GRIDبا توجه به تراکم گره ها ,سرعت و اندازه ناحيه عمل مي کند . TGrid ) O(v. log3 N ) O( N ) O( log N ) O(3 N ) O( N ) O( N )(uniform )(uniform )(uniform ) O(logN ) O(logN )(localized )(localized ) O(logN ) O(logN ) O(log3 N )(localized ) O(log3 N 44 GLS HGRID نتيجه گيری و کار آينده در نظر گرفتن سه معيار هزينه ذخيره سازي و هزينه درخواست و هزينه نگهداري مکان در طراحي سرويس هاي مکان مقياس پذير تاثيرانتخاب پارامترهاي مختلف طراحي روي مقياس پذيري سرويس هاي مکان و درنتيجه مقياس پذيري مسيريآبي براساس مکان تضمين بي نامي ايجاد يک شمای پويا در روش TGRIDبرای کاهش DROPها در ناحيه های خالی از گره در نظر گرفتن گريد مرتبه بزر گتر به عنوان ناحيه سروری در سناريو های تنک استفاده از الگوريتم های مسيريابی غير از رانش جغرافيايی با سرويس مکانی مزبور و بررسی ميزان بهبود الگوريتم بررسی Tgridبا توزيع نرمال گره ها 45 مراجع [1] K.N. Amouris, S. Papavassiliou, and M. Li., “A Position-Based Multi-Zone Routing Protocol for Wide Area Mobile Ad-hoc Networks,” In Proceedings of the IEEE Vehicular Technology Conference (VTC), pp. 1365-1369, 1999. [2] M. Mauve, J. Widmer, and H. Hartenstein, “A Survey on Position-Based Routing in Mobile Ad-Hoc Networks,” IEEE Network, vol.15, no 6, pp. 30–39, December 2001. [3] I. Stojmenovic, “Position Based Routing in Ad hoc Networks,” IEEE Communications Magazine, vol. 40, no. 7, pp. 128–134, July 2002. [4] C. Perkins and E. Royer, “Ad- hoc on- demand Distance Vector Routing”, Proc. Of the Second IEEE Workshop. Mobile Comp. Sys. App., pp. 90– 100, Feb. 1999. [5] D. Johnson and D. Maltz, Mobile Computing, Kluwer Academic Publishers, pp. 81-153, 1996. [6] S.C. Woo and S. Singh, “Scalable Routing Protocol for Ad hoc Networks,” ACM Wireless Networks, vol. 7, no. 5,pp. 513-529, September 2001. 46 مراجع [7] T. Camp, J. Boleng, L. Wilcox, “Location Information Services in Mobile Ad hoc Networks,” In Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC), pp. 3318–3324, 2002. [8] Z.J. Haas and B. Liang. “Ad hoc Mobility Management with Randomized Database Groups,” In Proceedings of the IEEE International Conference on Communications (ICC), pp. 1756-1762, 1999. [9] Z.J. Haas and B. Liang, “Ad hoc mobility Management with Uniform Quorum Systems,” IEEE/ACM Transactions on Networking, vol.7, no. 2, pp. 228-240, April 1999. [10] G. Karumanchi, S. Muralidharan, R. Prakash, “Information Dissemination in Partitionable Mobile Ad hoc Networks,” In Proceedings of the IEEE Symposium on Reliable Distributed Systems, pp. 4-13, 1999. 47 مراجع [11] B. Liang , Z.J. Haas, “Virtual Backbone Generation and Maintenance in Ad hoc Network Mobility Management,” In Proceedings of the Annual Joint Conference of the IEEE Computer and Communications Societies(INFOCOM), pp. 12931302, 2000. [12] I. Stojmenovic, “A Scalable Quorum Based Location Update Scheme for Routing in Ad hoc Wireless Networks,” Technical Report TR-99-09, University of Ottawa, September 2002. [13] P.H. Hsiao, “Geographical Region Summary Service for Geographical Routing,” ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, vol.5, no. 4, pp. 25-39, October 2001. [14] J. Li, J. Jannotti, j. Karger, “Location Service for Geographic Ad-hoc Routing,” In Proceedings of the Mobicom 2000, pp. 120–130, August 2000. [15] N. Guba, T. Camp, “Recent Work on GLS: a Location Service for an Ad Hoc Network,” In Proceedings of the Grace Hopper Celebration, 2002. 48 مراجع [16] M. Das, H. Pucha,Y. Charlie, “Performance Comparison of Scalable Location Services for Geographic Ad Hoc Routing,” School of Electrical and Computer Engineering Purdue University, IEEE INFOCOM 2005. [17] I. Abraham, D. Dolev, D. Malkhi, “LLS: a Locality Aware Location Service for Mobile Ad hoc Networks,” Proceedings of the 2004 joint workshop on Foundations of mobile computing, , Philadelphia, PA, USA, October, 2004. [18] S .J .Philip , J.Ghosh , Ch. Qiao, “Performance Evaluation of a Multilevel Hierarchical Location Management Protocol for Ad hoc Network,” Departmant of Computer science and Enginering, State Univercity of New York at Buffalo , 21 July 2004. [19] Y. Yu, G. H. Lu, Z. Li. Zhang, “Location Service in Ad-Hoc Networks: Modeling and Analysis,” In Proceeding of NSF Workshop on Theoretical and Algorithm Aspect of Ad Hoc Wireless Networks, Chicago, June 2004. [20] Y.Yu, G.H. Lu, “Enhancing Location Service Scalability with HIGH_GRADE,” in Proc. of IEEE Mobile Ad-Hoc and Sensor Systems (MASS'04), pp. 164-173, Oct. 2004. 49 مراجع [21] C. Cheng, H. Lemberg, S. Philip, E. Berg, T.Zhang, “SLALoM: A Scalable Location Management Scheme for Large Mobile Ad-hoc Networks,” Proc. of IEEE Wireless Communications and Networking Conf. (WCNC), Atlanta, March 2002. [22] W. Kiess, “Hierarchical Location Service for Mobile Ad-hoc Networks,” Master’s thesis, Department of Mathematics and Computer Science, University of Mannheim, 2003. [23] B. Karp and H. T. Kung. “GPSR: Greedy Perimeter Stateless Routing for Wireless Networks,” In Mobile Computing and Networking, pp. 243.254, 2000. [24] S.J. Philip, C. Qiao, “Hierarchical Grid Location Management for Large Wireless Ad hoc Networks,” In Proceedings of ACM MobiHoc 03, June 2003. [25] GloMoSim:Global Mobile Information Systems Simulation Library. http://pcl.cs.ucla.edu/projects/glomosim/. [26] M. K. asemann, H. Hartenstein, M. Mauve. “A Reactive Location Service for Mobile Ad hoc Networks,” Technical report, Department of Science, University of Mannheim, November 2002. 50 مراجع [27] M. K. asemann, H. Hartenstein, M. Mauve. “Analysis of a Location Service for Position-Based Routing in Mobile Ad hoc Networks,” In Proceedings of the 1st German Workshop on Mobile Ad-Hoc Networks (WMAN), pp. 121-133, 2002. [28] V. Kumar, S.R. Das. “Performance of Dead Reckoning-Based Location Service for Mobile Ad hoc Networks,” Wireless Communications and Mobile Computing Journal, 2003. [29] G. Pei, M. Gerla. “Mobility Management for Hierarchical Wireless Networks,” Mobile Networks and Applications, vol. 6, no. 4, pp. 331.337, August 2001. [30] S.J.Philip, J.Ghosh, “Scalability Analysis of Location Management Protocols for Mobile Ad Hoc Networks,” in Proc. IEEE WCNC)'04), Atlanta Georgia, USA, Mar. 2004. [31] Sumesh J.Philip, “Scalable Location Management for Geographic Routing in Mobile Ad hoc Networks,” PhD Thesis, New York at Buffalo Univ., 2005. [32] Y.Xue, B.Li, K.Nahrstedt, “A Scalable Location Management in Mobile Ad-hoc Networks,” in Proc. IEEE Conf. on Local Computer Networks)LCN'01), FL. USA., Nov. 2001. 51