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
Report
Transcript 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