Document
The impact of radio propagation models on mobile ad hoc neworks (Manet) performance
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2011
Language
English
Subject
English abstract
Mobile Ad hoc Networks (MANETs) have become increasingly popular in many applications including emergency search and rescue operations due to their ease of installation and low setup cost, and more importantly their support for users' mobility. MANETs consist of a collection of self-organized wireless mobile devices that can temporary form a network without the aid of any pre-established infrastructure or centralized administration. The exchange of information is often carried out through multiple hops, thus many routing protocols have been specifically developed for this purpose, e.g. Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV), Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) and Dynamic Source Routing (DSR).
Network simulation tools have been increasingly used to analyze the performance of MANETs routing protocols. In order to capture realistic scenarios, simulators have been extended to include a realistic radio wave propagation model that represents the wireless channel used in the study. Different radio propagation models have been proposed over the past years where each one is suitable for a certain environment. Generally, propagation models can be divided into two main categories, large-scale path loss and small-scale fading. Most commonly used propagation models in the MANETS simulation tools fall in the large-scale category, e.g. Free Space and Two Ray Ground.
This research presents a comprehensive performance evaluation of the well-known Dynamic Source Routing (DSR) protocol under different large-scale radio propagation models. Three propagation models have been considered, notably Free Space, Two Ray Ground and Shadowing. The network simulator NS-2 has been used to evaluate the performance of DSR under different scenarios. Our simulation results demonstrate that the use of different radio propagation models has a considerable impact on the performance of the DSR protocol. Moreover, DSR does not perform well under all propagation models when the network conditions become stressful, e.g. heavy congestion and high mobility. The results also reveal that while the Free Space model provides the best performance in terms of network throughput, packet delivery ratio and routing overhead while varying node mobility, traffic load and network size conditions, the Two Ray Ground model presents better performance for a varying transmission range.
Member of
Resource URL
Arabic abstract
تحضي شبكات الجوال المخصصة (MANET) بشعبية واسعة في العديد من التطبيقات بما فيها عمليات البحث و الإنقاذ في حالات الطوارئ ، و ذلك نظرا لسهولة التركيب و انخفاض كلفة الإعداد و الأهم من ذلك دعمها التنقل المستخدمين. تتكون شبكات (MANET) من مجموعة من الأجهزة اللاسلكية المتنقلة ذاتية التنظيم و التي يمكن أن تشكل شبكة مؤقتة دون الحاجة إلى بنية تحتية للاتصالات أو إدارة مركزية ، و عادة ما تتم عملية نقل البيانات عن طريق عدة قنوات و بالتالي فقد تم تطوير العديد من بروتوكولات توجيه المسارات خصيصا لهذا الغرض من بينها على سبيل المثال متجه المسافة متسلسل الوجهة (DSDV) و متجه المسافة المخصص حسب الحاجة (AODV و توجيه المسارات المصدري الديناميكي (DSR).
تستخدم أدوات محاكاة الشبكة بشكل متزايد لتحليل أداء بروتوكولات توجيه المسارات التابعة لشبكات (MANET) ، و للحصول على سيناريوهات واقعية فإن ذلك يستدعي تزويد أدوات المحاكاة بنماذج واقعية للبث الراديوي و الذي يمثل القناة اللاسلكية المستخدمة في الدراسة. لقد تم طرح عدة اقتراحات لنماذج البث الراديوي على مدى السنوات الماضية بحيث يتناسب كل منها مع بيئة معينة. عموما يمكن تقسيم هذه النماذج إلى فئتين رئيسيتين هما نماذج واسعة النطاق تتعلق باضمحلال المسار و أخرى ضيقة النطاق ترتبط باضمحلال الإشارات آنيا. الجدير بالذكر أن النماذج الأكثر استخداما في أدوات محاكاة شبكات (MANET) هي النماذج واسعة النطاق ، نذكر منها على سبيل المثال نموذج الفضاء الحر (Free Space) و النموذج الأرضي ثنائي الشعاع .(Two Ray Ground)
يوفر هذا البحث تقييم شامل لأداء بروتوكول توجيه المسارات المعروف (DSR) من خلال استخدامه في عدة نماذج للبث الراديوي واسعة النطاق. و قد تم تجربة ثلاثة نماذج للبث و هي نموذج الفضاء الحر (Free Space) و النموذج الأرضي ثنائي الشعاع (Two Ray Ground) و نموذج التظليل (Shadowing) و ذلك باستخدام برنامج المحاكاة (2-NS) في إطار سيناريوهات مختلفة. تدل نتائج المحاكاة التي حصلنا عليها على أن استخدام مختلف نماذج البث الراديوي له تأثير كبير على أداء بروتوكول (DSR) كما أن مستوى الأداء يقل بشكل ملحوظ في حالة استخدام جميع نماذج البث المذكورة عندما تكون وضعية الشبكة في حالة مجهدة ، على سبيل المثال في حالة الازدحام الشديد للبيانات أو أن تكون الشبكة في مستوى عال من الحركة. و قد بينت النتائج أيضا أنه في حين أن نموذج (Free Space) يوفر أداء أفضل من ناحية معدل نقل البيانات و نسبة تسليم الرسائل و تبعات توجيه المسارات و ذلك عند تغيير عوامل الحركة و تدفق البيانات و حجم الشبكة ، فإن نموذج (Two Ray Ground) يوفر في المقابل أداء أفضل عند تغيير مدى البث.
تستخدم أدوات محاكاة الشبكة بشكل متزايد لتحليل أداء بروتوكولات توجيه المسارات التابعة لشبكات (MANET) ، و للحصول على سيناريوهات واقعية فإن ذلك يستدعي تزويد أدوات المحاكاة بنماذج واقعية للبث الراديوي و الذي يمثل القناة اللاسلكية المستخدمة في الدراسة. لقد تم طرح عدة اقتراحات لنماذج البث الراديوي على مدى السنوات الماضية بحيث يتناسب كل منها مع بيئة معينة. عموما يمكن تقسيم هذه النماذج إلى فئتين رئيسيتين هما نماذج واسعة النطاق تتعلق باضمحلال المسار و أخرى ضيقة النطاق ترتبط باضمحلال الإشارات آنيا. الجدير بالذكر أن النماذج الأكثر استخداما في أدوات محاكاة شبكات (MANET) هي النماذج واسعة النطاق ، نذكر منها على سبيل المثال نموذج الفضاء الحر (Free Space) و النموذج الأرضي ثنائي الشعاع .(Two Ray Ground)
يوفر هذا البحث تقييم شامل لأداء بروتوكول توجيه المسارات المعروف (DSR) من خلال استخدامه في عدة نماذج للبث الراديوي واسعة النطاق. و قد تم تجربة ثلاثة نماذج للبث و هي نموذج الفضاء الحر (Free Space) و النموذج الأرضي ثنائي الشعاع (Two Ray Ground) و نموذج التظليل (Shadowing) و ذلك باستخدام برنامج المحاكاة (2-NS) في إطار سيناريوهات مختلفة. تدل نتائج المحاكاة التي حصلنا عليها على أن استخدام مختلف نماذج البث الراديوي له تأثير كبير على أداء بروتوكول (DSR) كما أن مستوى الأداء يقل بشكل ملحوظ في حالة استخدام جميع نماذج البث المذكورة عندما تكون وضعية الشبكة في حالة مجهدة ، على سبيل المثال في حالة الازدحام الشديد للبيانات أو أن تكون الشبكة في مستوى عال من الحركة. و قد بينت النتائج أيضا أنه في حين أن نموذج (Free Space) يوفر أداء أفضل من ناحية معدل نقل البيانات و نسبة تسليم الرسائل و تبعات توجيه المسارات و ذلك عند تغيير عوامل الحركة و تدفق البيانات و حجم الشبكة ، فإن نموذج (Two Ray Ground) يوفر في المقابل أداء أفضل عند تغيير مدى البث.
Category
Theses and Dissertations