Scalable Cluster Overlay Source Routing Protocol

확장성을 갖는 클러스터 기반의 라우팅 프로토콜

  • Jang, Kwang-Soo (Department of Computer Science and Engineering, Sejong University) ;
  • Yang, Hyo-Sik (Department of Computer Science and Engineering, Sejong University)
  • 장광수 (세종대학교 컴퓨터공학과) ;
  • 양효식 (세종대학교 컴퓨터공학과)
  • Received : 2010.03.23
  • Accepted : 2010.05.07
  • Published : 2010.05.25

Abstract

Scalable routing is one of the key challenges in designing and operating large scale MANETs. Performance of routing protocols proposed so far is only guaranteed under various limitation, i.e., dependent of the number of nodes in the network or needs the location information of destination node. Due to the dependency to the number of nodes in the network, as the number of nodes increases the performance of previous routing protocols degrade dramatically. We propose Cluster Overlay Dynamic Source Routing (CODSR) protocol. We conduct performance analysis by means of computer simulation under various conditions - diameter scaling and density scaling. Developed algorithm outperforms the DSR algorithm, e.g., more than 90% improvement as for the normalized routing load. Operation of CODSR is very simple and we show that the message and time complexity of CODSR is independent of the number of nodes in the network which makes CODSR highly scalable.

확장성을 제공하는 라우팅 알고리즘은 대규모 MANETs를 운영하는데 중요한 요소 중 하나이다. 현재까지 개발된 라우팅 알고리즘의 성능은 네트워크내의 노드의 수에 종속적이거나 노드의 위치정보를 알아야 하는 등 여러 가지로 제한적이었다. 라우팅 알고리즘의 성능이 네트워크내의 노드의 수에 종속적이어서 노드의 밀도가 증가하는 경우 기존의 알고리즘들은 성능이 현저히 떨어지는 결과를 보인다. 본 논문에서는 확장성 제공을 위한 클러스터링 기반의 Dynamic Source Routing 알고리즘을 제안하고 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 성능분석을 수행하여 기존의 DSR과 비교하였다. 단위 메시지 당 전송한 경로발견에 사용된 메시지의 수의 경우 DSR과 비교하여 90% 이상 향상된 성능개선을 보였다. 또한 네트워크내의 노드 밀도와 네트워크 사이즈를 변화하면서 성능분석을 수행한 결과 제안된 알고리즘은 동작이 단순하고, 목적지까지의 경로 획득에 있어서 메시지나 경로 획득 수행시간의 복잡도가 네트워크 내의 노드의 수가 증가하더라도 일정한 성능을 보인다.

Keywords

References

  1. M. Abolhasan, T. Wysocki, and E. Dutkiewicz, "A Review of Routing Protocols for Mobile Ad Hoc Networks," Ad Hoc Networks, vol. 2, no. 1, pp. 1-22, Jan. 2004. https://doi.org/10.1016/S1570-8705(03)00043-X
  2. C. A. Santivanez, B. McDonald, I. Stavrakakis, and R. Ramanathan, "On the Scalability of Ad Hoc Routing Protocols," in Proc. IEEE Infocom, pp. 1688-1697, 2002.
  3. A. Iwata, C.-C. Chiang, G. Pei, M. Gerla, and T.-W. Chen, "Scalable Routing Strategies for Ad Hoc Wireless Networks," IEEE Jourl. Selected Areas in Comm., vol. 17, pp. 1369-1379, Aug. 1999. https://doi.org/10.1109/49.779920
  4. Y.-B. Ko and N. H. Vaidya, "Location-Aided Routing (LAR) in Mobile Ad Hoc Networks," Wireless Networks, vol. 6, pp. 307-321, 2000. https://doi.org/10.1023/A:1019106118419
  5. S.-C. Woo and S. Singh, "Scalable routing protocol for ad hoc networks", Wireless Networks, vol. 7, no. 5, pp. 513–529, 2001.
  6. E. M. Belding-Royer, "Hierarchical Routing in Ad Hoc Mobile Networks", Wireless Comm. and Mobile Comp., vol. 2, no. 5, pp. 515–32, 2002.
  7. C. E. Perkins, "Ad Hoc Networking", Addison-Wesley, 2001.
  8. J. Y. Yu and P. H. J. Chong, "A survey of clustering schemes for mobile ad hoc networks", IEEE Comm. Survey & Tutorial, vol. 7, no. 1, pp. 32-48, 2006.
  9. X. Jia, L. Zhi, L. Qian-mu, L. Feng-Yu, "An adaptive clustering routing transition protocol in ad hoc networks", Computer Comm., Vol. 31, Issue. 10, pp. 1952-1960, Jun. 2008. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2007.12.036
  10. C.-C. Chiang, H.-K. Wu, W. Liu, and M. Gerla, "Routing in Clustered Multihop, Mobile Wireless Networks with Fading Channel", in Proc. IEEE Int''l Conf. Networks, pp. 197-211, 1997.
  11. H. Huang, A. W. Richa, and M. Segal, "Approximation Algorithms for the Mobile Piercing Set Problem with Applications to Clustering in Ad Hoc Networks", Mobile Networks and Applications, vol. 9, no. 2, pp. 151-161, Apr. 2004. https://doi.org/10.1023/B:MONE.0000013626.53247.1c
  12. N. Nikaein, H. Laboid, C. Bonnet, "Distributed dynamic routing (DDR) algorithm for mobile ad hoc networks", in Proc. of the MobiHOC, 2000.
  13. Z. Kai, W. Neng and L. Ai-Fang, "New AODV based clustering routing strategy", Jourl on Comm., vol. 27, no. 1, pp. 132-139, Jan. 2006.
  14. L. Ritchie, H.-S. Yang, A. Richa, and M. Reisslein, "Cluster Overlay Broadcast (COB): MANET Routing with Complexity Polynomial in Source-Destination Distance," IEEE Trans. on Mobile Computing, vol. 5, no. 6, pp. 623-667, Jun. 2006.
  15. M. Gerla, T.J. Kwon and G. Pei, "On-demand routing in large ad hoc wireless networks with passive clustering", in Proc. of IEEE WCNC, Sept. 2000.
  16. D. B. Johnson, D. A. Maltz, Y.-C. Hu, "The dynamic source routing protocol for multi-hop wireless ad hoc networks," Addison-Wesley, 2001.
  17. K. Xu and M. Gerla, "A heteroneneous routing protocol based on a new stable clustering scheme," in Proc. of IEEE Milcom, pp. 838-843, 2002.
  18. 양효식, 여인호, 이종명, "그룹이동환경에서의 무선 애드혹 네트워크 라우팅 알고리즘 성능분석", 전자공학회 논문지, 제 45권 6호, 52-59, 2008년 11월