موضوع سمینار :
بررسی پروتکل های مسیریابی چند پخشی مبتنی بر مش و درخت و مقایسه با مسیر یابی سیلابی
برای شبکه های اقتضایی چند جهشی سیار
Exploring Mesh- and Tree Based
Multicast Routing Protocols and Comparison with Flood Routing Protocol
for
MANETs
چکیده
اخیراً این موضوع آشکار شده است که سرویس های مبتنی برگروه جزء یکی از کلاسهای کاربردی اولیه می باشند که به وسیله شبکه های اقتضایی چند جهشی سیار (MANETها) مد نظر می باشند. در نتیجه، چندین پروتکل مسیریابی چند پخشی خاص- MANET پیشنهاد شده اند. با وجود آنکه این پروتکل ها تحت سناریوهای خاص همانند تحرک، بارهای ترافیکی و شرایط شبکه، عملکرد متناسبی را از خود نشان داده اند، هیچکدام از آنها به صورت واحد معرف یک وضعیت بهینه در کلیه سناریوها نخواهند بود. هدف از این مقاله مشخص نمودن عملکرد پروتکل های چند پخشی در محدوده گسترده ای از سناریوهای MANET می باشد. به منظور انجام این هدف، ما نسبت به ارزیابی عملکرد طرح های مسیریابی چند پخشی مبتنی بر مش و درخت در ارتباط با سیستم سیلابی و پروتکل های توصیه شده جهت سناریوهای MANET خاص اقدام نمودیم.بر مبنای نتایج تحلیل و شبیه سازی، ما همچنین دو نوع از انشعاب های مرتبط با سیستم سیلابی را پیشنهاد می نماییم: سیستم سیلابی حوزه ای و سیستم هایپر سیلاب یا ابر سیلاب، که بترتیب بعنوان ادواتی جهت کاهش سربار و افزایش اطمینان پذیری یا اعتبار بکار گرفته می شوند. از جمله دیگر مواردی که مطالعه جاری در آن به ایفای نقش خواهد پرداخت، بررسی تطبیقی گوناگونیهای پیشنهادی سیستم سیلابی در برابر سیستم سیلابی ساده و سیستم مسیریابی MANET مبتنی بر مش و درخت می باشد. در این شبیه سازی ها، علاوه بر سناریوهای "سنتزی" یا "ساختگی"، از رویه های واقعی تر MANET نظیر سیستم کنفرانس و واکنش سریع و اضطراری بهره می جوییم.
کلمات کلیدی: شبکه های اقتضایی یا ادهاک (Ad-Hoc)، محاسبه سیار، سیستم چند پخشی، پروتکل های مسیریابی، بی سیم
فهرست مطالب
صفحه
چکیده …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
3
کلمات کلیدی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
4
پیشگفتار …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
7
فصل اول
( ارائه مقدمه درخصوص سیستم چند پخشی مبتنی بر مش و درخت)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
18
1.مقدمه ای بر سیستم چند پخشی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
19
فصل دوم
( بررسی سیستم چند پخشی، پروتکل بردار فاصله، سیستم سیلابی)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
25
2. بررسی سیستم چند پخشی مبتنی بر مش و درخت
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
26
1-2. پروتکل مسیریابی بر حسب تقاضا (ODMRP) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
26
2-2. بردار فاصله بر حسب تقاضای اقتضایی چند پخشی (MAODV) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
29
3-2. سیستم سیلابی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
31
فصل سوم
( مدل شبیه سازی، سناریوها، مدل تحرک، مدل ترافیکی، سیستمهای متریک) …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
32
3. مدل شبیه سازی و روش شناسی …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
33
1-3. سناریوهای MANET.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
33
2-3 مدل تحرک
34
3-3. مدل ترافیکی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
35
4-3. سیستم های متریک (سنجشی)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
35
فصل چهارم
( نتایج شبیه سازی، تاثیر تحرک، ضریب تحویل پاکت، سربار مسیریابی و اطمینان پذیری)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
39
4. نتایج شبیه سازی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
40
1-4. تاثیر تحرک
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
41
1-1-4. ضریب تحویل پاکت
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
41
2-1-4. سربار مسیریابی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
43
3-1-4. اطمینان پذیری/ اعتبار گروه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
44
2-4. تاثیر اندازه گروه چند پخشی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
47
1-2-4. ضریب تحویل پاکت
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
47
2-2-4. سربار مسیریابی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
49
3-2-4.اطمینان پذیری گروه
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
50
3-4. تاثیر تعداد منابع ترافیکی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
51
1-3-4. ضریب تحویل پاکت
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
52
2-3-4. سربار مسیریابی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
53
3-3-4. اطمینان پذیری/ اعتبار گروه …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
55
4-4. گروههای چند پخشی متعدد
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
56
5-4. تاثیر بار ترافیک شبکه
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
58
1-5-4. ضریب تحویل پاکت
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
59
2-5-4. سربار مسیریابی
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
60
3-5-4. اطمینان پذیری گروه
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
61
6-4. مقایسه کیفی پروتکل ها
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
62
منابع
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..
65
پیشگفتار
بحث امنیت در شبکه، یکی از مباحثی است که در سالهای اخیر خیلی اهمیت پیدا کرده و مورد توجه قرار گرفته است. در سالهای اخیر، حملات به شبکه ها افزایش پیدا کرده و تنوع نوع حملات هم زیاد شده است. ویروس ، تروجان، هک و … انواع حملاتی هستند که یک شبکه و اطلاعات موجود در یک شبکه را تهدید میکند. به همین دلیل تلاش شرکتها و سازمانها برای جلوگیری از این حمله ها و یا حفظ اطلاعات در صورتی که مورد حمله قرار گرفتند، بیشتر شده است و حتی بعضی از سازمانهای بزرگ که اطلاعات با ارزشی دارند، برای حفظ این اطلاعات میلیونها دلار خرج میکنند.
به همین دلیل، انواع نرم افزارها و سخت افزارهایی طراحی شده اند تا امنیت را در شبکه ها برقرار کنند. از نرم افزارها میتوان به برنامه ISA Server اشاره کرد که محصول شرکت مایکروسافت است و یکی از قویترین firewall های نرم افزاری دنیا محسوب میشود. معمولا" این نرم افزار را روی سروری نصب میکنند که به اینترنت متصل است تا تمام ورودی و خروجی را بین شبکه محلی یا LAN با اینترنت بررسی یا monitor کند. با این نرم افزار، تقریبا" میشود بیشتر فعالیت های شبکه را تحت نظر گرفت و انواع محدودیت را ایجاد کرد. تقریبا" در اکثر شبکه هایی که تحت پلتفرم مایکروسافت کار میکنند، IAS Server هم در شبکه خود استفاده میکنند تا یک امنیت نسبی خوبی در شبکه ایجاد کنند.
ولی فایروال های نرم افزاری همیشه قابل اعتماد نیستند و امکان هک شدن آنها وجود دارد. به همین منظور، از فایروال های سخت افزاری استفاده میشود که فابل اطمینان تر هستند. اکثر این دستگاه ها محصول کمپانی سیسکو هستند. یکی از این دستگاه ها IDS یا Intrusion detection system نامیدده میشود که هم بصورت نرم افزاری و هم به صورت سخت افزاری موجود است. در زیر تصویر چند نمونه از فایروال های سخت افزاری سیسکو ا میبیند. همچنین در تصویر دیگر، محل قرار دادن این نوع فایروال ها ا در شبکه مشاهده میکنید :
همانطور که مشاهده میکنید، این فایروال هم مانند فایروال های نرم افزاری، در قسمت خروجی شبکه (قسمتی که به اینترنت متصل میشود) نصب میشود تا از هک شدن شبکه از بیرون و ورود نرم افزارهای مخرب یا همان بدافزارها جلوگیری کند.
اما نقش ویروس یاب هم در شبکه ها خیلی اهمیت دارد. بسیاری از حمله ها زمانی انجام میشود که یک هکر، برنامه مخربی را طراحی میکند و وارد شبکه میکند. برنامه مخرب وارد شده، حفره ای را در سیستم عامل آن شبکه ایجاد میکند و به هکر اجازه میدهد تا از طریق حفره ایجاد شده، در شبکه فعالیت کند. اگر یک آنتی ویرروس خوب و آپدیت شده داشته باشم، امکان نفوذ چنین بدافزارهایی را به شبکه تا حد زیادی کم میکند.
نکته مهمی که در مورد آنتی ویروس ها است این است که یک آنتی ویروس باید هم رجیستر شده باشد و هم آپدیت شده باشد تا بتواند جلوی حملات ویروسی را بگیرد. اگر آنتی ویروس رجیستر شده نباشد، عملا" هیچ محافظتی از سیستم شما نمیکند. واگر هم آپدیت شده نباشد، نسبت به ویروس ها و کرم های جدید ، واکنش نشان نخواهد داد.
در آخر، امنیت در شبک از اساسی ترین مباحث شبکه است و رعایت نکردن امنیت در یک شبکه، گاها" باعث ضررهای جبران ناپذیر مادی به آن شرکت یا سازمان میشود.
هفت لایه OSI یا Open Systems Interconnection
لایه های OSI در شبکه خیلی اهمیت دارند. این لایه ها بصورت کاملا" مجازی هستند و قابل تنظیم و یا تغییر بدست کاربر کامپیوتر نیستند و فقط جهت ارتباط کامپیوترها طراحی شده اند. عملا" این لایه ها وجود ندارند و صرفا" برای بهتر مدیریت کردن و درک کردن ارتباط بین کامپیوترها طراحی شده اند. وقتی یک packet از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر در محیط شبکه ارسال میشود، عملا" ترتیب این لایه ها اهمیت پیدا میکند و هر لایه یک تغییری در packet میدهد. در کامپیوتر فرستنده یک packet از لایه 7 تا لایه 1 پایین میاید و وقتی به کامپیوتر گیرنده میرسد، از لایه 1 تا لایه 7 بالا میرود و در نهایت محتوای packet مشخص میشود. دانستن ترتیب این لایه ها و اینکه در هر لایه چه پروتکل هایی قرار دارند، به درک مفاهیم شبکه و بخصوص درک پروتکل های شبکه و عملکرد آنها خیلی کمک میکنند. در تصور زیر کلیاتی از این لایه ها با نام و ترتیب هر لایه را میبینیم:
پروتکل های شبکه
پروتکل به مجموعه ای از قوانین گفته میشود که کامپیوتر ها در محیط شبکه برای هر گونه ارتباط با یکدیگر باید از این قوانین تبعیت کنند. این پروتکل ها به این خاطر تنظیم شده اند تا همه کامپیوترها در دنیا امکان ارتباط با هم داشته باشند. اگر این پروتکل ها نبودند، هر شرکتی بر اساس قوانین سلیقه ای که خود شرکت وضع میکرد، ارتباط برقرار میکرد و در اینصورت شبکه ها امکان ارتباط با همدیگر رو نداشتند. چون قانون واحدی وجود نداشت که شبکه ها از آن استفاده کنند. پس پروتکل های شبکه، در نقش قوانین واحدی هستند که همه شبکه ها با هم در ارتباط هستند تا بتوانند با هم ارتباط برقرار کنند.
هر پروتکل در یکی از 7 لایه OSI کار میکند و نقش بازی میکند. دانستن اینکه هر پروتکل در چه لایه ای فعالیت میکند، زیاد بکار نمی آید ولی برای درک بهتر هر پروتکل و عملکرد آن اهمیت دارد. بطور مثال وقتی میگوییم که پروتکل X لایه 3 کار میکند، یعنی اینکه پروتکل بر اساس IP کار میکند.
در زیر لیستی از پرکاربردترین پروتکل های شبکه را میبینیم. شماره ای که در مقابل هر پروتکل نوشته شده، نشاندهنده لایه ایست که این پروتکل در آن فعالیت میکند :
ARP (Address Resolution Protocol) (2) :
بصورت خیلی خلاصه این پروتکل وظیفه تبدیل IPv4 (که در لایه 3 کار میکند) را به MAC Address (که در لایه 2 کار میکند) را به عهده دارد.
PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) (2) :
این پروتکل برای ارتباطات VPN کاربرد دارد و موقعی که کاربر اقدام به ساختن یک کانکشن VPN میکند، میتوانند این پروتکل را برای ارتباط خود انتخاب کند. این پروتکل وظیفه کدگذاری اطلاعات و به عهده دارد.
L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) (2) :
این پروتکل هم مانند پروتکل بالا، برای ارتباطات VPN کاربرد دارد و موقعی که کاربر اقدام به ساختن یک کانکشن VPN میکند، میتوانند این پروتکل را برای ارتباط خود انتخاب کند. این پروتکل وظیفه کدگذاری اطلاعات و به عهده دارد.
IP (Internet Protocol) (3) :
این پروتکل یکی از مهمترین پروتکل های شبکه محسوب میشود که تقریبا" بدون IP ، شبکه معنایی نخواهد داشت. تمام شبکه های دنیا (که به اینترنت متصل هستند) با IP با هم ارتباط دارند. خود این پروتکل هم 2 ورژن دارد. IPv4 و IPv6. البته در حال حاضر از IPv6 خیلی کم و به ندرت استفاده میشود. این IP بدلیل محدودیت IPv4 طراحی شد. در حال حاظر اکثر غریب به اتفاق شبکه ها از IPv4 استفاده میکنند.
IPSec (Internet Protocol Security) (3) :
با وجود تشابه اسمی که بین این پروتکل و IP وجود دارد، ولی کاربرد یکسانی ندارند. این پروتکل برای encryption یا کدگذاری ارتباط بین کامپیوترها استفاده میشود. بدلیل الگوریتم پیچیده ای که این پروتکل استفاده میکند، معمولا" سرعت ارتباط را کاهش میدهد. ولی امنیت انتقال اطلاعات را بسیار بالا میبرد. معمولا" هنگامی که ارتباط vpn برقرار میکنند، از این پروتکل هم استفاده میکنند تا امنیت انتقال اطلاعات را تضمین کنند.
RIP (Routing Information Protocol) (3) :
این پروتکل موقعی استفاده میشود که از router در شبکه استفاده میشود. یعنی بخواهیم ارتباط چند شبکه مختلف را با هم برقرار کنیم. این پروتکل روی router نصب میشود و معمولا" زمانی از این پروتکل استفاده میشود که بیش از دو router وجود دارد. برای router ها، پروتکل های دیگری هم وجود دارد مانند: IGRP ، EIGRP ، OSPF (که وظیفه دارد نزدیکترین مسیر را برای ارتباط بین router ها انتخای میکند.) به این پروتکل ها Routing Protocols میگویند که روی router ها تنظیم میشود.
Internet Protocol Suite (3 و 4) :
این پروتکل (که شامل مجموعه ای از پروتکل هاست) یکی از مهمترین پروتکل های است که یکی از ضروریات ارتباط کامپیوترها با اینترنت است. بطور خلاصه این پروتکل TCP/IP نامیده میشود و اگر کامپیوتری قصد ارتباط با اینترنت را داشته باشد، باید این پروتکل را نصب کند.
DNS (Domain Name System) (7) :
این پروتکل وظیفه تبدیل اسم FQDN مانند www.google.com را به IP بعهده دارد. اگر این پروتکل نباشد، ما مجبوریم IP تمام وبسایت ها را حفظ کنیم و با IP به آن سایت وصل بشویم. و از آنجایی که بعضی از وبسایتها چند IP مختلف دارند، مجبور به حفظ کردن چندین IP بودیم که کار بسیار مشکلی بود. البته DNS کاربردهای دیگری هم در شبکه دارد و یکی از پرکاربردترین پروتکل های شبکه محسوب میشود.
DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) (7) :
وظیفه این پروتکل، اختصاص دادن IP به client های یک شبکه است. از این پروتکل زمانی استفاده میشود که تعداد client هایی که در شبکه داریم زیاد است و امکان اینکه برای هر کامپیوتر دستی IP قرار بدیم ممکن نیست.
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) (7) :
این پروتکل برای انتقال متن و لینک در محیط وب استفاده میشود. بسبب اینکه اکثر وبسایتها از این پروتکل استفاده میکنند، یکی از پرکاربردترین پروتکل ها بدلیل گستردگی استفاده است.
HTTPS (HTTP Secure) (7) :
این پروتکل هم مانند http است. فقط با این تفاوت که از پروتکلهای SSL یا TLS برای انتقال اطلاعات استفاده میکند و اطلاعات را بصورت کاملا" ایمن و encrypt شده در محیط وب و اینترنت انتقال میدهند. سایتهایی که از این پروتکل استفاده میکنند، معمولا" سایتهایی هستند که اطلاعات شخصی افراد یا کارت اعتباری را ثبت میکنند مثل وبسایت بانکها.
FTP (File Transfer Protocol) (7) :
این پروتکل برای انتقال فایل و دانلود فایل در وب و اینترنت بکار میرود. تمامی فایلهای که از اینترنت دانلود میشود، از وبسایتهایی با پیشوند ftp استفاده میشود.
پروتکل های بسیار زیاد دیگری در شبکه بکار میرود و تعداد آنها شاید از 100 عدد فراتر برود. ولی تعدادی که نام برده شد، از معروفترین و پرکاربردترین پروتکل های مورد استفاده در شبکه است.
نکته دیگری هم که در مورد پروتکل ها مطرح است، این است که هر پروتکل از port خاصی استفاده میکند. بطور مثال http از پورت 80 ، https از پورت 443 ، ftp از پورت 21 و غیره. دانستن اینکه هر پروتکل روی کدام پورت فعالیت میکند، برای نصب فایروال روی شبکه اهمیت دارد.
در آخر اینکه پروتکل یکی از مهمترین پایه های شبکه ، ارتباطات و انتقال اطلاعات در محیط مجازی است.
فصل اول:
ارائه مقدمه درخصوص سیستم چند پخشی مبتنی بر مش و درخت
1. مقدمه ای بر سیستم چندپخشی:
شبکه های اقتضایی یا ادهاک چند جهشی سیار (MANETs) شبکه هایی به شمار می آیند که دارای هیچگونه زیر ساختار شبکه ثابتی نخواهند بود. در یک MANET، هیچگونه تمایزی بین یک میزبان و یک مسیریاب وجود ندارد، چرا که کلیه گره ها می توانند هم نقش منابع را بازی نمایند و هم بعنوان ارسال کننده های ترافیکی شبکه مد نظر می باشند. بعلاوه، کلیه اجزای MANET می توانند سیار باشند.
MANET ها از شبکه های سیار دارای زیر ساختار ثابت سنتی، جائیکه تحرک تنها در جهش آخر رخ می دهد، متفاوت می باشند. با وجود آنکه مسائلی نظیر مدیریت آدرس دهی در چنین سیستم هایی به وجود می آیند، توابع شبکه هسته (مخصوصاً مسیریابی) تحت تاثیر قرار نمی گیرند. در مقابل MANET ها نیازمند تغیرات اساسی در زمینه مسیریابی و پروتکل های ارسال پاکت متعارف، در هر دو مبحث ارتباطات تک پخشی و چند پخشی، می باشند. مکانیزم های مسیریابی متعارف، که بر مبنای مسیریابهایی هستند که اقدام به حفظ حالت توزیعی در حول و حوش توپولوژی شبکه می نمایند، برای شبکه های دارای سیم طراحی شده اند و بخوبی در شبکه های سیار، که دارای زیر ساختار ثابتی هستند، عمل می نمایند. با این وجود، تغییرات توپولوژیکی در MANETها بصورت بسیار مکرر رخ داده و سبب می شود تا مکانیزم های مسیریابی متعارف علاوه بر ناکارا بودن هزینه بالایی را نیز به تحمیل نمایند.
پس از مشخص شدن آنکه ارتباطات مبتنی برگروه بعنوان یکی از کلاس های کاربردی کلیدی در محیط های MANET به شمار می آید، تعدادی از پروتکل های مسیریابی چند پخشی MANET پیشنهاد شدند [7,18, 6, 19, 20, 8]. این پروتکل ها را می توان برحسب دو معیار مختلف طبقه بندی نمود. اولین معیار در ارتباط با حفظ وضعیت مسیریابی است و مکانیزم های مسیریابی را به دو دسته طبقه بندی می نماید: مکانیزم های کنشی و مکانیزم های واکنشی. پروتکل های کنشی وضعیت مسیریابی را حفظ می نمایند، در حالیکه پروتکل های واکنشی سبب کاهش تاثیر تغییرات مکرر توپولوژی از طریق تحصیل مسیرها بر حسب تقاضا خواهند شد.
معیار دوم پروتکل ها را بر مبنای ساختار کلی داده ها که جهت ارسال پاکت های چند پخشی استفاده می شوند دسته بندی نموده است. پروتکل های موجود بر این مبنا یا به صورت پروتکل های مبتنی بر درخت می باشند و یا آنکه به صورت پروتکل های مبتنی بر مش عرضه می شوند. همانند سیستم مسیریابی چند پخشی ثابت (غیر سیار)، پروتکل های مبتنی بر درخت اقدام به ایجاد درختی می نمایند که داده های چند پخشی از طریق آن ارسال خواهند شد. با وجود، کارایی مطلوب در پهنای باند، پروتکل های مبتنی بر درخت غالباً ارائه دهنده یک سیستم قدرتمند نمی باشند. برخی از خصیصه های کلیدی MANETها، نظیر پیاده سازی سریع، آنها را بخوبی برای محیط های بحرانی متناسب می سازد ( نظیر میدان های جنگ یا بازسازی فجایع یا بلایا)، جائیکه داشتن توان بالا و اطمینان پذیری جزء ضروریات کار تلقی می شود. بنابراین، یکی از چالش های اصلی برای مسیریابی چند پخشی در MANETها نیاز جهت حاصل آوردن قدرتمندی و توان بالا، در مبحث حضور سیستمی یکپارچه و کاملا پویا، و رویارویی با قطعی مکرر گره ها می باشد. برای نیل بدین هدف، پروتکل های مبتنی بر مش اقدام به ایجاد یک مش برای ارسال داده های چند پخشی نموده و از این طریق توانسته اند ضروریاتی چون قدرتمندی و اطمینان پذیری، با توجه به افزونگی مسیر به صورت ذاتی در مش ها، را مخاطب قرار دهند.
نکته تمرکز تحقیق ما بررسی فضای طراحی پروتکل های مسیریابی چند پخشی در MANETها می باشد. علی الخصوص یکی از اهداف این مقاله توصیف ویژگی های سنجشی یا متریک پروتکل های مبتنی بر مش و مبتنی بر درخت برای محدوده گسترده ای از شرایط MANET و ایجاد ارتباطات برای پروتکل ها و بگونه ای می باشد که بهترین تناسب را با ویژگی های استقرار خاص MANET داشته باشند. در نهایت، ما اقدام به اعمال شبیه سازی های گسترده ای نموده و برای اینکار از سیستم هایی که دارای تحرک بالا و محدوده گسترده ای از تحرک وشرایط بار ترافیکی می باشند استفاده نموده ایم و علاوه بر این از ویژگی های گروهی چند پخشی متفاوت ( نظیر تعداد منابع و تعداد گیرنده ها) بهره گرفته ایم. مطالعه ما اقدام به مقایسه عملکرد پروتکل مسیریابی چند پخشی بر حسب تقاضا (ODMRP) [7] بعنوان شاخص پروتکل های مبتنی بر مش در برابر پروتکل بردار فاصله برحسب تقاضای اقتضایی چند پخشی (MAODV) [18] بعنوان شاخص پروتکل های مبتنی بردرخت خواهد نمود. هر دوی این پروتکل ها متعلق به دسته بندی واکنشی می باشند. بعنوان معیاری متناسب در این مقایسه ها، ما از سیستم سیلابی استفاده نمودیم که از نکته نظر بحث ساده ترین و قدیمی ترین تکنیک مسیریابی مبتنی بر مش می باشد. علیرغم سربار سنگین، چنین سیستمی ارائه دهنده بهترین تضمین تحویل، برای سیستم های تک پخشی، چند پخشی و ارسال از طریق شبکه های دارای سیم، می باشد. با این وجود، با توجه افزونگی سیلابی در رویه های ارسال احتمال بروز تراکم و برخورد وجود خواهد داشت. (برخی از نتایج شبیه سازی اولیه ما را می توان در [15] یافت).
دلیل انتخاب ODMRP بواسطه آن است که این سیستم بهترین عمل را در مطالعه تطبیقی در [13] نشان داده است. در حقیقت، [13] اقدام به مقایسه عملکرد ODMRP و CAMP [6] بعنوان پروتکل های مبتنی بر مش در برابر AMRoute [2] و AMRIS [20] بعنوان پروتکل های مبتنی بر درخت نموده است. بخش مطالعه عملکرد تطبیقی این مقاله بطرق مختلف متفاوت از مبحث [13] خواهد بود. در ابتدا ما از MAODV بعنوان شاخص سیستم مسیریابی چند پخشی مبتنی بر درخت استفاده نمودیم، چرا که چنین سیستمی محدودیت های AMRoute وAMRIS، که هر دو وابسته به پروتکل مسیریابی تک پخشی اصلی می باشند، را نخواهد داشت. بعلاوه، AMRoute در معرض لوپ های مسیریابی ناپایدار خواهد بود. یکی دیگر از ویژگی های قابل تمایز مطالعه ما آن است که چنین رویه ای اقدام به بررسی محدوده گسترده تری از سناریوهای MANET نوده و براین مبنا این پروتکل های تحت شرایط سخت عملکرد شبکه قرار گرفته اند که شامل تحرک بالاتر و بار ترافیکی بیشتر و همچنین ویژگی های متنوع تر گروه چند پخشی (نظیر تعداد منابع ترافیکی، اندازه گروه و تراکم) خواهد بود. در نهایت، علاوه بر محیط های ساختگی یا سنتزی MANET، مطالعه ما همچنین سناریوهای واقعی تری، نظیر سیستم های کنفرانس و عملیات واکنش سریع یا اضطراری، را مورد توجه قرار می دهد.
بر مبنای این نتایج شبیه سازی ما همچنین اقدام به بررسی نیاز برای پروتکل های جدیدی می نماییم که قابلیت تضمین تحویل بالاتر با سربار کمتر را داشته باشند. سربار پروتکل مسیریابی علی الخصوص می تواند در سناریوهای متعارف MANET مضر باشد، جائیکه گره ها هم دارای محدودیت های پهنای باند و هم محدودیت های انرژی خواهند بود. با وجود آنکه سیستم سیلابی هیچگونه ترافیک کنترلی را فراهم نمی آورد، این مبحث شامل رویه های ارسالی تکراری و افزونگی خواهد بود. بر این مبنا، ما سیستم سیلابی حوزه ای، یکی از گونه های متنوع سیستم سیلابی که هدف از آن کاهش سرباری است که به صورت ذاتی در سیستم سیلابی ساده وجود دارد، را مورد بررسی قرار می دهیم. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که در محدوده های تحرک پایین (0 الی75 کیلومتر در ساعت )، سیستم سیلابی حوزه ای سربار کمتری را حاصل نموده که خود معرف سربار کمتر به میزان 20 درصد در مقایسه با سیستم سیلابی معمولی و 15% در مقایسه با ODMRP است. به طور قابل توجه، در "سناریوهای واقعی" این صرفه جویی در سربار، با توجه به نسبت های ارسال پاکت قابل مقایسه یا بهتر در مقایسه با ODMRP و MAODV حاصل شده است. این سربار کمتر، در محیط هایی که با محدودیت انرژی روبرو می باشند، کاملاً حیاتی تلقی می گردد.
بعلاوه، ما اقدام به بررسی نوع دیگری از سیستم سیلابی نموده که تحت عنوان سیستم ابر سیلاب در مبحث مرتبط با سناریوهای MANET خوانده می شود، جائیکه اطمینان پذیری بعنوان مبحث اصلی مد نظر خواهد بود. از طریق شبیه سازی های انجام شده، ما نشان می دهیم که سیستم ابر سیلابی قابلیت فراهم آوردن میزان دستاورد بهتری در مبحث اطمینان پذیری مخصوصاً در حالت تحرک بالا (75 الی150 کیلومتر در ساعت) را خواهد داشت که چنین دستاوردی به بهای یک افزایش سربار در مقایسه با سیستم سیلابی ساده حاصل خواهد شد. سیستم های کاربردی با هدف حیاتی/ بحرانی، که نیازمند اطمینان پذیری بالا و تحویل به موقع در حضور گره های سریع الانتقال می باشند ( نظیر فرودگاه ها)، ممکن است تمایل به پرداخت قیمت بالاترسربار بیشتر را داشته باشند.
ادامه این مبحث به شرح ذیل سازماندهی شده است. در بخش بعد، ما سیستم های ODMRP و MAODV را مورد مطالعه قرار می دهیم و به صورت مختصر چگونگی پیاده سازی سیستم سیلابی خود را تشریح خواهیم نمود. بخش3 معرف محیط شبیه سازی استفاده شده، شامل تشریح تفصیلی پارامترهای شبیه سازی، می باشد. در بخش 4، ما نتایج شبیه سازی، که در آن اقدام به مقایسه عملکرد پروتکل های مسیریابی چند پخشی مش (ODMRP و سیستم سیلابی) و درخت (MAODV) شده است، تحت سناریوهای مختلف MANET، همراه با مقایسه کمی این پروتکل ها بر مبنای نتایج حاصل شده، را ارائه می نمائیم. بخش 5 سیستم های سیلابی حوزه ای و ابرسیلابی تشریح می شوند و بخش6 ارائه دهنده نتایج شبیه سازی است که در آن پارامترهای مرتبط با توانایی و قدرت سیستم ها و سربار آنها در ارتباط با سیستم سیلابی ساده، ODMRP و MAODV تشریح شده است. ما نتایج هر دو سناریوهای سنتزی / ساختگی و همچنین سناریوهای واقعی MANET را ارئه می نماییم.
فصل دوم:
بررسی سیستم چند پخشی مبتنی بر مش و درخت ،پروتکل بردارفاصله ، سیستم سیلابی
2. بررسی سیستم چند پخشی مبتنی بر مش و درخت
در این بخش ما عملیات مسیریابی چند پخشی مبتنی بر مش و درخت را با استفاده از ODMRPو MAODV، به ترتیب، بعنوان مثال هایی از پروتکل های مبتنی بر مش و درخت، را مورد بررسی قرار می دهیم. علاوه براین ما ویژگی های اصلی پیاده سازی سیستم سیلابی خود را تشریح خواهیم نمود.
1-2. پروتکل مسیریابی بر حسب تقاضا (ODMRP)
پروتکل مسیریابی چند پخشی بر حسب تقاضا (ODMRP) [7]، بواسطه آنکه عضویت گروه و مسیرهای چند پخشی بوسیله منبع، و به هنگامی که داده هایی جهت ارسال وجود داشته باشند، ایجاد و آپدیت می گردند، جزء زیر مجموعه پروتکل واکنشی به شمار می آید. بغیر از پروتکل های چند پخشی متعارف که اقدام به ساختن یک درخت چند پخشی (چه به صورت خاص- منبع یا چه به صورت اشتراکی بوسیله گروه) می نمایند، ODMRP بعنوان یک پروتکل مبتنی بر مش شناخته می شود. این پروتکل از زیر مجموعه ای از گره ها یا گروه ارسال جهت ارسال پاکت ها از طریق سیستم سیلابی حوزه ای استفاده می نماید.
مشابه با دیگر پروتکل های واکنشی، ODMRP شامل یک فاز درخواست و یک فاز پاسخ می باشد. به هنگامی که یک منبع چند پخشی داده هایی جهت ارسال دارد، اما هیچگونه مسیر یا اطلاعات عضویت گروه بصورت شناخته شده موجود نیست، این منبع داده ها را در یک پاکت Join-Query خواهد گنجانید. به هنگامی که گره مجاور، Join-Query واحدی را دریافت می دارد، این گره شناسه گره بالادست را در کش (حافظه پنهان) پیام خود ثبت می کند، که بعنوان جدول مسیریابی گره از آن استفاده خواهد نمود، و در نهایت این گره اقدام به ارسال مجدد پاکت خواهد نمود. تاثیر جانبی چنین فرایندی ایجاد یک مسیر معکوس به منبع می باشد. به هنگامی که یک پاکت Join-Query به گیرنده چند پخشی رسید، یک پاکت Join-Table ایجاد شده و به گره های مجاور ارسال می شود. پاکت Join-Table حاوی آدرس گروه چند پخشی، توالی یا ترتیبی از جفت های (آدرس منبع، آدرس جهش بعد) و یک تعداد شمارنده از تعداد جفت ها خواهد بود. به هنگامی که گرهی Join-Table را دریافت داشت، این گره کنترل خواهد نمود که آیا آدرس گره بعدی یکی از ورودی ها با ادرس خود منطبق می باشد یا خیر در صورت وجود انطباق، این گره خواهد فهمید که در مسیر منبع قرار دارد و بنابراین از طریق فعال ساختن پرچم گروه ارسال خود، بعنوان پخشی از گروه ارسال برای آن منبع عمل خواهد نمود. پس از آن این گره Join-Table خود را ارسال داشته که حاوی ورودی های منطبق خواهد بود. آدرس IP جهش بعدی را می توان از حافظه کش یا حافظه پنهان پیام حاصل آورد. چنین فرایندی ایجاد کننده (یا آپدیت کننده) مسیرها از منابع به گیرنده ها می باشد و همچنین گروه ارسال را نیز ایجاد خواهد بود. اطلاعات عضویت و مسیر از طریق ارسال دوره ای (هر بازه Join-Query-Refresh) پاکت های Join-Query آپدیت می شود. گره ها تنها اقدام به ارسال پاکت داده (که نسخه برداری نشده است) و در صورتی خواهند نمود که آنها متعلق به گروه ارسال بوده و یا آنکه اعضای گروه چند پخشی باشند. با توجه بدانکه گره های گروه ارسال اقدام به ارسال سیلابی پاکت های داده می نمایند، ODMRP از مصونیت بیشتری در زمینه بروز نقص های لینک/گره (به طور مثال در طی تحرک گره) برخوردار خواهد بود. این مورد در حقیقت یکی از مزیت های پروتکل های مبتنی بر مش خوانده می شود. شکل1 معرف آن است که چگونه این مش در ODMRP ایجاد می گردد.
شکل1: تشکیل مش در ODMRP
2-2. بردار فاصله بر حسب تقاضای اقتضایی چند پخشی (MAODV)
MAODV بعنوان مثالی از یک پروتکل مسیریابی چند پخشی مبتنی بر درخت بشمار می آید (شکل2 معرف تشکیل درخت MAODV است). مشابه با ODMRP، MAODV مسیرها را برحسب تقاضا ایجاد می نماید. اکتشاف مسیر بر مبنای یک درخواست مسیر Rreq و یک پاسخ مسیر Rrep خواهد بود. به هنگامی که منبع چند پخشی نیاز به مسیری به یک گروه چند پخشی داشته باشد، این منبع، از طریق فعال نمودن پرچم اتصال و آدرس مقصد به آدرس گروه چند پخشی، اقدام به ارسال یک پاکت Rreq خواهد نمود. عضوی از درخت چند پخشی، با بهره مندی از یک مسیر جاری به مقصد، به این درخواست با پاکت Rrep جواب خواهد داد. گره های غیر عضو اقدام به انتشار مجدد Rreq خواهند نمود. هر گره در زمان دریافت Rreq جدول مسیر خود را آپدیت نموده و شماره ترتیبی و اطلاعات جهش بعدی برای گره منبع را نیز ثبت می کند. این اطلاعات جهت برگشت دادن Rrep به منبع، بصورت ارسال تک پخشی، مورد استفاده قرار می گیرد. در صورتی که گره منبع پاسخ های متعددی را برای درخواست مسیر خود دریافت دارد، این گره مسیری را انتخاب خواهد نمود که دارای تازه ترین شماره ترتیبی یا پایین ترین شمارنده جهش باشد. پس از آن، این گره اقدام به ارسال یک پیام فعال سازی چند پخشی Mact می نماید که جهت فعال ساختن این مسیر از منبع به گره که پاسخ را ارسال داشته است بکار گرفته خواهد شد. در صورتی که گره منبع یک پیام Mact را در محدوده زمانی مشخصی دریافت نکند، این گره پیام Rreq دیگری را ارسال خواهد نمود. بعد از چندین بار سعی در دریافت (Rreq-Retries)، منبع مذکور اینگونه در نظر می گیرد که هیچگونه عضو دیگری از درخت برای دسترسی وجود نداشته و خود را بعنوان رهبر گروه خواهد دانست. رهبر گروه مسئول انتشار دوره ای پیام های سلام گروه (Grp-Hello) جهت حفظ قابلیت اتصال پذیری می باشد. گره ها بصورت دوره ای اقدام به ارسال پیام هایی Hello، با توجه بدانکه time-to-live = 1 باشد، خواهند نمود تا آنکه اتصال پذیری محلی حفظ شود.
شکل2: ایجاد درخت در MAODV
3-2. سیستم سیلابی
رویه پیاده سازی ما در مبحث مسیریابی، با استفاده از سیستم سیلابی، کاملاً استاندارد می باشد: به هنگامی که گره ای یک پاکت را دریافت می نماید، این گره اقدام به ارسال پاکت مربوطه خواهد نمود، به جز آنکه آن پاکت را قبلاً مشاهده نموده باشد. گره ها اقدام به نگهداری سابقه پاکت هایی که اخیراً دریافت نموده اند در حافظه پنهان (کش) خود خواهند نمود و پاکت های قدیمی تر جایگزین پاکت های دریافتی جدید خواهند شد. یک گره تنها به هنگامی اقدام به انتشار مجدد یک پاکت خواهد نمود که آن پاکت در حافظه کش آن گره موجود نباشد.
ما از یک تکنیک کاملاً شناخته شده تصادفی سازی جهت اجتناب از برخوردها استفاده می نماییم: به هنگامی که گره ای پاکتی را در یافت می دارد قبل از آنکه اقدام به ارسال آن نماید، این گره با در نظرگیری یک بازه زمانی تصادفی، بین صفر و flooding interval، به انتظار خواهد نشست.
جدول1 ویژگی های کلیدی پروتکل تحت بررسی را خلاصه می نماید.
جدول1: خلاصه پروتکل
فصل سوم:
مدل شبیه سازی، سناریوها، مدل تحرک،
مدل ترافیکی، سیستمهای متریک
3. مدل شبیه سازی و روش شناسی
ما از ns-2 بعنوان سکوی شبیه سازی استفاده نمودیم. ns-2 یک شبیه ساز رویداد گسسته مشهور است که در ابتدا برای شبکه های دارای سیم طراحی شده است و متعاقب آن جهت پشتیبانی از شبیه سازی در مضامین بدون سیم سیار (و MANET) گسترش یافته است. علی الخصوص، ما از افزونه های CMU گروه مانارک (Monarch)، که سبب شده است تا ns-2 اقدام به شبیه سازی MANETهای چند جهشی نماید، استفاده نمودیم [4]. برخی از سناریوهای MANET که در شبیه سازی های ما به کار گرفته شده است با استفاده از تولید کننده سناریو برای شبکه های اقتضایی تولید شده است [17]. آنها به تفصیل در بخش2-6 تشریح خواهند شد.
1-3. سناریوهای MANET
ما از دو نوع از سناریوهای MANET در شبیه سازی های خود استفاده می نماییم. در سناریوهای "سنتزی/ ساختگی"، پارامترهایی نظیر تحرک، اندازه گروه چند پخشی، منابع ترافیکی وتعداد گروههای چند پخشی با توجه به محدوده ای از مقادیر فرضی متنوع و متغیر خواهند بود. بعلاوه، نسبت به تعریف محیط های "واقعی تر" اقدام نمودیم که بازتاب دهنده سیستم های کاربردی خاص MANET می باشند، که عمدتاً شامل سیستم های تله کنفرانس یا کنفرانس از راه دور و سناریوهای ریکاوری و نجات بلایا یا فجایع رخ داده می باشند. این سناریوهای واقعی تر MANET با استفاده از تولید کننده سناریوی که در [17] ارائه شده است ساخته شده اند و جزئیات آن در بخش 2-6 تشریح خواهند شد.
در شبیه سازی های سناریو سنتزی، 50 گره به صورت تصادفی در یک محیط بالغ بر 1000 متر مربع قرار گرفتند. هر گره اقدام به ارسال حداکثر 1000 پاکت ( هر کدام256 بایت) در زمان های مختلف در طی این شبیه سازی نمودند. پهنای باند کانال گره ها نیز به میزان 2 مگابیت در ثانیه تعیین شده و محدوده ارسال نیز 225 متر برآورد شد. برای این شبیه سازی ها، فرستنده ها نیز به صورت تصادفی از بین اعضای گروه چند پخشی انتخاب شدند. کلیه گره های عضو در ابتدای شبیه سازی بدین مبحث پیوسته و بعنوان عضو در خلال این شبیه سازی باقی مانده اند.
2-3 مدل تحرک
مدل تحرک که در نگارش تصحیح شده مدل نقطه مسیر – تصادفی استفاده شده است نیز همچنین بعنوان مدل توپ برگشتی (bouncing ball) معروفیت دارد. در این مدل، گره ها موقعیت های خود را به صورت تصادفی در محدوده مربوطه آغاز می نمایند. پس از آن هر گره یک مسیر تصادفی را برگزیده و حرکت خود در آن مسیر را تداوم داده تا آنکه به کرانه مشخص شده برسد. به هنگامی که این گره به کرانه یا مرز تعیین شده رسید این گره اقدام به انتخاب یک مسیر تصادفی دیگر نموده و حرکت خود را در آن مسیر ادامه داده تا آنکه دوباره به یک کرانه دیگر برخورد نماید. ویژگی مهم مدل تحرک تصحیح شده ما آن است که ما غالباً Vmin را بعنوان غیر صفر در نظر می گیریم. در حقیقت ما Vmin = Vmax را برای اغلب شبیه سازی های خود بکار می بریم. بر این مبنا، مدل توپ برگشتی از نقص های مدل تحرک تصادفی، همانگونه که در [21] نشان داده شده است، برخوردار نمی باشد.
3-3. مدل ترافیکی
تولید کننده/ ژنراتور ترافیک نرخ بیت ثابت (CBR) برای سناریوی ساختگی مورد استفاده قرار گرفت. اندازه بار مفید داده به میزان 256 بایت تثبیت شد. فرستنده ها نیز به صورت تصادفی دربین گره های شبکه انتخاب شدند. ترافیک شبکه برای جمعیت های فرستنده مختلف به صورت ثابت در50 کیلو بیت در ثانیه، از طریق تعدیل فاصله بین پاکتی برای منابع CBR، تامین شد. برای سناریوهای حقیقی ما همچنین از ژنراتور ترافیک ON-OFF استفاده نمودیم. هرمنبع نسبت به ارسال داده ها بصورت 5 کیلو بیت در ثانیه، در یک دوره فعالیت 3 ثانیه ای و زمان بیکاری3 ثانیه ای، اقدام خواهد نمود.
4-3. سیستم های متریک (سنجشی)
ما از سیستم های متریک ذیل جهت ارزیابی عملکرد پروتکل های مسیریابی چند پخشی مختلف استفاده می نماییم.
* ضریب تحویل پاکت که بعنوان نسبت تعداد کل پاکت های منحصربفردی که به وسیله گیرنده ها دریافت شده است، در برابر تعداد کل پاکت های ارسالی به وسیله کلیه منابع ضربدر تعداد گیرنده ها، تعیین می گردد.
* سربار مسیریابی که نسبت بین تعداد بایت های کنترلی ارسال شده به تعداد بایت های دریافتی کنترلی می باشد. در ODMRP، بایتهای کنترلی در بردارنده پاکت های Join-Query وJoin-Table هستند. بعلاوه، این مورد شامل بایت های سرایند پاکت داده می باشد که به وسیله اعضای گروه ارسال فرستاده شده است. در MAODV، بایت های کنترلی مشمول پاکت های Rreq، Rrep، Mact، Hello و Grp-Hello می باشند. بعلاوه، این مورد شامل سرایندهای پاکت داده ای می باشد که به وسیله گره های واسطه ای ارسال شده است. در سیستم سیلابی، بایت های کنترلی شامل کلیه بایت های سرایند داده ای خواهد بود که به وسیله گره های شبکه ارسال شده است. ما علاوه براین، طول سرایندIP در محاسبه سربار مسیریابی را نیز در نظر گرفته ایم.
* اطمینان پذیری یا اعتبار گروه نیز بعنوان برآورد تاثیر پروتکل مسیریابی در تحویل پاکت ها به کلیه گیرنده ها می باشد. ما اطمینان پذیری گروه را بعنوان نسبت تعداد پاکت های دریافت شده به وسیله کلیه گیرنده های چند پخشی در برابر تعداد پاکت های ارسالی محاسبه می کنیم. بنابراین، برای این سیستم سنجشی/ متریک، یک پاکت تنها در صورتی بعنوان پاکتی تحویلی شناسایی می شود که آن پاکت بوسیله هر یک از اعضای گروه چند پخشی تحویل شده باشد.
پارامترهای دیگر
جدول 2 پارامترهای شبیه سازی عمومی را خلاصه می نماید، در عین حال جدول3 و4 نیز اقدام به خلاصه سازی پارامترهای خاص ODMRP و MAODV به ترتیب خواهد نمود.
پارامتر
مقدار
تشریح
تعداد گره ها
تعداد پاکت ها
اندازه پاکت
50
1000
256 بایت
گره های شبیه سازی
پیام های ارسالی بوسیله یک گره
اندازه پاکت داده
محدوده فیلد – x
محدوده فیلد – y
1000 متر
1000 متر
بعد حرکت – x
بعد حرکت – y
محدوده توان
پهنای باند
225 متر
2 مگابیت در ثانیه
محدوده ارسال گره
پهنای باند گره
زمان شبیه سازی
500 ثانیه
مدت شبیه سازی
جایگزینی – گره
تصادفی
سیاست جایگزینی گره
عملکرد انتشار
نوع – رادیویی
فضای – آزاد
رادیو – بدون- تسخیر
عملکرد انتشار
بدون تاثیر تسخیری
پروتکل – mac
پروتکل – انتقال
802.11
UDP
لایه MAC
لایه انتقال
جدول2: پارامترهای شبیه سازی
پارامتر
مقدار
فاصله رفرش Join Query
3 ثانیه
تایم اوت گروه ارسال
3 ثانیه
تایم اوت مسیر
5 ثانیه
فاصله انتشار مجدد داده
25 میلی ثانیه
جدول3 پارامترهای ODMRP
پارامتر
مقدار
فاصله Hello گروه
5 ثانیه
فاصله Hello
1 ثانیه
ساخت Mtree
3 ثانیه
تایم اوت دیسکاوری مسیر
3 ثانیه
جدول 4: پارامترهای MAODV
فصل چهارم:
نتایج شبیه سازی، تاثیر تحرک، ضریب تحویل
پاکت، سربار مسیریابی و اطمینان پذیری
4. نتایج شبیه سازی
در این بخش، ما با توجه به مقایسه ODMRP، MAODV و سیستم سیلابی نتایج شبیه سازی را گزارش می نماییم. دراین شبیه سازی ها، ما از سناریوهای MANET سنتزی استفاده می کنیم که در آن پروتکل ها را در معرض محدوده گسترده ای از تحرک، بار ترافیکی و ویژگی های گروه چند پخشی (یعنی اندازه گروه و تعداد منابع) قرار می دهیم. ما هر شبیه سازی (در حالیکه کلیه پارامترهای به صورت ثابت باقی می مانند) را برای 5 بار ادامه می دهیم، که هر بار با استفاده از یک مقدار پیگردی متفاوت این عمل انجام می پذیرد. هر نقطه داده در نمودار های ذیل، معرف میانگین حاصل آمده از کلیه 5 رویه اجرایی خواهد بود. میله های خطای نشان داده شده در این نمودارها معرف فاصله اطمینان (CI) 95% می باشند.در این شبیه سازیها، فرستنده ها به صورت تصادفی از گروه چند وجهی انتخاب می شوند. کلیه گره ها بعنوان اعضا در زمان آغاز شبیه سازی ها بدین رویه پیوسته و همچنان بعنوان عضو در خلال مدت انجام شبیه سازی باقی می مانند.
ما باید خاطر نشان سازیم که در مطالعه عملکرد گزارش شده در [13]، میزان سرعت محدود به 72 کیلومتر در ساعت و تعداد منابع نیز محدود به 20 مورد در یک شبکه 50 گرهی بوده است. به جزء استفاده از اندازه گروه چند پخشی مختلف از 5 الی40 گیرنده، کلیه دیگر شبیه سازی ها انجام شده در مطالعه فوق الذکر با بهره گیری از 20 گره از گروه های چند پخشی انجام گرفته اند. مطالعه مشخص شده در [13] شامل MAODV در استخر/ منبع پروتکل های چندپخشی ارزیابی شده نمی باشد.
1-4. تاثیر تحرک
آزمایش وضعیت تحرک شبکه شامل 5 منبع ترافیکی و20 گیرنده می باشد که به صورت تصادفی انتخاب شده اند. هر منبع اقدام به ارسال 10 کیلو بیت در ثانیه نموده و بنابراین بار کلی شبکه به میزان50 کیلو بیت در ثانیه گزارش شده است. میانگین سرعت گره بین صفر و150 کیلومتر در ساعت می باشد. سرعت 150 کیلومتر در ساعت در ابتدا بعنوان سرعت های بالا فرض شده است. با این وجود، ما ادعا می نماییم که چنین سرعت بالایی به هنگامی که یک MANET در گره های سریع السیر شامل می باشد می تواند منطقی به نظر برسد، همانند هلیکوپترها، هواپیماهای دارای بال ثابت و همچنین ماشین های پلیس،ادوات حمل و نقل نظامی و اورژانس.
1-1-4. ضریب تحویل پاکت
شکل3 معرف آن است که چگونه اعتبار پروتکل با توجه به تحرک (سرعت گره) متفاوت می باشد.
شکل3: ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع تحرک گره
خط مشی عمومی که ما از شکل3 مشاهده می نماییم آن است که، مخصوصاً در تحرک بالا، سیستم سیلابی عملکرد بهتری در مقایسه با ODMRP خواهد داشت که خود در مقابل از عملکرد بهتری در مقایسه با MAODV برخوردار است.
در مقایسه سیستم سیلابی با ODMRP، ما بدین موضوع توجه می نماییم که – در سرعت های پایین- تفاوت در ضریب تحویل پاکت بین 5 % و7% می باشد. این نتیجه در توافق با آن چیزی است که در [13] مشاهده شده است. با این وجود، در سرعت های بالاتر شکاف موجود در ضریب تحویل پاکت گسترده تر خواهد شد. در مورد ODMRP، تحرک افزایشی نیازمند آن است که اعضای گروه ارسال به صورت متوالی و مکرر آپدیت شوند. با این وجود، بازه هایی که در آن مسیرها رفرش یا نوسازی خواهند شد ( با استفاده از Join-Queries ادواری) همچنان ثابت باقی خواهند ماند، بدان معنا که این مورد با سرعت گره تغییر نخواهد نمود. یکی از راههای مخاطب قرار دادن این مشکل آپدیت بیشتر اعضای گروه ارسال از طریق Join-Queries. و بصورت مکرر می باشد. این مورد البته منجر به سربار کنترلی بیشتری شده و احتمالاً به اتلاف پاکت بالاتری بواسطه رقابت بیشتر منجر خواهد شد.
در مقایسه ODMRP با MAODV، ما مشاهده می نماییم که ODMRP ضرایب تحویل پاکت بهتری (تقریباً 10 درصد) را نشان می دهد. از آنجائیکه ODMRP تامین کننده مش ها می باشد، این پروتکل دارای مسیرهای افزونه متعددی به گیرنده ها بوده و بنابراین تحت تاثیر تحرک به اندازه MAODV قرار نخواهد گرفت. تحرک افزایشی سبب تغییرات مکرر لینک شده و نیاز خواهد داشت تا MAODV اقدام به پیکر بندی مجدد درخت چند پخشی در بازه های زمانی بیشتری نماید تا آنکه از اطلاعات مسیریابی کهنه ممانعت شود. این عمل در مقابل نیازمند ترافیک کنترلی بالاتر می باشد که خود می تواند دارای تاثیر منفی بر روی اتلاف پاکت به صورت فزاینده ای باشد که علت آن نیز رقابت و ترمینال های مخفی خواهند بود.
2-1-4. سربار مسیریابی
شکل4: سربار مسیریابی بعنوان تابع تحرک گره
شکل4 نشان دهنده سربار کنترلی برحسب بایت داده انتقال یافته بعنوان تابع تحرک می باشد. توجه داشته باشید که سربار سیلابی با تحرک تغییر نخواهد کرد، چراکه تنها پاکت های سرایند داده در ارتباط با سربار می باشد. در ODMRP، فاصله Join-Query به میزان 3 ثانیه در نظر گرفته شده و بنابراین سربار کنترلی با توجه به تحرک گره نسبتاً ثابت باقی می ماند. افزایش اندک در سربار در سرعت های بالاتر (حدود 55 کیلومتر در ساعت) بواسطه این حقیقت است که تعداد بایت های داده تحویلی با توجه به افزایش تحرک کاهش می یابند. در مورد MAODV، افزایش تحرک سبب بروز پارگی مکرر لینک شده و علاوه براین موجب افت پاکت های داده خواهد شد. قطع لینک همچنین سبب تولید پیام های تعمیر می گردد که خود موجب افزایش سربار کنترلی خواهد شد.
3-1-4. اطمینان پذیری/ اعتبار گروه
از آنجائیکه MANETها غالباً در بردارنده سیستم های کاربردی هدف- حیاتی (mission-critical) می باشند، سناریوهایی که نیازمند آن می باشند که ارسال داده بوسیله کلیه اعضای گروه چند پخشی در سرموعد مقرر دریافت شوند، کاملاً شایع می باشند. به هنگامی که یک پروتکل انتقال مطمئن اقدام به تعمیر اتلاف های تشخیص داده شده، بوسیله نقاط انتهایی ارتباطاتی، می نماید، داشتن بالاترین میزان ممکن نرخ تحویل از پروتکل مسیریابی اصلی سبب ارتقای کلی کارایی سیستم، شامل زمان پاسخ، خواهد شد. رویه های متریک مرتبط با اطمینان پذیری گروهی ما سعی بر حاصل آوردن میزان سودمندی پروتکل های مسیریابی در زمینه تحویل پاکت ها به کلیه اعضای گروه خواهند داشت.
شکل 5 نشان دهنده اطمینان پذیری گروه بعنوان تابع سرعت گره می باشد. از این شکل می توان مشاهده نمود که سیستم سیلابی در زمینه تحویل پاکت ها به کلیه اعضای گروه (همانگونه که انتظار می رود) بسیار موثر عمل می نماید. بعلاوه، سیستم سیلابی قابلیت حفظ اطمینان پذیری گروهی به صورت کاملاً ثابت حتی در سرعت های بالاتر را خواهد داشت.
شکل5: اطمینان پذیری گروه در مقابل تابع تحرک گره
هر دوی ODMRP و MAODV معرف عملکرد ضعیفی حتی در حالت تحرک پایین می باشند (اطمینان پذیری گروهی کمتر از 50 درصد برای سرعت های بالاتر از10 کیلومتر در ساعت). با این وجود، همانگونه که انتظار می رود، ODMRP معرف اطمینان پذیری گروهی بهتری در مقایسه با MAODV می باشد. با وجود آنکه ODMRP قابلیت حفظ مسیرهای متعدد به گیرنده ها را خواهد داشت، اتصال پذیری مش به میزان زیادی وابسته به تعداد فرستنده ها و گیرنده ها می باشد. در حالتی که با 5 فرستنده روبرو می باشیم، اتصال پذیری مش از عدم کفایت مطلوب جهت تضمین تحویل پاکت به کلیه اعضای گروه (مخصوصاً تحرک گره) برخوردار نمی باشد که خود منجر به اطمینان پذیری گروهی کمتری خواهد شد.از آنجایی که MAODV اقدام به تحویل پاکت در یک درخت چند پخشی می نماید، یک پاکت واحدی که در ناحیه بالادست با افت روبرو گردد می تواند از دریافت پاکت بوسیله تعداد زیادی از گیرنده های چندپخشی پایین دست جلوگیری نماید. غیبت مسیرهای افزونگی بر روی عملکرد تاثیر زیادی دارد، آن هم به هنگامی که تحرک گره منجر به پارگی لینک و افت مکرر پاکت می شود.
2-4. تاثیر اندازه گروه چند پخشی
در این بخش از آزمایشات، ما بر روی تاثیر اندازه گروه (تعداد گیرنده ها) برروی عملکرد مسیریابی چندپخشی تمرکز می نماییم. تعداد فرستنده ها به میزان 10 به طور ثابت در نظر گرفته شد، تحرک گروه در 75 کیلومتر در ساعت برآورد شده و بار ترافیکی نیز میزان50 کیلوبیت در ثانیه مشخص گردید. اندازه گروه نیز از10 الی40 گیرنده، با افزایش های 5 تایی، متغیر بوده است.
1-2-4. ضریب تحویل پاکت
شکل6 نشان دهنده تنوع در اطمینان پذیری پروتکل بعنوان تابع اندازه گروه می باشد. توجه داشته باشید که سیستم سیلابی قابلیت حفظ ضریب تحویل خود به صورت کاملاً ثابت را داشته و این میزان تقریباً نزدیک به 90 درصد برای اندازه های گروه مختلف می باشد. در مقایسه با ODMRP، ضریب تحویل سیستم سیلابی در حدود 10 % بالاتر از اندازه گروه 10 و در حدود 6% بالاتر از اندازه گروه چند پخشی است که تا 40 مورد افزایش یافته است. بطور قابل توجه، ضریب تحویل ODMRP با افزایش اندازه گروه، افزایش خواهد یافت. این مورد براستی سازگار با روشی است که بر مبنای آن پروتکل های مبتنی بر مش عمل می نمایند. به طور مثال، در ODMRP مش در نتیجه فرایند Join-Query – Join-Table شکل می گیرد. به هنگامی که تعداد گیرنده ها افزایش می یابد، تعداد Join-Tables ارسالی در واکنش به Join-Queries نیز افزایش خواهد یافت. این امر سبب خواهد شد تا تعداد بالایی از گره ها در تعامل با مش بعنوان اعضای گروه ارسال عمل نموده و سبب افزایش اتصال پذیری و افزونگی مش می شود. بر این مبنا، ضریب تحویل پاکت با افزایش در گیرنده های چند پخشی افزایش خواهد یافت.
شکل6: ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع اندازه گروه چند پخشی
در مورد MAODV، ضریب تحویل پاکت، به هنگامی که اندازه گروه افزایش می یابد، کاهش خواهد یافت (این میزان حدود 77% برای 10 گیرنده و کمتر الی حدودا 62% برای چند گیرنده می باشد). همانگونه که قبلاً تشریح شد، یک دلیل برای چنین کاهشی آن است که اتلاف پاکت در ناحیه بالادست به میزان زیادی بر روی تعداد بالایی از گیرنده ها تاثیر گذار خواهد بود. اندازه افزایش یافته گروه نیز همچنین سبب بروز تعداد بالاتری از پیام های کنترلی شده که خود ممکن است موجب اتلاف بالاتر پاکت بواسطه برخورد گردد.
2-2-4. سربار مسیریابی
شکل7 معرف آن است که چگونه سربار کنترلی با توجه به اندازه گروه تغییر می یابد. در مقادیر پایین اندازه گروه، سیستم سیلابی معرف بالاترین میزان سربار مسیریابی در بین کلیه پروتکل ها برای گروهها تا 25 گیرنده می باشد. سربار سیستم سیلابی با توجه به اندازه افزایش گروه کاهش خواهد یافت. دلیل این امر آن است که کلیه گره ها بدون توجه به اندازه گروه اقدام به ارسال مجدد پاکت های اطلاعاتی خواهند نمود. با این وجود به هنگامی که اندازه گروه افزایش می یابد پاکت هایی که مجدداً ارسال شده اند نیز بواسطه تعداد پاکتهای ارسال شده به گیرنده های چندپخشی، از کارایی بالاتری برخوردار خواهند بود. برای این سناریوخاص، سربار مسیریابی ODMRP در بین سه پروتکل مشخص شده، برای اندازه های گروه بالاتر از 25، بیشترین میزان خواهد بود. دلیل این امر بواسطه تعداد بالای Join-Tables ارسالی و افزونگی بالاتر و به هنگامی خواهد بود که تعداد اعضای گروه افزایش می یابد. در مورد MAODV، اندازه افزایش یافته گروه منجر به تعداد بالاتر پیام های Repair خواهد شد. با این وجود پاکت های اطلاعاتی نیازی به سیر در مسیرهای افزونگی متعدد نخواهند داشت که خود می تواند منجر به سربار مسیریابی کلی کمتری برای MAODV در مقایسه با ODMRP و سیستم سیلابی خواهد شد.
شکل7: سربار مسیریابی بعنوان تابع اندازه گروه
3-2-4.اطمینان پذیری گروه
شکل8: اطمینان پذیری بعنوان یک تابع اندازه گروه
شکل8 معرف اطمینان پذیری گروه و گوناگونی آن با توجه به اندازه گروه می باشد. همانگونه که انتظار می رود، اطمینان پذیری گروه کلیه پروتکل ها، با توجه به اندازه گروه چند پخشی بزرگتر، با تنزل روبرو خواهد شد. این امر را می توان بواسطه این حقیقت تشریح نمود که به هنگامی که تعداد گیرندگان افزایش می یابند، احتمال آنکه حداقل یک گیرنده نتواند پاکت اطلاعاتی را دریافت دارد افزایش خواهد یافت.
از نمودار مربوطه، این موضوع مشخص می شود که چنین رویه ای مشابه با مورد مشاهده شده در بخش3-1-4 می باشد.
3-4. تاثیر تعداد منابع ترافیکی
در این مجموعه از آزمایشات ما اقدام به متوع سازی تعداد منابع چند پخشی از 10 الی 30، با افزایش 5 تایی نموده و تعداد گیرنده گان را به صورت ثابت به میزان 30 مورد در نظر گرفتیم و تحرک گره نیز در 75 کیلومتر در ساعت تثبیت شد. برای هر مقدار از تعداد فرستندگان، بار کلی ترافیک به صورت ثابت در 50 بیت درثانیه از طریق تغییر فاصله پاکت داخلی منابع CBR حفظ شد.
1-3-4. ضریب تحویل پاکت
شکل9: ضریب تحویل پاکت بعنوان تعداد منابع ترافیکی
شکل 9 نشان دهنده ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع تعداد فرستندگان می باشد. توجه داشته باشید که هر دو ضریب تحویل پاکت سیستم سیلابی و ODMRP بصورت نسبتاً ثابتی با توجه به تعداد فرستندگان باقی می مانند. بنابراین آنها از درگیری و رقابت افزایش یافته در رنج نخواهند بود، به جزء در موردی که تعداد بیشتری از منابع وجود داشته باشند و جائیکه یک افت نسبی را بتوان مشاهده نمود که وابسته به اتلاف پاکت داده به علت برخورد می باشد. یک نتیجه قابل توجه در این زمینه در مورد MAODV حاصل می شود که در آن ضریب تحویل با افزایش در تعداد منابع ترافیکی افزایش خواهد یافت. علت آن بواسطه این حقیقت است که در MAODV ، درخت اشتراکی در نتیجه فرآیند Rreq – Rrep تشکیل می گردد. به هنگامی که تعداد فرستندگان افزایش می یابند، تعداد بالاتری از گره های سطح میانی (در مسیر از فرستنده به درخت چند پخشی) بعنوان پخشی از درخت محسوب می شوند. چنین امری کمک خواهد نمود تا افزونگی در امتداد برخی از لینک های خاص، بواسطه حضور گره های مجاور متعدد پایین دست که قابلیت ارسال داده ها در امتداد درخت را خواهند داشت، افزایش یابد. بر این مبنا، ضریب تحویل پاکت با افزایش در تعداد منابع، افزایش می یابد. با این وجود، ضریب تحویل پاکت MAODV بصورت پایداری کمتر از این ضریب برای ODMRP و سیستم سیلابی خواهد بود.
2-3-4. سربار مسیریابی
شکل10:سربار مسیریابی بعنوان تابع منابع ترافیک
شکل10 معرف آن است که چگونه سربار کنترلی با توجه به تعداد منابع ترافیک متغیر خواهد بود. سیستم سیلابی هیچگونه پیام های کنترلی را ارسال نداشته و بنابراین سربار مسیریابی آن با توجه به تعداد فرستندگان به صورت ثابت باقی می ماند. برای ODMRP، افزایش جمعیت فرستنده منجر به تعداد بیشتر Join-Reqs و Join-Tables خواهد شد. Join-Tables علی الخصوص می تواند منجر به سربار بایت بزرگی شود، چراکه آنها حامل اطلاعات جهش بعدی برای منابع متعدد می باشند. به طور مشابه، جمعیت بزرگتر فرستنده منجر به تعداد بیشتر پیام های کنترلی MAODV که باید ارسال شوند می شود. با این وجود، همانگونه که در بخش 1-3-4 مطرح شد، تعداد بایت های داده های دریافتی نیز همچنین افزایش خواهند یافت. بنابراین، ضریب کلی بایت های کنترلی / بایت داده MAODV ارسالی نسبتاً به صورت ثابت باقی خواهد ماند.
شکل11: اطمینان پذیری گروه بعنوان تابع منابع ترافیک
3-3-4. اطمینان پذیری/ اعتبار گروه
شکل11 نشان دهنده گوناگونی وضعیت اطمینان پذیری گروه با توجه به تعداد منابع ترافیکی می باشد. ذکر این نکته قابل توجه می باشد که چگونه سیستم های سنجشی یا متریک با اطمینان پذیری و اعتبار مختلف اقدام به جذب رفتار مختلف وابسته به پروتکل می نمایند. برحسب متریک ضریب تحویل پاکت، هر دو سیستم سیلابی و MAODV نسبتاً ضرایب تحویل بالایی (حدود80 درصد) را از خود نشان می دهند، در عین حال، این ضریب برای بیش از20 فرستنده در MAODV حدود 65% می باشد، اما میزان اطمینان پذیری آن برای 30 گیرنده، همانگونه که در شکل9 نشان داده شده است، افزایش خواهد یافت ( نزدیک به80%). با این وجود، متریک اطمینان پذیری گروه، همانگونه که در شکل11 نشان داده شده است، معرف یک رفتار کاملا متمایز می باشد. با وجود آنکه عملکرد نسبی در بین پروتکل ها تقریباً مشابه با هم هستند (یعنی، سیستم سیلابی بهتر از ODMRP و ODMRP بهتر از MAODV)، ما مشاهده می کنیم که اطمینان پذیری گروه به میزان قابل توجهی برای تعداد بالاتر فرستنده ها با تنزل روبرو می شود. این تاثیر عمدتاً بواسطه افزایش برخوردها یا رقابت ها بوجود خواهد آمد، چرا که تعداد بالاتر فرستنده ها منجر به تعداد بیشتر به پاکت های ارسالی شده و در نتیجه تعداد بیشتری از پاکت ها بواسطه برخورد با افت روبرو خواهند شد.
4-4. گروههای چند پخشی متعدد
هدف از این آزمایشات ارزیابی این مسئله است که چگونه گروههای چند پخشی متعدد برروی عملکرد سیستم مسیریابی چند پخشی مبتنی برمش و مبتنی بر درخت تاثیر می گذارند. برای شبیه سازی های چند گروهی، دو گروه چند پخشی مجزا استفاده می شوند که هر کدام از آنها دارای 5 منبع و 10 گیرنده خواهند بود. میانگین سرعت گره و بار کلی ترافیکی به میزان20 کیلومتر در ساعت و 50 کیلوبایت در ثانیه به ترتیب تثبیت شد. برای شبیه سازی های گروه واحد، ما از 10 فرستنده و20 گیرنده استفاده نمودیم. تحرک گره و بار کلی ترافیکی یکسان نیز استفاده شده است، بدان معنا که این سرعت20 کیلومتر در ساعت و 50 کیلوبایت در ثانیه در نظر گرفته شد.
جدول 5: عملکرد با گروههای چند پخشی متعدد
جدول 5 اقدام به مقایسه عملکرد پروتکل ها و به هنگامی می نماید که آنها در یک محیط چند گروهی در برابر عملیات گروه چند پخشی گروه واحد به کار می پردازند. ما مشاهده می نماییم که عملکرد سیستم سیلابی بوسیله گروههای متعدد چند پخشی تحت تاثیر زیادی می باشد. با وجود آنکه ضریب تحویل نسبتاً مشابه باقی می ماند، سربار مسیریابی تقریباً دو برابر می گردد. علت آن نیز بواسطه این حقیقت است که از آنجایی که سیستم سیلابی اطلاعات عضویت گروه را حفظ نمی کند، گره ها اقدام به انتشار مجدد هر پاکت بدون توجه به گروه آن خواهند نمود.
در مورد ODMRP، اتصال پذیری مش منوط به تعداد گیرنده ها خواهد بود. از آنجائیکه در حالت گروه چند پخشی گروه متعدد، تعداد گیرندگان برای هر گروه نصف شده است (در مقایسه با مورد گروه واحد) این مش از غنای قبلی خود برخوردار نبوده و منجر به ضرایب تحویل پاکت کمتری خواهد شد. سربار مسیریابی نیز کاهش خواهد یافت چراکه گره ها می توانند، برای گروه های متعدد، بر روی Join-Tables سوار شوند. عملکرد MAODV به میزان قابل توجهی از عملیات گروه چند گانه تاثیر نخواهد گرفت.
5-4. تاثیر بار ترافیک شبکه
در این بخش، ما نسبت به ارزیابی تعریف افزایش بار شبکه برروی عملکرد پروتکل اقدام می نماییم. تعداد فرستنده ها به میزان 10 ثابت شده و تعداد گیرنده ها نیز 20 مورد تثبیت گردید. تحرک گره نیز در 75 کیلومتردر ساعت تنظیم شد. بار کلی شبکه از10 کیلو بیت در ثانیه به50 کیلو بیت در ثانیه، با افزایش به میزان 5 کیلو بیت در هر مرحله، رسید. چنین موردی ازطریق افزایش نرخ ارسال هر منبع از 1 کیلو بیت در ثانیه به 5 کیلو بیت در ثانیه محقق شده است. ترافیک حاصله این شبکه ترافیک CBR می باشد.
1-5-4. ضریب تحویل پاکت
شکل12 نشان دهنده ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع بار ترافیکی می باشد. این امر مشاهده شده است که کلیه پروتکل ها تحت تاثیر افزایش در ترافیک شبکه می باشند. افزایش ترافیک شبکه منجر به درگیری بیشتری شده و سبب اتلاف پاکت بواسطه برخورد های بالاتر و سرریز بافر می گردد. برای بارهای ترافیکی ملاحظه شده، سیستم سیلابی هنوز عملکرد بهتری در مقایسه با ODMRP و MAODV برحسب ضرایب تحویل خواهد داشت. با این وجود، ما انتظار داریم که عملکرد سیستم سیلابی در مقایسه با ODMRP و MAODV و به هنگامی که بار ترافیکی بر حسب تعداد بیشتر ارسال های تکراری افزایش می یابند، با تنزل روبرو شود.
شکل12: ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع بار ترافیک
2-5-4. سربار مسیریابی
شکل13: سربار مسیریابی بعنوان تابع بار ترافیک
شکل13 نشان دهنده سربار کنترل برحسب بایت داده تحویلی بعنوان تابع بار ترافیکی می باشد. این موضوع را می توان مشاهده نمود که سربار کنترل سیلابی، با افزایش بار، تقریباً ثابت باقی می ماند. سیستم سیلابی هیچگونه پاکت های کنترلی را ارسال نداشته و کلیه پاکت هایی که بوسیله یک گره دریافت شده اند دقیقاً، به هنگامی که نتیجه حاصله تقریباً سربار کنترلی ثابتی باشد، مجدداً ارسال خواهند شد. سربار مسیریابی بالا به نظر این مسئله را عنوان می نماید که سیستم سیلابی می تواند در بارهای ترافیکی بالا کاملاً گران قیمت باشد، از اینرو از مقیاس پذیری مطلوبی، با توجه به بارهای ترافیکی افزایش یافته، برخوردار نخواهد بود.
در مورد ODMRP و MAODV سربار مسیریابی، با افزایش در بار ترافیکی، کاهش خواهد یافت. به هنگامی که بار شبکه افزایش می یابد، مجموع کلی بایت های داده که به وسیله گیرندگان ODMRP و MAODV دریافت شده است نیز همچنین افزایش می یابد. با این وجود، کنترل داده های ارسالی به صورت تقریباً ثابت با بار افزایشی شبکه باقی خواهد ماند و از این طریق سبب کاهش سربار مسیریابی خواهد شد. (توجه شود که سربار مسیریابی بعنوان ضریب بایت های کنترلی/ بایت داده دریافتی محاسبه خواهد شد). در این آزمایش ODMRP دارای سربار مسیریابی بیشتری در مقایسه با MAODV برحسب ساختار مش می باشد، اما به هنگامی که بار شبکه افزایش می یابد این فاصله نیز کاهش خواهد یافت. به هنگامی که بار ترافیکی افزایش می یابد هر دوی ODMRP و MAODV بواسطه اتلاف های پاکت برحسب میزان درگیری گره ها تحت تاثیر قرار خواهند گرفت. ار آنجائیکه ODMRP دارای چندین مسیر به مقصد می باشد، گیرنده ها احتمالاً قابلیت دریافت پاکت های داده از دیگر مسیرها را خواهند داشت. چنین امری سبب افزایش مجموع کل بایت های داده دریافتی بوسیله ODMRP در مقایسه با گیرنده های MAODV خواهد شد که خود کمک خواهد نمود تا سربار مسیریابی کاهش یابد.
3-5-4. اطمینان پذیری گروه
شکل14 اطمینان پذیری گروه بعنوان تابع بار ترافیک
شکل14 معرف اطمینان پذیری گروه بعنوان تابع بار ترافیک می باشد. از این شکل می توان اینگونه استنباط نمود که اطمینان پذیری گروه برای کلیه پروتکل ها با افزایش در بار ترافیک، همانگونه که انتظار می رود، کاهش خواهد یافت. سیستم سیلابی دارای بالاترین اطمینان پذیری گروه در بین سه پروتکل تشریحی قبلی می باشد. کلیه پروتکل ها تقریباً معرف کاهش مشابه در میزان اطمینان پذیری گروه (حدوداً 16 الی18 درصد) به هنگام افزایش بار ترافیکی می باشند. بر حسب سیستم سیلابی و ODMRP افزایش افزونگی از طریق افزایش برخوردها حاصل گردیده که خود سبب تنزل یا کاهش اطمینان پذیری خواهد شد. در مورد MAODV، بواسطه افزایش برخوردها، عملکرد با تنزل روبرو شده و به هنگامی که بار ترافیکی افزایش می یابد سرریز بافر محقق می شود.
6-4. مقایسه کیفی پروتکل ها
جدول6 , مقایسه کیفی پروتکل ها بر مبنای آنالیز شبیه سازی ما در بخش های پیشین را نشان داده است.
پروتکل
سربار استقرار مسیر
سربار حفظ مسیر
سربار ارسال داده
اطمینان پذیری
تراکم ترافیک
مقیاس پذیری
سیستم سیلابی
کم
کم
زیاد
زیاد
کم
کم
ODMRP
متوسط
متوسط
متوسط
زیاد
کم
کم
MAODV
زیاد
زیادترین
کم
کم
زیادترین
زیاد
جدول6- مقایسه کیفی سیستم های ODMRP، MAODV
منابع:
مقاله ارائه شده از سوی دپارتمان
مهندسی کامپیوتر دانشگاه
کالیفرنیا، سانتا کروز
Exploring Mesh- and Tree Based Multicast Routing Protocols for
MANETs
Kumar Viswanath, Katia Obraczka and Gene Tsudik
University of California, Santa Cruz
Computer Engineering Department
kumarv,katia@cse.ucsc.edu, gts@ics.uci.edu
Abstract
Recently, it became apparent that group-oriented services are one of the primary application classes targeted by MANETs. As a result, several MANET-speci_c multicast routing protocols
have been proposed. Although these protocols perform well under speci_c mobility scenarios,
tra_c loads and network conditions, no single protocol has been shown to be optimal in all scenarios. The goal of this paper is to characterize the performance of multicast protocols over
a wide range of MANET scenarios. To this end, we evaluate the performance of mesh- and treebased
multicast routing schemes relative to ooding and recommend protocols most suitable for
speci_c MANET scenarios.
Based on the analysis and simulation results, we also propose two variations of ooding:
scoped ooding and hyper ooding as means to reduce overhead and increase reliability, respectively.
Another contribution of the paper is a simulation-based comparative study of the
proposed ooding variations against plain ooding, mesh-, and tree-based MANET routing.
In our simulations, in addition to synthetic" scenarios, we also used more realistic MANET
settings, such as conferencing and emergency response.
Key Words: Ad-Hoc Networks, Mobile Computing, Multicast, Routing protocols, Wireless
boundary.
Once the node reaches the boundary it chooses another random direction and keeps moving in that
direction till it hits the boundary again. An important aspect of our modi_ed mobility model is
that we always set Vmin to be non-zero. In fact we set Vmin = Vmax for most of our simulations.
ooding is
able to keep its delivery ratio fairly constant and close to 90% for di_erent group sizes. Compared
number
of senders. For ODMRP, increased sender population results in a larger number of Join-Reqs and
Join-Tables. Join-Tables in particular can result in large byte overhead since they carry nexthop
information for multiple sources. Similarly, larger sender population results in larger number
of MAODV control messages being transmitted. However, as discussed in section 4.3.1, the number
of data bytes received also increases. Hence, MAODV's overall ratio of control bytes/data byte
delivered remains fairly constant.
17
0
10
20
4