ترجمه مقاله تحلیل کارایی پروتکل‌های مسیریابی AODV، DSR، OLSR و DSDV

تحلیل کارایی پروتکل‌های مسیریابی AODV، DSR، OLSR و DSDV با استفاده از شبیه‌ساز NS2

Performance Analysis of AODV and DSDV Routing Protocol in MANET and Modifications in AODV against Black Hole Attack

 

مسیریابی وضعیت لینک بهبودیافته (OLSR)

OLSR یک بهینه‌سازی از الگوریتم وضعیت لینک (9) است که از مفهوم رله‌های نقطه‌ای (MPR) برای ارسال ترافیک کنترلی در سراسر شبکه استفاده می‌کند. مجموعه MPR به شکلی انتخاب می‌شود که همه گره‌هایی را که در دو گامی هستند پوشش دهد. به خاطر ماهیت فعال OLSR، این پروتکل به‌وسیله تبادل دوره‌ای پیام‌هایی نظیر پیام سلام و پیام‌های کنترل توپولوژی (TC) از طریق MPR کار می‌کند. پارامترهایی که OLSR برای کنترل سربار پروتکل به کار می‌برد پارامتر Hello  دوره‌ای، پارامتر TC دوره‌ای ، پارامتر پوشش MPR و پارامتر افزونگی TC است. بنابراین برخلاف الگوریتم‌های کلاسیک وضعیت لینک ، به‌جای همه لینک‌ها ، فقط مجموعه کوچکی از لینک‌ها مشخص می‌شوند.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی کامپیوتر

 

 

 

 

2.4 مسیریابی مبدأ پویا (DSR)

DSR یک پروتکل مسیریابی کارآمد و ساده است که برای استفاده از شبکه‌های ادهاک بیسیم چند گامی با گره‌های متحرک طراحی‌شده است (10) و به گره‌ها امکان کشف پویای یک مسیر مبدأ را از طریق گام‌های شبکه به هر مقصدی در شبکه ادهاک می‌دهد.  سپس هر بسته داده‌ای که ارسال می‌شود ، در سرآیند خود لیست مرتبی از گره‌هایی که بسته باید از طریق آن‌ها ارسال شوند دارد که امکان مسیریابی بسته‌ها بدون ایجاد حلقه و بدون نیاز به اطلاعات مسیریابی به‌روز شده در گره‌های میانی که بسته را ارسال می‌کنند، می‌دهد. باوجوداین مسیر مبدأ در سرآیند هر بسته داده، سایر گره‌هایی که در حال ارسال یا استراق سمع بسته‌ها هستند می‌توانند اطلاعات مسیریابی را استراق سمع کنند تا در آینده از آن استفاده کنند.

 

4. تحلیل نتایج

در این مقاله تحلیل کارایی در شبکه‌های ادهاک با سه پارامتر متغیر به نام‌های تعداد گره‌ها یا زمان توقف یو منطقه تحت پوشش شبکه محاسبه‌شده است درحالی‌که سایر پارامترها ثابت نگه‌داشته شده‌اند. چهار پروتکل AODV، DSR، OLSR و DSDV به‌منظور مقایسه کارایی استفاده‌شده‌اند. سه فاکتور کارایی فوق با عنوان تحلیل بار شبکه ، تحلیل پویایی بودن شبکه و تحلیل سایز شبکه شناخته می‌شوند.

 

جدول 1: پارامترهای شبیه‌سازی MANET

 

 

شکل 1: تحلیل کارایی تعداد مختلف گره‌ها (a) تغییرات سربار کنترلی (b) تغییرات PDR (c) تغییرات تأخیر انتها به انتها (d) تغییرات توان عملیاتی

 

تحلیل بار شبکه: در این تحلیل ، تعداد گره‌ها از 10 تا 50 تا متغیر است به صورتی که در هر توقف ده تا گره اضافه‌شده است ، سایز شبکه و مدت‌زمان شبیه‌سازی، 30 ثانیه و 600*600 sqm ، 150 ثانیه است. سایر پارامترهای شبکه مشابه پارگراف قبلی است. در شبه سازی ، 10 سناریوی تصادفی مختلف تولید شد که برای هر نمونه از پروتکل اجرا شد و برای رسم نمودار کارایی شبکه در تعداد مختلف گره‌ها از مقدار متوسط استفاده شد. نمودار کارایی یعنی تعداد گره‌ها در مقابل سربار کنترلی، تعداد گره‌ها در مقابل PDR، تعداد گره‌ها در مقابل تأخیر انتها به انتها و تعداد گره‌ها در مقابل توان عملیاتی به ترتیب در شکل‌های 1(a)، (b)، (c) و (d) نشان داده‌شده است. ازنظر سربار کنترلی ، پروتکل dsr سربار کنترلی کمتری در مقایسه با AODV، OLSR و DSDV داردکه در شکل 1(a) ننشان داده‌شده است. OLSR دارای بالاتری سربار کنترلی تا 25 گره است که مشابه با AODV می‌باشد. اگر تعداد گره‌ها زیاد شود، سربار کنترلی بسته‌ها افزایش می‌یابد درحالی‌که سربار کنترلی DSR ، تغییرات کندی در مقایسه با سایر پروتکل‌های این مقاله دارد. با توجه به شکل 1(b) مشاهده می‌شود که عملکرد DSR از OLSR و DSDV بهتر است و ازنظر PDR با افزایش گره‌ها ، به AODV نزدیک‌تر می‌شود. مشابه این DSR ازنظر تأخیر و تغییرات، برای گره‌های مختلفی که در شکل 1(c) ننشان داده‌شده‌اند نیز در مقایسه با DSDV و AODV خیلی کمتر است. توان عملیاتی DSR به OLSR نزدیک‌تر است اما کمتر از DSDV است که در شکل 1(d) ننشان داده‌شده است. AODV در مقایسه با سایر پروتکل‌ها کمترین توان عملیاتی را دارد.

 

 

شکل 2: تحلیل کارایی در زمان‌های مختلف توقف (a) تغییرات سربار کنترلی (b) تغییرات PDR (c) تغییرات تأخیر انتها به انتها (d) تغییرات توان عملیاتی

 

تحلیل میزان پویایی: در این تحلیل فرض کرده‌ایم که هر گره سرعت و جهت مختلفی دارد. ما مدل Random Waypoint Mobility شبیه‌ساز NS2 را برای تولید سناریوهای مختلف در نظر گرفته‌ایم. ما در این شبیه‌سازی ، زمان‌های توقف صفر و 30 و 60 و 90 و 120 و 150 ثانیه را در نظر می‌گیریم یعنی شرایط پویایی (زمان توقف صفر ثانیه) و شرایط ایستا (زمان توقف 150 ثانیه ، مشابه مدت شبیه‌سازی) است. حداکثر سرعتی که فاکتور مهمی نیز هست حدود 10 متر بر ثانیه است و حداکثر تعداد گره‌ها در هر سناریویی با زمان‌های توقف مختلف روی 30 ثابت‌شده‌اند که سایر پارامترها هم ثابت بوده‌اند. کارایی سربار کنترلی، PDR ، تأخیر انتها به انتها و توان عملیاتی در زمان‌های توقف مختلف اندازه‌گیری می‌شود که به ترتیب در شکل‌های 2(a)، (b)، (c) و (d) ارائه‌شده‌اند. ازنظر توان عملیاتی، OLSR دارای بیشترین و DSR دارای کمترین سربار است که در  شکل 2(a) نشان داده‌شده است. بنابراین DSR ازنظر سربار کنترلی با زمان‌های توقف مختلف، بهترین مورد است. مشابه این DSR دارای بیشترین PDR در زمان‌های توقف مختلف است که در شکل 2(b) نشان داده‌شده است. در شکل 2(c) می‌بینیم که تأخیر انتها به انتها در DSR تا زمان توقف 90 ثانیه‌ای بالاست و در زمان توقف 120 ، پروتکل DSR دارای کمترین تأخیر انتها به انتها می‌باشد. درواقع این کمترین تأخیر انتها به انتها است و بعد از زمان توقف 120، پروتکل DSR دارای کمترین تأخیر انتها به انتهاست. همان‌طور که در شکل 2(d) می‌بینید DSR توان عملیاتی متوسطی دارد که بین AODV و DSDV است اما بیشتر به OLSR نزدیک است درحالی‌که بعد از زمان توقف 120، توان عملیاتی همه پروتکل‌ها برابر است.

 

 

شکل 3: تحلیل کارایی سایز مختلف شبکه (a) تغییرات سربار کنترلی (b)  تغییرات PDR، (c) تغییرات تأخیر انتها به انتها (d) تغییرات توان عملیاتی

 

تحلیل سایز شبکه: در تحلیل سایز شبکه ، حوزه جغرافیایی شبکه بین 200*200، 400*400 ، 600*600 ، 800*800 و 1000*1000sqm داریم که دارای 30 گره پویا هستند. نمودار کارایی سربار کنترلی مختلف ، PDR، تأخیر انتها به انتها و توان عملیاتی با توجه به سایز شبکه در شکل‌های 3(a)، (b)، (c) و (d) نشان داده‌شده‌اند. با توجه به شکل 3(a) مشاهده می‌شود که DSR ازنظر سربار کنترلی بهتر است زیرا مقدار سربار کنترلی آن در مقایسه با سایر پروتکل‌ها یعنی AODV، DSDV و OLSR خیلی کمتر است. PDR پروتکل‌های AODV و DSR نیز مشابه شکل 3(b) است. عملکرد PDR الگوریتم OLSR بهتر از DSDV است اما بعد از سایز شبکه 400*400 در سایر پروتکل‌ها کمتر است. شکل 3(c) نشان می‌دهد که تأخیر انتها به انتها برای همه پروتکل‌ها با افزایش سایز شبکه زیاد می‌شود و برای DSR به حداکثر مقدار و برای DSDV به حداقل مقدارش در شبکه‌ای با سایز 400*400sqm می‌رسد. با افزایش تأخیر، توان عملیاتی همه پروتکل‌ها با افزایش سایز شبکه ، کم می‌شود که در شکل 3(d) نشان داده‌شده است. پروتکل DSDV دارای بیشترین توان عملیاتی است درحالی‌که DSR و OLSR دارای توان متوسطی هستند که تا سایز شبکه 600*600sqm مشابه و برابر است.

سفارش ترجمه تخصصی مهندسی کامپیوتر

5. نتیجه‌گیری

ما در این مقاله چهار معیار کارایی یعنی سربار کنترلی، PDR ، تأخیر انتها به انتها و توان عملیاتی با تعداد مختلف گره‌ها ، سرعت مختلف گره‌ها (زمان توقف) و سایزهای مختلف شبکه را سنجیدیم. با توجه به  نتایج گزارش‌شده در بخش 4 ، نتیجه می‌گیریم که پروتکل DSR ازنظر PDR متوسط، بهترین میزان را دارد. در شرایطی که گره‌ها پویایی زیادی دارند، DSR بهترین نرخ تحویل سته را نسبت به سایر پروتکل‌ها داشته و آن‌ها مناسب پروتکل‌هایی با پویایی بالا می‌کند. مشابه این در تحلیل سایز شبکه ، مشاهده می‌شود که پروتکل‌های DSR درصورتی‌که سایز شبکه کمتر از 600*600sqm باشد ، از سایر پروتکل‌ها بهتر عمل می‌کند. با توجه به این نتیجه‌گیری‌ها ما شبکه‌ای با سایز 600*600sqm را برای ارزیابی بار شبکه و تحلیل پویایی در نظر می‌گیریم. اگر سایز شبکه بیشتر از این مقدار باشد و اگر PDR و توان عملیاتی ، معیارهای اولیه باشند، پروتکل OLSR ، راه‌حل بهتری برای شرایطی است که پویایی زیادی دارد. در آینده ما با استفاده از این معیارها ، می‌توانیم یکپارچگی داده و تحویل داده در شبکه‌هایی با پویایی تصادفی را امکان‌پذیر کنیم. تمرکز ما بر تحلیل معیارهای انرژی به‌عنوان تابع هزینه مسیریابی در این پروتکل‌ها برای به‌کارگیری کیفیت خدمات بهتر است.