Multipath routing protocol for ad hoc networks

par Phu Hung Le

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Guy Pujolle.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .

  • Titre traduit

    Protocole de routage multi-chemin pour des réseaux ad hoc


  • Résumé

    Mobile ad hoc networks (MANETs) consist of a collection of wireless mobile nodes that move freely and self-configure without a preexisting communication infrastructure. In MANETs, under the arbitrary movement of nodes and highly dynamic topology conditions, the routing protocols for fixed networks do not perform well. To adapt to the rapid change of topology, many routing protocols have been proposed. However, most of them chose the minimum hop-count routes. This choice can lead to significant reduction of the network performance because communication quality via the chosen links is not good. Thus, the evaluation of link quality is indispensable and interference is a key factor to be considered. In the literature, most of the existing interference-aware protocols are single path and the consideration for interference range is limited. Several proposed interference-aware multi-path protocols for MANETs are either not highly efficient or have the computational complexity of NP-hard. To tackle the above problems, we first determine an interference region of each link including all nodes that can interfere with this link. Then, we propose a formula to evaluate the interference level of each link. Based on the formula of the link interference, we develop a series of interference-aware multi-path routing protocols for mobile ad hoc networks. These interference-aware multi-path routing protocols minimize the impact of interference on the paths from the source to the destination to increase the network performance. The computational complexity of the protocols is polynomial and each of them is most suitable for a type of network size. To demonstrate the efficiency of the interference-aware multi-path routing protocols, we compare them to prominent protocols in different network sizes and a high mobility environment when the RTS/CTS (Request-To-Send/Clear-To-Send) mechanism is alternatively turned on and turned off. The simulation results show that our protocols significantly improve packet delivery fraction, and reduce end-to-end delay, routing overhead, and normalized routing load. The RTS/CTS mechanism is to restrict the collision caused by the hidden terminals. However, we indicate that the RTS/CTS mechanism is not suitable for mobile ad hoc network based on the simulation results.


  • Résumé

    Un réseau mobile ad hoc (MANET) se compose d'une ensemble de nœuds sans fil mobiles qui se déplacent librement, et qui s'auto configure sans avoir besoin d'aucune infrastructure. Dans les MANET, le mouvement arbitraire des nœuds ainsi que les variations topologiques fréquentes, rendent les protocoles de routage pour les réseaux fixes inadapté pour ce type de réseaux. Pour s'adapter à l'évolution rapide de la topologie, de nombreux protocoles de routage ont été proposés. Cependant, la plupart d'entre eux ont choisi comme critère de routage le plus court chemin entre deux nœuds. Ce choix peut conduire à une réduction significative de la performance du réseau en raison de la qualité des liens choisis. Ainsi, l'évaluation de la qualité de la liaison est indispensable et l'interférence est un facteur clé à prendre en considération. Dans la littérature, la plupart des protocoles tenant compte des interférences sont d'une part routé sur un seul chemin et d'autre part la zone d'interférence considérée est limitée. Pour les MANET, les propositions multi chemins tenant compte des interférences sont soit pas très efficace ou bien ont une complexité de calcul de NP-difficile. Pour résoudre les problèmes ci-dessus, nous déterminons d'abord une région d'interférence pour chaque lien, elle comprend tous les nœuds qui peuvent interférer avec ce lien. Ensuite, nous évaluons le niveau d'interférence de chaque lien basé sur le nombre de nœuds qui peuvent influer sur le lien et la distance géographique entre les nœuds. Sur la base de l'évaluation du niveau d'interférence de chaque lien, nous développons une série de protocoles de routage multi chemins tenant compte des interférences, pour les réseaux ad hoc mobiles. Ces protocoles de routage multi chemins minimisent l'impact de l'interférence sur les chemins d'une source vers une destination pour augmenter les performances du réseau. Chacun de ces protocoles, tous de complexité polynomial, est le mieux approprié pour un type et taille du réseau. Pour démontrer l'efficacité des protocoles de routage proposés, nous les comparons aux protocoles les plus utilisés pour chaque taille de réseau et d'un environnement à haute mobilité lorsque le mécanisme RTS/CTS (Request-To-Send/Clear-To-Send) est alternativement activé et désactivé. Les résultats des simulations montrent que nos protocoles permettent d'améliorer sensiblement les taux de perte, de réduire le délai de bout en bout, l’overhead dans le routage, et la charge de routage normalisée. Le mécanisme de RTS/CTS est utilisé pour de restreindre les collisions posées par terminaux cachés. Cependant, nous indiquons que le mécanisme RTS/CTS n'est pas adapté pour les réseaux mobiles ad hoc en se basant sur les résultats des simulations.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (152 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 143-152. 119 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie . Section Mathématiques-Informatique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2012 410
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