پروژه درس شبكه هاي پيشرفتهاستاد : جناب آقاي دكتر خرسندي

دانشجو : علي پورزحمتكشapz@aut.ac.ir

1389تابستان

QoS Constrained Multicast Routing For Mobile Ad Hoc Networks

محدوديت هاي كيفيت سرويس براي مسيريابي چند پخشي

MANET در شبكه هاي

دانشگاه صنعتي اميركبيردانشكده مهندسي كامپيوتر و فناوري اطالعات

1

فهرست

چكيده1.

مقدمه2.

فعاليت هاي مرتبط3.

اليه كيفيت سرويس2معماري مدل 4.

QoS-MAODVپروتكل 5.

پياده سازي6.

نتايج شبيه سازي7.

نتيجه گيري8.

منابع و مراجع9.

2

چكيده ( كيفيت سرويسQoS يك ضرورت در شبكه هاي ) MANET

براي جبران محدوديت هاي ارتباطات

تكنيك هاي كيفيت سرويس نيازمند بهينه سازي در استفادهاز منابع :

زيربناي كامال سيار منابع محدود در شبكه هايMANET

تامين كيفيت سرويس مورد نياز برنامه ها نيازمند يكپروتكل مسيريابي چندپخشي

: مشكل الگوريتم هاي پيشينعدم گارانتي منابع شبكه در قبال برنامه هاي پذيرفته شده

: راه حل ما پروتكلQoS-MAODV 2 بر اساس مدل ( 2 اليه كيفيت سرويسLqos)

3

مقدمه ( كيفيت سرويس QoSچيست ؟ )

مجموعه اي از سرويس هاي الزامي براي شبكه در طول انتقال يك جريان از مبدا به مقصد

هدف از مسيريابي چندپخشي مبتني بر كيفيت سرويسبهينه سازي بهره وري از منابع شبكه براي تامين الزامات نرم افزارهاي هاي ويژه

مشكالت پشتيباني از كيفيت سرويس در شبكه هايMANET: جابجايي گره هاسربار ناشي از عمليات مسيريابيمحدوديت انرژي

راه حل ما براي مقابله با مشكالت ) ارائه پروتكلQoS-MAODV : )

تخمين جابجايي گره ها بر اساس اندازه گيري پايداري گره هابررسي محدوديت انرژي بر اساس اندازه گيري شارژ گرهپيشگيري از سربار مسيريابي با روش هاي كد نويسي

4

مقدمه: روند اجراي روش كد نويسي براي كاهش سربار مسيريابي

) اتصال كد به منابع شبكه قابل دسترس ) در ابتدا در گره مبدابه روز رساني محاسبات در تمام گره هاي مياني مسير تصميم گيري گره مقصد بر اساس محاسبات انجام شده در انتها انتخاب مسير مناسب و پايدار بر اساس پارامتر هاي اليهApplication از قبيل

هزينه و گذردهي ,تاخير

: سه نوع نرم افزارهاي بررسي شدهحساس به تاخيرحساس به پهناي باندبدون محدوديت

در نظر گرفتن نوع نرم افزار در پروتكل ارائه شده برايمسيريابي

5

فعاليت هاي مرتبط الگوريتمSWAN:

گذردهي پايينناسازگاري با جابجايي گره ها

الگوريتمFQMM: مناسب براي شبكه هايMANET گره (50 با اندازه متوسط ) كمتر از

الگوريتمINSIGNIA: عدم مقياس پذيري

الگوريتم QoS-MAODV) پيشنهاد ما ( : پهناي باند و تاخير در انتخاب مسير,اعمال پارامتر هاي هزينه ميزان ,بهينه سازي در برقراري ارتباط از طريق كنترل پارامتر هاي جابجايي

انرژي و سربار مسيريابي

6

اليه كيفيت سرويس2معماري مدل اليه :2معيارهاي اليه هاي معماري كيفيت سرويس

( معيار هاي اليه شبكه Network Layer Metrics) ( معيار هاي اليه برنامه كاربرديApplication Layer Metrics)

: هدف از معيارهاي اليه شبكه متعادل كردن ميزان بهره ورياعمال محدوديت براي منابع شبكه) انتخاب مناسبترين مسيرها با توجه به نيازمندي نرم افزاري ) تابع كشف مسير

: هدف از معيار هاي اليه برنامه كاربرديانتخاب بهترين مسير از ميان مسيرهاي قابل قبول با توجه به پارامترهاي تاخير,

هزينه و گذردهي

7

اليه كيفيت سرويس2معماري مدل : معيارهاي اليه شبكه

Hop Countتعداد گره هاي ميان منبع و مقصد : استفاده از منابع كمتر (,حفاظت از منابع شبكه ) گره هاي كمتر•انتخاب كوتاهتري مسير•

Power Levelميزان شارژ گره : مشخص كننده ميزان در دسترس بودن گره•مشخص كننده بار گره•

Buffer Levelميزان بافر آزاد : مشخص كننده بار ايجاد شده در اين گره ناشي از عمليات مسيريابي•

Stability Levelواريانس ارتباطات گره با گره هاي همسايه : , QoS : ) High=11 , Medium=10 , Low=01كد اختصاصي بر حسب •

Selfish=00 (

8

اليه كيفيت سرويس2معماري مدل : معيارهاي اليه برنامه هاي كاربردي

( تاخيرDelay) ) مناسب نرم افزار هاي حساس به تاخير (1كالس •01كد •

( گذردهيThroughput) ) مناسب نرم افزار هاي حساس به پهناي باند و گذردهي ( 2كالس •10كد •

( هزينهCost) ) غير حساس (3كالس •11كد •

9

QoS-MAODVپروتكل MAODVيك پروتكل مسيريابي چند پخشي مبتني بر تقاضا :

QoS-MAODV توسعه : MAODV و پشتيباني از QoS با 2lqosمعماري

عملكرد پروتكلQoS-MAODV: ( كشف مسيرRoute Discovery) ( انتخاب مسيرPath Selection) ( سرويس متمايزService Differentiation)

10

QoS-MAODVپروتكل ( كشف مسيرRoute Discovery: )

با پارامترهاي : PREQ ارسال بستهSource-idSeq-noDest-idHop-count

پارامترQos-state: •Stability Level ( يكي از موارد : High=11 , Medium=10 , Low=01 ,

Selfish=00)

•Power Level ( يكي از موارد :High=11 , Medium=10 , Low=01 , Selfish=00)

• Buffer Level ( يكي از موارد :High=11 , Medium=10 , Low=01 , Selfish=00)

پارامترClass: (01 و كد 1حساس به تاخير ) كالس •

( 10 و كد 2نياز به گذردهي باال ) كالس •

(11 و كد 3بدون محدوديت ) كالس •11

QoS-MAODVپروتكل ( انتخاب مسيرPath Selection: )

انتخاب مسير بهينه توسط گره مقصد بر اساس پارامترهاي : پارامترClass:

: انتخاب مسير با كمترين تاخير انتها به انتها1كالس • : انتخاب مسير با ماكزيمم پهناي باند قابل استفاده2كالس • : كوتاهترين مسير3كالس •

پارامترQoS-State

ارسال مسير هاي انتخاب شده از مقصد به منبع از طريق بستهRREP

انتخاب بهترين مسير از طريق منبع با توجه به Power Levelباالتر

ارسال داده به مقصد از طرق مسير انتخابي12

QoS-MAODVپروتكل ( سرويس متمايزService Differentiation: )

گارانتي تامين منابع شبكه براي نرم افزارهاي پذيرفته شده با معماري سرويسمتمايز

معماري سرويس متمايز توسعه داده شده بر روي پروتكلMAODV ( روش زمان بندي بسته ها : صف بندي عادالنه مبتني بر كالسCB-WFQ)

رزرو صف براي هر كالس ترافيكي در هر گره

اعمال كالس بندي براي بسته هاي رسيده در گره مبدا

ارسال بسته ها به صف هاي وزن دار بر اساس نوع كالس

13

(Implementationپياده سازي ) پياده سازي بخش ها:

( معيارهاي اليه شبكهNetwork Layer Metrics) (Powerميزان شارژ ) • (Bufferاندازه بافر ) • (Stabilityميزان پايداري ) •

( معيارهاي اليه برنامه كاربرديApplication Layer Metrics) (Throughputگذردهي ) •

( سرويس متمايزService Differentitation) نوع كالس متنوع3پشتيباني از •

14

(Implementationپياده سازي ) معيارهاي اليه شبكه:

( ميزان شارژPower) روش محاسبه شارژ هر گره : •

Power = Min) Path-Power, Power (

( اندازه بافرBuffer) روش محاسبه ميانگين اندازه بافر در هر گره :•

Path. buffer = ) Hop * Path.buffer + buffer / Hop + 1 (

است0 برابر Selfish : Path. Bufferگره •

( ميزان پايداريStability) روش محاسبه : •

Path. Stub = Min ) Path. Stub, Stub (

15

(Implementationپياده سازي ) معيارهاي اليه برنامه كاربردي:

( گذردهيThroughput) روش محاسبه : •

Throughput = Total No. of bytes * 8 / ) Start-time – End-time (

: سرويس متمايز تخصيص اولويتHigh يا Lowبه هر جريان ترافيكي

: انواع كالس هاي ترافيكي (CPU Time% از زمان پردازنده ) 60 : اختصاص 1كالس •% از زمان پردازنده30 : اختصاص 2كالس •% از زمان پردازنده10 : اختصاص 3كالس •

16

نتايج شبيه سازي مقايسه پروتكل هايQoS-MAODV و MAODV:

: معيارهاي مقايسه پروتكل ها ( نرخ انتقال بستهPacket Delivery Ratio / PDR) ( نرخ دريافتReceiving Ratio) ( تاخير انتها به انتهاEnd-to-End Delay) ( گذردهيThroughput)

: مقايسه دو پروتكل در زمينه هاي ( سرعتSpeed) ( اندازه شبكهNetwork Size) ( تعداد فرستندهSender)

17

نتايج شبيه سازي مقايسه نرخ انتقال بسته ها و متوسط تاخير انتها به انتهاي

بسته ها در برابر سرعت

18

نتايج شبيه سازي مقايسه نرخ انتقال بسته ها و متوسط تاخير انتها به انتهاي

بسته ها در برابر تعداد گره ها

19

نتايج شبيه سازي ( مقايسه گذردهي در مقابل تعداد گره هاFig.5)

( مقايسه نرخ انتقال بسته ها در مقابل تعداد فرستندهFig.6)

20

نتيجه گيري پروتكلQoS-MAODV : MAODV با پشتيباني از كيفيت

سرويس

: اندازه گيري هاي اليه نرم ا افزاري فعاليت در مقصد انتخاب مسير بر پايه پارامتر هايQos-state, Class-app

: اندازه گيري هاي اليه شبكه كشف مسير بهينهپيدا كردن مسيري منطبق با كيفيت سرويس به سمت مقصد

انتخاب بهترين مسير بر پايهStability

در صورت مشاهده چند گره با شرايطStability مشابه انتخاب مسير بر پايه شارژ باالتر

21

منابع و مراجع

1. R.Sivakumar, P.Sinha and V.Bhaghavan,”CEDAR:A Core Extraction distributed Ad Hoc Routing Algorithm,” IEEE J. Selected Areas in Comm., vol.17,pp.1454-1465,1999.

2. S.Chen and K.Nahestedt,”Distributed quality-of-Service Routing in Ad Hoc Networks”, IEEE J. Selected Areas in Comm., vol.41,pp.120-124,1999.

3. Q.Xue and A.Ganz,’Ad Hos QoS on-demand Routing)AQOR( in Mobile Ad Hoc Networks”, J. Parallel and Distributed Computing, vol.41,pp.120-124,2003.

4. E.Pagani and G.P.Rossi,”A framework for the Admission Control QoS Multicast Traffic in Mobile Ad Hoc Networks,”Proc.Ninth ACM Int’l Workshop Wireless Mobile Multimedia )Multimedia ’01(, pp.3-12,2001.

5. P.Sinha ,R.Sivakumar, and V.Bhaghavan,”MCEDAR:Multicast Core Extraction distributed Ad Hoc Routing,”Proc.IEEE Wireless Comm. And Networking Conf. )WCNC’99(,PP.1313-1317,1999.

6. Kui Wu and Janelle Harms,”QoS support in Mobile Adhoc Networks’Computing science Department,University of Alberta,2001.

7. A.Veres,Campbell,A.T.Barry.M and L-H.Sun,”Supporting service differentiation in wireless packet using distributed control”,IEEE journal of selected areas in Communication. )JSAC(vol.19,No.10,pp.2094-2104,October 2001.

22

منابع و مراجع

8. Yufang Zhu and Thomas Kunz, ”MAODV Implementation for NS-2.26”,Systems and computer Engineering ,Carleton University, Technical Report SCE-04-01,Jan 2004.

9. The network simulator—NS-2 Notes and documentation and source code.Available at: http://www.isi.edu/nsnam/ns/

10. G.Ahn,A.Campbell,A.Veres, and L.Sun,’SWAN ; Service differentiation in Stateless Wireless Ad Hoc Networks,Proceeding of IEEE INFOCOM 2002,Jun 2002.

11. H.Xiao,K.G.Seah,A.Lo and K.C.Chua,”A flexible quality of service model for mobile adhoc networks’,IEEE Vehicular technology conference )VTC spring2000(,Tokyo,Japan,May 2000,PP. 445-449.

12. S.Lee,G.Ahn,X.Zhang and D.Campbell,’INSIGNIA ; An IPbased quality of service framework for Mobile Ad hoc Networks,”J of Parallel and Distributed Computing )JDDC(, vol.60,No.4,April 2000.

23

با سپاس و تشکر فراوان از استاد عزیزمجناب آقای دکتر خرسندي

برای تمام زحماتی که در طول ترم برای آموزش

هر چه بهتر دانشجویان متحمل گردیدند.

علي پورزحمتكشapz@aut.ac.ir

www.ali-pourzahmatkesh.com

1389تابستان

24