Μελέτη και ανάπτυξη αυτοοργανούμενων ασύρματων δικτύων αισθητών

• Main Author: Κατσάνος, Χρήστος
• Other Authors: Κουμπιάς, Σταύρος
• Language: gr
• Published: 2011
• Subjects: Ασύρματα δίκτυα; Αυτοοργανούμενα δίκτυα; Αλγόριθμοι δρομολόγησης; 681.2; Wireless networks; Ad hoc networks; Routing algorithms
• Online Access: http://nemertes.lis.upatras.gr/jspui/handle/10889/4163

Στις ημέρες μας, εμφανίζεται ολοένα και σε περισσότερα πλαίσια η ανάγκη για την ανάπτυξη αξιόπιστων ασύρματων αυτοοργανούμενων δικτύων (Mobile Ad hoc Networks). Τα δίκτυα αυτά δεν απαιτούν την ύπαρξη μίας σταθερής υποδομής ή διαδικασίας προετοιμασίας και εγκατάστασης, ενώ παράλληλα επιτρέπουν τη δημιουργία δυναμικών και συχνά μεταβαλλόμενων τοπολογιών με υπολογιστικούς κόμβους που κινούνται με τυχαίο τρόπο και συχνά χαρακτηρίζονται από αυστηρούς ενεργειακούς περιορισμούς. Το πρόβλημα της αποτελεσματικής σχεδίασης και ανάπτυξης αυτοοργανούμενων δικτύων αποτελεί μία πρόκληση που έχει προσελκύσει αρκετές ερευνητικές προσπάθειες. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας, το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη μελέτη αλγορίθμων δρομολόγησης δεδομένων μεταξύ των κόμβων ενός αυτοοργανούμενου ασύρματου δικτύου. Αρχικά, παρατίθεται μία κριτική επισκόπηση των αλγορίθμων δρομολόγησης που υπάρχουν στη βιβλιογραφία. Στη συνέχεια, λαμβάνει χώρα η υλοποίηση του πρωτοκόλλου ZRP (Zone Routing Protocol), το οποίο όπως προκύπτει από την προαναφερθείσα κριτική επισκόπηση παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα για αυτήν την κατηγορία δικτύων. Ακολουθεί η παρουσίαση τριών σειρών προσομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν για την ποσοτική αξιολόγηση του ZRP πρωτοκόλλου σε διάφορα σενάρια φορτίου και κινητικότητας των υπολογιστικών κόμβων. Παράλληλα, πραγματοποιήθηκε και μία εκτεταμένη ποσοτική σύγκριση του DSR πρωτοκόλλου με το ZRP. Τέλος, στο πλαίσιο της εργασίας προτείνεται μία βελτιωμένη παραλλαγή του πρωτοκόλλου ZRP, το επονομαζόμενο AZRP (Adaptive Zone Routing Protocol). Το AZRP πρωτόκολλο προσπαθεί να βελτιώσει και να επεκτείνει τους μηχανισμούς του ZRP εισάγοντας μία τεχνική αυτόματης προσαρμογής του μεγέθους της ζώνης δρομολόγησης κάθε κόμβου. Με αυτόν τον τρόπο το AZRP μπορεί να προσαρμόζεται πιο αποτελεσματικά σε οποιαδήποτε κατάσταση του δικτύου ανά πάσα χρονική στιγμή. Η ιδέα αυτή οδήγησε και σε μία σχετική επιστημονική δημοσίευση στο πλαίσιο της διπλωματικής αυτής. === Nowadays, there is a growing need to deploy reliable mobile ad hoc networks (MANETs). These networks enable the development of dynamic and frequently changing topologies of computational nodes that move randomly, and typically have energy consumption limitations, without relying on a centralized, pre-configured infrastructure. The abundance of challenges in the design and deployment of such networks has attracted the interest of many research efforts. The focus of this thesis is on the study of routing algorithms for MANETs. Initially, the thesis presents a critical survey of such routing algorithms mentioned in the bibliography. Next, an implementation of the ZRP protocol (Zone Routing Algorithm) is presented, which according to the aforementioned survey was found to have significant advantages for MANETs. Subsequently, three sets of simulations that evaluated the performance of the ZRP protocol in different scenarios of node mobility and network traffic are presented. In addition, an extended quantitative comparison of the DSR and ZRP protocol performance is also presented. Finally, in the context of this thesis a new, improved version of the ZRP protocol is proposed, named AZRP (Adaptive Zone Routing Protocol). The AZRP protocol tries to improve the performance of ZRP by introducing a mechanism that automatically adjusts the size of the routing zone of each node based on the overall network traffic and node mobility. The latter idea led to a related publication in the context of this thesis.