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Performance Comparison of a Position-Based Routing Protocol for VANET

Performance Comparison of a Position-Based Routing Protocol for VANET. Takano, A.; Okada, H.; Mase, K.; Mobile Adhoc and Sensor Systems, 2007. MASS 2007. IEEE Internatonal Conference on. 指導教授：郭文興 老師 學生：楊舒智. 目錄. Abstract Introduction Related Work Characteristic Analysis

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Presentation Transcript

  1. Performance Comparison of a Position-Based Routing Protocol for VANET Takano, A.; Okada, H.; Mase, K.; Mobile Adhoc and Sensor Systems, 2007. MASS 2007. IEEE Internatonal Conference on 指導教授：郭文興 老師 學生：楊舒智

  2. 目錄 • Abstract • Introduction • Related Work • Characteristic Analysis • Next-Hop Forwarding Method • Directed Flooding Method • Numerical Examples • An Ideal Situation • A Realistic Situation • Conclusions

  3. Abstract • VANET是一種車輛之間在移動的ad hoc網路裡互相通信的一種應用。每台車利用GPS或是其他的方法來測出它的位置資訊。 • 基於位置的路由是其中一種有用的方法，它可以大致分類為Next-Hop Forwarding(預定下次跳躍)和Directed Flooding(區域廣播)兩種方法。

  4. Introduction • 車輛之間的通訊系統是MANET裡面的其中一種比較有前途的應用。這個系統就被稱為VANET。 • MANET的路由協定分成兩種類型：基於拓墣的路由和基於位置的路由。 • VANET可以利用位置資訊來執行有效的通訊。利用位置資訊的路由協定就稱為基於位置的路由協定。基於位置的路由協定可以分為Next-Hop Forwarding和Directed Flooding兩種方法。

  5. Related Work Next-Hop Forwarding的方法是在單次跳躍中，將封包往前丟給一個預定的下次跳躍節點的一種方法[5][6]。 這種方法依據發送者的位置訊息來決定下一次跳躍的節點、鄰近節點、和目的節點。 要從鄰近節點接收到位置訊息，每個節點會先交換一個問候的訊息封包(hello packet)，而且裡面會包含傳送的那個節點的ID和位置訊息，否則每個節點會經由廣播請求收集鄰近節點的訊息。

  6. Related Work Directed Flooding方法就是在一個區域裡面把封包丟給每一個節點，這個區域稱為forwarding zone[7][8]。 每個節點之間不會互相交換問候訊息，因為這個方法不需要鄰近節點的位置訊息。

  7. Characteristic Analysis • 一般來講，車輛之間的距離呈指數分布的時候，車輛將會運行自由速度。當車輛的速度受到附近車輛影響的時候，車輛之間的距離會變成Erlang分布[11]。 • 假設R是節點之間的平均距離， 是最大傳輸範圍， 是來源節點到目的節點之間的距離， 就是範圍內節點的數量(節點密度)。

  8. Characteristic Analysis－Next-Hop Forwarding Method • 在這篇paper裡面，我們定義最大行進距離是 ，並且選擇來源和目的節點之間，與來源節點距離剛好是 的節點來作為下一次的跳躍。 • 每個case(包含重傳)的最大傳輸次數計為 ，而 代表傳輸距離 r 的時候，傳輸的錯誤率。在L個bits之中，封包成功接收的機率可以表示為

  9. Characteristic Analysis－Next-Hop Forwarding Method • 單次跳躍傳輸的平均行進距離設為 ，它可以表示為 • 因為每一次跳躍傳輸都是獨立的，來源和目的之間的封包傳遞率可以被寫為

  10. Characteristic Analysis－Next-Hop Forwarding Method • 一次跳躍的平均傳輸次數(包含重傳)可以表示成 • 正常情況下，封包從來源傳送到目的地所花費的時間，定義為延遲時間

  11. Characteristic Analysis－Next-Hop Forwarding Method • 另外，如果節點之間的距離是常數的時候，(3)和(5)可以簡化為

  12. Characteristic Analysis－Directed Flooding Method • 假定flooding的時候都是理想情況，如果forwarding zone裡面有些節點成功接收到封包，那將會選擇最接近目的的節點來傳遞封包。forwarding zone裡面的節點數量訂為n，單次跳躍封包成功接收的機率可以表示為

  13. Characteristic Analysis－Directed Flooding Method • 單次跳躍傳輸的平均行進距離 • 而來源到目的地的封包傳輸率是 • 正常情況下的延遲時間為

  14. Characteristic Analysis－Directed Flooding Method • 如果節點之間的距離是常數的話， ，而(8)~(10)可以被簡化為

  15. Numerical Examples

  16. Numerical Examples－An Ideal Situation

  17. Numerical Examples－An Ideal Situation

  18. Numerical Examples－A Realistic Situation • flooding帶來額外的系統負荷和封包碰撞的問題在前面都沒有考慮進去。在這個部份將會考慮比較現實的狀況然後進行模擬。 • Next-Hop Forwarding有可能在選擇最接近目的地節點的情形下，讓接收端處在一個不好的環境，因為它選擇的節點和傳送端之間的距離太遠。 • Directed Flooding的情形是每個節點都從forwarding zone裡面接收封包，並且設定一段時間後轉發(當節點沒有從其他節點接收到相同的封包的時候，它就開始轉發封包的工作)。

  19. Numerical Examples－A Realistic Situation

  20. Numerical Examples－A Realistic Situation

  21. Conclusions • 理想狀況下： • (a) 常數分布： • Next-Hop Forwarding－傳輸率穩定，延遲隨節點密度上升 • Directed Flooding－傳輸率隨節點密度上升，延遲穩定 • (b) 指數分布： • Next-Hop Forwarding－傳輸率在節點密度低的時候較有優勢，延遲較高 • Directed Flooding－傳輸率在節點密度高的時候較有優勢，延遲較低 • (c) Erlang分布： • Next-Hop Forwarding－傳輸率在節點密度低的時候較有優勢，延遲較高 • Directed Flooding－傳輸率在節點密度高的時候較有優勢，延遲較低，且有機會達到較高傳輸率

  22. Conclusions • 現實狀況下： • Next-Hop Forwarding－傳輸率在節點密度低的時候較有優勢，但前提是必須要適度控制最大行進距離 • Directed Flooding－傳輸率在節點密度高的時候較有優勢。

  23. References • [1] Road Bureau, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, Japan, http://www.mlit.go.jp/road/ITS/ • [2] InternetITS, http://www.internetits.org/ • [3] T.Clausen, and P.Jacquet, “Optimized Link State Routing Protocol (OLSR),” IETF Experimental RFC 3626, Oct 2003. • [4] C.E.Perkins, E.M.Belding-Royer, and S.Das, “Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing,” IETF RFC 3561, July 2003. • [5] B.Karp and H.T.Kung, ”GPSR: greedy perimeter stateless routing for wireless networks,” In Proceedings of the ACM/IEEE International conference on Mobile Computing and Networking(MobiCom’00), pp.243-254, Aug 2000.

  24. References • [6] X. Lin and I. Stojmenovic, “Geographic distance routing in ad hoc wireless networks,” Technical report TR-98-10, SITE, University of. Ottawa, December 1998. • [7] Y.-B.Ko and N.H.Vaidya, “Flooding-Based Geocasting Protocols for Mobile Ad Hoc Networks,” Mobile Networks and Applications 7, pp.471-480, 2002. • [8] M.Heissenbuttel and T.Braun, ”BLR: Beacon-Less Routing Algorithm for Mobile Ad-Hoc Networks,” Computer Communications, Vol.27, No.11, pp.1076-1086, 2004. • [9] K.Mase, “Inter-Vehicle Communications and Mobile Ad hoc Networks,” IEICE Transaction Communications, Vol.J89-B, No.6, pp.824-835, June 2006.

  25. References • [10] Y.Hirayama, H.Okada, T.Yamazato and M.Katayama, “Time-dependent analysis of the multiple-route packet combining scheme in wireless multihop networks,” International Journal of Wireless Information Networks, vol.12, no.1, pp.35-45, Jan. 2005. • [11] S.Tsugawa and S.Kato, “Evaluation of Incident Information Transmission on Highways over Inter-Vehicle Communications,” Technical Report of IEICE, ITS2003-1, pp.1-5, May 2003. • [12] Scalable Network Technologies, http://www.scalablenetworks.com/

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