Distributed On-Line Schedule Adaptation for Balanced Slot Allocation in Bluetooth Scatternets and other Wireless Ad-Hoc Network Architectures

In this paper we propose an algorithm for design and on the fly modification of the schedule of an ad-hoc wireless network in order to provide fair service guarantees under topological changes. The primary objective is to derive a distributed coordination method for schedule construction and modification in Bluetooth scatternets. The algorithm proposed here has wider applicability, to any wireless ad-hoc network that operates under a schedule where the transmissions at each slot are explicitly specified over a time period of length T. First we introduce a fluid model of the system where the conflict avoidance requirements of neighboring links are relaxed while the aspect of local channel sharing is captured. In that model we propose an algorithm where the nodes asynchronously re-adjust the rates allocated to their adjacent links based only on local information. We prove that from any initial condition the algorithm finds the max-min fair rate allocation in the fluid model. Hence if the iteration is performed constantly the rate allocation will track the optimal even in regimes of constant topology changes. Then we consider the slotted system and propose a modification method that applies directly on the slotted schedule, emulating the effect of the rate re-adjusment iteration of the fluid model. Through extensive experiments in networks with fixed and time varying topologies we show that the latter algorithm achieves balanced rate allocation in the actual slotted system that are very close to the max-min fair rates. The experiments show also that the algorithm is very robust on topology variations, with very good tracking properties of the max-min fair rate allocation

A Comparison Study on the Performance of Different Applications using MANET Routing Protocols under Various Circumstances

Mobile adhoc network is a collection of mobile devices that communicate amongst each other using message passing to collaborate in a wireless medium, without any centralized management; each device acts as a router, sends and receive packets. Nodes can move freely and can set itself in any adhoc network. Adhoc networks are widely use in the absence of the wired network infrastructure. Quality of service of routing in ad hoc networks is an important and complicated issue with a changing topology. In this work we carried out a comparison study in a simulation scenarios on the performance of different routing protocols i.e., proactive and reactive, with different standard applications such as FTP, HTTP and database under various circumstances by means of network size, load, and speed of nodes. As a conclusion of this study, results show when measuring performance of delay and throughput of FTP, HTTP and Database traffic, delay and throughput metrics, using AODV, DSR, OLSR routing protocols, under 10, 50 and 100 nodes with spee of 10, 30 m/s. When using DSR routing protocol it showed the worst results under various network size and speed between other protocols, while when using AODV routing protocol it performed in a better way in which it showed a good performance in small and medium network size. OLSR routing protocol performed the best to be used in all network size especially in large network size.مانيت هي عبار ة عن مجموعة من االجهز ة تحتوي عمى أجهز ة السمكية، تتعاون مع بعضها البعض الرسال، استقبال و نقل المعمومات من خالل وسط السمكي، هوائي، من دون اي تحكم مركزي، كل جهاز يمكن اعتبار ة كجهاز راوتر يعتمد عمى نفسة بحيث يستقبل و يرسل المعمومات و هذة المجموعة تسمى بالمانيت. أي جهاز بهذة المجموعة يمكنة التحرك بحرية و يمكنة االنضمام الي مجموعة مانيت بالوقت الذي يريدة و بالمكان الذي يريدة. تستخدم المانيت باألمكان الذي اليوجد فيها بنية تحتية ثابتة، باألمكان التي يحصل فيها كوارث طبيعية و األمكان الذي يصعب فيها وجود اتصال بالوقت الذي يكون هو ضروري لوجود شبكة بين الجهز ة. تستخدم هذة األجهزة بروتوكالت لنقل المعمومات مثل DSR AODV و غيرها من البروتوكالت، حيث ان المانيت شبكة سريعة التغيير فان جودة هذة البروتوكالت هو أمر مهم. في هذة الرسالة قمنا بدراسة التطبيقات،database HTTP FTP ، لشبكة المانيت باستخدام البروتوكالت AODV ، DSR ، OLSR كال عمى حدى، تحت متغيرات و ظروف معينة لمعرفة اي بروتوكل هو االنسب الستخدامة مع اي تطبيق تحت هذة الظروف. و كنتيجة لهذة الدراسة، عند قياس أداء FTP ،Database، HTTP مقاييس اإلنتاجية، وذلك باستخدام AODV ،DSR ،OLSR بروتوكوالت التوجية ، تحت 01،01 و 011 عقدة وتصل سرعتها من 01 ، 01 م / ث.تبين انة عند استخدام بروتوكول توجية DSR أظهرت أسوأ نتائج في جميع اإلطار ت من حيت حجم الشبكة والسرعة بين البروتوكوالت األخرى، بينما عند استخدام بروتوكول التوجية AODV تنفذ ذلك بطريقة أفضل بحيت أظهرت أداء جيدا في حجم الشبكة الصغير والمتوسطة. اما بنسبة لبروتوكول التوجية OLSR اظهر أداء أفضل الستخدامها في جميع احجام الشبكة وخصوصا في حجم شبكة الواسع

Performance evaluation of Vehicular Ad Hoc Networks over high speed environment using NCTUns

Català: Cada any aproximadament un milió dues-centes mil persones moren en accidents de trànsit. D'aquesta dada es desprèn que els accidents de trànsit són la quarta causa de mortalitat al món. Degut a això, un gran nombre de governs i els majors fabricants de vehicles del món estan invertint temps i diners en recerca i desenvolupament per millorar la seguretat a les carreteres. Amb aquest objectiu, apareix el concepte de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET està basada en vehicles i estacions base intel·ligents que comparteixen informació a través de comunicacions inalàmbriques. Aquest intercanvi de dades podria tenir un gran impacte en la seguretat viària i la qualitat en la conducció però a més a més seria una nova font d' entreteniment mòbil. La millora en seguretat implicaria una reducció en el nombre d'accidents i les comunicacions inalàmbriques usades en mobilitat permetrien una optimització del transport. L'evolució de les VANETs en els últims anys i les seves aplicacions útils a les carreteres són les principals raons per dur a terme aquest projecte. El gran suport a aquest tipus de xarxes inalàmbriques sembla indicar que les VANETs són les xarxes del futur en entorns mòbils. En relació al projecte, el primer problema observat és que el protocol que s'usa específicament en VANETs (802.11p) només està disponible en pocs simuladors de xarxa i està en fase de desenvolupament. Per tant, la majoria de les funcions no estan implementades i això fa que el protocol no sigui madur. En conseqüència, es va triar un protocol àmpliament usat com és 802.11b per fer les proves en el simulador NCTUns. L?objectiu del projecte és avaluar el funcionament de VANETs usant el protocol 802.11b i el protocol d?encaminament AODV en un escenari d?autopista. Ajustant diferents paràmetres com el nombre de cotxes, la seva velocitat i el seu rang de cobertura és possible obtenir variacions en les mesures de pèrdues, throughput i retard extrem-a-extrem en la xarxa. El resultat final és que les mesures permeten saber quines són les comunicacions que es produeixen a la xarxa per cadascuna de les configuracions i la seva incidència en les condicions de conducció.Castellano: Cada año cerca de un millón doscientas mil personas fallecen en accidentes de tráfico. De este dato se desprende que los accidentes de tráfico son la cuarta causa de mortalidad en el mundo. Debido a esto, un gran número de gobiernos y los mayores fabricantes de vehículos del mundo están invirtiendo tiempo y dinero en investigación y desarrollo para mejorar la seguridad en las carreteras. Con este objetivo, aparece el concepto de VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. Una VANET se basa en vehículos y estaciones base inteligentes que comparten información por medio de comunicaciones inalámbricas. Este intercambio de datos podría tener un gran impacto en la seguridad vial y en la calidad de la conducción pero además sería una nueva fuente de entretenimiento móvil. La mejora en la seguridad implicaría una reducción en el número de accidentes y las comunicaciones inalámbricas utilizadas en movilidad permitirían optimizar el transporte. La evolución de las VANETs en los últimos años y sus aplicaciones útiles en las carreteras son las principales razones para llevar a cabo este proyecto. El gran apoyo a este tipo de redes inalámbricas parece indicar que las VANETs son las redes del futuro en entornos móviles. En relación al proyecto, el primer problema observado es que el protocolo específicamente utilizado en VANETs (802.11p) sólo está disponible en pocos simuladores de red y se encuentra en fase de desarrollo. Por lo tanto, la mayoría de funciones no están implementadas y esto hace que el protocolo no sea maduro. En consecuencia, se escogió un protocolo ampliamente utilizado como es 802.11b para realizar las pruebas en el simulador NCTUns. El objetivo del proyecto es evaluar el funcionamiento de VANETs utilizando el protocolo 802.11b y el protocolo de encaminamiento AODV en un escenario de autopista. Ajustando diferentes parámetros como el número de coches, su velocidad y su rango de cobertura es posible obtener variaciones en las medidas de pérdidas, throughput y retardo extremo-a-extremo en la red. El resultado final es que las medidas permiten saber cuáles son las comunicaciones que se producen en la red para cada una de las configuraciones y su incidencia en las condiciones de conducción.English: Every year about 1.2 million people die because of traffic accidents [1]. This means that traffic accidents are the fourth cause of mortality in the world. Therefore, several governments and the most important car manufacturers are investing time and money on research and development in order to improve road safety. At this respect, appears the concept of VANET: Vehicular Ad-hoc NETwork. A VANET is based on smart cars and base-stations that share information via wireless communications. This interchange of data may have a great impact on safety and driving quality but also could be another source of mobile entertainment. This improvement on safety would imply reducing the number of accidents. In addition, the use of wireless communications in mobility would lead to an optimization of transport. The evolution of VANETs in the last years and their useful applications on the road has been the main reason to develop this project. The great support of many people to this type of wireless networks suggests that VANETs are the networks of the future in mobile environments. Regarding the project, the first problem encountered is that the network protocol specially designed for VANETs, IEEE 802.11p, is only available in a few of the network simulators and is on phase of development. This fact means that most of the functions are not implemented so it cannot be considered as a mature protocol. As a consequence, a widely used protocol as IEEE 802.11b was chosen and all the tests were performed on NCTUns simulator. So the purpose of this project is to evaluate the performance of VANETs by using 802.11b protocol and AODV routing protocol in a highway scenario. By adjusting different parameters like number of cars, their speed and their range of coverage, variations on measures of loss ratio, throughput and end-to- end delay were detected on the network. Finally, the measures help to know about network communications for each of the cases and their incidence on driving conditions

Construction et maintenance d'une dorsale virtuelle dans les réseaux AD HOC mobiles

Un réseau ad hoc mobile est un réseau complètement distribué ne nécessitant pas d'infrastructure fixe. Les terminaux sont libres de se déplacer n'importe quand et dans n'importe quelle direction. L'absence d'une infrastructure nécessite la collaboration de tous les terminaux pour acheminer le trafic d'une source vers une destination. De nombreux protocoles de routage ont été proposés pour assurer le relayage multi saut, utilisant différentes approches (réactives, proactives et hybrides). Toutefois, les performances de ces protocoles se dégradent en présence de la mobilité. Dans cette thèse, nous proposons d'améliorer la performance des protocoles de routage dans les réseaux ad hoc en construisant une dorsale virtuelle. Une dorsale virtuelle est un sous-ensemble de noeuds sélectionnés de façon à ce que chaque noeud dans le réseau possède au moins un voisin dans la dorsale. L'ensemble des noeuds qui forment la dorsale doit être toujours maintenu connecté même quand les noeuds changent de position. Plus la taille de la dorsale est minimale, plus la maintenance est efficace. Pour construire la dorsale, nous avons proposé un nouvel algorithme basé sur l'approximation de l'ensemble de domination connexe de taille minimale (MCDS). Un réseau ad hoc est généralement modélisé par un graphe à disque unitaire UDG (Unit Disc Graph). Trouver l'ensemble MCDS dans un graphe UDG est un problème NP-Complet. Dans le but de réduire cette complexité, nous avons décomposé le problème en deux étapes: la première étape consiste à déterminer l'ensemble de domination connexe (MDS) au moyen d'une formulation en programmation linéaire et la deuxième étape consiste à trouver l'arbre de recouvrement de l'ensemble MDS et en déduire l'ensemble MCDS. Les résultats de simulations montrent bien que la solution donnée par notre algorithme est très proche de celle fournie par l'analyse théorique. De plus, la taille de la dorsale est nettement inférieure comparée à d'autres algorithmes proposés dans la littérature quand la taille du réseau augmente. Nous avons également proposé une procédure de maintenance distribuée. Cette procédure est basée sur un échange simple des messages de contrôle hello modifiés, ces messages étant utilisés pour la découverte au voisinage. Un noeud qui change de position va alors appliquer cette procédure pour se connecter à la dorsale. Une maintenance locale de la dorsale sera effectuée dans la zone où le noeud va se retrouver dans sa nouvelle position. Les résultats de simulation ont démontré l'efficacité et la fiabilité de cette approche. En effet, plus de 90% des noeuds restent connectés pour une mobilité élevée (vitesse moyenne égale à 30 m/s). De plus, cette procédure est peu sensible au facteur de mise à l'échelle (Scalability). La nature distribuée de la procédure de maintenance s'adapte bien à la dynamique de la structure du réseau engendrée par le mouvement des noeuds. Dans le but de vérifier l'amélioration apportée par la présence d'une dorsale pour les protocoles de routage dans les réseaux ad hoc mobiles, nous avons comparé les performances de certains protocoles de routage, en fonction de la mobilité, en présence de la dorsale avec leurs performances dans leurs versions standards. Les résultats de simulations ont démontré qu'une amélioration de leurs performances peut atteindre 20% pour certains protocoles même pour une mobilité élevée. En conclusion, ce travail de recherche présente de nouvelles solutions pour différents problèmes reliés au routage dans les réseaux ad hoc mobiles