On The Recovery Performance of Single- and Multipath OLSR in Wireless Multi-Hop Networks

International audienceIn this paper, we study and improve the recovery properties of single and multipath routing strategies when facing network failure situations. In particular, we focus our study on two MANET routing protocols: OLSR and its multipath extension MP-OLSR. In various wireless multi-hop network environments, especially in multiple chain topologies, we define and seek to evaluate the latency introduced by these protocols to find a new path after a link failure. Theoretical estimations and simulation results show that, under dual chain-topologies, this latency can be too long and incompatible with the needs of loss and delay constrained applications. As the source nodes cannot detect link failures immediately because of the delay incurred by the well-known nature of link state protocols in general, and of OLSR Topology Control (TC) messages in particular, these nodes keep sending packets along broken paths. We thus study the inconsistencies between the actual network topology and the nodes' own representation. After analyzing the consequences of this long latency, we seek to alleviate these problems with the introduction of adapted mechanisms. We propose three new different schemes and accordingly extend the original OLSR and MP-OLSR protocols in order to decrease the expected latency and improve the protocol performance. Simulation results show a steep decrease of the latency when using these new schemes in dual chain-topologies. We also discuss these results in terms of packet loss, end-to-end delay and overhead

Multipath routing techniques for wireless multi-hop networks

Un réseau sans fil multi-saut est un ensemble d’entités mobiles et/ou fixes formant un réseau dynamique temporaire avec ou sans l’aide de toute administration centralisée. Cette particularité rend le routage problématique en cas d’instabilité des éléments qui composent les communications non directes. Afin de palier ces problèmes, de nouvelles formes de routage sont utilisées comme le routage multi-chemin (MC). Le routage MC permet d’envoyer les données sur des chemins multiples et semble être une solution efficace pour ces réseaux. Le but de cette thèse est d’étudier les techniques de routage MC dans un contexte sans fil multi-saut en vue d’obtenir de meilleures performances. Nous avons choisi pour notre étude une extension MC du protocole OLSR, appelée MP-OLSR. Nous évaluons ses performances sous divers scénarios sous NS-2. Ces tests d’évaluation nous ont amenés à mettre en ´evidence deux problèmes dans MP-OLSR : la réactivité du protocole de routage MC suite à des ruptures de route et la stratégie de répartition des données sur les chemins multiples. Nous avons étudié la réactivité de tels mécanismes dans MP-OLSR. Nous avons proposé trois nouvelles techniques de réparation de pannes qui diminuent les temps de rétablissement d’une route et réduisent le taux de perte des flux transmis. Nous proposons aussi un mécanisme qui détecte la dégradation de la qualité des liens durant le transfert d’un trafic de données. Les informations déduites de ce mécanisme servent à adapter la proportion de trafic à affecter à chaque chemin selon les conditions réseaux. Cette nouvelle variante du protocole MP-OLSR est évaluée par simulation.Wireless multi-hop networks consist of a collection of mobile and/or fixed nodes which dynamically exchange data with (or without) reliance on a (any) centralized administration. They are by definition self-organized. The frequent topological changes make multi-hop routing a crucial issue for these networks. To overcome these problems, new forms of routing schemes are used as the multipath routing (MP). MP routing uses multiple paths to send data and can be regarded as an effective solution for these networks. The purpose of this PhD thesis is to study the MP routing techniques in a wirelessmulti-hop context for better performance. We choose for our study a MP extension of OLSR, called MP-OLSR. We evaluate its performance under various scenarios in NS-2. These tests have led us to highlight two problems in MP-OLSR : the long recovery delays when facing network failure situations and the allocation strategy of data on multiple paths. We define and seek to evaluate the latency introduced by both protocols OLSR and MP-OLSR to find a new path after a link failure. We propose three new different recovery schemes and accordingly extend these original protocols in order to decrease theexpected latency and reduce the packet loss rate of transmitted flow. We also propose a mechanism which is able to detect the deterioration of the link quality during the transfer of data traffic. The information derived from this mechanism is used to adjust the proportion of traffic to be assigned to each path according to network conditions. This new version of MP-OLSR protocol is evaluated by simulation

Stratégies de routage multi-chemin dans les réseaux sans fil multi-sauts

Wireless multi-hop networks consist of a collection of mobile and/or fixed nodes which dynamically exchange data with (or without) reliance on a (any) centralized administration. They are by definition self-organized. The frequent topological changes make multi-hop routing a crucial issue for these networks. To overcome these problems, new forms of routing schemes are used as the multipath routing (MP). MP routing uses multiple paths to send data and can be regarded as an effective solution for these networks. The purpose of this PhD thesis is to study the MP routing techniques in a wirelessmulti-hop context for better performance. We choose for our study a MP extension of OLSR, called MP-OLSR. We evaluate its performance under various scenarios in NS-2. These tests have led us to highlight two problems in MP-OLSR : the long recovery delays when facing network failure situations and the allocation strategy of data on multiple paths. We define and seek to evaluate the latency introduced by both protocols OLSR and MP-OLSR to find a new path after a link failure. We propose three new different recovery schemes and accordingly extend these original protocols in order to decrease theexpected latency and reduce the packet loss rate of transmitted flow. We also propose a mechanism which is able to detect the deterioration of the link quality during the transfer of data traffic. The information derived from this mechanism is used to adjust the proportion of traffic to be assigned to each path according to network conditions. This new version of MP-OLSR protocol is evaluated by simulation.Un réseau sans fil multi-saut est un ensemble d’entités mobiles et/ou fixes formant un réseau dynamique temporaire avec ou sans l’aide de toute administration centralisée. Cette particularité rend le routage problématique en cas d’instabilité des éléments qui composent les communications non directes. Afin de palier ces problèmes, de nouvelles formes de routage sont utilisées comme le routage multi-chemin (MC). Le routage MC permet d’envoyer les données sur des chemins multiples et semble être une solution efficace pour ces réseaux. Le but de cette thèse est d’étudier les techniques de routage MC dans un contexte sans fil multi-saut en vue d’obtenir de meilleures performances. Nous avons choisi pour notre étude une extension MC du protocole OLSR, appelée MP-OLSR. Nous évaluons ses performances sous divers scénarios sous NS-2. Ces tests d’évaluation nous ont amenés à mettre en ´evidence deux problèmes dans MP-OLSR : la réactivité du protocole de routage MC suite à des ruptures de route et la stratégie de répartition des données sur les chemins multiples. Nous avons étudié la réactivité de tels mécanismes dans MP-OLSR. Nous avons proposé trois nouvelles techniques de réparation de pannes qui diminuent les temps de rétablissement d’une route et réduisent le taux de perte des flux transmis. Nous proposons aussi un mécanisme qui détecte la dégradation de la qualité des liens durant le transfert d’un trafic de données. Les informations déduites de ce mécanisme servent à adapter la proportion de trafic à affecter à chaque chemin selon les conditions réseaux. Cette nouvelle variante du protocole MP-OLSR est évaluée par simulation

Stratégies de routage multi-chemin dans les réseaux sans fil multi-sauts

Un réseau sans l multi-saut est un ensemble d entités mobiles et/ou xes formant un réseau dynamique temporaire avec ou sans l aide de toute administration centralisée. Cette particularité rend le routage problématique en cas d instabilité des éléments qui composent les communications non directes. A n de palier ces problèmes, de nouvelles formes de routage sont utilisées comme le routage multi-chemin (MC). Le routage MC permet d envoyer les données sur des chemins multiples et semble être une solution e cace pour ces réseaux. Le but de cette thèse est d étudier les techniques de routage MC dans un contexte sans l multi-saut en vue d obtenir de meilleures performances. Nous avons choisi pour notre étude une extension MC du protocole OLSR, appelée MP-OLSR. Nous évaluons ses performances sous divers scénarios sous NS-2. Ces tests d évaluation nous ont amenés à mettre en evidence deux problèmes dans MP-OLSR : la réactivité du protocole de routage MC suite à des ruptures de route et la stratégie de répartition des données sur les chemins multiples. Nous avons étudié la réactivité de tels mécanismes dans MP-OLSR. Nous avons proposé trois nouvelles techniques de réparation de pannes qui diminuent les temps de rétablissement d une route et réduisent le taux de perte des ux transmis. Nous proposons aussi un mécanisme qui détecte la dégradation de la qualité des liens durant le transfert d un tra c de données. Les informations déduites de ce mécanisme servent à adapter la proportion de tra c à a ecter à chaque chemin selon les conditions réseaux. Cette nouvelle variante du protocole MP-OLSR est évaluée par simulation.Wireless multi-hop networks consist of a collection of mobile and/or xed nodes which dynamically exchange data with (or without) reliance on a (any) centralized administration. They are by de nition self-organized. The frequent topological changes make multi-hop routing a crucial issue for these networks. To overcome these problems, new forms of routing schemes are used as the multipath routing (MP). MP routing uses multiple paths to send data and can be regarded as an e ective solution for these networks. The purpose of this PhD thesis is to study the MP routing techniques in a wirelessmulti-hop context for better performance. We choose for our study a MP extension of OLSR, called MP-OLSR. We evaluate its performance under various scenarios in NS-2. These tests have led us to highlight two problems in MP-OLSR : the long recovery delays when facing network failure situations and the allocation strategy of data on multiple paths. We de ne and seek to evaluate the latency introduced by both protocols OLSR and MP-OLSR to nd a new path after a link failure. We propose three new di erent recovery schemes and accordingly extend these original protocols in order to decrease theexpected latency and reduce the packet loss rate of transmitted ow. We also propose a mechanism which is able to detect the deterioration of the link quality during the transfer of data tra c. The information derived from this mechanism is used to adjust the proportion of tra c to be assigned to each path according to network conditions. This new version of MP-OLSR protocol is evaluated by simulation.LYON-ENS Sciences (693872304) / SudocSudocFranceF

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