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An Automatic Solution to Checking Compatibility between Routing Metrics and ProtocolsLiu, Chang 19 January 2016 (has links)
Routing metrics are important mechanisms to adjust routing protocols' path selection according to the needs of a network system. However, if a routing metric design does not correctly match a particular routing protocol, the protocol may not be able to find an optimal path; routing loops can be produced as well. Thus, the compatibility between routing metrics and routing protocols is increasingly significant with the widespread deployment of wired and wireless networks. However, it is usually difficult to tell whether a routing metric can be perfectly applied to a particular routing protocol. Manually enumerating all possible test cases is very challenging and often infeasible. Therefore, it is highly desirable to have an automatic solution so that one can avoid putting an incompatible combination of routing metric and protocol into use. In this thesis, the above issue has been addressed by developing two automated checking systems for examining the compatibility between real world routing metric and protocol implementations. The automatic routing protocol checking system assumes that some properties of routing metrics are given and the system's job is to check if a new routing protocol is able to achieve optimal, consistent and loop- free routing when it is combined with metrics that hold the given metric properties. In contrast to the protocol checking system, the automatic routing metric checking system assumes that a routing protocol is given and the checking system needs to verify if a new metric implementation will be able to work with this protocol. Experiments have been conducted to verify the correctness of both protocol and metric checking systems. / Master of Science
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Vers des mécanismes de routage robustes et optimisés pour un réseau sans fil métropolitain et collaboratif. / Towards robust and optimized routing mechanisms in a wireless metropolitan and collaborative networkHouaidia, Chiraz 11 May 2016 (has links)
Les réseaux sans fil maillés offrent une infrastructure pour interconnecter les stations d’accès de réseaux de différentes technologies. Ils disposent d’une topologie maillée où tous les routeurs sont connectés de proche en proche sans hiérarchie centrale. Le routage des données, dans ce type de réseaux, doit être réalisé tout en optimisant les ressources du réseau et en respectant au mieux les exigences de QoS des utilisateurs. Dans cette thèse, nous proposons un routage orienté qualité de service dans un réseau sans fil métropolitain grâce à une approche de type cross-layer. Nous avons commencé par étudier l’impact des couches PHY et MAC sur le routage afin d’en déduire la meilleure combinaison protocolaire pour un réseau sans fil maillé. Nous avons, par la suite, orienté notre travail sur l’étude du comportement du protocole de routage OLSR sous différentes métriques de routage. Les résultats de cette étude ont confirmé les limites des métriques existantes à reproduire la qualité réelle des liens et ont soulevé plusieurs points d’optimisation sur lesquels nous avons focalisé. Nous avons donc proposé de nouvelles métriques qui renseignent sur la qualité des liens, en se basant sur les caractéristiques PHY et MAC des liens réseaux, notamment la disponibilité du lien, le taux de perte, la bande passante résiduelle, etc. L’acquisition de ces paramètres des couches basses se fait à l’aide d’un mécanisme de cross-layer. Ces métriques permettent d’appréhender les interférences inter-flux et d’éviter de créer des goulots d’étranglement en équilibrant les charges sur les différents liens. En se basant sur le modèle de graphe de conflit et le calcul des cliques maximales, nous avons proposé une méthode d’estimation de la bande passante résiduelle qui permet de considérer, en plus, les interférences intra-flux. Finalement, nous avons proposé un protocole de routage qui supporte cette métrique et nous avons étudié ses performances par simulation en comparaison avec d’autres métriques et protocoles de routage existants. Les résultats obtenus ont révélé l’aptitude de notre protocole à supporter le passage à l’échelle du réseau ainsi que sa capacité à choisir les routes offrant le plus de débit et le moins de délai, permettant ainsi, une meilleure livraison du trafic de données. / Wireless Mesh Networks provide infrastructure to interconnect access stations in networks of different technologies. They have a mesh topology where all the routers are connected with no central hierarchy. Routing in WMNs must be carried out while optimizing network resources and respecting the best user QoS requirements. In this thesis, we propose a QoS-oriented routing in a metropolitan wireless network using a cross-layer approach. We first studied the impact of the PHY and MAC layers on routing to deduce the best combination protocol for a wireless mesh network. We have subsequently focused our work on studying the behavior of the OLSR routing protocol with different routing metrics. The results of this study confirmed the limits of existing metrics to reproduce the real link quality and raised a number of optimization points on which we focused. We have, therefore, proposed new metrics that provide information about link quality, based on PHY and MAC characteristics, including the link availability, the loss rate, the available bandwidth, etc. These low layers parameters are acquired using a cross-layer mechanism. These metrics allow to apprehend inter-flow interferences and avoid bottleneck formation by balancing traffic load on the links. Based on the conflict graph model and calculation of maximal cliques, we proposed a method to estimate the available bandwidth of a path which considers, in addition, intra-flow interferences. Finally, we proposed a routing protocol that supports this metric and we studied by simulation its performances compared to different existing routing metrics and protocols. The results revealed the ability of our protocol to support the network scalability as well as its ability to choose routes with high throughput and limited delay, thus, better delivery of data traffic.
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A Performance Evaluation of RPL in Contiki / A Performance Evaluation of RPL in ContikiAli, Hazrat January 2012 (has links)
A Wireless Sensor Network is formed of several small devices encompassing the capability of sensing a physical characteristic and sending it hop by hop to a central node via low power and short range transceivers. The Sensor network lifetime strongly depends on the routing protocol in use. Routing protocol is responsible for forwarding the traffic and making routing decisions. If the routing decisions made are not intelligent, more re-transmissions will occur across the network which consumes limited resources of the wireless sensor network like energy, bandwidth and processing. Therefore a careful and extensive performance analysis is needed for the routing protocols in use by any wireless sensor network. In this study we investigate Objective Functions and the most influential parameters on Routing Protocol for Low power and Lossy Network (RPL) performance in Contiki (WSN OS) and then evaluate RPL performance in terms of Energy, Latency, Packet Delivery Ratio, Control overhead, and Convergence Time for the network. We have carried out extensive simulations yielding a detailed analysis of different RPL parameters with respect to the five performance metrics. The study provides an insight into the different RPL settings suitable for different application areas. Experimental results show ETX is a better objective, and that ContikiRPL provides very efficient network Convergence (14s), Control traffic overhead (1300 packets), Energy consumption (1.5% radio on time), Latency (0.5s), and Packet Delivery Ratio (98%) in our sample RPL simulation of one hour with 80 nodes, after careful configuration of DIO interval minimum/doublings, Radio duty cycling, and Frequency of application messages. / En Wireless Sensor Network består av flera små enheter som omfattar de förmåga avkänning en fysisk egenskap och skicka den hoppa med hopp till en centrala noden via låg effekt och kort sändtagare räckvidd. Det sensornätverk livslängd är starkt beroende av routingprotokoll som används. Routingprotokoll är ansvarar för att vidarebefordra trafik och göra routing beslut. Om dirigeringen beslut som fattas inte är intelligenta, kommer fler återsändningar förekomma på nätverk som förbrukar begränsade resurser trådlösa sensornätverk som energi, bandbredd och bearbetning. Därför är en noggrann och omfattande prestanda analys behövs för routingprotokoll används av alla trådlösa sensornätverk. I denna studie undersöker vi mål Funktioner och den mest inflytelserika parametrar Routing Protokoll för låg effekt och Förstörande nätverk (RPL) prestanda i Contiki (WSN OS) och sedan utvärdera RPL prestanda vad gäller av energi, fördröjning, Packet Delivery Ratio, kontroll overhead och konvergens Dags för nätverket. Vi har genomfört omfattande simuleringar som ger en detaljerad analys av olika RPL parametrar med avseende på de fem resultatstatistik. Studien ger en inblick i de olika RPL inställningar som är lämpliga för olika användningsområden. Experimentella resultat visar ETX är en bättre målsättning och att ContikiRPL ger mycket effektivt nätverk Konvergens (14s), Control trafik overhead (1300 paket), Energiförbrukning (1,5% radio i tid), Latens (0,5 s), och paket Leverans Ratio (98%) i vårt urval RPL simulering av en timme med 80 noder, efter noggrann konfiguration av DIO intervall minimum / dubbleringar, Radio plikt cykling, och frekvensen av ansökan meddelanden. / tocomputerscientist@gmail.com Mob: 0046760721720
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Routage adaptatif et stabilité dans les réseaux maillés sans filBoushaba, Mustapha 03 1900 (has links)
Grâce à leur flexibilité et à leur facilité d’installation, les réseaux maillés sans fil (WMNs) permettent un déploiement d’une infrastructure à faible coût. Ces réseaux étendent la couverture des réseaux filaires permettant, ainsi, une connexion n’importe quand et n’importe où. Toutefois, leur performance est dégradée par les interférences et la congestion. Ces derniers causent des pertes de paquets et une augmentation du délai de transmission d’une façon drastique. Dans cette thèse, nous nous intéressons au routage adaptatif et à la stabilité dans ce type de réseaux.
Dans une première partie de la thèse, nous nous intéressons à la conception d’une métrique de routage et à la sélection des passerelles permettant d’améliorer la performance des WMNs. Dans ce contexte nous proposons un protocole de routage à la source basé sur une nouvelle métrique. Cette métrique permet non seulement de capturer certaines caractéristiques des liens tels que les interférences inter-flux et intra-flux, le taux de perte des paquets mais également la surcharge des passerelles. Les résultats numériques montrent que la performance de cette métrique est meilleure que celle des solutions proposées dans la littérature.
Dans une deuxième partie de la thèse, nous nous intéressons à certaines zones critiques dans les WMNs. Ces zones se trouvent autour des passerelles qui connaissent une concentration plus élevé du trafic ; elles risquent de provoquer des interférences et des congestions. À cet égard, nous proposons un protocole de routage proactif et adaptatif basé sur l’apprentissage par renforcement et qui pénalise les liens de mauvaise qualité lorsqu’on s’approche des passerelles. Un chemin dont la qualité des liens autour d’une passerelle est meilleure sera plus favorisé que les autres chemins de moindre qualité. Nous utilisons l’algorithme de Q-learning pour mettre à jour dynamiquement les coûts des chemins, sélectionner les prochains nœuds pour faire suivre les paquets vers les passerelles choisies et explorer d’autres nœuds voisins. Les résultats numériques montrent que notre protocole distribué, présente de meilleurs résultats comparativement aux protocoles présentés dans la littérature.
Dans une troisième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes d’instabilité des réseaux maillés sans fil. En effet, l’instabilité se produit à cause des changements fréquents des routes qui sont causés par les variations instantanées des qualités des liens dues à la présence des interférences et de la congestion. Ainsi, après une analyse de l’instabilité, nous proposons d’utiliser le nombre de variations des chemins dans une table de routage comme indicateur de perturbation des réseaux et nous utilisons la fonction d’entropie, connue dans les mesures de l’incertitude et du désordre des systèmes, pour sélectionner les routes stables. Les résultats numériques montrent de meilleures performances de notre protocole en comparaison avec d’autres protocoles dans la littérature en termes de débit, délai, taux de perte des paquets et l’indice de Gini. / Thanks to their flexibility and their simplicity of installation, Wireless Mesh Networks (WMNs) allow a low cost deployment of network infrastructure. They can be used to extend wired networks coverage allowing connectivity anytime and anywhere. However, WMNs may suffer from drastic performance degradation (e.g., increased packet loss ratio and delay) because of interferences and congestion. In this thesis, we are interested in adaptive routing and stability in WMNs.
In the first part of the thesis, we focus on defining new routing metric and gateway selection scheme to improve WMNs performance. In this context, we propose a source routing protocol based on a new metric which takes into account packet losses, intra-flow interferences, inter-flow interferences and load at gateways together to select best paths to best gateways. Simulation results show that the proposed metric improves the network performance and outperforms existing metrics in the literature.
In the second part of the thesis, we focus on critical zones, in WMNs, that consist of mesh routers which are located in neighborhoods of gateways where traffic concentration may occur. This traffic concentration may increase congestion and interferences excessively on wireless channels around the gateways. Thus, we propose a proactive and adaptive routing protocol based on reinforcement learning which increasingly penalizes links with bad quality as we get closer to gateways. We use Q-learning algorithm to dynamically update path costs and to select the next hop each time a packet is forwarded toward a given gateway; learning agents in each mesh router learn the best link to forward an incoming packet and explore new alternatives in the future. Simulation results show that our distributed routing protocol is less sensitive to interferences and outperforms existing protocols in the literature.
In the third part of this thesis, we focus on the problems of instability in WMNs. Instability occurs when routes flapping are frequent. Routes flapping are caused by the variations of link quality due to interferences and congestion. Thus, after analyzing factors that may cause network instability, we propose to use the number of path variations in routing tables as an indicator of network instability. Also, we use entropy function, usually used to measure uncertainty and disorder in systems, to define node stability, and thus, select the most stable routes in the WMNs. Simulation results show that our stability-based routing protocol outperforms existing routing protocols in the literature in terms of throughput, delay, loss rate, and Gini index.
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Routage adaptatif et stabilité dans les réseaux maillés sans filBoushaba, Mustapha 03 1900 (has links)
Grâce à leur flexibilité et à leur facilité d’installation, les réseaux maillés sans fil (WMNs) permettent un déploiement d’une infrastructure à faible coût. Ces réseaux étendent la couverture des réseaux filaires permettant, ainsi, une connexion n’importe quand et n’importe où. Toutefois, leur performance est dégradée par les interférences et la congestion. Ces derniers causent des pertes de paquets et une augmentation du délai de transmission d’une façon drastique. Dans cette thèse, nous nous intéressons au routage adaptatif et à la stabilité dans ce type de réseaux.
Dans une première partie de la thèse, nous nous intéressons à la conception d’une métrique de routage et à la sélection des passerelles permettant d’améliorer la performance des WMNs. Dans ce contexte nous proposons un protocole de routage à la source basé sur une nouvelle métrique. Cette métrique permet non seulement de capturer certaines caractéristiques des liens tels que les interférences inter-flux et intra-flux, le taux de perte des paquets mais également la surcharge des passerelles. Les résultats numériques montrent que la performance de cette métrique est meilleure que celle des solutions proposées dans la littérature.
Dans une deuxième partie de la thèse, nous nous intéressons à certaines zones critiques dans les WMNs. Ces zones se trouvent autour des passerelles qui connaissent une concentration plus élevé du trafic ; elles risquent de provoquer des interférences et des congestions. À cet égard, nous proposons un protocole de routage proactif et adaptatif basé sur l’apprentissage par renforcement et qui pénalise les liens de mauvaise qualité lorsqu’on s’approche des passerelles. Un chemin dont la qualité des liens autour d’une passerelle est meilleure sera plus favorisé que les autres chemins de moindre qualité. Nous utilisons l’algorithme de Q-learning pour mettre à jour dynamiquement les coûts des chemins, sélectionner les prochains nœuds pour faire suivre les paquets vers les passerelles choisies et explorer d’autres nœuds voisins. Les résultats numériques montrent que notre protocole distribué, présente de meilleurs résultats comparativement aux protocoles présentés dans la littérature.
Dans une troisième partie de cette thèse, nous nous intéressons aux problèmes d’instabilité des réseaux maillés sans fil. En effet, l’instabilité se produit à cause des changements fréquents des routes qui sont causés par les variations instantanées des qualités des liens dues à la présence des interférences et de la congestion. Ainsi, après une analyse de l’instabilité, nous proposons d’utiliser le nombre de variations des chemins dans une table de routage comme indicateur de perturbation des réseaux et nous utilisons la fonction d’entropie, connue dans les mesures de l’incertitude et du désordre des systèmes, pour sélectionner les routes stables. Les résultats numériques montrent de meilleures performances de notre protocole en comparaison avec d’autres protocoles dans la littérature en termes de débit, délai, taux de perte des paquets et l’indice de Gini. / Thanks to their flexibility and their simplicity of installation, Wireless Mesh Networks (WMNs) allow a low cost deployment of network infrastructure. They can be used to extend wired networks coverage allowing connectivity anytime and anywhere. However, WMNs may suffer from drastic performance degradation (e.g., increased packet loss ratio and delay) because of interferences and congestion. In this thesis, we are interested in adaptive routing and stability in WMNs.
In the first part of the thesis, we focus on defining new routing metric and gateway selection scheme to improve WMNs performance. In this context, we propose a source routing protocol based on a new metric which takes into account packet losses, intra-flow interferences, inter-flow interferences and load at gateways together to select best paths to best gateways. Simulation results show that the proposed metric improves the network performance and outperforms existing metrics in the literature.
In the second part of the thesis, we focus on critical zones, in WMNs, that consist of mesh routers which are located in neighborhoods of gateways where traffic concentration may occur. This traffic concentration may increase congestion and interferences excessively on wireless channels around the gateways. Thus, we propose a proactive and adaptive routing protocol based on reinforcement learning which increasingly penalizes links with bad quality as we get closer to gateways. We use Q-learning algorithm to dynamically update path costs and to select the next hop each time a packet is forwarded toward a given gateway; learning agents in each mesh router learn the best link to forward an incoming packet and explore new alternatives in the future. Simulation results show that our distributed routing protocol is less sensitive to interferences and outperforms existing protocols in the literature.
In the third part of this thesis, we focus on the problems of instability in WMNs. Instability occurs when routes flapping are frequent. Routes flapping are caused by the variations of link quality due to interferences and congestion. Thus, after analyzing factors that may cause network instability, we propose to use the number of path variations in routing tables as an indicator of network instability. Also, we use entropy function, usually used to measure uncertainty and disorder in systems, to define node stability, and thus, select the most stable routes in the WMNs. Simulation results show that our stability-based routing protocol outperforms existing routing protocols in the literature in terms of throughput, delay, loss rate, and Gini index.
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Configuration dynamique et routage pour l'internet des objets / Dynamic Configuration and Routing for the Internet of ThingsKamgueu, Patrick Olivier 18 December 2017 (has links)
L’intérêt croissant de la communauté scientifique et industrielle ces dernières années pour les réseaux de capteurs sans fil (RCSF), a conduit à la définition de nouveaux protocoles normalisés prenant en compte les spécificités matérielles des nœuds utilisés. Dans la couche réseau, le protocole RPL (de l’acronyme anglais IPv6 Routing Protocol for Low-power and Lossy Network) a été proposé en 2012 par l’IETF, comme standard de routage pour les réseaux dont les nœuds sont de type "LLN" (Low-power and Lossy Network), i.e. caractérisés par une faible autonomie énergique et transmettant sur des liens radios dotés d’un taux de perte de données élevé. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’optimisation du routage dans ces réseaux (notamment ceux utilisant la pile protocolaire TCP/IP), ainsi qu’à leur interconnexion efficace à Internet à des coûts soutenables. Tout d’abord, nous proposons deux fonctions d’objectif organisant le routage avec RPL. La première se sert de l’unique critère énergétique, avec comme objectif principal la maximisation de la durée de vie du réseau. Pour ce faire, nous avons implémenté un modèle d’estimation d’énergie, intégré par la suite aux nœuds pour leur permettre d’estimer en temps réel leur énergie résiduelle. La deuxième fonction d’objectif proposée, vise à combiner plusieurs critères pour la prise en compte de la qualité de service durant le routage. Nous développons un modèle à base de la logique floue pour mettre en œuvre la combinaison. En effet, elle nous permet d’obtenir un bon compromis entre les différentes entrées et requiert une empreinte mémoire faible. Dans la dernière partie de cette thèse, nous concevons et implémentons une architecture d’activation de passerelles permettant d’assurer une connexion Internet efficace de divers RCSFs utilisant RPL, pour la réalisation de la vision de l’Internet des Objets / In recent years, the growing interest of scientific and industrial community has led to the standardization of new protocols that consider the unique requirements of Wireless Sensor Networks (WSN) nodes. At network layer, RPL (IPv6 Routing Protocol for Low-power and Lossy Network) has been proposed by IETF as the routing standard for network that uses LLN nodes, namely, those where both nodes and their interconnects are constrained. They operate on low-power embedded batteries and use lossy links, making communications unreliable and lead to a significant data loss rates. This thesis aims to optimize the routing in WSNs (especially those using TCP/IP protocol stack), as well as their efficient and cost-effective connection to the Internet. First, we have proposed two new RPL objective functions. The first uses as unique routing criterion, the node remaining energy with the goal of maximizing the network lifetime. An energy model that allows the nodes to dynamically estimate their remaining energy at runtime has been implemented and integrate to the protocol. The second objective function uses fuzzy logic reasoning to combine several criteria to take Quality of Service into account. Indeed, this scheme provides a good trade-off on several inputs and requires a low memory footprint. In the last part of this thesis, we designed and implemented an architecture that enable an efficient integration of several RPL based WSNs to the Internet to achieve the Internet of Things vision
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Uma nova métrica para protocolos de roteamento em redes em malha sem fio. / A New Metric for Routing Protocols in Wireless Mesh Networks.Dalbert Matos Mascarenhas 30 October 2008 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe uma nova métrica denominada AP (Alternative Path), a ser utilizada para o cálculo de rotas em protocolos de roteamento em redes em malha sem fio. Esta métrica leva em consideração a interferência causada por nós vizinhos na escolha de uma rota para um destino. O desempenho da métrica AP é avaliado e comparado com o da métrica ETX (Expected Transmission Count) e com o da métrica número de saltos (Hop Count). As simulações realizadas mostram que a métrica AP pode propiciar desempenho superior à rede quando comparada com as outras duas métricas. A métrica AP apresenta melhor desempenho em cenários com maior diversidade de caminhos alternativos. / This work proposes a new metric, AP (Alternative Path), to be used in the calculation of routes in wireless mesh network routing protocols. This new metric takes into account the interference caused by neighbor nodes when choosing a route for a destination. The performance of the AP metric is evaluated and compared to the ETX (Expected Transmission Count) and Hop count metrics. Simulations show that AP can provide superior performance to the network when compared with the other two metrics. The AP metric shows a better performance in networks with a wider variety of alternative paths.
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Uma nova métrica para protocolos de roteamento em redes em malha sem fio. / A New Metric for Routing Protocols in Wireless Mesh Networks.Dalbert Matos Mascarenhas 30 October 2008 (has links)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho propõe uma nova métrica denominada AP (Alternative Path), a ser utilizada para o cálculo de rotas em protocolos de roteamento em redes em malha sem fio. Esta métrica leva em consideração a interferência causada por nós vizinhos na escolha de uma rota para um destino. O desempenho da métrica AP é avaliado e comparado com o da métrica ETX (Expected Transmission Count) e com o da métrica número de saltos (Hop Count). As simulações realizadas mostram que a métrica AP pode propiciar desempenho superior à rede quando comparada com as outras duas métricas. A métrica AP apresenta melhor desempenho em cenários com maior diversidade de caminhos alternativos. / This work proposes a new metric, AP (Alternative Path), to be used in the calculation of routes in wireless mesh network routing protocols. This new metric takes into account the interference caused by neighbor nodes when choosing a route for a destination. The performance of the AP metric is evaluated and compared to the ETX (Expected Transmission Count) and Hop count metrics. Simulations show that AP can provide superior performance to the network when compared with the other two metrics. The AP metric shows a better performance in networks with a wider variety of alternative paths.
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Comparative Analysis of Performance Routing Metrics for Multi-radio Wireless Mesh NetworksIvo, Akum Nji January 2008 (has links)
Traditional Ad Hoc network wireless communication in the past years have contributed tremendously to the dawn of wireless mesh networks (WMNs) which have so far been able to provide a significant improvement in capacity and scalability. Routing metrics which form the basic element for the routing protocol in this innovative communication technology is a call for concern as they must take into consideration the wireless medium network characteristics in order to provide a optimum appreciable QoS performance. In the past many single-radio routing metrics have been proposed for Ad Hoc networks which are not compatible with the multi-radio routing scenario demanded by WMNs. In our work, we provide a comparative analysis of most recently proposed multi-radio routing metrics for WMNs. We begin by providing an overview of the features of a wireless mesh network thereby presenting a better understanding of some of the research challenges of WMNs. Also, since single-radio routing forms the basis of multi-radio routing, we in this regard provide a review of some single-radio routing metrics. In our comparative analysis, an overview of routing protocols for WMNs is provided enabling an understanding of the demands to be included in a routing metric to ensure efficient routing in WMNs since different routing protocols may impose different demands; we then identify the requirements of multi-radio routing metrics from which we base our comparative analysis.
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A cross-layer and multi-metric routing decision making framework for MANETsOsathanunkul, Kitisak January 2013 (has links)
Mobile Ad hoc Networks (MANETs) are re-emerging as a popular networking facility for wireless device users. A growing number of diversified applications are now accessible via wireless devices. The different applications may have different Quality of Service (QoS) requirements, which may better be satisfied by using different routing methods or metric types. Existing ad hoc network routing solutions do not consider various application-level requirements when making a routing decision. They typically make routing decisions based upon limited information acquired at the network layer. Most of the existing routing protocols make use of a single routing metric. Using a single metric type and/or information, only acquired at the network layer may not be able to accommodate different QoS requirements, imposed by diversified user-level applications or application-level data types.The aim of this thesis is to design an efficient routing function for ad hoc networks while at the same time satisfying users‟ and/or applications‟ QoS and security requirements. To achieve this, the thesis investigates and specifies routing requirements that could best support application-level QoS and security requirements in MANETs. It also investigates and critically analyses the state of the art in MANET routing, and the mechanisms used for protecting the routing functions. To overcome the weaknesses and advance the state of the art in MANET routing, this thesis proposes two major solutions. The first solution is the Secure ETX (SETX) routing protocol. It is a secure routing solution that can provide routing functions efficiently in malicious MANET environment. The SETX protocol provides a security mechanism to counter black hole attacks in MANETs on the ETX metric acquisition process. Simulation studies have been carried out and discussed in the thesis. Simulation results show that the SETX protocol can provide a marked improvement in network performances in the presence of black hole attacks, and it can do so with a negligible level of additional overhead.The second solution is a novel routing decision making called the Flexible Routing Decision (FRD) framework. The FRD framework supports routing decision making by using multiple metric types (i.e. multi-criteria routing decision making) and uses a cross-layer approach to support application-level QoS requirements. This allows users to use different routing metrics types, making the most appropriate routing decision for a given application. To accommodate the diversified application-level QoS requirements, multiple routing metric types have been identified and interpreted in the FRD framework design. The FRD framework has overcome some weaknesses exhibited by existing single metric routing decision making, used in MANETs. The performance of a routing decision making of FRD is also evaluated using NS2 simulation package. Simulation results demonstrate that the FRD framework outperforms the existing routing decision making methods.
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