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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2009.tde-10082009-090022
Document
Author
Full name
Renata Lopes Rosa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Supervisor
Committee
Amazonas, José Roberto de Almeida (President)
Marte, Cláudio Luiz
Schweitzer, Christiane Marie
Title in Portuguese
Análise da associação dos protocolos de roteamento AODV e DSR com o algoritmo Gossip, sistema de Quorum e com um novo algoritmo de economia de energia, PWSave.
Keywords in Portuguese
Gossip
Protocolo de roteamento
Rede ad hoc
Sistema de Quorum
Tolerância a falha
Abstract in Portuguese
Este trabalho estuda a implementação do sistema de Quorum associado ao algoritmo epidêmico Gossip, a implementação de um novo algoritmo de economia de energia - o PWSave - e o protocolo de roteamento AODV em um cenário com e sem falhas de uma rede ad hoc com mobilidade. Optou-se por implementar este trabalho em um ambiente de simulação, dado que a modelagem matemática da associação do Gossip, Quorum e PWSave com os 80 nós - quantidade de nós escolhida para o ambiente de simulação - apresentaria maior complexidade e demora ao abranger todas as variáveis de ambiente desse conjunto de soluções para cada nó presente na rede. A rotina de programação - com o uso de loops para os trabalhos repetitivos - presente no ambiente de simulação permite que os experimentos sejam efetuados mais rapidamente e com menor probabilidade de erros. Os estudos [1], [2] demonstraram, respectivamente, que soluções abrangendo o algoritmo epidêmico Gossip e o sistema de compartilhamento de dados Quorum apresentam resultados favoráveis para uma rede ad hoc com alta mobilidade. Em [1] é apresentado um cenário muito próximo ao implementado neste trabalho, com a utilização do algoritmo Gossip ao protocolo de roteamento Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Os parâmetros analisados foram os mesmos, a saber: routes requests (RREQ), perda de pacote, vazão e latência. Os resultados do cenário simulado mostram uma diminuição no número de RREQs em uma rede ad hoc, e os demais parâmetros, medidos no ambiente de simulação, são pouco afetados. De acordo com [2] constata-se que há um aumento da resiliência e da vazão da rede e uma menor sobrecarga causada pela distribuição da informação na rede ad hoc pelo sistema de Quorum. A associação do algoritmo Gossip com o sistema de Quorum resultou em uma diminuição considerável de RREQs e perda de pacotes, mas o parâmetro de consumo de energia, que deve ser um fator importante em uma rede ad hoc e/ou uma rede sensor, não apresentou nenhuma melhora. Portanto, foi implementada uma solução adicional ao Gossip e ao Quorum, com o desenvolvimento de um novo algoritmo de economia de energia denominado de PWSave, no simulador Glomosim com o protocolo de roteamento AODV. O PWSave é responsável pelo adormecimento dos nós da rede que não estejam processando informações, ou seja, os nós, no momento do adormecimento, não poderão trocar dados ou auxiliar na formação de rotas da rede. O PWSave associado ao Gossip e ao sistema de Quorum apresenta resultados que refletem ma diminuição no consumo de energia próxima a 10% em comparação com a solução da associação do Gossip com o sistema de Quorum sem a implementação de PWSave. Os resultados da simulação mostram que a associação de Gossip, Quorum e PWSave acarreta uma redução no número de RREQs e na taxa de perda de pacotes sem degradar muito características de fluxo e latência, além de propiciar uma considerável economia no consumo de energia.
Title in English
Association analisys of the routing protocols AODV and DSR with Gossip, Quorum system and a new algorithm, PWSave.
Keywords in English
Ad hoc networks
Fault tolerance
Gossip
Quorum system
Routing protocol
Abstract in English
This work studies the implementation of the Quorum system associated with the Gossip algorithm, the implementation of a new power saving algorithm - the PWSave - and the routing protocol AODV in a scenario with and without failures of an ad hoc network with mobility. It has been chosen to implement this work in an environment of simulation, because the mathematical modeling of the association of Gossip, Quorum and PWSave with 80 nodes - number of nodes that has been chosen for the simulation environment - would present a higher complexity and delay to address all environment variables of the solutions set for each node present in the network. The programming routine - with the use of loops for the repetitive works - present in the simulation environment allows the experiments to be performed faster and with less probability of errors. The studies [1], [2] have shown, respectively, that solutions covering the Gossip epidemic algorithm and the system for sharing data Quorum show favorable results for an ad hoc network with high mobility. In [1] is presented a scenario very close to that implemented in this work, using the Gossip algorithm associated to the routing protocol Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). The parameters analyzed were the same: routes requests (RREQ), packet loss, throughput and latency. The simulated scenario results show a decrease in the number of RREQs in an ad hoc network, and the other parameters, measured in the simulation environment, are little afected. According to [2] it is noted that there is an increase in the resilience and throughput of the network and a lower overload caused by the distribution of the information in the ad hoc network by the Quorum system. The association of the Gossip algorithm with the Quorum system resulted in a considerable decrease of RREQs and packet loss, but the parameter of energy consumption, which is an important factor in an ad hoc network and/or a sensor network, shows no improvement. Therefore, an additional solution was associated to the Gossip and to the Quorum, with the development of a new power saving algorithm named PWSave, in the simulator Glomosim with the routing protocol AODV. The PWSave is responsable for the sleeping state of the network nodes when they are not processing information: the nodes at the time of sleep cannot exchange data or assist in the building of network routes. The PWSave associated with the Gossip and Quorum system provides a decrease of the energy consumption close to 10% compared to the association solution of the Gossip with the Quorum system without the PWSave implementation. The results of simulation show that the association of the Gossip, Quorum and PWSave produces a reduction in the number of RREQs and in the rate of packets loss without degrading much the throughput and latency characteristics, providing a considerable energy consumption economy.
 
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dissertacao.pdf (1.05 Mbytes)
Publishing Date
2009-08-25
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • Rosa, R. L., and AMAZONAS, J. R. A. Gossip-Quorum-AODV Based Fault Tolerant Ad-Hoc Networks. In International Workshop on Telecommunications - IWT 2009, São Paulo, 2009. Proceedings - International Workshop on Telecommunicatios.Santa Rita do Sapucaí : INATEL, 2009.
  • Rosa, R. L., and AMAZONAS, J. R. A. Performance analysis of the association of the routing protocols AODV and DSR with the Gossip algorithm and the Quorum System. In 6th International Information and Telecommunication Technologies Symposium, Brasília, 2007. Proceedings of the 6th International Information and Telecommunication Technologies Symposium.Brasília : UnB, 2007.
  • Rosa, R. L., e AMAZONAS, J. R. A. Desenvolvimento de novo algoritmo para economia de energia, PWSave, em redes ad hoc. In 8th International Information and Telecommunication Technologies Symposium, Florianópolis, 2009. Proceedings of the 8th International Information and Telecommunication Technologies Symposium.Florianópolis : Universidade Federal de Santa Catarina, 2009.
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