بهبود الگوریتم مسیریابی Geo-LU با در نظر گرفتن طول عمر پیوند‌ها در انتخاب گام بعدی به سمت مقصد در شبکه های بین خودرویی

غفوری وایقان, ربابه; لطفی نکو, محمدحسین

بهبود الگوریتم مسیریابی Geo-LU با در نظر گرفتن طول عمر پیوند‌ها در انتخاب گام بعدی به سمت مقصد در شبکه های بین خودرویی

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار، گروه کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

² دانشجوی دکتری، گروه کامپیوتر، دانشکده فنی و مهندسی، واحد شهرقدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

الگوریتم های مسیریابی در شبکه های بین خودرویی به دو دسته ی الگوریتم های مبتنی بر توپولوژی و الگوریتم های مبتنی بر موقعیت دسته بندی می شوند. الگوریتم های مبتنی بر موقعیت به دلیل مقیاس پذیر بودن، برای شبکه های بین خودرویی مناسب تر هستند. در این الگوریتم ها گره ها با استفاده از پیام های Hello اطلاعات مربوط به همسایگان خود را بدست می آورند و سپس بر اساس اطلاعات بدست آمده از همسایگان، گام بعدی به سمت مقصد انتخاب می شود. الگوریتم Geo-LU(Geographical Link Utility) یک الگوریتم مسیریابی مبتنی بر موقعیت است که در آن گره ها علاوه بر اطلاعات همسایگان یک گامی، اطلاعات همسایگان دوگامی را نیز گرد آوری می کنند و به این ترتیب دید محلی خود را در انتخاب گام بعدی به سمت مقصد وسیع تر می کنند. با توجه به اطلاعات بدست آمده از همسایگان یک گامی و دوگامی، در هر مرحله زوجی متشکل از یک همسایه ی یک گامی و یک همسایه ی دو گامی به سمت مقصد انتخاب می‌شود. در این الگوریتم از بین زوج‌های کاندید، زوجی انتخاب می شود که ضمن داشتن فاصله ی کمتر با مقصد، دارای کیفیت پیوند بهتر (پیوندی با نرخ تحویل بالاتر) و پهنای باند بیشتری باشد. در الگوریتم Geo-LU یکی از مهمترین ویژگی‌های شبکه‌های بین خودرویی که طول عمر کوتاه پیوند ها به دلیل تحرک بالای گره ها است در انتخاب زوج بعدی (گام بعدی) در نظر گرفته نشده است. لذا در این مقاله کارایی الگوریتم Geo-LU با در نظر گرفتن طول عمر پیوند‌ها در انتخاب زوج بعدی بهبود داده می شود. به این ترتیب روش پیشنهادی در مقابل تغییرات مداوم توپولوژی و قطعی اتصالات می تواند عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم Geo-LU داشته باشد. روش پیشنهادی با استفاده از NS2 شبیه سازی شده و آزمایشات متعددی برای بررسی و ارزیابی عملکرد آن انجام شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با پروتکل Geo-LU در سناریوهایی با تراکم متفاوت خودروها به طور متوسط باعث افزایش 3 درصدی نرخ تحویل بسته و کاهش 6 درصدی تاخیر انتها به انتها شده و همچنین در سناریوهایی با سرعت متفاوت خودروها، باعث افزایش 5 درصدی نرخ تحویل بسته و کاهش 20 درصدی تاخیر انتها به انتها می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

ردیابی، مکان یابی، آشکار سازی و شنود سیگنال

مراجع

M. Sohail, Z. Latif, S. Javed, S. Biswas, S. Ajma, U. Iqbal and M. Raza, "Routing protocols in Vehicular Adhoc Networks (VANETs): A comprehensive survey," Internet of Things, vol. 23, 2023. https://doi.org/10.1016/j.iot.2023.100837
A. Kumar Goyal, G. Agarwal, A. K. Tripathi and S. Girish, "Systematic Study of VANET Applications, Challenges, Threats, Attacks, Schemes and Issues in Research," in Green Computing in Network Security, Taylor & Francis, 2022, p. 20.
A. Srivastava, A. Prakash and R. Tripathi, "Location based routing protocols in VANET: Issues and existing solutions," Vehicular Communications, no. 23, 2020. https://doi.org/10.1016/j.vehcom.2020.100231
B.-L. Souaad, F. Semchedine and L. Bouallouche-Medjkoune, "Geographic routing protocols for vehicular ad hoc NETworks (VANETs): A survey," Vehicular Communications, vol. 11, pp. 20-31, 2018. https://doi.org/10.1016/j.vehcom.2018.01.006
A. Ullah, X. Yao, S. Shaheen and H. Ning, "Advances in position based routing towards ITS enabled fog-oriented VANET-a survey," IEEE Trans. Intell. Transp. Syst., vol. 21, no. 2, pp. 828-840, 2020. DOI: 10.1109/TITS.2019.2893067
A. Khan, A. A. Siddiqui and F. Ullah, "VP-CAST : Velocity and Position-Based Broadcast Suppression for VANETs," IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems., vol. 23, no. 10, pp. 18512-18525, 2022. DOI: 10.1109/TITS.2022.3153122
A. T. Amaya, A. A. P. Pohl, M. S. Fonseca and R. Lüders, "Traffic-Aware Beacon Interval for Position-Based Protocols in VANETs," in 2022 IEEE Latin-American Conference on Communications (LATINCOM), 2022. DOI: 10.1109/LATINCOM56090.2022.10000575
J. Aznar-Poveda, A. García-Sánchez and E. Egea-López, "Approximate reinforcement learning to control beaconing congestion in distributed networks," Scientific Reports, vol. 142, 2022. https://doi.org/10.1038/s41598-021-04123-9
A. Hassan, A. Abdullah and O. Kaiwartya, "Multi-metric geographic routing for vehicular ad hoc networks," vol. 24, p. 2763–2779. https://doi.org/10.1007/s11276-017-1502-5
O. Alzamzam and I. Mahgoub, "Geographic routing enhancement for urban VANETs using link dynamic behavior: A cross layer approach," Vehicular Communications, vol. 31, 2021. https://doi.org/10.1016/j.vehcom.2021.100354
S. Haider, G. Abbas, Z. H. Abbas and T. Baker, "DABFS: A robust routing protocol for warning messages dissemination in VANETs," Computer Communications, vol. 147, pp. 21-34, 2019. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2019.08.011
O. Alzamzam and I. Mahgoub, "Link utility aware geographic routing for urban VANETs using two-hop neighbor information," Ad Hoc Networks, vol. 106, 2020. https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2020.102213
B. Karp and H. T. Kung, "GPSR: greedy perimeter stateless routing for wireless networks," in Proceedings of the 6th annual international conference on Mobile computing and networking, 2000.
Z. Squalli Houssaini, I. Zaimi, M. Drissi and M. Oumsis, "Trade-off between accuracy, cost, and QoS using a beacon-on-demand strategy and Kalman filtering over a VANET," Digital Communications and Networks, vol. 4, no. 1, pp. 13-26, 2018.

https://doi.org/10.1016/j.dcan.2017.09.001
R. K. Jaiswal, "Position-based routing protocol using Kalman filter as a Prediction module for vehicular ad hoc networks," Computers and Electrical Engineering, vol. 83, 2020. https://doi.org/10.1016/j.compeleceng.2020.106599
N. Dharani Kumari and B. Shylaja, "AMGRP: AHP-based Multimetric Geographical Routing Protocol for Urban environment of VANETs," Journal of King Saud University – Computer and Information Sciences, vol. 31, no. 1, pp. 72-81, 2019.

https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2017.01.001
R. Karimi and S. Shokrollahi, "Predictive geographic routing protocol for VANETs," Computer Networks, vol. 141, pp. 67-81, 2018.

https://doi.org/10.1016/j.comnet.2018.05.017
G. Abbas, S. Ullah, M. Waqas, Z. H. Abbas and M. l. Bila, "A position-based reliable emergency message routing scheme for road safety in VANETs," Computer Networks, vol. 213, 2022.

https://doi.org/10.1016/j.comnet.2022.109097
S.Shokrollahi, M.Dehghan,"TGRV: A trust- based geographic routing protocol for VANETs," Ad Hoc Networks, vol. 140, 2023.

https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2022.103062
B. Kim, S. Ullah, K. Hoon Kim, B. Roh, "An enhanced geographical routing protocol based on multi-criteria decision making method in mobile ad-hoc networks," Ad Hoc Networks, vol. 103, 2020, https://doi.org/10.1016/j.adhoc.2020.102157.
S. Shahabi Rabori, M. Ghazvini, " Presenting a New Algorithm with Aiming to Improve Security and Performance of AODV Protocol in Ad Hoc Network," Journal of Electronical & Cyber Defence, vol. 5, No. 4, 2017 (In Persian)
W. Su, S.-J. Lee and M. Gerla, "Mobility Prediction and Routing in Ad Hoc Wireless Networks,"International Journal of Network Management," vol. 11, no. 1, pp. 3-30, 2002. DOI: 10.1109/MILCOM.2000.905001
S.-S. Wang and Y.-S. Lin, "PassCAR: A passive clustering aided routing protocol for vehicular ad hoc networks," Computer Communications, vol. 36, no. 2, pp. 170-180, 2013. https://doi.org/10.1016/j.comcom.2012.08.013
T. Issariyakul, E. Hossain, "Introduction to Network Simulator NS2," Springer, 2009, https://doi.org/10.1007/978-0-387-71760-9
D.Krajzewicz, G. Hertkorn, C. Feld and P. Wagner, "SUMO (Simulation of Urban MObility); An open-source traffic simulation," in 4th Middle East Symposium on Simulation and Modelling, 2002.