Multi-copy routing for Delay Tolerant Networks in IZTECH

Abstract

Delay Tolerant Networks (DTNs) are approaches of communication that seeks to address the technical issues in intermittent networks that may lack continuous network connectivity between source and destination for message transmission. In these kinds of networks, opportunistic routing algorithms are needed, where the destination is reached through intermediate mobile nodes by use of store-carry-and-forward strategy. In this thesis, Binary Spray and Wait with Routine Awareness (BSWRA) is proposed in IZTECH. IZTECH is divided into five sub-areas (EEE department, Library, Cafeteria, Gym and Dormitory) with respect to their routine working hours. In our proposed protocol, the working time frame of IZTECH is our main interest which we refer as Routine Awareness (stipulated time frame). The Routine Awareness is added to Binary Spray and Wait (BSW) to increase chances of finding destination node. The proposed protocol improves BSW protocol on delay problem, by treating a node within a new sub-area as a source node. Furthermore, this work addresses the overhead issue in DTN protocols by revising the effect of dropping repeated messages within a sub-area. BSWRA protocol has been implemented and performance analysis has been carried out using NS2 simulator. This work examines the performance of BSWRA with popular DTN protocols (i.e. BSW, ER and PRoPHET Protocols) in terms of message delivery ratio, average end-to-end delay and overhead ratio, by observing the performance parameters of all routing protocols under varying number of nodes, message size and buffer size. The simulation results shows that generally, BSWRA protocol provides a better performance, though with 100 number of nodes and buffer size equal to100MB, ER protocol outperforms all the protocols in terms of average end-to-end delay but with the worst delivery ratio and overhead ratio.

Gecikme Toleranslı Ağlarda (GTA) kaynak ve hedef arasında sürekli ağ bağlantısı bulunmadığı için depola-barındır-ilet stratejisini kullanan yönlendirme algoritmaları gereklidir. GTA’daki mobil düğümlerin dinamik davranışı ve ağın öngörülemeyen bölümlenmesi nedeniyle bu stratejiyi kullanan çeşitli protokoller önerilmiştir. Bu tezde ilk önce literatürde bulunan önemli bazı GTA protokolleri incelenerek, ĠYTE için Rutin Farkındalığı olan Ġkili Yayma ve Bekleme (Binary Spray and Wait with Routine Awareness (BSWRA) isminde bir GTA protokolü önerilmiştir. ĠYTE beş alt alana (Bölümler, Kütüphane, Kafeterya, Spor Salonu ve Yurtlar) ayrılmıştır. Önerilen protokolde, bu alt alanların rutin farkındalığı olarak adlandırdığımız çalışma saatleri, ana ilgi alanımızdır. Rutin farkındalığı hedef düğümün mesajı alma şansını arttırmak için Ġkili Yayma ve Bekleme (BSW) ile beraber kullanılır. Herhangi bir saatteki aktif alanların farkında olmak, düğümlerin olası konumları hakkında yararlı bir bilgi sağlar. Bu çalışma, alt alanlardaki tekrarlanan iletilerin bırakılma etkisini de gözden geçirerek fazladan yük (overhead) problemini de ele almaktadır. Ayrıca, önerilen protokol, yeni bir alt alana giriş yapan bir düğümün bir kaynak düğüm olarak davranabilmesini sağlayarak BSW protokolündeki gecikme sorununu da çözümlemektedir. BSWRA’nın amacı teslimat oranını arttırmanın yanında, uçtan uca gecikmeyi de asgariye indirmektir. BSWRA’nın performans analizi NS2 simülatörü ile yapılmıştır. Ayrıca performans mesaj dağıtım oranı, uçtan uca gecikme ve fazladan yük bakımından BSW, ER ve PRoPHET gibi diğer popüler DTN protokolleri ile karşılaştırılmıştır. Yüksek sayıda düğümün kullanıldığı senaryolar hariç, BSWRA protokolünün birçok senaryo için (100 tane düğüm ve 100MB ön bellek boyutu ile) popüler DTN protokollerinden daha iyi bir performansa sahip olduğu gösterilmiştir. Yüksek sayıda düğümün kullanıldığı senaryo için ise çok fazla ağ kaynağı kullansa da Epidemic yönlendirme protokolünün tüm protokollerden daha iyi performans sunduğu gösterilmiştir.