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G-NET: um protocolo de roteamento baseado em algoritmos genéticos para redes AD HOC veiculares

Ad hoc networks are those the nodes themselves work like routers, clients and servers simultaneously. Mobile ad hoc networks are known as MANETs and VANETs are a specific MANET to vehicle networks that the nodes are vehicles with wireless radios to exchange information. On communication between vehi...

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Autor principal:	Coutinho, Bruno Viana
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2015
Assuntos:	Redes de computadores Algorítmos genéticos Engenharia elétrica Computer networks Genetic algorithms Electric engineering
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1033
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id	riut-1-1033
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spelling	riut-1-10332015-05-22T13:29:42Z G-NET: um protocolo de roteamento baseado em algoritmos genéticos para redes AD HOC veiculares Coutinho, Bruno Viana Wille, Emílio Carlos Gomes Monego, Hermes Irineu Del Redes de computadores Algorítmos genéticos Engenharia elétrica Computer networks Genetic algorithms Electric engineering Ad hoc networks are those the nodes themselves work like routers, clients and servers simultaneously. Mobile ad hoc networks are known as MANETs and VANETs are a specific MANET to vehicle networks that the nodes are vehicles with wireless radios to exchange information. On communication between vehicles happen problems that MANETs are not qualified to solve. Thus, on simple mobile networks the people move in small spaces with their computers and usually have fixed points that facilitate the constant communication. But in VANETs, the high mobility of vehicles causes many problems as rapid and frequent changes in network topology, heterogeneous vehicles, disjoints nodes and links, obstacles and requiring fast delivery that MANETs were not prepared to solve. The DSR is a reactive routing protocol for MANET that only discovers routes when it needs to send data. The DSR is source route, for this it stores and uses route vectors (complete routes) from source to destination, unlike hop-by-hop protocols that know only the next hop. This document proposes a new routing protocol based on DSR, using genetic algorithm to meet the requirements of VANET networks. The DSR was adopted because it is a source route protocol that enables using genetic algorithm techniques, which nodes can be genes and chromosomes are routes. The new protocol is called G-Net and has a new mode of operation, modifying completely the maintaining routes of DSR. The G-Net aims to update and optimize routes periodically so that the routes with lower latency are chosen for data transmission. The dissertation investigates the behavior about average delivery ratio and routing overhead of the G-Net compared to DSR and AODV. The analysis of these routing protocols was performed with the generator mobility VanetMobiSim for more realistic simulation of vehicle movements in an urban environment, as well as network simulation ns-3 software. Experiments were conducted with different number of vehicle and the results show that despite increasing the routing overhead with respect to DSR, G-net continues with lower overhead in relation to AODV and has an average delivery ratio higher than the two other protocols in analyzed scenarios. CNPq As redes ad hoc são aquelas em que os próprios nós funcionam como roteadores, clientes e servidores ao mesmo tempo. As redes ad hoc móveis são conhecidas como MANETs (Mobile Ad hoc Network) e as VANETs (Vehicle Ad hoc Network) são um tipo de MANET específica para redes veiculares, onde os nós das redes são os próprios veículos equipados com antenas wireless para que possam trocar informações entre si. Na comunicação entre veículos acontecem problemas que as MANETs não estão habilitadas a solucionar. Neste contexto, enquanto nas redes móveis comuns as pessoas se deslocam em pequenos espaços com seus computadores e normalmente existem pontos fixos que facilitam a comunicação constante, nas VANETs a alta mobilidade dos veículos causa diversos problemas como mudanças rápidas e frequentes na topologia da rede, veículos heterogêneos, nós e caminhos disjuntos, obstáculos e exigência de entrega rápida para os quais as MANETs não foram preparadas. O Dynamic Source Route (DSR) é um protocolo de roteamento MANET reativo, ou seja, só descobre rotas entre um nó de origem e um destino quando necessita enviar dados. Por ser “source route”, o protocolo DSR armazena e utiliza vetores de rota (rotas completas) da origem até o destino, diferente de protocolos hop-by-hop que conhecem apenas o próximo salto. Este trabalho apresenta uma proposta de protocolo de roteamento, baseado no DSR, com o uso de algoritmo genético (AG) para atender as exigências das redes VANET. O DSR foi adotado pelo fato de ser um protocolo “source route” que possibilita utilizar técnicas de algoritmo genético, onde os nós podem ser os genes e as rotas são os cromossomos. O novo protocolo criado é chamado de G-Net e possui uma nova forma de funcionamento, modificando totalmente a etapa de manutenção de rotas do DSR. Ele tem o objetivo de atualizar e otimizar as rotas periodicamente de tal forma que as rotas com menor latência sejam escolhidas para transmissão de dados. O trabalho investiga o comportamento do G-Net com relação a taxa média de entrega de dados e sobrecarga de roteamento em relação ao DSR e o AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector). A análise destes protocolos de roteamento foi realizada com o gerador de mobilidade VanetMobiSim, para simulação mais realista de movimentos veiculares em ambiente urbano, além de software de simulação de redes ns-3. Experimentos foram realizados com diferentes números de veículos e os resultados mostram que apesar de aumentar a sobrecarga de roteamento em relação ao DSR, o G-Net continua com a sobrecarga inferior ao AODV e apresenta taxa média de entrega de dados superior aos outros dois protocolos nos cenários analisados. 2015-02-05T16:51:48Z 2015-02-05T16:51:48Z 2014-11-18 masterThesis COUTINHO, Bruno Viana. G-NET: um protocolo de roteamento baseado em algoritmos genéticos para redes AD HOC veiculares. 2015. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2015. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1033 por application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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description	Ad hoc networks are those the nodes themselves work like routers, clients and servers simultaneously. Mobile ad hoc networks are known as MANETs and VANETs are a specific MANET to vehicle networks that the nodes are vehicles with wireless radios to exchange information. On communication between vehicles happen problems that MANETs are not qualified to solve. Thus, on simple mobile networks the people move in small spaces with their computers and usually have fixed points that facilitate the constant communication. But in VANETs, the high mobility of vehicles causes many problems as rapid and frequent changes in network topology, heterogeneous vehicles, disjoints nodes and links, obstacles and requiring fast delivery that MANETs were not prepared to solve. The DSR is a reactive routing protocol for MANET that only discovers routes when it needs to send data. The DSR is source route, for this it stores and uses route vectors (complete routes) from source to destination, unlike hop-by-hop protocols that know only the next hop. This document proposes a new routing protocol based on DSR, using genetic algorithm to meet the requirements of VANET networks. The DSR was adopted because it is a source route protocol that enables using genetic algorithm techniques, which nodes can be genes and chromosomes are routes. The new protocol is called G-Net and has a new mode of operation, modifying completely the maintaining routes of DSR. The G-Net aims to update and optimize routes periodically so that the routes with lower latency are chosen for data transmission. The dissertation investigates the behavior about average delivery ratio and routing overhead of the G-Net compared to DSR and AODV. The analysis of these routing protocols was performed with the generator mobility VanetMobiSim for more realistic simulation of vehicle movements in an urban environment, as well as network simulation ns-3 software. Experiments were conducted with different number of vehicle and the results show that despite increasing the routing overhead with respect to DSR, G-net continues with lower overhead in relation to AODV and has an average delivery ratio higher than the two other protocols in analyzed scenarios.
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