Aprimoramento do protocolo de roteamento AODV para redes ad hoc móveis utilizando conectividade e algoritmos de enxame multiobjetivo

Resumo

Redes Ad Hoc Móveis, do inglês Mobile Ad Hoc Networks (MANETs), são redes que possuem controle descentralizado e os nós têm a liberdade de se movimentar. Essa mobilidade cria um desafio para os protocolos de roteamento, uma vez que eles precisam desenvolver mecanismos que permitam o fluxo de pacotes em uma rede de topologia dinâmica. Um dos principais protocolos de roteamento para redes MANETs é o Ad Hoc On- Demand Distance Vector (AODV). O AODV possui dois mecanismos diferentes de reparação de rota que são acionados dependendo das condições em que houve a quebra do enlace que se deseja reparar. A escolha do mecanismo de reparação de rotas do AODV depende da relação entre o número de saltos entre o nó origem e o nó predecessor à quebra, e o número de saltos entre o nó predecessor e o nó destino. Nesse trabalho, o mecanismo de reparação de rotas do AODV foi modificado para fazer com que a escolha do mecanismo de reparação de rotas dependa também do número de vizinhos (conectividade) que o nó origem e o nó predecessor ao ponto de quebra possuem. Além disso, foram adicionados quatro parâmetros (A, B, C e D) que representam os pesos da conectividade e dos elementos envolvidos no mecanismo de escolha do tipo de reparo de rotas do AODV. Com o objetivo de definir um conjunto de valores satisfatórios para os parâmetros A, B, C e D, foram utilizados os algoritmos SMPSO, SPEA2 e NSGA-II. Para avaliar a qualidade das soluções encontradas pelos algoritmos, as seguintes métricas foram selecionadas: atraso médio (Delay), taxa de perda pacotes (PP), consumo energético (CE), relação entre pacotes de controle e pacotes de dado na rede (NRL). Essas duas últimas métricas foram utilizadas como objetivos a serem minimizados pelos algoritmos. A principal vantagem dessa abordagem é poder adaptar o desempenho do algoritmo para satisfazer necessidades de aplicações específicas por meio da alteração das métricas usadas como objetivo. Os resultados obtidos mostram que a otimização da versão modificada do AODV usando algoritmos multiobjetivos foi capaz de obter resultados superiores aos resultados do AODV padrão, por exemplo, o SPEA2 obteve NRL = 3,5185 ±1,9696, Delay = 1,4720 ±0,9911, PP = 0,3001 ±0,0143 e CE = 1,9653 ±0,0131 enquanto o AODV padrão obteve NRL = 6,7417 ±0,0000, Delay = 2,9684 ±0,0000, PP = 0,4962 ±0,0000 e CE = 1,9801 ±0,0000. Em relação ao NSGA-II e o SMPSO, os resultados obtidos foram semelhantes aos do SPEA2, logo, superiores ao AODV padrão. Além disso, comparado a solução proposta com outros protocolos de roteamento como o AOMDV (NRL = 1,5700 ±0,0000, Delay = 0,8711 ±0,0000, PP = 0,3309 ±0,0000 e CE = 2,0000 ±0,0000)  , DSDV (NRL = 3,2134 ±0,0000, Delay = 0,0260 ±0,0000, PP = 0,3848 ±0,0000 e CE = 2,0000 ±0,0000) e OLSR (NRL = 0,9563 ±0,0000, Delay = 0,7338 ±0,0000, PP = 0,4279 ±0,0000 e CE = 2,0000 ±0,0000), foi possível observar resultados superiores em termos de consumo energético e competitivo nas demais métricas.