SEREMA : self-organized routing in heterogeneous mobile ad hoc networks

Finke, Thomas GND

After natural disasters like earthquakes or after human-made disasters like terrorist attacks, it is very important to organize the disaster response teams. Therefore, communication infrastructure is very important. However, this infrastructure could be heavily damaged during the disaster. Typically, all the disaster response teams as well as the victims carry along mobile devices. These mobile network devices can be combined to ad hoc networks which can be used for communication. The performance of wireless ad hoc networks is mainly affected by the routing protocol. A lot of routing protocols are available for wireless ad hoc networks. However, these protocols are not suitable for highly dynamic mobile ad hoc networks because they are not able to adapt to major changes in the network topology. In disaster scenarios, highly dynamic networks are considered. This work presents an adaptive approach which is able to switch between multiple routing protocols during the runtime of the network.

Nach Naturkatastrophen, wie beispielsweise Erdbeben, Wirbelstürmen, Flutwellen oder auch nach durch den Menschen verursachten Katastrophen wie Terroranschlägen oder Unfällen, ist es sehr wichtig die Ersthelfer zu organisieren. Hierfür ist eine Kommunikationsinfrastruktur, welche zum Beispiel Basisstationen für Mobilfunknetze enthält, von entscheidender Bedeutung. Diese Infrastruktur kann durch die Katastrophe jedoch schwer beeinträchtigt oder vollkommen zerstört sein. Heutzutage sind Ersthelfer als auch Opfer üblicherweise mit leistungsfähigen mobilen Endgeräten, wie Smartphones oder Notebooks, ausgerüstet. Diese mobilen Endgeräte, welche über eine Vielzahl von Netzzugangstechnologien verfügen, können zu einem sogenannten Ad-hoc-Netzwerk zusammengeschlossen werden und bilden anschließend eine infrastrukturlose Kommunikationsbasis. Die Leistungsfähigkeit von kabellosen Ad-hoc-Netzwerken ist dabei stark von der Anzahl bekannter Verbindungen im Netz abhängig. Diese Verbindungen, auch Routen genannt, werden durch das verwendete Routingprotokoll gesucht und ständig aktualisiert. Hierzu stehen verschiedenartige Routingprotokolle zur Verfügung, welche Topologieinformationen zwischen den einzelnen Knoten eines Netzwerks austauschen. Für kabellose Ad-hoc-Netzwerke sind hierfür zahlreiche Routingprotokolle verfügbar, jedoch sind diese bereits existierenden Protokolle nur eingeschränkt für hochdynamische mobile Ad-hoc-Netzwerke geeignet. Dies liegt darin begründet, dass sie nicht in der Lage sind, sich an große Änderungen im Netzwerk anzupassen. In Katastrophenszenarien können allerdings hochdynamische Netzwerke vorkommen, in welchen beispielsweise die Größe des Netzes zwischen einigen wenigen und einigen hundert Knoten schwankt oder sich die Knotengeschwindigkeit von statischen bis hin zu hochmobilen Knoten verändert. Die vorliegende Arbeit präsentiert einen adaptiven Ansatz, welcher in der Lage ist, die gegebenen Parameter des Netzwerks in einer dezentralen Weise zu ermitteln und anschließend das verwendete Routingprotokoll während der Laufzeit zu wechseln, um somit das Routing sehr flexibel an die Gegebenheiten des Netzwerks anzupassen.

After natural disasters like earthquakes, hurricanes, tsunamis or after human-made disasters like terrorist attacks or accidents, it is very important to organize the disaster response teams. Therefore, communication infrastructure like base stations for cellular networks is very important. However, this infrastructure could be heavily damaged during the disaster. Nevertheless, communication should be possible. Typically, all the disaster response teams as well as the victims carry along mobile devices such as smartphones or notebooks. These mobile network devices can be combined to an ad hoc network; this is an infrastructureless network that can be used for communication. The performance of wireless ad hoc networks is mainly affected by the routing protocol. It is a very important task of the routing protocol to find suitable routes for data forwarding in a fast and efficient way. The routes are found using different routing protocols which exchange some type of topology information between the nodes, which are usually mobile devices. A lot of routing protocols are available for wireless ad hoc networks. However, these protocols are not suitable for highly dynamic mobile ad hoc networks because they are not able to adapt to major changes in the network topology. In disaster scenarios, highly dynamic networks are considered where the size of these networks can vary from a few nodes to hundreds of nodes and the movement of the nodes can vary from static to highly mobile nodes, for example. This work presents an adaptive approach which gathers information about the network in a self-organized way and is able to switch between multiple routing protocols during the runtime of the network to adapt routing very flexibly to highly dynamic mobile ad hoc networks.

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Finke, Thomas: SEREMA. self-organized routing in heterogeneous mobile ad hoc networks. Ilmenau 2016. Universitätsverlag Ilmenau.

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