Gezgin ağ yönlendirme protokolleri için DEVS tabanlı benzetim aracı tasarımı

Abstract

Ad Hoc ağlar; geçici formlarda, merkezi yönetimin bulunmadığı veya geleneksel ağlardaki düzenli servis desteklerinin olmadığı gezgin düğümlerden oluşan ağlardır. Düğümler rastgele ve keyfi olarak kendilerini organize ederek hareket etmekte serbesttir. Bu yüzden ağın topolojisi hızlı ve öngörülemeyen bir şekilde değişebilir.Ad Hoc ağlar gibi dağıtık sistemler, çeşitli teknolojiler kullanarak birbirleriyle iletişim yapan birimlerden oluşur. İletişim içerisinde bulunan sistemin uyarlanabilirlik, ölçeklenebilirlik, güvenilirlik gibi bir takım niteliklere sahip olması gerekmektedir. Artan karmaşıklık ve boyut nedeniyle ortaya çıkan sorunların üstesinden gelmek amacıyla geliştirilen çeşitli yöntemler bilgisayar ağlarının ihtiyaçlarına göre kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin tasarım ve geliştirilmesinde modelleme ve benzetim araçlarının yeri büyüktür.Kablosuz sistemler için statik topoloji üreten benzeticiler (Qualnet, Omnet++, Ns-2, Opnet, vb.) küçük ağları çalışmak için ideal platformlarken, günümüzde üstel olarak artan ağ sistemlerini modellemede ve değişken yapılı ağ sistemlerinin başarımını test etmede yetersiz kalmaktadırlar. Ayrıca, bu benzeticilerin mimarilerinin birçoğu soyutlama ve hiyerarşiden yoksun olmaları yanında çok büyük hesaplama maliyeti oluşturmaktadırlar.Sunulan tezde, gezgin sistemlerin karmaşıklık, ölçeklenebilirlik, uyum yeteneği gibi sorunlarının incelenmesi, tasarım alternatiflerinin araştırılması ve farklı çözüm yaklaşımlarının test edilebilmesi için Ayrık Olaylı Sistem Tanımı (DEVS) kullanılarak bir MANET modeli ve benzeticisi geliştirildi.Geliştirilen benzeticinin üstünlüklerini ve başarımını göstermek amacıyla farklı ölçeklerden oluşan ağlar farklı trafik yükleri altında çalıştırılarak, en yaygın yönlendirme protokollerinden olan AODV'nin başarımı incelendi. Topoloji üreteci özellikle büyük modelleri otomatik oluşturabilmek için tasarlandı ve model geçerleme testleri gerçekleştirildi. Gerçekleştirilen uygulamalardan, geliştirilen benzeticinin son derece paralel, esnek ve hızlı çalıştığını, değişik teknolojileri barındıran uygulamaları geliştirebilme yeteneğine sahip olduğu gözlemlendi. Ayrıca kullanılan yöntemin bu gibi sistemleri modellemede üstünlükleri gösterilmeye çalışıldı.

Mobile ad hoc wireless networks (MANETs) are autonomous collections of mobile nodes communicating via wireless antennas. Formal verification of routing protocols for MANETs requires modeling of every part correctly to verify. The characteristics of MANETs that bring challenge to the task of modeling are node mobility, scalability and broadcast. Consequently, to cope with management of such networks in presence of ever increasing complexity, various decentralized and centralized approaches are being used to address private and public organizations demands.To bring solutions to MANET challenges , simulators generating static topology such as ns-2, Glomosim, Omnet++, Qualnet and Opnet are ideal platforms for studying small MANET networks, but incapable of modeling and testing large-scale and dynamic structured networks. Furthermore, due to lack of hierarchy and abstraction in their structure, it is difficult to create, manage and compute large models.In this study, a parallel and distributed network simulator is developed to bring solutions to MANET systems by using Discrete Event System Specification (DEVS) formalism. Developed simulator is called MANET-DEVS in which network model is defined with its components (e.g. nodes and links) and their hierarchical structure.Using the DEVS hierarchical model composition concept, we develop simulation models of networks with varying topologies and scales. For example, we will use clusters to study its impact on reducing communication and increasing performance. The explicit and hidden behaviors of these networks are observed under various experimental configurations e.g., nodes and links are assigned different capacities. Topology generator is developed and validation experiments are also done.