Improving Route Stability of the AODV Routing Protocol Using Fuzzy Approach

Abstract

There are many studies that focus on improving source–destination route stability and lifetime by modifying the existing wireless mobile Ad Hoc networks (MANETs) routing protocols. In this study, a fuzzy based approach is proposed to enhance the Ad Hoc on-demand distance vector (AODV) routing protocol’s performance by selecting the most trusted nodes to construct a route between the source and the final destination nodes. In this scheme, the nodes’ parameters, like residual energy, node mobility, and hop count are fed through a fuzzy logic inference system to compute the value of the node trust level, which can be used as a metric to construct an optimal path from source to destination. The simulation results show that the proposed Fuzzy AODV approach performs better than the classical AODV routing protocol. The average routing load and average end to end delay metrics were improved in all cases of different network parameter changes as node speed, number of nodes, and pause times for both of classical AODV and Fuzzy AODV routing protocols. Whereas the Packet Delivery Ratio (PDR) and average network throughput were slightly varied in different network parameter changes. As shown in simulation results, the effects of fuzzy logic inference modifications that have improved the route selection procedure of classical AODV. This route selection scheme reduces the rebroadcasting of overhead route control (RREQ) packets at each intermediate node which receives more than one copy of the same RREQ packets. This will reduce the number of overhead route control packets flooding throughout the network in route discovery stages of classical AODV routing protocol. As a result, it decreases the network congestion and helps the network to retain their limited network resources. Keywords: AODV, routing protocol, MANET, fuzzy logic, trusted nodes.

ÖZ: Plansız mobil ağlarda mevcut yönlendirme protokollerini modifiye ederek kaynak-hedef rotasındaki istikrarı sağlamak ve rotanın ömrünü uzatmak amacını taşıyan çok sayıda çalışma mevcuttur. Bu çalışma, plansız mobil ağlar için geliştirilen AODV (ad hoc on-demand distance vector) yönlendirme protokolünün performansını bulanık tabanlı bir yaklaşımla geliştirip iyileştirmeyi hedeflemektedir. Bu amaçla, kaynak ve hedef arasındaki rotayı belirlemek için en güvenilir bağlantı noktaları seçilmektedir. Bağlantı noktalarının güvenilirliğini, bağlantı noktasının mevcut enerjisi, hızı ve bağlantı noktasına kadar oluşturulan rotada kullanılan bağlantı noktası sayısı belirlemektedir. Bahsedilen parametreler bulanık mantık çıkarım sistemi tarafından değerlendirilip bağlantı noktasının güvenilirliği hesaplandıktan sonra kaynak ve hedef arasındaki en uygun rotanın belirlenmesinde kullanılmaktadır. Simülasyon sonuçları, önerilen Bulanık AODV yaklaşımının performansının klasik AODV yönlendirme protokolünden daha iyi olduğunu göstermektedir. Uçlar arası veri transfer zamanı ve ortalama yönlendirme yükü çalışılan tüm senaryolarda klasik AODV’ye göre iyileşme göstermektedir. Buna karşılık, veri paketi teslim oranı ve kurulan plansız ağın ortalama iş çıkarma oranı farklı senaryolarda değişiklik göstermektedir. Simülasyon sonuçlarından da anlaşılabileceği üzere, bulanık mantıkla modifiye edilen AODV yönlendirme protokolü kaynak-hedef arasındaki rota seçimini iyileştirmiştir. İyileştirilen rota seçimi yöntemi, bağlantı noktaları arasında kullanılan RREQ paketlerinin tekrarlanma sayısında düşüşe neden olarak ağ içerisinde tekrar tekrar yayınlanan rota kontrol mesajlarının, ağdaki iletişimi engelleme oranını düşürmüştür. Sonuç olarak ortak kullanılan sınırlı iletişim ortamında, ağın tıkanma oranında düşüşe neden olunmuş ve sınırlı ağ kaynaklarının korunmasında iyileştirme yapılmıştır. Anahtar kelimeler: AODV, yönlendirme protokolü, bulanık mantık, MANET, güvenilir bağlantı noktaları.