RR-5691 : Route Lifetime based Interactive Routing in Intervehicle Mobile Ad Hoc Networks

Abstract : The main goal of this paper is to better understand the route lifetime dynamics in Intervehicle communication networks (IVC) or what we call intervehicle mobile ad hoc networks (iv-MANETs) that are a special class of MANETs but exhibit very different behavior from them. We consider the problem of finding an optimal multi-hop route between two vehicular nodes in an iv-MANET. For a given choice of the number of hops and distances between intermediate nodes, we seek the characterizing properties of choice of speeds of the intermediate nodes so as to maximize the expected lifetime of the multi-hop route. Our analytical model inherently incorporates the randomly changing speeds of nodes over time and hence the optimal choice depends on the dynamics of the stochastic process corresponding to the speed of the nodes.

We suppose that for establishing a route the locations and speeds of other vehicles are known. Under a markovian assumption on the process of the speed of nodes, we show that the optimal choice of speeds attempts to equalize the lifetimes of adjacent links in a route. A monotone variation property of the speed of the intermediate nodes under the optimal policy is proved. These solution structures have been confirmed with an extensive simulation study. The heuristics and structures developed in this paper can serve in designing a new set of efficient interactive routing protocols specifically tailored for high mobility ad hoc networks and iv-MANETs in particular.

Résumé : Le but principal de cet article est de mieux comprendre la dynamique de vie des itinéraires dans les réseaux de transmission intervéhiculaires (IVC) ou ce que nous appelons réseaux ad hoc mobiles intervéhiculaires (iv-MANETs) qui sont une classe spéciale de MANETs mais ont un comportement très différent de ceux-ci. Nous considérons le problème de trouver un itinéraire multi-sauts optimal entre deux noeuds véhiculaires dans un iv-MANET. Pour un choix donné du nombre de sauts et de distances entre les noeuds intermédiaires, nous cherchons les propriétés caractéristiques du choix des vitesses des noeuds intermédiaires afin de maximiser la durée de vie prévue de l'itinéraire multi-sauts. Notre modèle analytique prend en compte le fait que les vitesses des noeuds changent aléatoirement avec le temps et que, par conséquent, le choix optimal dépend de la dynamique du processus stochastique correspondant à la vitesse des noeuds.

Nous supposons que pour établir un itinéraire les emplacements et les vitesses d'autres vehicules sont connus. Dans une hypothèse markovienne sur les processus des vitesse, nous prouvons que le choix optimal de la prochaine voiture essaye d'égaliser la durée de vie des liens adjacents dans un itinéraire. Une propriété de variation monotone de la vitesse des noeuds intermédiaires dans le cadre de la politique optimale est prouvée. Ces structures de solution ont été confirmées par des simulations exhaustives. L'heuristique et les structures développées dans cet article peuvent servir à concevoir un nouvel ensemble de protocoles interactifs efficaces d'établissement d'itinéraires spécifiquement adaptés aux réseaux ad hoc à mobilité élevée et aux iv-MANETs en particulier.

RR-5691 - Route Lifetime based Interactive Routing in Intervehicle Mobile Ad Hoc Networks