InBCT 3.4.

Traffic Optimization of Ad-Hoc Radio Network with Variational Inequalities

Team Leader:

Dr. Erkki Laitinen, Agora Center,
ejl@sun3.oulu.fi

Aim

Characteristic of an ad hoc network is its dynamic and spontaneous operation. A wireless ad hoc network can be created and can disappear wherever and whenever without any fixed routers, hosts, or support stations. Routing and capacity optimization for the ad hoc network is difficult due to its dynamic and changing topology. This project aims to find new methods to optimize the ad hoc network's routing and capacity. Two new methods being investigated in order to solve this problem are variational inequalities and genetic algorithms.

Results and Observations

The universities of Jyväskylä, Oulu and Kajaani collaborate in the research. A strong partnership has resulted as a result of networking between the researchers. Activity thus far has focused on conduction literature reviews and becoming mutually better acquainted with the research area. The project has programmatically tested the use of variational inequalities in static network balancing. It seems probable that the method can be developed to apply it to networks where the nodes are mobile.

Future Plans

The research continues according to plan. Professor I. Konnov from Kasan University will visit Oulu in October 2003. The occasion will include a modest research seminar for the project's research personnel. The aim during the autumn is to investigate network balancing using a diverse criteria, because the ad hoc network's optimal routing is dependent on many different factors. The group, together with the University of Oulu's Centre of Wireless Communication (Professor Petri Mähönen), has also sought membership in the Infotech Oulu organization.

Areas of Interest

ad hoc routing, multiparameter optimization, variational inequalities, genetic algorithms

InBCT 3.4

Ad hoc radioverkon kapasiteetin ja reitin optimointi

Dynaamisten, nopeasti muuttuvien langattomien ad hoc verkkojen kehitystyö vaatii onnistuakseen korkeatasoista ja haasteellista tutkimusta. Verkolle on tyypillistä, että se voi syntyä tai hävitä missä ja milloin tahansa ilman kiinteitä reitittimiä, isäntiä tai tukiasemia. Verkon reititys ja kapasiteetin optimointi on juuri verkon muuttuvan topologian vuoksi vaikea dynaaminen, monitavoitteinen optimointitehtävä. Hankkeessa kehitetään uutta teknologiaa, soveltamalla edistyksellisiä matemaattisia menetelmiä, langattoman ad hoc verkon kapasiteetin ja reitin optimointiin. Tehokkailla menetelmillä haetaan ratkaisua myös nykyisten algoritmien laskennalliseen kompleksisuuteen ja verkon skaalautuvuuteen.

Tutkimukseen osallistuvat Jyväskylän yliopisto, Oulun yliopisto ja Kazanin yliopisto. Aluksi tutkimuksessa paneudutaan verkon kapasiteetin optimointiin (verkon tasapainotusongelma) variaatioepäyhtälöiden avulla sekä siihen tarvittavien matemaattisten menetelmien tutkimukseen. Seuraavaksi, uusien menetelmien toimintaa ad hoc verkossa testataan numeerisilla testiesimerkeillä. Lopullisena tavoitteena on kehittää hyvin skaalautuva, tehokas algoritmi, mikä soveltuu tulevaisuuden dynaamisten verkkojen optimointiin.

Lisätietoja yms.:
More Information etc.:

Jaana Karvonen: Liikenteen tasapainotus tietoliikenneverkossa variaatioepäyhtälöiden avulla (PDF, 4.6 MB)
Tutkielman tarkoituksena on tutustua variaatioepäyhtälöihin ja niiden käyttöön reitin tasapainotusongelman ratkaisemisessa. Lisäksi työssä tutustutaan ad hoc radioverkon reititykseen.

Igor V. Konnov: Convergence Properties of Combined Relaxation Methods (PDF, 284.4 KB)

Igor V. Konnov & Erkki Laitinen: Theory and Applications of Variational Inequalities (PDF, 317 KB)
In this paper, we outline some results in theory of variational inequalities with the emphasis on monotonicity properties of cost mappings. Their relationships with other problems of Nonlinear Analysis and some applications are also discussed.

Kai Lieska & Erkki Laitinen: Optimization of GoS of Cellural Network (PDF, 967.5 KB)
The network should operate as effectively as possible with a good GoS. This is possible only with a very accurate network planning process. In this paper we consider network planning and more precisely the steps of coverage and capacity planning. We show that the optimization of these steps are possible to do simultaneously and quite in an automatic way.

Visa-Matti Jokela: Tietoliikenneverkon tasapainottamisesta iteratiivisillä menetelmillä (PDF, 2.1 MB)

Georgiy Senenkov: Protocols Comparison in Ad Hoc Networks (PDF, 343.2 KB)
Ad hoc networks are networks, which are characterized by multi-hop wireless connectivity, unpredictably and frequently changing network topology. They demand efficient routing protocols. The purpose of this work is the performance comparison of two on-demand and one table-driven routing protocols for ad hoc networks - Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV), Dynamic Source Routing (DSR) and Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV) respectively.

Ad Hoc -radioverkon liikenteen optimointi variaatioepäyhtälöiden avulla (Vuoden 2003 tavoitteet ja tulokset) (PPT, 467 KB)