Моделирование многопутевой маршрутизации в беспроводных сетях, основанной на геометрии силовых линий потенциального поля

• Автор: Стромов, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Маршрутизация в беспроводных сетях
1.1 Беспроводные ячеистые сети
1.2 Маршрутизация и протоколы маршрутизации
1.3 Сенсорные сети
1.4 Классификация протоколов маршрутизации для сенсорных сетей
1.5 Моделирование маршрутизации в беспроводных сетях
Выводы по главе
2 Математическая модель маршрутизации в сверхбольшой сети
2.1 Модель сети на основе векторной функции информационного потока
2.2 Потенциальная функция
2.3 Коэффициент информопроводности
2.4 Случай нескольких источников помех
2.5 Построение маршрутов
Выводы по главе
3 Априорные оценки, существование и единственность решения задачи .
Выводы по главе
4 Численное моделирование
4.1 Методы граничных элементов
4.2 Метод конечных элементов
4.3 Комплекс программ
4.4 Численные эксперименты
4.4.1 Сравнительное исследование комплексных гранично-элементных методов
4.4.2 Исследование модели беспроводной адаптивной ячеистой сети
Выводы по главе
Заключение

Литература
Приложение 1 Процедура задния начальныех данных для области,
ограниченной произвольной замкнутой ломанной
Приложение 2 Процедура построения системы линейных алгебраических
уравнений для метода комплексных полиномов
Приложение 3 Процедура построения матрицы р и правой части СЛАУ s для
комплексного метода граничных элементов
Приложение 4 Процедура вычисления значений Н1-аппроксимирующей
функции в заданных узловых точках
Приложение 5 Процедура вычисления значений двойного интеграла по х и у от Н1-аппроксимирующей функции по внутренним точкам области

Введение
Беспроводные сети - быстро и динамично развивающееся направление телекоммуникационных технологий. Это сотовые сети мобильной связи и передачи информации, сети беспроводного доступа к Интернету, сенсорные сети мониторинга окружающей среды и другие системы сбора и передачи информации. Большинство современных беспроводных сетей имеют достаточную простую топологическую архитектуру: полносвязную, при которой каждый узел может
непосредственно установить соединение с любым другим, или «звезда», когда все соединения осуществляются через специально выделенный узел -базовую станцию. Для таких беспроводных сетей проблема маршрутизации, то есть поиска маршрута доставки данных от источника к получателю через несколько узлов-ретрансляторов неактуальна. Однако такие сети ограниченны по зоне покрытия, количеству узлов и пропускной способности. В настоящее время наибольшее внимание уделяется неполносвязным сетям с ячеистой архитектурой, передача информации в которых осуществляется посредством ряда ретрансляций. В таких сетях задача поиска оптимального по выбранному критерию маршрута доставки данных является актуальной и принципиальной, определяющей параметры сети и алгоритмы её работы.
Впервые задача маршрутизации возникла при построении проводных сетей связи сложной топологии с коммутацией пакетов. Основам маршрутизации в проводных пакетных сетях связи посвящены работы Г. Фрэнка, И. Фриша [4], Г. П. Захарова [5], И. А. Мизина, В. А. Богатырева, А. П. Кулешова [6], Д. Бертсекаса, Р. Галлагера [7], М. Шварца [8]. Для решения задачи маршрутизации применялись алгоритмы поиска кратчайшего пути (Беллмана-Форда, Дейкстры или другие), методы теории массового обслуживания и теории графов. В дальнейшем вопросы маршрутизации в беспроводных сетях рассматривались, как правило, в рамках известных протоколов (ШЕЕ 802.11, ШЕЕ 802.16): В. М. Вишневский, А. И. Ляхов,

2.2 Потенциальная функция
В [84] потенциальной функции придан смысл количества ретрансляций. Однако варьируя плотность расположения узлов и мощность излучения на антенне, а соответственно и скорость передачи информации можно отметить, что различные комбинации этих параметров могут давать одинаковую скорость информационного потока, а значит количество ретрансляций, непосредственно зависящее от плотности расположения узлов является не достаточно общей характеристикой потенциала плотности информационного потока.
В качестве физического смысла потенциала в точке (х,у)еА рассмотрим количество энергии, необходимое для доставки ретранслируемой информации до базовой станции. Поток информации направлен против роста потенциала. Это справедливо при дополнительном условии, однозначно определяющим функцию потенциала: в области потребления информации
и = 0.
Введём также, по аналогии с коэффициентами теплопроводности и диффузии, коэффициент информопроводности К, определяющий свойства сети как среды распространения сигнала. Тогда, с учетом (14), уравнение (4) примет вид
У-(-КУи)=р. (15)
_ . . бит 1с бит
Размерность коэффициента К - ---------- или , а его величина
Вт Дж
численно равна объему информации, пересекающему отрезок единичной длины, перпендикулярный направлению потока информации ¥ за единицу времени, если градиент энергии равен 1. Значение коэффициента К определяется всей совокупностью факторов, влияющих на скорость передачи информации в сети: он зависит от характеристик радиомодулей узлов (скорость передачи информации от узла к узлу, энерго-информационная эффективность передачи), способа доступа к разделяемой среде передачи