Разработка методов управления связностью и обеспечения качества обслуживания в мобильной эпизодической сети с ретрансляцией

• Автор: Бахтин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 Мобильные эпизодические сети и методы маршрутизации в них
1.1 Основные определения и разновидности эпизодических сетей
1.2 Проблема связности в сети, обусловленная мобильностью узлов
1.3 Проблема связности в рамках обеспечения качества обслуживания
1.4 Маршрутизации в эпизодических сетях как задача управления связностью
1.5 Примеры протоколов маршрутизации
1.6 Распространение сигнала и управление мощностью
1.7 Выводы и постановка задачи
2 Анализ взаимодействия формализованных узлов в сети с точки зрения
управления связностью
2.1 Уточнение понятия связности для эпизодических сетей
2.2 Расчет дальности связи точка-точка с учетом произвольного перемещения
2.3 Расчет дальности связи в движении с учетом ретрансляции
2.4 Моделирование перемещений узлов сети в городских условиях
2.5 Анализ зон обслуживания
2.6 Оценка затрат мощности на ретрансляцию
2.7 Расчет трафика в сети
2.8 Выводы
3 Анализ особенностей доступа к среде и моделирование эпизодических сетей
3.1 Оценки для выбора метода доступа к среде в эпизодических сетях
3.2 Специфика моделирования мобильных сетей
3.3 Исходные параметры для моделирования
3.4 Сравнение известных протоколов маршрутизации и анализ их недостатков
3.5 Выводы
4 Разработка усовершенствованного алгоритма маршрутизации
4.1 Формулировка требований к алгоритму с точки зрения обеспечения связности
4.2 Вариант классификации методов маршрутизации в приложении к мобильным эпизодическим сетям

4.3 Самоадаптирующийся алгоритм маршрутизации (САМ)
4.4 Интерпретация особенностей алгоритма в рамках ВОС
4.5 Анализ эффективности усовершенствованного алгоритма
4.6 Выводы
5 Экспериментальное исследование предложенных решений
5.1 Организационные и протокольные мероприятия по обеспечению
достоверности работы сети
5.2 Алгоритм расчета местоположения узлов в локальных координатах
5.3 Тестирование алгоритма САМ в помещении с использованием стандарта
IEEE 802.11g
5.4 Тестирование передачи видеопотока с ретрансляцией в городской застройке
с использованием стандарта IEEE
5.5 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Список обозначений
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Список сокращений
ПРИЛОЖЕНИЕ В Самоадаптирующийся алгоритм маршрутизации
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акты внедрения

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования. Ранее активно развивались статические (компьютерные) сети. Высокая мобильность современных средств связи, активная переменчивость топологии локальных и иных сетей требуют развития новых подходов к их анализу, созданию новых средств проектирования и новых алгоритмов устойчивой работы. Интеграция свойств абонентских терминалов -приемопередатчик и маршрутизатор в одном узле, - а также ограниченность ресурсов (батарейное питание) привносят дополнительные сложности как с точки зрения проектирования эпизодических сетей, так и с точки зрения гарантированной доставки трафика, обеспечения заданного времени вхождения в связь, т.е. качества обслуживания.
Эпизодическими (ad hoc) сетями называют обычно беспроводные локальные (городские или персональные) сети, в которых узлы (мобильные абоненты) имеют одинаковый статус (одноранговые) и имеют возможность свободно обмениваться сообщениями с другими абонентами сети в пределах зоны досягаемости, радиовидимости. Поскольку при перемещениях «сообщающиеся» узлы могут выходить за пределы радиовидимости, в сетях используется возможность ретрансляции пакетов к получателю через других абонентов сети (многоскачковая передача). В соответствии с таким подходом каждый мобильный аппарат (МА) эпизодической сети действует как передатчик, приемник и ретранслятор сообщений. Функция ретранслятора подразумевает прием радиосигнал, усиление его и передачу дальше, в эпизодической сети к этим функциям МА добавляется еще и функция маршрутизации. Локальный характер сети обусловлен только ограничениями на распространение сигнала в пределах прямой видимости и энергетическими ограничениями на ретрансляцию.
Говоря кратко, эпизодические сети - это сети с временно переменной топологией, зарегистрированных пользователей: (абонентов)j в которых передача сообщений от адресата* к получателю осуществляется с ретрансляцией сообщений через участников сети. Основной проблемой сети с подвижными абонентами является поддержание «связности», «соединимости», «доступности» абонентов в едином сетевом пространстве. Из-за подвижности абонентов маршрут передачи информации
Пользовательские
даные Ответ на запрос
маршрута
Рисунок 1.9 - Передача данных от А к Б в протоколах по требованию
1.5 Примеры протоколов маршрутизации
Известно несколько алгоритмов маршрутизации, адаптированных или специально разработанных для эпизодических сетей.
В одном из алгоритмов, предлагается выделять, так называемую «опорную сеть» (backbone) - связку узлов с возможностью излучать сигнал большей мощности. Это позволяет несколько улучшить эффективность передачи пакетов в сети, особенно при небольшом числе узлов [41].
Большинство протоколов производят выбор маршрута на основе минимизации количества перескоков {hop) в маршруте. Примером такого подхода являются протоколы (DSK) [43], (AODV) [44] и (DSDV) [45]. В большом количестве работ (например, [46], [47]) проведено сравнение протоколов маршрутизации по принципу функционирования. В статье [48] приведены оценочные характеристики различных подходов к построению маршрута.
Протоколы маршрутизации являются одним из основных компонентов сетевого взаимодействия. Все протоколы маршрутизации строят маршруты, основываясь на служебной информации, полученной из сети. Таблицы маршрутизации содержат адресную информацию - кому переслать пакет, информацию о предпочтении