Критические режимы работы телекоммуникационной сети и алгоритмы маршрутизации

• Автор: Тухтамирзаев, Адхам Юлбарсмирзаевич
• Шифр специальности: 05.12.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава I. Маршрутизация в высокодинамичных сетях: проблемные вопросы и существующие решения
1.1. Алгоритмы маршрутизации в сетях с быстро изменяющейся топологией
1.1.1. Проактивные алгоритмы
1.1.2. Реактивные алгоритмы
1.1.3. Особенности маршрутизации в сенсорных сетях
1.2. Обоснование необходимости специальных алгоритмов для работы в критических условиях
1.2.1. Критические режимы функционирования
1.2.2. Вероятностная маршрутизация
1.2.3. Концепция самоорганизации узлов
1.2.4. Стационарная фаза работы сети
1.3. Выводы по главе
Глава II. Концепция связи: существующие проблемы, предлагаемые подходы решения и математические модели
2.1. Введение
2.2. Общие определения и соглашения
2.3. Шкала огрубления
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Критерии огрубления
2.3.3. Случаи критерия р = 1 и р
2.3.4. Случай р = 2 для функционального распределения
2.3.5. Алгоритм огрубления методом итераций
2.4. Правила оценки вероятности активности связи
2.4.1. Моделирование активности связи в вероятностных сетях
2.4.2. Прогнозирование вероятности активности связи
2.4.3. Вычисление частоты переключения активности
2.5. Выводы по главе

Глава III. Экспериментальный стенд для моделирования эффекта огрубления статистических данных при проактивной маршрутизации
3.1 Введение
3.2 Реактивная процедура поиска маршрута (РППМ) как основа дистанционновекторных алгоритмов маршрутизации для ad hoc сетей (на примере базового протокола
AODV)
3.3 Лавинная рассылка. Проактивно-реактивная комбинация алгоритмов для случая
экстремальной топологии
3.4 Необходимость классификации связей
3.5 Постановка и реализация эксперимента на кластере «СКИФ-Мономах»
3.5.1 Общие положения
3.5.2 Описание параллельного сетевого симулятора
3.5.3 Требования к программному обеспечению и оборудованию
3.5.4 Используемые для экспериментов модули расширения
3.5.5 Методика экспериментов
3.6. Выводы по главе
Глава IV-Анализ экспериментальных данных
4.1 Влияние интенсивности изменений топологии на результаты реактивной процедуры поиска маршрута
4.2 Сравнение лавинной рассылки с проактивно-реактивным (комбинационным)
алгоритмом в зависимости от интенсивности изменений топологии
4.3 Сравнение лавинной рассылки с проактивно-реактивным алгоритмом в зависимости от связности сети
4.4 Сравнение лавинной рассылки с проактивно-реактивным алгоритмом в зависимости от размеров сети
4.5 Результаты влияния метода классификации связей
4.6 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список использованных источников

Введение
Предмет исследования
Наблюдаемый в последнее время повышенный интерес к беспроводным вычислительным сетям использующих радио или инфракрасные каналы привело к тому, что такие технологии передачи данных стали одним из наиболее быстро прогрессирующих направлений телекоммуникационного рынка. Таким образом, они начали постепенно вытеснять проводные сети как региональные, так и локальные. При этом одним из наиболее востребованных сегодня направлений является использование т.н. сетей MANET1 -неструктурированных мобильных вычислительных сетей. Они позволяют создавать децентрализованные телекоммуникационные сети произвольной топологии с элементами искусственного интеллекта. Сети MANET не используют фиксированную инфраструктуру и выбирают оптимальный маршрут для передачи трафика в условиях меняющейся конфигурации, благодаря чему их надежность очень высока. Алгоритмы, разработанные специально для решения этой задачи, получили название алгоритмов маршрутизации2. В процессе работы с такими сетями мобильные маршрутизаторы автоматически настраиваются на доступные ресурсы. Модули сети анализируют структуру трафика и адаптируют топологию системы под текущие нужды. С их помощью можно обеспечить движущуюся наземную и воздушную технику средствами связи дальнего радиуса действия, динамически подключать старые радиокомплексы. Узлы MANET самостоятельно объединяются в сеть, как только включается их питание.
MANET (Mobile Ad Hoc Network, мобильная сеть для изменяющихся ситуаций) - это самостоятельно адаптирующаяся беспроводная сеть для динамически изменяющихся ситуаций, и сеть, обладающая возможностью автоконфигурации мобильных маршрутизаторов (и связанных хостов), использующая в работе соединения по радиоканалу, объединенные в топологию произвольной формы.
2 Маршрутизация - процесс определения в коммуникационной сети пути, по которому вызов, либо блок данных может достигнуть адресата.
времени «состояние» активно. Подчеркнем, что оценки д1, д0 и Рв зависимы (связаны соотношением). Могут быть, в принципе, получены любые две из них, тогда третья находится вычислением. Например, если параметры бги рв найдены, то в0 = бх((1 — Рв)/рд); подобный подход актуален, так как предложенная методика измерений не единственная (об этом ниже).
Итак, связь характеризуют три потока: {а}, {Ь} - потоки вкл./выкл. узлов; {(:} - поток событий смены «состояния», где под «состоянием» подразумевается нахождение пары узлов в зоне доступности. Потоки порождают случайный процесс тг(а)я(й)7г(С), который в свою очередь порождает поток {Т} (переключения связи из активного в неактивное состояние и наоборот). При этом потоки {а},{Ь},{Г} наблюдаемые, а {с}-поток «скрытый», ненаблюдаемый без специального инженерного вмешательства.
Математические модели функционирования связи могут быть двух типов: 1) не разделяющая причины, по которым происходит переключение связи из состояния акт./неактивности (тип1); 2) разделяются причины, по которым происходит переключения связи на: (а) вкл./выключений узлов;(Ь) вход/выход рассматриваемой пары узлов из зоны доступности (тип 2).
Модели типа 1 не требуют интерпретации доставляемых им данных и опираются на прямые измерения. В свою очередь, они распадаются на два случая: (а) узел фиксирует только один из параметров Р = рТ - долю времени активности связи за некоторый период наблюдения (здесь может применяться методика оценок, отличная от той, что описана выше); (Ь) узел оценивает два из трёх зависимых параметров Р , Тг или Т0.
Модель типа 2 значительно сложнее; выделим два возможных подхода.
(2а) Предположим, что ПО узла а снабжено специальной программой
«генератором расписаний», которая и генерирует рекуррентный поток {а}
(см. [7]). Он образован двумя случайными величинами Х1,Х0, каждая из
которых распределена по экспоненциальному закону; М(Х{) = аи,
М(Х0) = аи. Заметим, что аи,а0 не являются оценками аг,а0 ,которые в