Разработка алгоритмов управления в беспроводных сетях связи с коммутацией каналов

• Автор: Егоров, Евгений Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 151 с. : ил

Оглавление
страницы
Введение.
ГЛАВА 1. Архитектура беспроводной сети связи с коммутацией каналов и изменяющейся топологией. .

1.1. Состояние развития беспроводных сетей

1.2. Преимущества и недостатки неиерархической структуры сети и распределенного управления сетевым трафиком.

1.3. Класс рассматриваемых сетей

1.4. Частотновременное планирование ресурсов и топология сети

1.5. Организация пакетной сети для передачи служебного трафика

1.6. Архитектура протокольного стека и коммутации для узлов сети.

Выводы по первой главе

ГЛАВА 2. Связь топологии сети с пропускной способностью сети.
2.1. Два критерия оптимальности топологии сети
2.2. Математическая модель сети и некоторые определения.
2.3. Оптимизация топологии по критерию максимальной пропускной способности для РОЛУРЫсети.
2.4. Оптимизация топологии сети по критерию максимальной пропускной способности для полезного трафика
2.5. Пропускная способность сети с регулярным расположением узлов.
2.6. Пропускная способность сети со случайным расположением узлов.
2.7. Моделирование сети АСЗЫ на ЭВМ.
Выводы по второй главе
Г ЛАВА 3 Разработка алгоритмов организации и управления
топологией сети.
3.1. Задачи построения алгоритмов.
3.2. Алгоритмы организации топологии для сетей
3.3. Основные понятия и предпосылки к построению алгоритмов ТАР для сетей с коммутацией каналов.
3.4. Три алгоритма организации сетевой топологии.
3.5. v алгоритм.
3.5.1. Описание работы v алгоритма.
3.5.2. Оптимизация параметров v алгоритма
3.5.3. Модификация v алгоритма. Алгоритм v
и оптимизация его параметров.
3.6. Алгоритм локальной поддержки топологии сети.
3.6.1. Описание работы алгоритма .
3.6.2. Настройка спектрального состояния в алгоритме
3.6.3. Настройка оптимальной дальности действия.
3.6.4. Обсуждение алгоритма и способов улучшения его работы.
3.6.5. Методы многоуровневого мониторинга сети по мощности.
3.7. Алгоритм многоуровневого мониторинга сети по мощности
3.7.1. Описание работы протокола .
3.7.2. Выбор оптимальной мощности передачи в протоколе
3.7.3. Управление спектральным состоянием в протоколе .
Выводы по третий главе
ГЛАВА 4. Анализ качества и применимость сетей с
коммутацией каналов.
4.1. Анализ вероятности потери вызовов в сетях с
коммутацией каналов.
4.1.1. Основные понятия и определения
4.1.2. Постановка задачи о нахождении вероятности потери вызовов.
4.1.3. Расчет вероятностей потери вызовов на основании вероятностей блокировки звеньев сети
4.1.4. Расчет вероятностей блокировок отдельных звеньев сети.
4.2. Анализ интенсивности служебной нагрузки, создаваемой
протоколами управления топологией.
Выводы по главе.
Заключение
Литература


Термин беспроводная сеть подразумевает в случае упомянутых сетей беспроводную связь между базовой станцией (БС) и мобильными оконечными терминалами. Мобильный оконечный терминал может двигаться географически во время своего соединения с БС. Выходя из зоны видимости одной БС, терминал “перескакивает” в зону видимости другой БС и поддерживает связь уже через нее (handoff-технология) [5, 6|. В данном подходе проектирования сетей расположение базовых станций фиксировано. Другая технология сетей, интенсивно развивающаяся в настоящее время, касается построения беспроводных сетей с нефиксированной инфраструктурой - Ad-hoc сетей или MANET (Mobile Ad hoc Networking) сетей []. В отличие от сетей с фиксированной инфраструктурой, в Ad-hoc сетях все узлы являются мобильными и могут быть связаны динамически, в произвольной форме. Все узлы ведут себя не только как оконечные пользовательские терминалы, но и как маршрутизаторы и принимают участие в обнаружении и обслуживании маршрутов к другим узлам сети. Ad hoc сеть может состоять как из десятков-сотен узлов (например, военные оперативные сети связи) и тысячи сетевых узлов (например, сети сенсорных узлов []). Сети MANET имеют достаточно широкую сферу применения. Ad hoc сети полезны в поисково-спасательных операциях, на встречах или конференциях, где пользователи желают обмениваться данными или вести телефонные разговоры на местности, где нет услуг сотовой связи. Исследуемая в настоящей работе беспроводная сеть связи с территориально распределенной коммутацией каналов (ТРКК) и изменяющейся топологией относится к классу Ad-hoc сетей. Главное отличие исследуемой сети в том, что данная сеть использует методы коммутации каналов для переноса полезной информации, в то время как традиционная Ad-hoc сеть использует методы коммутации пакетов, т. На сегодняшний день реально функционирующих Ad hoc сетей пока еще очень немного. В основном, это опытные проекты сетей обмена небольшими объемами данных, например, сети датчиков. Что касается передачи голосового и видео трафика, то опять же известны только опытио-демонстрационныс работы. Например, в году в штате Нью Джерси под руководством группы из университета Rice University (шт. Техас) была продемонстрирована работа небольшой (восемь узлов) Ad-hoc сети передачи голосовых и видео данных на базе компактных ПК (лаптопов), снабженных беспроводными сетевыми картами и помещенных в автомобили []. Существование проектов Ad hoc сетей связи с коммутацией каналов из открытых источников пока неизвестно. Близким проектом является сеть DBTN, которая хотя и использует коммутацию каналов и динамическую маршрутизацию вызовов, но ориентирована на проводные каналы связи и, таким образом, не является Ad hoc сетью []. Массовое развертывание Ad hoc сетей пока еще затруднительно из-за высокой стоимости сетевых узлов и разработок самого проекта. Требует решения ряд технико-математических задач, таких, как построение эффектив- ^ ных ресурсосберегающих протоколов маршрутизации, алгоритмов управления доступом к среде, методов анализа больших сетей и других задач. Engineering Task Force) Mobile Ad hoc Working Group, Berkeley Wireless Research Center, Standford Mobile Computing Group и др. Преимущества и недостатки неиерархической структуры сети и распределенного управления сетевым графиком. В сетях на достаточно большой территории возникает вопрос о том, отдать свое предпочтение распределенному управлению трафиком или централизованному. Централизованное управление предполагает иерархическую структуру сети, в которой есть один или несколько центральных узлов, осуществляющих коммутацию вызовов абонентов и управление сетью в целом. Такая схема не требует сложных алгоритмов поиска маршрутов в сети и маршрутизации вызовов абонентов. Вся информация движется строго по иерархической лестнице от оконечного узла вверх к центральному узлу и, наоборот, от центрального узла через промежуточные узлы к оконечному. Например, стандарт GSM определяет архитектуру сотовой сети, показанную на рис. Рис. Общая архитектура сотовой сети. В данной архитектуре сети несколько базовых станций соединяются с контроллером базовых станций, образуя кластер.