2.2. Алгоритмы маршрутизации в сетях «Ad Hoc»
Маршрутизация пакетов в АН сетях осуществляется на основе множества алгоритмов. Для построения алгоритмов используются различные показатели качества маршрутизации: число переходов между узлами, суммарные затраты на мощность излучения, стоимость оборудования, объем памяти в устройствах и т.д. В настоящее время существует большое число видов стратегий маршрутизации [4], наибольшее распространение из которых приобрели упреждающие алгоритмы (Pro-active Routing), алгоритмы по требованию (Reactive Routing) и их комбинация (Pro-Active/Reactive).
Упреждающий алгоритм маршрутизации Pro-active Routing. Алгоритм данного типа может использовать маршруты ко всем узлам сети, используя постоянно обновляемые статические таблицы маршрутизации, в которых хранятся идентификаторы узлов сети и маршруты к ним. В этом состоит принцип дистанционно-векторной маршрутизации, основанный на ведении маршрутных таблиц в каждом узле сети. Каждая запись таблицы маршрутизации содержит адрес узла-назначения, адрес соседнего транзитного узла и метрику маршрута (количество транзитных узлов). Такие таблицы пополняются записями о новых маршрутах при присоединении нового узла с помощью лавинообразной рассылки служебного сообщения, включающего константу ограничения количества пересылок (TTL – наибольшее число пересылок). Обрабатывая такое сообщение, каждый узел записывает в свою таблицу адрес отправителя, адрес соседнего узла, от которого непосредственно получено данное сообщение, и накопленную в сообщении метрику маршрута. При добавлении в таблицу маршрутизации записи сортируются в порядке возрастания метрики, что позволяет оперативно выбирать наиболее короткие маршруты. Добавление может быть отклонено, если в таблице уже имеется маршрут с теми же адресами, но с лучшей метрикой. Сформированные таким образом таблицы являются эффективным средством маршрутизации в статических или «почти» статических сетях. Они позволяют рационально распределить трафик, однако не дают возможности оперативно реагировать на ситуации «обрыва», т.е. критического изменения топологии, при котором целевой или промежуточный узел полностью изменил свое расположение. Если по какой-либо причине ьмаршрут, составленный на основе статических таблиц, неработоспособен, то узел, обнаруживший обрыв, посылает узлу-отправителю служебное сообщение «неверный маршрут», что вынуждает всех участников маршрута удалить нерабочую запись из своих таблиц. К числу упреждающих алгоритмов относятся протоколы DSDV (Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance Vector routing protocol), STAR (Source Tree Adaptive routing protocol), AWDS (Ad-hoc Wireless Distribution Service) и др.
Алгоритм маршрутизации по требованию Reactive Routing – реагирующий алгоритм
Этот алгоритм базируется на поддержке каждым узлом таблицы «активных маршрутов». В отличие от статической таблицы, эта таблица в каждой записи содержит полную цепочку адресов, составляющих маршрут, а также метку отправителя. Метка – это последовательный номер, генерируемый отправителем при инициации каждого нового сообщения. Она дает возможность выбрать наиболее предпочтительный (последний) из маршрутов к одному и тому же адресату. Формирование таблицы происходит непрерывно в фоновом режиме, в процессе получения и ретрансляции узлом пользовательских сообщений. Важно отметить, что помимо своей основной функции – поиска маршрутов – данная таблица может служить своеобразной «базой знаний» для автоматического выбора и корректировки параметров алгоритма.
Процедуру поиска нового маршрута можно проиллюстрировать на основе известного алгоритма AODV [5]. Узел, желающий найти недостающий маршрут, отправляет сообщение «запрос маршрута» (RREQ) с помощью лавинной рассылки. Получившие RREQ узлы проверяют, имеется ли в их таблице активных маршрутов искомый. Если соответствующая запись найдена, она передается обратно посредством сообщения «ответ на запрос маршрута» (RREP). В противном случае RREQ ретранслируется соседним узлам до истечения заданного TTL. На основе ответов RREP составляется рабочий маршрут, используемый для передачи данных. Если ни одного RREP не получено, формируется новый запрос RREQ с увеличенным TTL.
Недостатки алгоритма – чрезмерно высокая нагрузка на сеть в виде лавинообразной рассылки запросов RREQ и ответов RREP, а также продолжительное время поиска маршрута. Достоинство – абсолютная невосприимчивость алгоритма к изменению топологии сети.
Гибридный алгоритм маршрутизации Pro-Active/Reactive
Алгоритм совмещает достоинства упреждающего алгоритма и алгоритма по требованию. Основанием для эффективного применения этого алгоритма служит тот факт, что в различные моменты времени динамическая сеть может иметь различные свойства, и преимуществами будет обладать то один, то другой подход. Неоднородность может носить не только временной, но и пространственный характер, когда определенная часть сети является статической, а другая часть постоянно изменяется. Очевидно, наиболее практичным способом адаптации алгоритма маршрутизации к подобным неоднородностям является переключение его работы из одного режима в другой. Таким образом, гибридный алгоритм должен состоять из двух частей и определять правила их активации. В качестве исходного режима работы используется статический принцип маршрутизации (Pro-active Routing). Если по какой-либо причине маршрут, составленный на основе статических таблиц, неработоспособен, то вступает в действие вторая часть алгоритма. Узел, обнаруживший обрыв, посылает отправителю служебное сообщение «неверный маршрут», что вынуждает всех участников данного маршрута удалить нерабочую запись из своих таблиц. Затем отправитель начинает поиск нового маршрута согласно принципам реактивного подхода (Reactive Routing).
Беспроводные сети передачи данных обладают следующими преимуществами:
- гибкость сети (отсутствие привязи терминалов к точкам)
- создание временных конфигураций сети «ad Hoc»
- неограниченное распространение радиоволн по обширным территориям
недостатки:
- низкое качество канала связи (вер-ть битовой ошибки >10-3)
- региональное регулирование радиоспектра (ограниченность частотного ресурса)
- высокая стоимость оборудования
- принципиальное нарушение конфиденциальности и возможность перехвата.
Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем.
Открытой называется система, которая может взаимодействовать с другими системами в соответствии с заранее определенными стандартами. Модель OSI предусматривает набор процедур и функций, определяющих правила обмена информацией между терминалом и процессорами.
Модель построена таким образом, что каждый уровень обеспечивает обслуживание более высокого уровня. Пользователи одного уровня осуществляют соединение через оборудование, которое работает под управлением более низких уровней. При этом отношение между пользователями одного уровня регламентируется протоколом данного уровня.
Уровни модели OSI:
Физический уровень – определяет правила передачи между 2 точками и предназначен для электрического и конструктивного сопряжения 2-х узлов. Формат передачи – бит.
Канальный уровень – определяет процедуры и функции, ответственные за организацию канала передачи данных.
3 фазы соединения
- установление соединения
- поддержание соединение в работоспособном состоянии
- прекращение соединения
Включает следующие задачи:
Надежная передачи информации
Синхронизация потоков информации
Управление потоками данных
Защита информации
Формат данных - блок (SU)
Существует 3 типа сигнальных единиц:
MSU – информационный блок данных;
LSSU – блок контроля и управления канала связи.
FSU – пустой блок.
Сетевой (пакетный) уровень – предназначен для установления сетевого соединения. Соединения, выполненные на этом уровне называются логическими. На этом уровне осуществляется маршрутизация и организация соединения «точка-многоточие»
Формат передачи данных – пакет.
На этом уровне к блоку данных канального уровня добавляется заголовок и дополнительная информация.
Транспортный уровень – обеспечивает надежную, прозрачную передачу данных, осуществляет коррекцию и управление потоком. На этом уровне формируются правила для транспорта разнородных пакетов.
Формат передачи – сообщение.
Сеансовый уровень – обеспечивает организацию и синхронизацию информационного обмена. Устанавливает и прекращает соединение.
Представительский уровень – осуществляет синтаксический разбор поступающих сообщений. Это выполняется с целью стандартизации прикладных соединений.
Прикладной уровень – осуществляет взаимодействие пользователя и системы.
2. Классификация систем и сетей подвижной радиосвязи. Базовые понятия систем подвижной радиосвязи. Диапазоны частот, используемые в системах подвижной радиосвязи. Системы спутниковой связи и навигация.
Классификация СС с ПО.
Радиальные системы для обеспечения радиотелефонной связи и передачи данных при неограниченной мобильности абонентов в пределах одной зоны обслуживания (транкинговые СС).
Зоновые системы предоставляют услуги связи в пределах нескольких зон обслуживания; в центре каждой зоны обслуживания находится БС подключённая к центральному коммутатору. Центр обеспечивает непрерывность связи и согласование с другими сетями.
Линейные системы это система, предоставляющая услуги связи на пространственно протяженных территориях.
Базовые понятия систем подвижной радиосвязи.
В состав СС с ПО входят средства формирующие зону обслуживания и абонентские терминалы. В формировании зоны обслуживания участвуют: БС, коммутаторы, вспомогательные тех. средства, программное обеспечение.
В сформированной зоне обслуживания по средствам радиоинетерфейса осуществляется подключение мобильных терминалов к сети.
БС состоит из приёмо-передатчиков, контролеров, АФУ; Всё это обеспечивает работу радиоинтерфейса и обмен данными с терминалами в соответствии с протоколом обмена.
Радиоинтерфейс определяется:
-пороговое ОСШ;
-чувствительность;
-полоса частот;
- стабильность частоты задающего генератора;
Параметры передатчика:
-мощность передатчика;
-шаг изменения мощности;
-уровень внеполосных излучений;
-вид модуляции;
-способ многостанционного доступа;
-способ реализации дуплекса;
Протокол обмена – набор правил в соответствии с которыми осуществляется взаимодействие БС и МС. Протокол определяется структурой пакетов, кадров, мультикадров. А также отражается реакцию сети на разные события.
Функциональные характеристики сети:
-мах кол-во абонентов;
-кол-во абонентов на одну БС;
-кол-во абонентов на одну несущую;
-ёмкость БС;
-кол-во БС;
-кол-во коммутаторов;
-кол-во станций управления и обслуживания;
-тип программного обеспечения, тип программ учитывающих объём трафика системы (биллинга);
К структурным характеристикам системы относятся понятия зоны обслуживания и зоны покрытия.
ЗП –территория, в пределах которой сигнал от БС с заданной вероятностью превышает некоторый пороговый уровень.
ЗО –территория , на которой с заданной вероятностью возможно предоставление услуг связи заданного качества.
ЗО может включать несколько зон покрытия.
Внешние характеристики сети:
-пропускная способность КС;
-скорость передачи данных в одном радиоканале;
-мах дальность связи при заданном качестве услуг связи;
