РЕТРАНСЛЯЦИЯ ПАКЕТОВ В РАДИОСЕТЯХ AD НОС

February 25, 2013 by admin Комментировать »

Бунин С. Г., Войтер А. П.

НИИ Телекоммуникаций Национального технического университета Украины «Киевский политехнический институт» пр. Победы, 36., Киев, 03056, Украина Тел.: (8050)4699643, e-mail:bunin@gu.net

Аннотация – Рассмотрены проблемы ретрансляции пакетов в сетях ad hoc. Показано, что для уменьшения задержек при маршрутизации пакетов следует использовать множество полос частот и минимизировать длину пакетов.

I.                                       Введение

в последние годы возрос интерес к пакетным радиосетям с произвольным расположением абонентов, не использующим инфраструктуры существующих сетей связи, а самоорганизующимся для осуществления маршрутизации (Ad hoc. Mesh Networks, MANET). Каждый абонент таких сетей может быть ретранслятором для пакетов других абонентов. Развитие таких сетей связано с увеличивающимся «интеллектом» абонентских терминалов.

II.                              Основная часть

При разработке сетей Ad hoc основное внимание обычно уделяется вопросам маршрутизации и безопасности. Подразумевается, что каждый из абонентов таких сетей обладает способностью ретранслировать пакеты других абонентов.

Обычно считается, что ретрансляция осуществляется в одной полосе частот на принципе «принял- запомнил-передал» (Store-and-Forward). Примером сетей с такой ретрансляцией являются сети на основе протокола АХ.25. При такой ретрансляции на каждом ретрансляторе происходит задержка передачи на удвоенную длительность пакета и при многоскач- ковой передаче задержка становится равной T(l + N), где Т- длительность пакета, N – число скачков.

Обычно предполагается, что число скачков ограничено двумя – тремя. Но даже при этом задержка на маршруте может быть достаточно велика, чтобы сделать невозможной передачу пакетов трафика, требующего минимальных задержек, например, телефонного с максимальной допустимой «сквозной» задержкой до 300 мс.

Для уменьшения задержки естественным является уменьшение длительности пакетов Т всех абонентов. Это хорошо известная идея, реализованная в сетях ATM, позволяющая осуществлять передачу интегрального трафика с заданным качеством. Ограничение длительности пакетов в сетях Ad hoc также весьма полезно и позволяет осуществлять мультиплексирование пакетов в ретрансляторах. Проблема состоит в выборе оптимальных соотношений длин информационной и служебной частей пакетов, обеспечивающую максимальную информационную пропускную способность при заданной достоверности передачи.

С другой стороны, для уменьшения задержки необходимо уменьшать количество скачков Л/, что связано с увеличением мощности передатчиков и взаимных помех.

Обычно рассматриваются две возможности осуществления ретрансляции – одночастотная ретрансляция с промежуточным запоминанием пакета и двухчастотная с мгновенным перенесением пакета с принимаемой полосы в передаваемую. Последний вариант позволяет объединять абонентов в группы вокруг одного из абонентов-ретрансляторов. Это может быть полезным при интенсивном обмене пакетами абонентами внутри указанной группы. Передача пакетов вне этой группы может осуществляться тем же ретранслятором путем их ретрансляции на еще одну частоту межгрупповой связи.

Рис. 1. Временные диаграммы при различных способах ретрансляции пакетов: а – Store-and- Forward, б – двухчастотный ретранслятор, в – одночастотный дуплексный ретранслятор.

Fig. 1. Time domain diagrams for different type of packet repeating: a – Store-and-Forward, 6 – two frequency repeater, в – single frequency duplex repeater

В работах [1,2] были представлены идеи построения аналоговых одночастотных дуплексных ретрансляторов радиосигналов и радиолиний или сети на их основе, т. е. третий вариант осуществления ретрансляции. Одночастотные дуплексные ретрансляторы позволяют осуществлять мгновенную ретрансляцию сигналов в той же полосе частот.

На рис. 1 показаны временные диаграммы при ретрансляции. Из диаграмм следует, что двухчастотный и одночастотный дуплексный ретрансляторы не задерживают пакеты.

Учитывая, что ретрансляторы радиосигналов (как, впрочем, и все абоненты) принимают любые сигналы на их входных частотах, в сети Ad hoc возникает проблема организации бесконфликтного множественного доступа всех абонентов и всех ретрансляторов к ретранслятору, находящихся в зоне его радиовидимости. Множественный доступ подразумевает процедуру, результатом которой на вход данного ретранслятора должен поступать лишь один пакет в любой момент времени. Известно большое количество протоколов множественного доступа. Однако мгновенная ретрансляция пакетов от дальних абонентов цепочкой ретрансляторов будет создавать на каждом последующем ретрансляторе все большее количество конфликтов от наложения пакетов во времени. Их предотвращение или уменьшение возможно лишь при соблюдении каждым ретранслятором протокола множественного доступа к последующему. В противном случае реализуется неупорядоченный множественный доступ типа ALOHA с эффективной пропускной способностью менее 10%. Реализовать упорядоченный протокол множественного доступа возможно, если разделить во времени процесс приема и передачи, т. е. применить режим Store-and-Forward с промежуточным запоминанием пакетов. Таким образом, мы снова возвращаемся к проблеме задержки пакетов.

«Смягчением» проблемы может быть многочастотная сеть, в которой каждый из абонентов- ретрансляторов ведет прием и осуществляет передачу на множестве доступных частот. В этом случае применяется протокол множественного доступа с поиском свободной частоты и свободного временного отрезка на каждой из них. В этом случае вероятность задержки пакетов при данном уровне трафика будет уменьшаться пропорционально количеству каналов.

Фактически речь идет о многосвязной сети с ретрансляторами, осуществляющими коммутацию принятых пакетов на ту из выходных частот, которая соответствует направлению маршрутизации и свободна в данный момент времени. С целью минимизации задержки пакетов возможна и одновременная передача пакетов по нескольким частотным каналам (маршрутам) аналогично протоколу UDP.

III.                                  Заключение

Увеличение производительности сетей Ad hoc, уменьшение задержки пакетов возможно при применении в сетях многочастотной схемы взаимодействия абонентов-ретрансляторов в режиме выбора одной или нескольких частот для передачи пакетов.

IV.                           Список литературы

[1]  Бунин С. Г., Войтер А. П. Одночастотный дуплексный ретранслятор. – Материалы 13-й Международной конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, Крым, Украина, 13 -17 сентября 2004 г., с.273 – 274.

[2]  Бунин С. Г., Войтер А. П., КоржЮ. В. Сети на основе одночастотных дуплексных ретрансляторов. – Материалы 14-й Международной конф. «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии». Севастополь, Крым, Украина, 12-15 сентября 2005 г., с.243 – 244.

PACKET RETRANSMISSION IN AD HOC RADIO NETWORKS

Bunin S., Voiter A.

Institute of Telecommunications,

National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnical Institute»

36 Pobedy St., Kiev, 03056, Ukraine Ph.: (38050) 469-9643; e-mail: bunin@gu.net.

Abstract – Considered in this paper are the problems of packet delays when retransmissions occur in ad hoc networks. Multifrequency connections between subscribers-repeaters are suggested.

I.                                         Introduction

Ad hoc – self organizing networks, which do not use fixed communication infrastructure – now attract attention of many network designers. Such networks development is concerned with increased intelligence of subscriber terminals.

II.                                        Main Part

When Ad hoc networks are analyzed, main attention is paid to routing and security. It is assumed that each subscriber terminal is able to retransmit packets of other terminals. It is also assumed that store-and-forward mode is used for retransmission (AX.25 protocol). Packet delay under retransmissions with such protocols is equal to 7’(jV + 1), where T- packet duration, N – number of hops.

Usually 2-3 hops are considered. But even such limited number of hops often makes impossible to retransmit packets which need limited delays, telephony packets for instance.

There are several ways to decrease packet time delay – to make packet duration minimal, to decrease number of hops and to use two or single frequency duplex repeaters [1, 2].

Unfortunately, each subscriber-repeater terminal receives all radio signals at its front end. This means that a multiple access protocol must be used in order to avoid or minimize packet collisions. Direct instant retransmissions will cause more and more collisions at each next repeater in the chain. This means increasing of retransmissions number and tremendous decrease of the network efficiency.

In this way multifrequency Ad hoc networks are used, where all subscriber-repeater terminals receive all the frequencies intended for the network and transmit at those of them which are not busy at the time.

In other words Ad hoc networks must be multi linked networks where each of the links is used for right routing, in order to minimize packet delays.

III.                                       Conclusion

Improvement of Ad hoc network efficiency can be achieved using multi frequency links between terminals and one or several frequency receptions-transmissions, in order to minimize packet delays and collisions.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты