СИСТЕМА МАРШРУТИЗАЦИИ В МОБИЛЬНЫХ РАДИОСЕТЯХ

February 27, 2013 by admin Комментировать »

Миночкин А. И., Романюк В. А. Военный институт телекоммуникаций и информатизации НТУУ «КПП» ул. Московская 45/1, г. Киев, 01011, Украина тел.: 38(044) 2802583, e-mail: viti@viti.edu.ua, romanJuk@i.com.ua

Аннотация – Рассмотрены архитектура, функции та процесс принятия решения системой маршрутизации узла мобильной радиосети.

I.                                       Введение

Рассматриваются сети MANET (Mobile Ad-Hoc Networks) [1] – динамическая самоорганизующаяся архитектура построения мобильных радиосетей (МР), предполагающая отсутствие фиксированной сетевой инфраструктуры (базовых станций) и централизованного управления. Особую привлекательность МР получили с появлением недорогих беспроводных сетевых решений (IEEE 802.11, HiperLAN2 и Bluetooth). Все узлы (хосты) сети мобильны и обмениваются информацией непосредственно между собой или применяют ретрансляцию передаваемых пакетов. Под узлом сети понимается коммуникатор (переносной компьютер с беспроводной картой), реализующий функции маршрутизатора.

Особенностями МР являются: динамичная топология; ненадежность и динамичность радиоресурса, коллективный характер его использования; ограниченность и неоднородность ресурсов узлов (энергоемкость батарей, производительность процессоров, объем памяти и т. д.); ограниченная безопасность и др. Обеспечить эффективное управление МР невозможно без соответствующей системы управления [2]. Одной из основных задач оперативного управления МР является маршрутизация информационных сообщений [3, 4].

Рис. 1. Функциональная модель системы маршрутизацией узла МР

Fig. 1. Functional model for MANET nodes routing

II.                              Основная часть

Особенности мобильных радиосетей определяют кпючевые требования к методам маршрутизации (большинство из которых противоречиво): децентрализованное (распределенное) функционирование; минимальная загрузка сети служебной информацией; отсутствие зацикпивания маршрутов; быстрая сходимость; построение маршрута (при необходимости) заданного качества; эффективное использование емкости батарей; поддержка однонаправленных каналов и др. [3, 4].

В настоящее время для применения в МР предложено значительное количество методов маршрутизации: зондовых (DSR, AODV, TORA и др.), табличных (OLSR, FSR, TBRPF и др.), гибридных (ZRP, R-зоновый) [3, 4].

Проведенные исследования [3 – 5] показали, что каждый из методов маршрутизации эффективен (достигается оптимум одного или нескольких показателей эффективности функционирования сети) при определенной ситуации в сети. Например, при малой динамике топологии сети эффективны табличные методы, при средней – зондовые, при высокой – волновые. В условиях большой входной нагрузки предпочтительны табличные методы, низкой – зондовые. В свою очередь каждый из зондовых методов характеризуется особенностями реализации, что и определяет различные диапазоны их эффективного применения.

Таким образом, единого метода маршрутизации, удовлетворяющего всем требованиям и обеспечивающего оптимизацию всех показателей эффективности функционирования сети при различных условиях ее работы, не существует. Для решения данной проблемы предлагается реализовать так называемую «активную» маршрутизацию, которая предусматривает следующие новые подходы [5]:

–          функционирование в сети множества (а не одного) методов маршрутизации;

–          динамическое формирование формата маршрутной информации (МИ): метрик маршрута, глубины, способов и периодичности ее рассылки;

–          управление топологией сети как составной частью маршрутизации в МР [6];

–          интеллектуализацию процессов принятия решения по маршрутизации;

–          интеграцию и координацию с другими уровнями эталонной модели взаимодействия открытых систем.

Для этого предлагается выделить на каждом узле МР в системе управления сетью [3] систему управления маршрутизацией (рис. 1), состоящую из ряда подсистем.

Подсистемы сбора информации, построения и хранения маршрутов узла осуществляют: рассылку, сбор и хранение маршрутной информации о сети (ее зоны) по правилам функционирования соответствующего метода маршрутизации.

Подсистема принятия и реализации решения [3] на основе анализа параметров состояния узла (емкость батареи, качество радиоканалов и маршрутов, тип трафика и др.) и параметров функционирования сети (размерность, мобильность, нагрузка и др. – задаются в виде нечетких переменных) определяет:

–          целевые функции управления (пользовательские и системные);

–          метод маршрутизации (количество адресатов определяет выбор однопользовательской, групповой или волновой маршрутизации; требования надежности и безопасности – количество маршрутов – однопутевую или многопутевую маршрутизацию; тип радиоканалов – симметричную или ассиметричную; размерность сети – иерархическую или одноуровневую и т. д.), реализующий цели управления;

–          функцию маршрутизации (построение, поддержание, хранение и др.);

–          формат МИ, способ и глубину ее сбора или рассылки (определяется типом трафика и целями управления);

–          параметры взаимодействия с другими элементами системы управления МР.

Процесс принятия решения по маршрутизации сведен к задаче нечеткой многокритериальной оптимизации. Иерархия данного процесса принятия решения показана на рис. 2.

Рис. 2. Иерархия принятия маршрутного решения.

Fig. 2. Hierarchy of decisions routing

Подсистема управления топологией определяет (перераспределяет) мощность передачи узла (соседнего узла) и/или направленности его антенны исходя из целевой функции управления. Задача управления топологией сведена к задаче ситуационного управления.

Подсистема поддержания маршрута функционирует в пассивном (отправителю посылается сообщение об отказе маршрута) или активном (прогноз состояния маршрутов и, при необходимости, осуществляется упреждающее построения нового участка маршрута) режимах.

Подсистема обучения маршрутам использует информацию из проходящих через узел пакетов (служебных и информационных) для пополнения (обновления) маршрутной таблицы.

Подсистема обеспечения безопасности предполагает идентификацию атак противника на методы маршрутизации, оценку их угроз и меры по их минимизации.

Подсистема координации осуществляет координацию действий всех подсистем и прогнозирование поведения маршрутов.

III.                                  Заключение

Реализация предложенной архитектура системы маршрутизации узла позволит повысить эффективность использования сетевых ресурсов МР и качество обслуживания пользователей.

IV.                           Список литературы

[1]  РоманюкВ. А. Мобильные радиосети – перспективы беспроводных технологий // Сети и телекоммуникации, 2003, № 12, С. 62-68.

[2]  Миночкин А. И., Романюк В. А. Методология оперативного управления мобильными радиосетями // Зв’язок, 2005,

№ 2, С. 53 – 58.

[3]  Миночкин А. И., РоманюкВ. А. Протоколы маршрутизации в мобильных радиосетях // Зв’язок, 2001, № 1, С. 31 – 36.

[4]  Миночкин А. И., Романюк В. А. Маршрутизация в мобильных радиосетях – проблема и пути ее решения // Зв’язок,

2006,        № 3.

[5]  Романюк В. А. Активная маршрутизация в мобильных радиосетях // Зв’язок, 2002, № 3, С. 21 – 25.

[6]  Миночкин А. И., Романюк В. А. Управление топологией мобильной радиосети // Зв’язок, 2003, № 2, С. 28 – 33.

ROUTING SYSTEM IN MOBILE AD-HOC NETWORKS

MinochkinA. I., RomanjukV. A.

Military Institute of Telecommunications and Information Technology 45/1 Moscovska St., Kyiv, 01011, Ukraine Ph.: 38(044) 2802583, e-mail: viti@viti.edu.ua, romanJuk@i.com.ua

Abstract – Architecture, functions and decision process of the node routing system MANET have been considered.

I.                                         Introduction

Ad Hoc networks are considered as the technical evolution from 4G towards Private Area Networks. Mobile ad hoc networks (MANET) consist of wireless nodes that communicate with each other by cooperatively sharing of common wireless medium. These networks operate without infrastructure and are self organized for topology creating and maintaining. The most cited applications are military, emergency relief and sensor networks, which are driven to ad hoc networking because of infrastructure unavailability.

Providing of effective networks control is impossible without corresponding control system. The main problem of MANET operational control is routing control.

II.                                        Main Part

Nowadays many methods for MANET routing have been offered. They are reactive methods (DSR, AODV, TORA), table- drive (OLSR, FSR, TBRPF) methods and hybrid proactive/reactive (ZRP) methods. However each of routing methods is efficient (it is possible to obtain optimum of one or several indexes of circuit operation efficiency) under certain circumstances. Different methods have different advantages and disadvantages.

Thus, there is no single routing which meets all requirements and provides optimization for all indexes of effective circuit in different operational conditions. In order to solve this problem we recommend realizing the so called active routing which provides the following new approaches:

–         many routing methods operation within the network;

–         dynamic formation of route information;

–         circuit topology control as a constituent part of routing in MANET;

–         intellectual approach to the process of decision making in routing;

–         integration and coordination with other levels of OSI.

It is recommended to set routing control subsystem in each circuit control system (Fig.1).

The following subsystem will be responsible for service information acquisition; route construction, maintaining, training and storing; topology control; decision making and realization in routing; coordination.

The Process of decision making in routing is the task of fuzzy multicriteria optimization. Hierarchy of decision making process in routing is shown in Fig.2.

Ill                                       Conclusion

Realization of the routing system architecture suggested allows increasing the efficiency of MANET resources utilization and user service quality.

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