Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

• Авторы
• Резюме
• Файлы
• Ключевые слова
• Литература

Казаков Е.Н. 1

---

1 Воронежский институт высоких технологий

Mesh-сети относятся к децентрализованным беспроводным сетям, не имеющим постоянной структуры. Вследствие своих особенностей mesh-сети требуют применения особых алгоритмов маршрутизации. В mesh-сетях появляются дополнительные сложности. Прежде всего, сетевая топология может быть непостоянной. Также в mesh-сетях в зависимости от цели маршрутизации может быть ситуация, когда трудно определить маршрут только лишь по топологии сети. Метрики маршрутизации в mesh-сетях разрабатывают с целью роста производительности протоколов маршрутизации. Для mesh-сети требуются эффективные и не требующие больших ресурсов алгоритмы маршрутизации, которые удовлетворяют в первую очередь требованиям производительности. В работе ведется изложение обобщенного алгоритма для того, чтобы реализовать процессы передачи сообщений на базе имитационной модели при помощи сформированной и размеченной модели сети. Приведена структура работы программы.

Статья в формате PDF

0 KB

беспроводная сеть

алгоритм маршрутизации

имитационная модель

1. Львович И.Я., Основы информатики / И.Я. Львович, Ю.П. Преображенский, В.В. Ермолова: Учебное пособие. Воронеж: Воронежский институт высоких технологий, 2014. – 339 с.

2. Ермолова В.В. Архитектура системы обмена сообщений в немаршрутизируемой сети / В.В. Ермолова, Ю.П. Преображенский // Вестник Воронежского института высоких технологий. – 2010. – № 7. – С. 79–81.

3. Болучевская О.А. Свойства методов оценки характеристик рассеяния электромагнитных волн / О.А. Болучевская, О.Н. Горбенко // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. – 2013. – № 3. – С. 4.

4. Преображенский Ю.П. Разработка методов формализации задач на основе семантической модели предметной области / Ю.П. Преображенский // Вестник Воронежского института высоких технологий. – 2008. – № 3. – С. 075–077.

5. Баранов А.В. Проблемы функционирования mesh-сетей / А.В. Баранов // Вестник Воронежского института высоких технологий. – 2012. – № 9. – С. 49–50.

6. Шутов Г.В. Характеристики методов трассировки лучей / Г.В.Шутов // Международный студенческий научный вестник. 2016. № 3–2. С. 238–239.

7. Гащенко И.А. О моделировании в сотовых системах связи / И.А. Гащенко // Международный студенческий научный вестник.- 2016. – № 3–2. – С. 222–223.

8. Толстых С.М. Проблемы маршрутизации в компьютерных сетях / С.М. Толстых, Е.А. Авдеенко, А.А. Адоньев // Вестник Воронежского института высоких технологий. – 2017. – № 1 (20). – С. 70–72.

9. Алимбеков А.Р. Интеграция ГИС и САПР в беспроводных системах связи / А.Р. Алимбеков, Е.А. Авдеенко, В.В. Шевелев // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. – 2017. – № 1(16). – С. 12.

Вследствие все увеличивающейся популярности использования средств, позволяющих получить беспроводной доступ в локальных и глобальных сетях в современных условиях идет рост актуальности разработок перспективных технологий в беспроводном доступе.

Среди одной из них можно выделить технологию реализации беспроводных mesh-сетей [1, 2], которые отвечают дополнению стандарта 802.11 – 802.11s. Mesh-сети дают возможности увеличения области беспроводных покрытий вследствие вовлечения тех узлов, которые передают данные, в процессы маршрутизации. Это ведет к тому, что сокращается число требуемых точек доступа и возрастает территория с беспроводным доступом.

Технология mesh-сетей до сих пор можно считать как находящуюся на стадиях разработки и исправления, в этой связи непрерывно предлагают новые способы и методы маршрутизации по такому типу сетей.

Основываясь на этом, оценка параметров производительности различных протоколов представляется очень важной задачей.

Mesh-сети относятся к классу ad hoc сетей (среди других названий говорят о беспроводных самоорганизующихся сетях, беспроводных динамических сетях) – относятся к децентрализованным беспроводным сетям, которые не содержат постоянной структуры.

Соединение клиентских устройств идет на лету, в результате образуется сеть. Каждый из узлов в сети стремится к передаче данных, предназначенных для других узлов [1], таким образом, он участвует в маршрутизации.

При этом процессы определения того, какому из узлов делать пересылку данных, идет динамическим образом, исходя из сетевой связности.

В этом заключается то, каким образом отличаются проводные и беспроводные сети, а также и управляемых беспроводных сетей, в них задачи, связанные с управлением движением данными решаются маршрутизаторами (для проводных сетей) или точками доступа (для управляемых беспроводных сетей [3]).

Вследствие своих особенностей mesh-сети требуют применения особых алгоритмов маршрутизации. Метрики маршрутизации в mesh-сетях разрабатывают с целью роста производительности протоколов маршрутизации. Для mesh-сети требуются эффективные и не требующие больших ресурсов алгоритмы маршрутизации, которые удовлетворяют в первую очередь требованиям производительности.

Кроме того, в mesh-сетях появляются дополнительные сложности. Во-первых, сетевая топология может быть непостоянной.

Во-вторых, в mesh-сетях в зависимости от цели маршрутизации может быть ситуация, когда трудно определить маршрут [4] только лишь по топологии сети. Поэтому многие протоколы маршрутизации для mesh-сетей функционируют на так называемом 2.5-уровне модели OSI, то есть применяют топологию сети и МАС-подуровень для выбора маршрута.

Принципиально протоколы маршрутизации можно разбить по двум параметрам:

– Метрика маршрутизации: влияет на то, каким образом проводится оценка производительности и, соответственно, как идет выбор маршрутов;

– Алгоритм маршрутизации: влияет на количество дополнительной нагрузки на каналы связи.

Далее излагается обобщенный алгоритм, позволяющий реализовать процессы передачи сообщений на базе имитационной модели при помощи сформированной и размеченной модели сети [5]. Под событием мы понимаем движение метки от одной позиции к другой [6, 7], другими словами множество типа S = <Р1, Р2, Т, tr, t>, здесь Р1, Р2 – являются соответственно входной и выходной позицией [7, 8]; Т – является переходов; tr – определяет вид трафика; t – описывает момент времени, для которого возникнет событие.

Для описания общего алгоритма имеем:

– Определяется значение размера по временному шагу в модели.

– Определяется число шагов N (рассматривают время моделирования).

Проведение цикла относительно всех источников трафика

Проведение цикла относительно всех потоков

Идет процесс вычисления маршрутов

Конец Цикла

Конец Цикла;

Получается список событий по данному шагу.

~ Если значение шага нулевое, то тогда

Формируется список событий:

Проведение цикла относительно всех источников трафика

Проведение цикла относительно всех потоков

Вычисляется событие S(P1):

Осуществление выбора по следующему переходу и следующей позиции (относительно маршрута), проведение расчета момента t;

Процесс добавления S в список

Конец Цикла;

Конец Цикла;

~ Иначе Если значение списка пустое и значение шага не является нулевым

– проведение перехода на следующий шаг;

~ Иначе

– Цикл относительно событий из списка

Проведение проверки на то, что событие разрешено (соответствующий переход)

Если разрешается событие – процесс выполнения:

Процесс формирования по следующему событию Snext

Осуществление выбора по следующему переходу и следующей позиции (относительно маршрута), проведение расчета момента Snext.

Процесс добавления Snext, в список Конец Если Конец Цикла;

~ Конец Если;

– Конец Цикла относительно i.

Структура работы программы выглядит следующим образом (рисунок).

Программным образом модель была реализована с использованием языка Java и характеризуется следующими особенностями:

1. для каждого компонента модели идет формирование отдельного приложения, оно характеризуется своим IP-адресом и портом, что дает возможности для подбора и связывания компонентов в зависимости от того, какие конкретные условия;

2. имитационную модель маршрутизаторов можно максимальным образом приблизить к тому, какая конкретная модель производителей;

3. компоненты модели могут быть распределенными в сетях, связанных с передачей данных, это делают как для одного, так и для нескольких компьютеров с тем, чтобы было максимальное приближение к тому, какие реальные условия и проводилось моделирование сетей, для неограниченного числа узлов, при этом не будет ограничений по ресурсам одного компьютера.

Структура программы

Модель маршрутизаторов представляется как набор очередей и обрабатывающих устройств. При этом процесс, связанный с передачей пакетов, мы можем описать таким образом:

1. пакет, который поступает на вход, будет попадать в очередь Q1;

2. процессором маршрутизатора, при учете дисциплины обслуживания, происходит выбор пакета и проводится анализ его заголовка;

3. процессором, определяется направление, в котором будет происходить передача сообщений, и на его основе поддерживаются актуализированные таблицы маршрутизации на основе того, что происходит обмен служебных пакетов с другими узлами;

4. когда была проведена обработка заголовка пакета и проведен выбор исходящих направлений, то пакет направляется в очередь ожидания к выходному канал Q2.

Время, которое пакет пребывает в очереди Q2, связанной с ожиданием канала будет в несколько порядков превосходить суммарное время, связанное с пребыванием пакетов в очереди Q1 и значение времени, в течение которого происходит обработка заголовка пакета в процессоре, в этой связи такими значениями мы можем пренебрегать.

В качестве исходных данных, чтобы их применять в созданной имитационной модели можно считать такие характеристики в сетях, связанных с передачей данных:

1. Сетевые:

– число узлов;

– связи, которые существуют среди узлов, они задаются на основе матрицы инцендентности.

2. Узловые:

– число и вид каналов связи;

– значение объема буферной памяти;

– число и характеристики производительности обрабатывающих устройств;

– протоколы маршрутизации, которые поддерживаются.

3. Канальные:

– значение максимальной пропускной способности в каналах связи;

– значение стоимости доставки пакетов по каналам связи.

Источник нагрузки реализуется в виде генератор IP-пакетов, которые адресованы для конкретного узла, имеющих определенный размер и заданную интенсивность. При рассмотрении модели канала связи в качестве основного параметра считается пропускная способность.

Созданная имитационная модель дает возможности для того, чтобы были оптимизированы и настроены такие параметры в протоколе маршрутизации, как:

– значение интервала времени рассылки пакетов;

– значение интервала времени жизни пакетов.

Библиографическая ссылка