Источник: Компьютерный мониторинг и информационные технологии - 2009 / Материалы пятой всеукраинськой научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Донецк, ДонНТУ - 2009, с. 97-98.
Використання бездротових технологій з часом постає все більш поширеним засобом доступу до Інтернету або до корпоративних, кампусних
або приватних мереж. Зараз практично усі переносні індивідуальні пристрої (ноутбуки, PDA, мобільні телефони) мають вбудований бездротовий адаптер.
Для мережі, вузли котрої пов'язані між собою як через дротові системи передачі даних, так і через радіоканали, повинна існувати можливість швидкого перетворення
протоколів та форматів даних при переході їх з одного середовища до іншого. Суттєву роль у цьому процесі відіграють алгоритми маршрутизації.
У поданій роботі розглянуто основні існуючі алгоритми маршрутизації у бездротових мережах, їх переваги та недоліки, особливості застосування у конкретних
топологіях. На базі проведеного аналізу розроблено новий альтернативний алгоритм, який оптимізує маршрутизацію у бездротовий мережі за часом затримки.
Маршрутизація у бездротових мережах має свої особливості. «Вузьким місцем» тут звичайно постає фіксована інфраструктура з її обмеженнями на передачу трафіку між користувачами. В такому випадку мобільні пристрої повинні функціонувати у автономному режимі, самостійно проводячи встановлення зв’язку з іншими вузлами мережі, тим самим виконуючи деякі функції маршрутизатору. Ускладнення їх роботи вимагається характером розглянутих нами мереж, де вузли-користувачі можуть будь-коли змінювати своє місцезнаходження, тим самим постійно змінюючи топологію та спілкуючись між собою без створення якихось визначених стаціонарних шляхів передачі даних. Такі мережі носять назву MANET (mobile ad hoc networks). В цьому випадку вузли повинні співпрацювати для забезпечення якісної маршрутизації, на відміну від традиційних WLAN, де абонентське обладнання централізовано контролюється точками доступу.
Всі ці особливості дозволяють мережам с значно варіювати за кількістю абонентів: від кількох одиниць до сотень. Відповідно, для різних випадків структури спроектовано та створено багато протоколів, деякі з котрих будуть розглянуті у поданій роботі.
Протоколи маршрутизації MANET поділяються на дві групи: проактивні (tabledriven/proactive routing protocols) та реактивні (on-demand/reactive routing protocols) протоколи. Особливістю першої групи є те, що вузли мережі постійно збирають та оновлюють інформацію про її стан, обмінюючись нею з сусідами. Проактивні протоколи потребують від вузлу ведення таблиць маршрутизації, де вказані маршрути, що дозволяють досягти будь-якого абонента мережі. Спеціальні алгоритми застосовуються для підтримки актуальності цієї інформації. У зв'язку з тим усі зміни у топології мережі розповсюджуються у неї. До проактивних протоколів відносяться TBRPF (Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding ), OLSR (optimized link state routing), DSDV (Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing).
У протоколах реактивної групи вузол шукає шлях до пункту призначення тільки при виникненні потреби. Для цього існує дві основні операції: пошук маршруту та підтримка маршруту. Коли вузол бажає встановити зв'язок та починає встановлювати маршрут, інформацію щодо доступних каналів надається йому за запитами. Для підтримки інформації про маршрути вузли повинні реагувати на зміни у топології мережі. Вузол, який має інформацію про якийсь канал, повинен намагатися детектувати його відмову, якщо це трапилося. Основні реактивні протоколи: DSR (Dynamic Source Routing protocol), AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector), DYMO (Dynamic MANET On-demand).
Розроблений для ретрансляторів алгоритм альтернативної маршрутизації засновано на мінімізації середньої затримки на всіх найкоротших маршрутах, причому визначення затримок на участках включає аналіз статичних характеристик мережі (топології та
пропускових здатностей каналів зв'язку) та характеру переданого трафіку (урахування оптимальних показників затримок для різних видів трафіку).
Алгоритм використовує принципи побудування найкоротших шляхів, які застосовано у алгоритмах Дейкстри і Беллмана-Форда, та засоби визначення середньої затримки, які є традиційними для мереж з пакетною комутацією.
Одночасна наявність у схемі блоків аналізу середнього часу затримки та мінімізації середньої затримки пояснюється таким чином: аналіз середнього часу затримки розраховується для вхідних даних, які пов'язані виключно з топологією мережі, а мінімізація
середньої затримки вже враховує потоки, що були розподілені за найкоротшими шляхами з урахуванням завантаження каналів та довжин повідомленнь. Таким чином, ці блоки виконують різні функції.
Подана робота присвячена проблемам оптимізації методів маршрутизації у сучасних бездротових мережах. Наведений огляд існуючих протоколів повинен дати загальне поняття поточних проблем у галузі, переваг та недоліків існуючих рішень та можливі шляхи розвитку. Одним з перспективних рішень може стати алгоритм маршрутизації для ретрансляторних станцій. Він призваний оптимізувати їх функціонування у складі магістральної транспортної мережі мобільного зв'язку. Застосування альтернативної маршрутизації, за результатами перевірки роботи алгоритму за допомогою спеціально розробленої програми, дозволяє знизити майже вдвічи середню затримку в мережі, якщо порівнювати з результатами роботы за алгоритмами Дейкстри та Беллмана-Форда.