Улучшение беспроводной сети с использованием сети Hop By Hop

М.Вельмуруган, г-н РаджаРанганатхан, д-р С.Картик

Enhancement of Wireless Mesh Network Using Hop By Hop Network

M.Velmurugan, Mr.S.RajaRanganathan, Dr.S.Karthik

Источник:http://www.rroij.com/open-access/enhancement-of-wireless-mesh-network-usinghop-by-hop-network.pdf

Анотация

Беспроводная MESH сеть (WMN) имеет преимущество в сети Интернет так как можно получить доступ к удаленным районам, и беспроводным соединениям столичного масштаба. Основной целью является выявление доступного пути с максимальной пропускной способностью. Для нового пучка предлагается захватить доступную полосу пропускания пути информации. Чтобы устранить петлевидность в hop-by-hop алгоритме протокола используется случайный путь, основанный на новом весе пути. Каждый угол согласуется на прием информации так что пакет будет пройден через предполагаемый путь. Цель работы заключается в изучении безопасности алгоритма усиленной динамической маршрутизации, основанном на распределенной информации о маршрутизации который широко поддерживается в существующих проводных и беспроводных сетях.

1. Введение

Беспроводная ячеистая сеть (WMN) это сеть узлов радиосвязи, организованных в ячеистой топологии. Беспроводные mesh сети часто состоят из клиентов, маршрутизаторов и шлюзов. Клиентами mesh часто являются ноутбуки, сотовые телефоны и другие беспроводные устройства, в то время как mesh маршрутизаторы направляют трафик на или из шлюзов, которые могут, но не обязательно, подключаться к Интернету. Область радиоузлов, работающих как единая сеть иногда называется mesh облаком. Mesh сеть надежна и обеспечивает избыточность. когда один узел больше не может работать, остальные узлы могут все еще общаются друг с другом, напрямую или через один или несколько промежуточных узлов. Mesh сеть может быть разработанна с использованием широковещательных запросов или методов маршрутизации.

При использовании методов маршрутизации сообщения распространяются вдоль пути, перепрыгивая из узла к узлу и так до достижения цели. Для обеспечения доступности всех его путей сеть маршрутизации должна позволять для непренывных соединений и реконфигурации вокруг сломанных или заблокированных путей, используя алгоритмы восстановления. Сеть все узлы которой связаны друг с другом - полносвязная сеть. Инфраструктура беспроводной сети состоит состоит из точки доступа или базовой станции. В этой сети точка доступа действует как концентратор обеспечивая подключения для беспроводных компьютеров. Можно подключаться в режиме моста к сети и подключенным к ней иметь доступ ко всем ресурсам локальной сети , такой как файловые серверы , или интернет подключение. Беспроводная сенсорная сеть это группа специализированных датчиков со своей инфраструктурой связи, предназначенной для мониторинга и записи данных в различных условиях. Это обычно параметры - температура, влажность, давление, направление, скорость ветра, освещение, интенсивность вибрации, интенсивность звука, линия питания напряжения, датчик химических концентраций, датчики уровней загрязнения, и датчики контроля жизненно важных функций организма.

Сенсорная сеть состоит из нескольких станций обнаружения, называемых узлами, каждый из которых портативен. Каждый сенсорный узел оснащен преобразователем, микрокомпьютером , приемопередатчиком и источником питания. Датчик генерирует электрические сигналы, основанные на ощущаемых физических явлениях. Микрокомпьютер обрабатывает и сохраняет данные датчиков.Приемопередатчик, который может быть подключен напрямую или по беспроводной связи, получает команды от центрального компьютера и передает данные обратно. Мощность для каждого узла датчика получают из аккумулятора или другого источника питания.

1.1 Метод основанный на кликах графов

Подключения по беспроводной связи заносится в граф конфликтующих подключений. Если две ссылки в беспроводной сети мешают друг-другу, подключение между двумя соответствующими узлыми в графе конфликтующих подключений.

1.2 Граф узлы которого конфликтуют между собой

Подключения 1 и 2 вмешиваются в другие узлы поскольку узел b не может отправлять и получать одновременно. Связи 1 и 3 мешают друг другу поскольку сигнал от ветки с достаточно силен , чтобы помешать узлу b. Следовательно существуют связи между 1 и 2 и 1 и 3 в графе конфликтов. Предположим что 1 и 4 не мешают друг другу потому что сигнал от d не может повлиять на b при успешном получении сигнала а. Прямой связи между 1 и 4. Сложно найти механизм планирования для достижения максимальной полосы пропускания. Интерференционная клика — это группа которая мешает друг другу. В конфликтном графе, соответствующие узлы этих связей образуют подграф. На рисунке ветка b {1,2}{1,3},{1,2,3} и {3,4,5} это интерференционные клики. Максимальная интерференционная клика — полный подграф, который не содержится в любом другом подграфе. Например, {1,2,3} и {3,4,5} это максимальные клики, а {1,2},и {1,3} не являются максимальными кликами.

2. Протоколы

2.1 QOS протоколов маршрутизации

Необходимым и достаточным условием является то это узнать доступен путь или нет. После определения веса пути назначается путь который удовлетворяет ограничениям оптимальности.

2.2 Выбор пути

Дистанционно-векторный механизм используется для того чтобы идентифицировать соседний узел. На основании этой информации соседний узел будет определать оптимальный путь. Выбор путь в основном будет на основе веса назначенного на каждый узел.

2.3 Изотонический вес пути

Таблица маршрутизации записана на основе веса. Это необходимое условие которое используется для разработки протокола маршрутизации.

2.4 Построение таблицы маршрутизации и её оптимальность

Для построения таблицы маршрутизации используется изотонические свойства узла, и определение максимальной пропускной способности. Используется оптимальный путь для передачи пакета. В протоколе маршрутизации, если узел найдет незаполненную полосу пропускания, он будет рекламировать этот путь своим соседям. Каждый узел поддеживает две таблицы, таблица расстояний и таблица маршрутизации. Ветки разглашают все пути с незаполненные полосой пропускания своим соседям в таблице расстояний. Эта таблица держит все пути, неиспользуемые этим устройством в самой таблице маршрутизации.

2.5 Пересылка пакетов и согласование

В традиционном hop-by-hop протоколе маршрутизации , в пакете имеется информация о месте назначения пакета, и когда узел получает получает пакет, он ищет путь назначения.В этом механизме, кроме этого в пакете имеется следующие четыре прыжка которые должен пройти пакет.

Когда узел получает этот пакет, он идентифицирует путь, который основан на информации маршрутизации, и обновляет поле маршрутизации, и отправляет его на следующее устройство. В предложенном механизме пересылки пакетов каждый промежуточный регистр обновляет оптимальный путь до четвертого устройства но не до следующего. Предложенный механизм пересылки пакетов по прежнему требует промежуточный узел, чтобы сделать решение по поводу маршрутизации на основе его таблицы маршрутизации. Кроме того, только информация о первых нескольких прыжках пути сохраняются в таблицу в каждом узле маршрутизации и в поле маршрутизации. Поэтому механизм обладает теми же характеристиками hop-by-hop механизма и той же схемой расределенной пересылки пакетов.

2.6 ОБНОВЛЕНИЕ МАРШРУТА

После того как сеть обновится , или освободит существующее соединение , локальная доступная пропускная способность каждого узла будет меняться, и, следомательно , самый широкий путь от источника до получения может быть другим.Когда изменение локальной доступной пропускной способности узла превышает пороговое значение (например, 10%), узел будет разглашать информацию для своих соседей.После получения новой информации о полосе пропускания, доступная полоса пропускания пути к адресации может быть изменена. Хотя узел является статическим , информация о состоянии сети изменяется очень часто.

3 Вывод

Проблема максимально допустимой пропускной полосы пропускания, это фундаментальная проблема для поддержки качества обслуживания в беспроводных mesh сетях. Главное новшество этой работы это изотонический путь, вес которого фиксирует доступную пропускную способность канала.Свойство изотоничности веса пути облегчает разработку проактивного hop-by-hop протокола маршрутизации, и официально подтверждено что этот протокол удовлетворяет оптимальности и согласованности. На основе доступной пропуской способности канала информации, источник может сразу определить некоторые неосуществимые запросы на соединение с высокой пропускной способностью. Протестировали производительность протокола в разных сценариях.

Список использованной литературы

[1] Couto.D, Aguayo.D, Bicket.J, and Morris.R,(2003)“A HighThroughput Path Metric for Multi-Hop Wireless Routing,” Proc. ACM MobiCom, pp. 134-146.

[2] Chiu.C.Y, Kuo.Y.L, Wu.E, and Chen.G.H,(2008)“BandwidthConstrained Routing Problem in Wireless Ad Hoc Networks,” IEEE Trans. Parallel and Distributed Systems, vol. 19, no. 1, pp. 4-14.

[3] Draves.R, Padhye.J, and Zill.B, (2004)“Comparison of Routing Metrics for Static Multi-Hop Wireless Networks,” Proc. ACM SIGCOMM, pp. 133-144.

[4] Li.H, Cheng.Y, Zhou.C, and Zhuang.W,(2009)“Minimizing End-toEnd Delay: A Novel Routing Metric for Multi-Radio Wireless Mesh Networks,” Proc. IEEE INFOCOM, pp. 46-53.

[5] Sobrinho.J.L,(2001)“Algebra and Algorithms for QoS Path Computation and Hop-by-Hop Routing in the Internet,” Proc. IEEE INFOCOM, pp. 727-735.

[6] Salonidis.T, Garetto.M, Saha.A, and Knightly.E,(2007)“Identifying High Throughput Paths in 802.11 Mesh Networks: A Model-Based Approach,” Proc. IEEE Int’l Conf. Network Protocols (ICNP ’07), pp.21-30.

[7] Tang.J, Xue.G, and Zhang.W,(2005)“Interference-Aware Topology Control and QoS Routing in Multi-Channel Wireless Mesh Networks,” Proc. ACM MobiHoc, pp. 68-77.

[8] Zhang.Q and Zhang.Y.Q,(2008)“Cross-Layer Design for QoS Support in MultihopWirelessNetworks,” Proc. IEEE, vol. 96, no. 1, pp. 234-244.

[9]Yang.YandKravets.R,(2009) “Contention-Aware Admission Control for Ad Hoc Networks,” IEEE Trans. Mobile Computing, vol. 4, no. 4, pp. 363-377.

[10] Yang.Y and Wang.J,(2008)“Design Guidelines for Routing Metrics in Multihop Wireless Networks,” Proc. IEEE INFOCOM, pp. 2288- 2296, Apr. 2008.