В статье проводится анализ характеристик протоколов, используемых при передаче информации в беспроводных сетях. Обсуждаются возможности моделирования на основе системы Opnet Modeler. Отмечены некоторые результаты моделирования.
Ключевые слова: компьютерная сеть, топология сети, маршрутизация, протоколы сети
Протоколы, предназначенные для маршрутизации в мобильной беспроводной сети, подразделяются на три основные категории. Это проактивные, реактивные и гибридные протоколы маршрутизации. В каждой категории существуют несколько протоколов [1]:
Реактивные протоколы маршрутизации начинают создавать маршруты только по требованию. Протокол маршрутизации будет пытаться установить маршрут в том случае, когда какой-либо узел захочет установить связь с другим узлом к которому он не имеет маршрута. Этот тип протоколов обычно основывается на заполнении сети сообщениями типа Route Request (RREQ) и Route Reply (REPL). При помощи со общений Route Request маршрут определяется от источника к необходимому узлу (цель), и как только необходимый узел получает RREQ сообщение, он отправляет REPL сообщения для подтверждения того, что маршрут установлен. Этот тип протоколов как правило эффективен в сетях с одинаковыми характеристиками и параметрами. Он обычно уменьшает количество прыжков выбранного маршрута. Однако в больших сетях с множественными характеристиками количество хапов не такой важный показатель как пропускная способность в построенном маршруте. Примеры реактивных протоколов маршрутизации: AODV (Ad hoc OnDemand Distance Vector Routing Protocol) DSR (Dynamic Source Routing Protocol) ACOR (Admission Control enabled On demand Routing Protocol) ABR (Associative Based Routing Protocol).
Проактивные протоколы маршрутизации MANET также называют таблично-ориентированными протоколами, которые активно определяют уровень состояния сети. Благодаря регулярному обмену в сетевой топологии пакетами между узлами в сети, каждый узел знает абсолютную топологию (картину) сети. Благодаря этому при выборе маршрута существует минимальная задержка. Это особенно важно для срочного трафика.
Когда информация о маршруте быстро становится неверной, генерируется большое количество короткоживущих маршрутов в существующей топологии сети, которые не используются пока они действительны. Таким образом, в результате повышения мобильности, существует недостаток, выраженный в увеличении объема трафика, генерирующегося при построении ненужных маршрутов. Особенно это заметно при значительном увеличении размера сети. Часть общего трафика управления, который состоит из актуальных практических данных, уменьшается. Наконец, если узлы передают данные нечасто, то большая часть маршрутной информации рассматривается как избыточная. Узлы, однако, продолжают тратить энергию для обновления этой неиспользуемой информации в своих маршрутных таблицах, что ведет к бессмысленной тракте энергии, а энергосбережение является важной частью в проектировании MANET. Таким образом, проактивные протоколы маршрутизации лучше работают в сетях с низкой мобильностью или в сетях с часто генерируемым трафиком. Примеры проактивных протоколов маршрутизации: OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) FSR (Fisheye State Routing Protocol) DSDV (Destination Sequenced Distance Vector Routing Protocol). CGSR (ClusterHead Gateway Switch Routing Protocol).
В силу того, что проактивные и реактивные протоколы маршрутизации работают хорошо в противоположных сценариях, гибридные протоколы маршрутизации объединили в себе методы обоих типов. Он используется для нахождения баланса между обоими типами протоколов. Примеры гибридных протоколов маршрутизации: TORA (Temporallyordered Routing Algorithm Protocol) HSR (Hierarchical State Routing Protocol) ARPAM (Adhoc Routing Protocol for Aeronautical Mobile AdHoc Networks) OORP (OrderOne Routing Protocol) качестве средства имитационного моделирования использовался сете вой симулятор OPNET (Optimized Network Engineering Tool) Modeler вер сии 14.0. Это наиболее широко используемый коммерческий симулятор работающий под операционной системой Microsoft Windows и включающий в себя реализацию исследуемых нами протоколов маршрутизации [2]. Данный программный продукт не только поддерживает MANET маршрутизацию, но и также предоставляет параллельное ядро для поддержки увеличения стабильности и мобильности в сети. Функции интенсивного анализа OPNET обеспечивают лучшие условия для сравнения, вычисления и координации выходных данных. В рамках Opnet Modeler пользователи могут использовать графическую среду для того, чтобы создать, выполнить и проанализировать событийное моделирование сетей связи. Он представляет собой удобный программный продукт, который может быть использован при решении большого числа задач, к которым, например, относятся формирование и про ведение проверки в протоколе связи, проведение анализа по взаимодействиям протоколов, оптимизация и планирование сети. Кроме того, есть возможности для осуществления на основе этого пакета проверки правильности соответствующих аналитических моделей, и описаний протоколов. Основываясь на так называемом редакторе проекта, можно создавать палитру для сетевых объектов, которой пользователи могут присваивать разные способы соединения узлов и связи, которые могут иметь весьма сложный вид. Проведение автоматизированного порождения сетевых топологий кольца, звезды, случайной сети, кроме того, может быть поддержано и зарезервировано на основе утилит для импортируемых сетевых топологий по разным форматам. Генерацию случайного трафика можно автоматически сгенерировать из алгоритмов, которые указаны пользователями, а также импортировать на базе имеющихся в стандартной комплектации пакетов форматов реальных трафиков. Проведение анализа результатов моделирования можно осуществить, а генерацию графов и анимации трафика можно сделать автоматически [1].
Среди возможных плюсов при формировании модели сети на основе программного обеспечения следует отметить то, что уровень гибкости, который обеспечивается с привлечением ядра моделирования, тот же, что и для моделирования, которое создано с нуля, но с использованием объектного построения среды. Пользователь может намного быстрее производить разработку, усовершенствование и делать модели для многократного использования.
Существует несколько сред редактора по одной для каждого из видов объектов. Для организации объектов можно отметить иерархическую структуру, для сетевых объектов (моделей) есть связи по набору узлов и объектов связи, при этом есть связи объектов узлов по набору объектов, типам модулей очерёдности, модулям процессоров, передатчику и приемнику [1]. В версии ПО для моделирования радиоканалов содержатся модели антенн радиопередатчика, антенн приемника, объекты узла, которые перемещаются (включая спутники). Логикой поведения процессоров и модуля очередности управляет модель процесса, которая может создаваться пользователем и изменяться в пределах редакторов процессов. В редакторах процессов пользователи могут определять модели процессов через комбинации алгоритмов работы конечных автоматов (finitestate machine FSM) и операторов языков программирования C/C++. Проведение вызова событий модели процессов при моделировании управляется на основе возбуждения прерывания, а каждое из прерываний соответствует событиям, которые должны быть обработаны в рамках модели процессов.
Литература:
- Преображенский Ю. П. Оценка эффективности применения системы интеллектуальной поддержки принятия решений. Вестник Воронежского института высоких технологий. 2009. № 5. С. 116119.
- Ермолова В. В. Методика построения семантической объектной. Вестник Воронежского института высоких технологий. 2012. № 9. С. 8790.
