Регистрация / Вход
Прислать материал

Анализ эффективности механизмов управления соединениями в проактивных протоколах маршрутизации

Сведения об участнике
ФИО
Куреев Алексей Андреевич
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский физико-технический институт (государственный университет)"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Анализ эффективности механизмов управления соединениями в проактивных протоколах маршрутизации
Резюме
Механизмы управления соединениями (МУС) являются неотъемлемой частью большинства проактивных протоколов маршрутиза-
ции. В работе рассматривается и проводится анализ класса МУС, решение об открытии
и закрытии соединений в которых принимаются на основе последовательности приня-
тых/потерянных специальных служебных сообщений. В частности, в рассматриваемый
класс входят МУС, используемые в таких известных протоколах маршрутизации, как
OLSR и TBRPF. Разрабатывается аналитическая модель МУС данного класса, которая
позволяет провести анализ эффективности различных МУС и сделать рекомендации по
выбору значений их параметров.
Ключевые слова
MANET, механизм управления соединениями (МУС),протокол маршрутизации, OLSR, TBRPF
Цели и задачи
– разработка аналитической модели обобщенного МУС, которая позволит провести
сравнительный анализ эффективности различных МУС из данного класса, в том
числе используемых в протоколах OLSR и TBRPF,
– построение имитационной модели обобщенного МУС и проведение имитационных
экспериментов для оценки точности аналитической модели.
Введение

В мобильных многошаговых сетях для построения сетевых маршрутов и передачи данных используются протоколы маршрутизации. Проактивные протоколы заранее строят маршрут на основе карты соседей, которая имеется у каждой станции. Для того, чтобы устанавливать надежные и стабильные соединения с соседями, в каждом проактивном протоколе маршрутизации предусмотрен механизм управления соединениями (МУС). Несмотря на многообразие протоколов, МУС в каждом из них, по большей части, работают схожим образом. 

Для установления соединения между двумя станциями каждой из них необходимо получить определенное количество специальных пакетов, которые периодически рассылаются всеми станциями в сети. В работе изучены МУС в моблиьных многошаговых сетях.  

 

 

 

Методы и материалы

Для изучения механизмов управления в мобильных многошаговых сетях в работе предложена аналитическая модель, которая находит среднее время, в течение которого соединение установлено между двумя станциями  при заданной вероятности неудачного приема служебного кадра (HELLO- сообщения). 

Количество HELLO сообщений, принятых за определенное слотированное время представлено как последовательность успехов и неудач в испытаниях Бернулли, каждая последовательность есть состояние системы, а переходы между состояниями (прием или потеря пакета) описывается цепью Маркова с дискретным временем. Среднее время установления соединения является в данном случае среднем временем перехода в одно из поглощающих состояний цепи Маркова. 

Для валидирования аналитической модели  был проведен ряд экспериментов в среде имитационного моделирования ns-3. Была смоделирована беспроводная многошаговая сеть из станций, которые перемещались и передавали голосовые потоки.

 

Описание и обсуждение результатов

В работе были разработаны ряд критериев, позволяющих оценить эффективность механизмов управления соединениями. Соединения должны устанавливаться быстро. с математематической точки зрения это означает, что среднее время установления соединения должно быть много меньше среднего времени, в течение которого одна станция находится в зоне радиовидимости другой станции. Соединения должны быть стабильными, это значит что частота смены состяния соединения ( установлено/разорвано) должна быт ьмного меньше частотсы рассылки служебной информации в сети. И, наконец, соединения должны быть надежными, что значит что вероятность успешной передачи данных по соединению должна быть не меньше задданного порога P. 

Разработана аналитическая модель обобщенного механизма управления соедине­ниями, позволяющая найти величины, необходимые для проведения оценки эф­фективности согласно требованиям, приведенным в работе. С помощью сре­ды имитационного моделирования ns-3 проведена оценка точности аналитической модели. Результаты, полученные путем имитационного и аналитического модели­ рования, сходятся с хорошей точностью в области значений параметров, представ­ляющей практический интерес.

Проведена оценка эффективности обобщенного МУС согласно показателям, пред­ложенным в работе.

Показано, что с точки зрения показателей эффективности наилучшим среди рассмотренных МУС является МУС, принимающий решение об установле­ нии/закрытии соединения при получении/потере нескольких HELLO-сообщений подряд.

В среде имитационного моделирования ns-3 проведены эксперименты по передаче голосового трафика по беспроводной многошаговой сети. 

Используемые источники
1. Jacquet P., Clausen T. Optimized Link State Routing Protocol (OLSR). IETF, October 2003.
http://www.ietf.org/rfc/rfc3626.txt
2. Ogier R., Templin F., Lewis M. Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding (TBRPF).
IETF, February 2004. http://tools.ietf.org/html/rfc3684
3. Perkins C., Belding-Royer E., Das S. Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing. IETF,
July 2003.
4. Кирьянов А.Г., Ляхов А.И., Сафонов А.А., Хоров Е.М. Метод оценки эффективности механизмов
управления соединениями в беспроводных самоорганизующихся сетях. Автоматика и телемеха-
ника, 2012, № 5, стр. 39–56.
Anton Kir’yanov, Andrey Lyakhov, Alexander Safonov, Evgeny Khorov. A method to estimate efficiency
of the connection control mechanisms in wireless self-organizing networks Automation and Remote Control.
Volume: 73 Issue: 5 Pages: 797–809, 2012.
Information about the project
Surname Name
Kureev Aleksey
Project title
Study of Mechanisms for Building a Logical Network Topology in MANET
Summary of the project
The goal of a neighborhood discovery and link management (NDLM) mechanism is to form a logical
network topology by establishing and closing links between network stations. The NDLM mechanism is an
essential part of many proactive routing protocols. In the paper, we consider a class of NDLM mechanisms
which make decisions to establish/close a link, based on the sequence of the received/lost HELLO messages.
In particular, this class contains NDLM mechanisms of such well known routing protocols as OLSR and
TBRPF. For this class, we develop an analytical model NDLM mechanisms, which allows analyzing their
efficiency and tuning their parameter values.
Keywords
MANET, network topology, link management, neighborhood discovery, analytical modeling, link lifetime, routing protocol, OLSR, TBRPF.