Проблемы расширения территории ячеистой сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы расширения территории ячеистой сети

И.Ф. Гассан

Введение

В настоящее время идет процесс развития беспроводных технологий. Научно-технический прогресс в сфере телекоммуникаций движется с такой скоростью, что новейшие разработки быстро теряют свою новизну и устаревают. Как и во многих других технических областях, в беспроводных локальных сетях главным параметром является максимальная скорость передачи данных и территория сеть. Использование ячеистых сетей даёт возможность работать с максимальной пропускной способностью, но возникает проблема территория ячеистой сети не большая. Решением этой проблемы является использование средства управления сетью - маршрутизатора.

Структура сети

Распределение каналов к поверхностям раздела (радио) оказывает большое влияние на сквозную пропускную способность. Как показывает практика, при использовании до шести каналов пропускная способность увеличивается линейно и снижается ее рост при более шести.[1] При работе с высокой пропускной способностью расстояние между вершинами невелико, чем выше пропускная способность, тем меньше расстояние. Поэтому наиболее оптимальна структура сети изложенная далее.

Рисунок 1.

У каждого узла 7 каналов. 1 канал настроен на узел в определенный период времени в определенном месте, служит для приема информации. 5 - динамических, для отправки информации. Из этих пяти каналов некоторые при необходимости можно использовать как настроенные (в случаях, когда только данный узел принимает информацию), улучшая этим пропускную способность. У этих шести каналов высокая пропускная способность, используются для обмена информацией. Для увеличения площади ячеистой сети (MESH NET) возможно использовать 7 канал с низкой пропускной способностью и большим расстоянием. Этот канал предполагается для управления трафиком и оптимизации использования данных каналов. Он общий, используется для управления сетью. На этом канале будет применяться TDM (уплотнение с временным разделением). Этот канал обеспечивает общение между узлами и маршрутизатором, как описано в кадрах сигнала передатчика и сигнала маршрутизатора. Таким образом, повышается территория сети и улучшает использование пропускной способности при различных расстояниях. Маршрутизатор предлагает оптимальный маршрут для отправки сообщений и оптимальное решение использования каналов. Каждый узел содержит позиционный приемник ГЛОНАСС.

Одна из основных проблем построения беспроводных систем - это решение задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среди передачи. Существуют несколько базовых методов доступа (их еще называют методами уплотнения или мультипликсирования), основанных на разделении между станциями таких параметров как пространство, время, частота и код. Задача уплотнения - выделить каждому каналу связи пространство, время, частоту и/или код с минимумом взаимных помех и максимальным использованием характеристик передающей среды. Более гибкой схемой является уплотнение с временным разделением.[2] В данной схеме распределение каналов идет по времени, то есть каждый передатчик транслирует сигнал на одной и той же частоте f в области с, но в различные промежутки времени ti (как правило циклически повторяющиеся) при строгих требованиях синхронизации процесса передачи.

Для обеспечения соединения узлов с маршрутизатором используется кадр сигнала передатчика. Схема кадра сигнала передатчика показана в таблице 1.

Таблица 1.

Кадр сигнала передатчика.

Идентификатор узла значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке датаграммы, закладывается в микросхему при производстве. Для каждого узла он единственный и идентичного нет. Определяет от кого и кому идет сообщение. Без идентификатора теряется индивидуальный адрес получателя и отправителя, сообщение получат все узлы, которые находятся в поле передачи, каждый узел получит большое количество ненужных сообщений, которые им не предназначены. Негативным моментом для отправителя является его неопределенность и не конфиденциальность информации. Таким образом, резко снижается пропускная способность и происходят столкновения, в результате - перегрузка сети и выход её из строя. Этим объясняется актуальность использования идентификатора. Он состоит из 24 битов.

Информация о состоянии узла включает следующее: а) какие каналы используются как динамические и какой канал настроенный, динамические каналы используются для отправления информации, настроенный канал - для получения информации, б) состояние каналов может быть свободным или занятым, для каждого канала 3 бита

беспроводной сигнал передатчик приемник

Для поиска координат узла используются позиционные приемники, например, ГЛОНАСС, приемники пользователей устойчиво и точно определяют текущие координаты местоположения, погрешности не превышают десятков метров, этого вполне достаточно для решения задач навигации подвижных объектов,

Список соседних узлов, которые находятся в поле узла, содержит идентификаторы свободных соседних узлов в поле. Это поле используется для того, чтобы узнать какие вершины данный узел слышит. Таким образом, становится ясным через какую вершину будет передаваться или получаться сообщение и какой маршрут используется. Это значительно сокращает время оптимизации маршрута. Поскольку ГЛОНАСС не принимает сигналы внутри помещения, список соседних узлов очень важен для соединения вершин в помещениях, пример показан на рисунке 2.

Рисунок 2.

ГЛОНАСС видит узлы 2 и 3 как имеющие одни общие координаты, в таких случаях узел 1 обращается к списку свободных узлов в его поле и выбирает один из них.

Количество пакетов для отправки равно отношению объема сообщения к длине пакета. кп = = VC / lп , где кп - количество пакетов, VC объем сообщения, lпдлина пакета. Длина пакета одинакова для всех узлов и всех сообщений. Знание количества пакетов для отправки дает возможность параллельно отправлять пакеты на разные свободные каналы. Данные о количестве пакетов сообщаются маршрутизатору, он выбирает каналы (по возможности такое же количество) для передачи этих пакетов. Следовательно, сокращается время отправки.

Адреса получателей содержат идентификатор узла получателей.

Контроль ошибок выполняется по теореме Шеннона.

Защитная область - это поле для определения конца кадра. Защитная область предохраняет кадры от их совмещения.

Для обеспечения связи маршрутизатора с узлами применяется кадр сигнала Маршрутизатора. Он состоит из: 1) идентификатора узла, 2) информации о состоянии каналов, 3) контроля ошибок, 4) защитной области.

Вывод

Таким образом, применение маршрутизатора значительно увеличивает площадь ячеистой сети и дает возможность максимально использовать пропускную способность. С помощью предложенной структуры ячеистой сети решаются задачи доступа многих пользователей к ограниченному ресурсу среди передачи.

Сноски

[1] Michele Garetto, Theodoros Salonidis, and Edward W. Knightly, ``Modeling per-flow throughput and capturing starvation in CSMA multi-hop wireless networks,'' Proc. IEEE INFOCOM 2006.

[2] В.М.Вишневский, А.И.Ляхов, С.Л.Портной, И.В.Шахнович. Широкополостные беспроводные сети передачи информации/ Москва, 2005 - 592 с., 32.

Размещено на Allbest.ru