MANETi marsruutimisprotokollid: proaktiivne, reageeriv ja hübriid

Mobiilses ad hoc võrgus ei ole kõige keerulisem marsruutimise küsimus mitte lihtsalt see, kuidas rada leida, vaid millal see tee luua ja kui kaua seda säilitada. Pidevad topoloogiamuudatused võivad eelarvutatud marsruudid aeglaseks muuta, samas kui nõudmisel avastamine võib lisada viivitust enne liikluse algust. MANET Mesh Radio võrgu puhul mõjutab see kompromiss otseselt latentsust, juhtimiskulusid, ribalaiuse kasutamist ja taastamist pärast lingi tõrkeid. Proaktiivse, reageeriva ja hübriidse marsruutimise mõistmine aitab inseneridel valida lähenemisviisi, mis sobib paremini liiklusmustrite, liikuvuse ja tegelike mitme hüppega töötingimustega.

 

Proaktiivne, reageeriv ja hübriidmarsruutimine lühidalt

Peamine erinevus seisneb marsruutimistööde tegemisel

Ennetav marsruutimine teeb suure osa oma tööst enne, kui rakenduse liiklus vajab teed. Sõlmed vahetavad pidevalt või perioodiliselt marsruutimisteavet, võimaldades neil eelnevalt säilitada marsruute jõutavatesse sihtkohtadesse. Kui seade peab edastama, saab MANET Mesh Radio tavaliselt uue võrguülese marsruudiotsingu alustamise asemel vaadata olemasolevat edasisuunamiskirjet.

Reaktiivne marsruutimine kasutab vastupidist lähenemist. Selle asemel, et säilitada kõiki võimalikke marsruute, avastab see tee, kui allikas peab tegelikult sihtkohta jõudma. See vähendab tarbetut marsruutimistegevust, kui liiklus on hõre, kuid uus sidevoog võib marsruudi asukoha leidmise ajal oodata. Need kaks käitumist loovad pigem otsese ressursi ja viivituse kompromissi kui lihtsa küsimuse, milline meetod on üldiselt parem.

Hübriidmarsruutimine jagab probleemi. Võrk võib ennetavalt säilitada sageli kasulikke või läheduses olevaid marsruute, kasutades samal ajal nõudmisel leidmist sihtkohtade jaoks, mis jäävad väljapoole seda ulatust. Eesmärk ei ole kaotada kummagi mudeli kulusid, vaid paigutada need kulud sinna, kus need kõige rohkem väärtust loovad.

Võrrelge MANETis olulisi kompromisse

Tabel on kasulikum lähtepunktina kui valikureeglina. Ennetav MANET Mesh Radio võib pakkuda kiiret juurdepääsu teadaolevatele marsruutidele, kuid kulutab väärtuslikku eetriaega vähe andmeid kandvate teede säilitamiseks. Reaktiivne disain võib osa sellest kontrollikoormusest vältida, kuid korduvad avastused võivad muutuda kalliks, kui marsruudid sageli katkevad. Hübriidkäitumine muutub atraktiivseks, kui üks võrgu osa vajab püsivat marsruuditeadmist, samas kui teiste sihtkohtadega võetakse ühendust vaid aeg-ajalt.

 

Ennetav marsruutimine: marsruutide hoidmine enne liikluse saabumist

Kuidas ennetav marsruutimine võrguvaadet säilitab

Proaktiivne protokoll säilitab piisavalt marsruutimise olekut, et sõlmed saaksid liiklust edastada ilma otspunktiotsingut tegemata. Marsruutimise või topoloogiateateid vahetatakse korrapäraste ajavahemike järel või asjakohaste muudatuste ilmnemisel ning iga sõlm värskendab oma vaadet saavutatavatest sihtkohtadest. Tulemuseks on MANET Mesh Radio võrk, milles edastamise teave valmistatakse üldiselt ette enne uue rakendusvoo algust.

DSDV on tuttav kaugusvektori näide, samas kui OLSR esindab proaktiivset lingi oleku lähenemisviisi. OLSR vahetab regulaarselt topoloogiateavet ja kasutab valitud mitmepunktilisi releesid ehk MPR-e, et vähendada üleliigseid kordusedastusi juhtsõnumi üleujutuse ajal. MPR-mehhanism piirab leviedastuse juhtimisliikluse edastamiseks vajalike sõlmede arvu, vähendades tavapärase üleujutusega võrreldes tarbetuid kordusedastusi.

Kui lisaliiklus on seda väärt

Ennetav käitumine on kõige mõjuvam, kui võrgusilma tähenduslik osa suhtleb regulaarselt. Kui paljud sõlmepaarid vahetavad andmeid, võib peagi kasutatavate marsruutide säilitamine olla tõhusam kui nende korduv avastamine. Samuti tasub hinnata, millal rakendus annab suure väärtuse prognoositavale esimese paketi latentsusele ja MANET Mesh Radio võrgul on piisavalt võimsust, et toetada jätkuvaid marsruutimise värskendusi.

Ainuüksi suur mobiilsus ei muuda aga ennetavat marsruutimist ilmselgeks valikuks. Kiired topoloogiamuudatused võivad salvestatud marsruutimisteabe kiiremini vananeda, mis võib vajada sagedasemat juhtelementide vahetamist, et võrguvaade oleks kasulik. Tihe mobiilne võrk võib seega kasu saada valmis marsruutidest, makstes samal ajal märkimisväärset hinda nende marsruutide ajakohasena hoidmise eest.

 

Reaktiivne marsruutimine: tee leidmine ainult siis, kui seda vajatakse

Marsruuditaotlusest marsruudi parandamiseni

Reaktiivne marsruutimine lükkab marsruudi loomise edasi, kuni tekib tegelik nõudlus. AODV pakub selget näidet: kui allikas vajab sihtkohta, mille jaoks tal pole kehtivat marsruuti, võib see genereerida marsruudipäringu või RREQ. Seda päringut levitatakse ad hoc võrgu kaudu, kuni sobiv sõlm suudab tagastada marsruudivastuse või RREP-i, mis loob teabe sihtkohta suunamise.

Kui marsruut on olemas, saab tavaliiklus seda kasutada ilma iga paketi avastamist kordamata. Kui aktiivsel teel olev link muutub kasutuskõlbmatuks, võib AODV genereerida marsruudivea ehk RERR-i, nii et mõjutatud sõlmed võivad katkise marsruudi kehtetuks muuta ja parandusmeetmeid võtta. RREQ, RREP ja RERR töötavad koos, et toetada marsruudi avastamist, tee loomist ja taastamist pärast lingi ebaõnnestumist.

Kus on nõudmisel marsruutimine mõttekam

Reaktiivne marsruutimine võib olla atraktiivne, kui ainult osa võrgust suhtleb aktiivselt. Kujutage ette võrku, kus on palju raadioid, mis on paigutatud laiale alale, kuid igal hetkel on ainult mõned aktiivsed allika-sihtkoha paarid. Täieliku marsruuditeabe säilitamine iga võimaliku paari kohta võib tarbida kanali mahtu ilma proportsionaalset väärtust andmata. Nendel tingimustel võib tellitav MANET Mesh Radio strateegia koondada marsruutimise aktiivse liikluse ümber.

Katkendlik telemeetria, aeg-ajalt failiedastused, sündmustepõhine anduriliiklus ja valikulised käsulingid on näited mustritest, millest võib kasu olla. Kompromiss seisneb selles, et uue sihtkoha esimene pakett võib marsruudi loomise ajal kogeda täiendavat viivitust. Nõudlusepõhine marsruutimine võib kasutada võrgu ribalaiust ja energiat tõhusamalt, kui vältida tarbetut marsruudihooldust, kuid marsruudi avastamine toob kaasa täiendava latentsuse.

Mobiilsus muudab arvutusi, kuna marsruudid võivad lakata kehtimast enne, kui need on toonud piisavalt liiklust, et õigustada nende avastamiskulusid. Kiiresti liikuv raadio ei ole automaatselt problemaatiline, kui üldine koosseis säilitab stabiilsed naabrisuhted. Vastupidi, suhteliselt aeglane liikumine läbi hoonete, maastiku, häired või antennivarjud võivad teed korduvalt murda.

Sel põhjusel on marsruudi eluiga sageli parem toimimisküsimus kui sõiduki või platvormi kiirus. Kui MANET Mesh Radio avastab korduvalt tee, et selle hetk hiljem kaotada, võivad reaktiivsed kulud ja katkestused kiiresti suureneda. Nõudmisel kasutatava marsruutimise sobivus sõltub seega nii liiklusnõudlusest kui ka sellest, kui kauaks avastatud teed kasulikud on.

 

Hübriidmarsruutimine: hoidke läheduses olevad teed valmis ilma kõike jälgimata

Kuidas kohalik ennetav marsruutimine ja laiem avastamine koos töötavad

Hübriidmarsruutimine püüab paigutada ennetava marsruudi hoolduse sinna, kus sellest on suurim kasu, vältides samal ajal kõigi võimalike sihtkohtade võrguüleseid hooldustöid. Zone Routing Protocol ehk ZRP illustreerib ideed selgelt. Iga sõlm hoiab marsruute ennetavalt kohalikus marsruutimisvööndis, samas kui väljaspool seda tsooni asuvatesse sihtkohtadesse jõutakse reaktiivse päringu- ja vastusemehhanismi kaudu.

ZRP-s on marsruutimistsoon määratletud konfigureeritava raadiusega, mida mõõdetakse hüpetes. Suurem raadius tähendab, et sõlm teab ennetavalt rohkem oma ümbritsevat topoloogiat, suurendades kohest marsruudi kättesaadavust, kuid laiendades ka marsruudi hoolduse ulatust. Väiksem raadius piirab kohalikku juhtimiskoormust, lükates samal ajal kaugema side reaktiivse avastamise poole.

ZRP-d on kõige parem käsitleda arhitektuurilise näitena, mitte tõestina, et iga hübriid MANET Mesh Radio kasutab sama mehhanismi. ZRP jäi pigem IETF-i Interneti-kavandiks, mitte ei muutuks Interneti-standardiks, kuid selle lokaalselt proaktiivne ja globaalselt reageeriv struktuur on endiselt kasulik mudel hübriidmarsruutimise käitumise mõistmisel.

Kui hübriidlähenemine muutub kasulikuks

Hübriidmudel muutub eriti aktuaalseks siis, kui liiklus ei jaotata võrgus ühtlaselt. Rühm lähedalasuvaid sõlme võib pidevalt vahetada hääl-, telemeetria- või koordineerimisandmeid, samas kui side kaugemate sõlmedega toimub vaid aeg-ajalt. Lähedal asuvate marsruutide säilitamine võib minimeerida tavapärase kohaliku liikluse viivitusi, samas kui nõudmisel tuvastamine väldib iga kaugema tee pidevat jälgimist.

Suuremad või mitmekesised võrgusilmad võivad seega õigustada hübriidkäitumise hindamist. Väljakutseks on pigem konfiguratsioon kui lihtne protokolli silt: tsooni suurus ja marsruutimise ulatus määravad, kui palju ennetavat üldkulusid aktsepteeritakse ja kui sageli on vaja reaktiivset avastamist. Hübriidset MANET Mesh Radio tuleks seega testida realistliku sõlmevahe ja liiklusjaotuse alusel, selle asemel, et eeldada, et see ületab automaatselt mõlemat puhast lähenemisviisi.

 

Marsruutimismeetodi valimine tõelise MANET-võrkraadiovõrgu jaoks

Alustage liiklusmustrist ja marsruudi stabiilsusest

Alustage liiklusest, mida võrk peab tegelikult kandma. Pidev video-, hääl-, käsulingid, püsiv telemeetria ja sagedane sõlmedevaheline andmevahetus loovad erinevad marsruutimisnõuded, mis tulenevad juhuslikest anduriaruannetest või failiedastustest. Kui side on pidev ja sihtkoht võib kiiresti muutuda, võib marsruudivalmidus väärida suuremat kaalu; kui aktiivsed on vaid mõned teed, võib kasutamata marsruutide säilitamist olla raskem põhjendada.

Marsruudi stabiilsust tuleks hinnata eraldi liikuvuse töötlemata kiirusest. Lennukile või formatsioonis liikuvatele sõidukitele paigaldatud raadiod võivad liikuda kiiresti, säilitades samas suhteliselt stabiilsed naabersuhted. Seevastu aeglasem MANET Mesh Radio, mis liigub ehitiste, maastiku, taimestiku või muude takistuste taga, võib oma väiksemast füüsilisest kiirusest hoolimata kogeda sageli seoseid.

Kasulik mõõtmine on see, kui kaua otsast lõpuni marsruut jääb elujõuliseks ja kui kiiresti side taastub, kui see ei taastu. Seejärel määravad rakenduse nõuded, kas lühike marsruudi avastamise või taastamise intervall on vastuvõetav.

Seostage marsruutimisteooria võrguraadio võimalustega

Protokolliteooria muutub kasulikuks ainult siis, kui see on ühendatud sellega, mida raadioplatvorm tegelikult rakendab ja mõõdab. WDS MIMOmesh Lightweight Airborne Series ühendab hajutatud, tsentriteta traadita ad hoc arhitektuuri 2. või 3. kihi dünaamilise marsruutimise, mitme hüppe relee ja punkt-punkti, punkt-mitmepunkti, mitme punkti-mitmepunkti, tähe-, liini-, võrgu- ja hübriidtopoloogia režiimidega. Need võimalused on olulised, kui hinnatakse, kuidas MANET Mesh Radio mahub mobiilse mitme hüppega juurutusse, eeldamata, et see rakendab konkreetse õpiku marsruutimisprotokolli.

MIMOmesh Kerge õhusõiduki MANET Mesh Radio seeria toetab keskmist ühe hüppe viivitust 6 ms ühesuunalise 20 MHz tingimustes koos võrgule juurdepääsu, värskendamise või ümberlülitusajaga alla ühe sekundi ja mitme hüppe võrguvõimalusega. Neid väärtusi tuleks käsitleda pigem määratletud tingimustega seotud tööspetsifikatsioonidena, mitte tõenditena, et raadio kasutab AODV-d, DSDV-d, OLSR-i, ZRP-d või mõnda muud nimetatud algoritmi.

Seetõttu on kasulik marsruutimisotsuste maatriks lihtne:

Lõplik valik peaks ikkagi tulema esindusliku testimise teel. MANET Mesh Radio võib hüppesügavuse, kanalite ülekoormuse, mobiilsuse, häirete ja samaaegse liikluse suurenemise tõttu toimida erinevalt, isegi kui selle aluseks olev marsruutimisstrateegia tundub paberil sobiv. Testimine peaks piisavalt täpselt reprodutseerima eeldatavat moodustamist, sõlmede arvu, rakenduste kombinatsiooni ja tõrkesündmusi, et näidata, kuidas marsruudi hooldus konkureerib kasuliku koormuse liiklusega.

Sest hajutatud MANET Mesh raadiosüsteemid, nagu WDS MIMOmesh, sellised võimalused nagu dünaamiline marsruutimine ja mitme hüppega relee loovad valideerimise lähtepunkti. Juurutusmeeskond peaks kinnitama, kui kiiresti marsruudid kohanduvad, kuidas läbilaskevõime mitme hüppe jooksul muutub ja kas latentsus jääb topoloogia häirete korral vastuvõetavaks. Need tõendid on väärtuslikumad kui seadmete valimine lihtsalt seetõttu, et selle spetsifikatsioonides kasutatakse terminit MANET Mesh Radio.

 

Järeldus

Proaktiivse, reaktiivse ja hübriidmarsruutimise vahel valimine taandub sellele, kuidas võrk tasakaalustab marsruudi valmisolekut, kontrolli üldkulusid, mobiilsust ja taastumisaega. Seetõttu tuleks MANET Mesh Radiot hinnata pigem tegelike liiklusmustrite, hüpete arvu ja linkide muudatuste alusel, mitte ainult protokolli siltide järgi.

Mobiilse mitme hüppega ühenduvust vajavate juurutuste jaoks pakub Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. dünaamilise marsruutimise ja mitme hüppe edastamise võimalustega MIMOmeshi süsteeme. Kasutatuna koos realistlike välitestidega, võivad need võimalused aidata meeskondadel luua võrke, mis säilitavad side tõhusamalt, kui topoloogia ja töötingimused muutuvad.

 

KKK

K: Millised on MANETi marsruutimisprotokollide peamised tüübid?

V: MANET-marsruutimisprotokollid on tavaliselt rühmitatud ennetavateks, reageerivateks ja hübriidseteks lähenemisviisideks. Need erinevad peamiselt selle poolest, millal marsruute luuakse, hooldatakse ja värskendatakse vastavalt võrgu topoloogia muutumisele.

K: Mis vahe on proaktiivsel ja reaktiivsel MANET-marsruutimisel?

V: Ennetav marsruutimine säilitab marsruute pidevalt, vähendades marsruudi seadistamise viivitust. Reaktiivne marsruutimine avastab teed ainult vajaduse korral, mis vähendab rutiinset juhtimisliiklust, kuid võib suurendada edastuse esialgset latentsust.

K: Milline marsruutimisviis töötab kõige paremini mobiilsete MANETide puhul?

V: Universaalset valikut pole. Jõudlus sõltub pigem marsruudi stabiilsusest, liiklussagedusest, sõlmede tihedusest, hüpete arvust ja taastumisnõuetest, mitte ainult liikumiskiirusest.

K: Kuidas marsruutimine MANET Mesh Radio võrgus töötab?

V: MANET Mesh Radio saab edastada liiklust naabersõlmede kaudu, võimaldades andmetel jõuda sihtkohtadesse, mis asuvad väljaspool raadioside leviala, samal ajal kui marsruudid kohanduvad muutuva ühenduvusega.

K: Kas AODV on proaktiivne või reageeriv?

V: AODV on reaktiivne marsruutimisprotokoll. See avastab nõudmisel marsruudid marsruudipäringu ja vastussõnumite abil ning seejärel parandab või asendab teid, kui aktiivsed lingid ebaõnnestuvad.

K: Miks on üldkulude marsruutimine MANETis oluline?

V: Marsruutimissõnumid jagavad piiratud traadita eetriaega rakenduste liiklusega. Liigne juhtimisliiklus võib vähendada kasutatavat läbilaskevõimet, eriti kui sõlmede arv, liikuvus ja mitme hüppe aktiivsus suurenevad.