Protokollet e rrugëtimit MANET: Proaktive, Reaktive dhe Hibride

Në një rrjet celular ad hoc, pyetja më e vështirë e rrugëzimit nuk është thjesht si të gjesh një shteg, por kur duhet të krijohet ajo shteg dhe sa kohë duhet të mbahet. Ndryshimet e vazhdueshme të topologjisë mund t'i bëjnë rrugët e parallogaritura të ndenjura, ndërsa zbulimi sipas kërkesës mund të shtojë vonesë përpara fillimit të trafikut. Për një rrjet MANET Mesh Radio, ky shkëmbim ndikon drejtpërdrejt në vonesën, kontrollin e përgjithshëm, përdorimin e gjerësisë së brezit dhe rikuperimin pas dështimeve të lidhjes. Kuptimi i rrugës proaktive, reaktive dhe hibride i ndihmon inxhinierët të zgjedhin një qasje që përputhet më mirë me modelet e trafikut, lëvizshmërinë dhe kushtet reale të funksionimit me shumë hop.

 

Rruga proaktive, reaktive dhe hibride me një shikim

Dallimi kryesor është kur ndodh puna e rrugëzimit

Drejtimi proaktiv kryen pjesën më të madhe të punës së tij përpara se trafikut të aplikacionit t'i duhet një shteg. Nyjet shkëmbejnë vazhdimisht ose periodikisht informacionin e rrugëtimit, duke i lejuar ata të mbajnë paraprakisht rrugët drejt destinacioneve të arritshme. Kur një pajisje duhet të transmetojë, MANET Mesh Radio zakonisht mund të konsultojë një hyrje ekzistuese përcjellëse në vend që të fillojë një kërkim të ri të rrugës në të gjithë rrjetin.

Drejtimi reaktiv merr qasjen e kundërt. Në vend që të ruajë çdo rrugë të mundshme, ai zbulon një shteg kur një burim duhet të arrijë në një destinacion. Kjo redukton aktivitetin e panevojshëm të itinerarit kur trafiku është i rrallë, por një rrjedhë e re komunikimi mund të duhet të presë derisa të gjendet itinerari. Këto dy sjellje krijojnë një shkëmbim të drejtpërdrejtë të burimeve kundrejt vonesës dhe jo një pyetje të thjeshtë se cila metodë është universalisht më e mirë.

Drejtimi hibrid e ndan problemin. Një rrjet mund të mbajë në mënyrë proaktive rrugët e shpeshta të dobishme ose të afërta ndërsa përdor zbulimin sipas kërkesës për destinacione jashtë këtij qëllimi. Qëllimi nuk është të eliminohen kostot e secilit model, por të vendosen ato kosto aty ku ato krijojnë vlerën më të madhe.

Krahasoni këmbimet që kanë rëndësi në një MANET

Tabela është më e dobishme si pikënisje sesa si rregull përzgjedhjeje. Një MANET Mesh Radio proaktive mund të sigurojë akses të shpejtë në rrugët e njohura, por shpenzon kohë të vlefshme transmetimi duke ruajtur shtigje që përmbajnë pak të dhëna. Një dizajn reaktiv mund të shmangë një pjesë të asaj barre kontrolli, megjithatë zbulimet e përsëritura mund të bëhen të shtrenjta kur rrugët prishen shpesh. Sjellja hibride bëhet tërheqëse kur një pjesë e rrjetit ka nevojë për njohuri të vazhdueshme të rrugës, ndërsa destinacionet e tjera kontaktohen vetëm herë pas here.

 

Drejtimi proaktiv: Mbajtja e rrugëve gati përpara mbërritjes së trafikut

Si Ruajtja Proaktive ruan pamjen e rrjetit

Një protokoll proaktiv ruan një gjendje të mjaftueshme të rrugëtimit që nyjet të përcjellin trafikun pa kryer më parë një kërkim nga fundi në fund. Mesazhet e rrugëtimit ose topologjisë shkëmbehen në intervale të rregullta ose kur ndodhin ndryshime përkatëse dhe çdo nyje përditëson pamjen e saj të destinacioneve të arritshme. Rezultati është një rrjet MANET Mesh Radio në të cilin informacioni i përcjelljes përgatitet përgjithësisht përpara se të fillojë një rrjedhë e re aplikimi.

DSDV është një shembull i njohur i vektorit të distancës, ndërsa OLSR përfaqëson një qasje proaktive të gjendjes së lidhjes. OLSR shkëmben rregullisht informacionin e topologjisë dhe përdor reletë e zgjedhura me shumë pika, ose MPR, për të reduktuar ritransmetimet e tepërta gjatë përmbytjes së mesazheve të kontrollit. Mekanizmi MPR kufizon numrin e nyjeve të nevojshme për të përcjellë trafikun e kontrollit të transmetimit, duke reduktuar ritransmetimet e panevojshme në krahasim me përmbytjet konvencionale.

Kur ia vlen trafiku i rrugës shtesë

Sjellja proaktive është më bindëse kur një pjesë domethënëse e rrjetës komunikon rregullisht. Nëse shumë çifte nyjesh shkëmbejnë të dhëna, mbajtja e rrugëve që do të përdoren së shpejti mund të jetë më efikase sesa zbulimi i përsëritur i tyre. Vlen gjithashtu të vlerësohet kur një aplikacion i jep një vlerë të lartë vonesës së parashikueshme të paketës së parë dhe rrjeti MANET Mesh Radio ka kapacitet të mjaftueshëm për të mbështetur përditësimet e vazhdueshme të rrugës.

Megjithatë, vetëm lëvizshmëria e lartë nuk e bën rrugën proaktive zgjedhjen e dukshme. Ndryshimet e shpejta të topologjisë mund ta bëjnë të vjetëruar më shpejt informacionin e ruajtur të rrugës, gjë që mund të kërkojë shkëmbime më të shpeshta kontrolli për të mbajtur të dobishme pamjen e rrjetit. Prandaj, një rrjetë e dendur e lëvizshme mund të përfitojë nga rrugët e gatshme duke paguar njëkohësisht një çmim të konsiderueshëm për mbajtjen aktuale të këtyre rrugëve.

 

Drejtimi reaktiv: Gjetja e një shtegu vetëm kur është e nevojshme

Nga kërkesa për itinerar tek riparimi i itinerarit

Drejtimi reaktiv shtyn krijimin e itinerarit derisa të ketë kërkesë aktuale. AODV ofron një shembull të qartë: kur një burim ka nevojë për një destinacion për të cilin nuk ka rrugë të vlefshme, ai mund të gjenerojë një Kërkesë Rruge ose RREQ. Kjo kërkesë shpërndahet përmes rrjetit ad hoc derisa një nyje e përshtatshme të mund të kthejë një Përgjigje të Rrugës, ose RREP, duke vendosur informacionin e përcjelljes drejt destinacionit.

Pasi të ekzistojë rruga, trafiku normal mund ta përdorë atë pa përsëritur zbulimin për çdo paketë. Nëse një lidhje në shtegun aktiv bëhet e papërdorshme, AODV mund të gjenerojë një Gabim në Rrugë, ose RERR, kështu që nyjet e prekura mund të zhvlerësojnë rrugën e prishur dhe të ndërmarrin veprime korrigjuese. RREQ, RREP dhe RERR punojnë së bashku për të mbështetur zbulimin e rrugës, vendosjen e shtegut dhe rikuperimin pas dështimit të lidhjes.

Aty ku rrugëtimi sipas kërkesës ka më shumë kuptim

Drejtimi reaktiv mund të jetë tërheqës kur vetëm një pjesë e rrjetit është duke komunikuar në mënyrë aktive. Imagjinoni një rrjetë me shumë radio të vendosura në një zonë të gjerë, por vetëm disa çifte aktive burim-destinacion në çdo moment të caktuar. Ruajtja e informacionit të plotë të rrugës për çdo çift të mundshëm mund të konsumojë kapacitetin e kanalit pa dhënë vlerë proporcionale. Në këto kushte, një strategji MANET Mesh Radio sipas kërkesës mund të përqendrojë përpjekjet e rrugëzimit rreth trafikut aktiv.

Telemetria me ndërprerje, transferimet e rastësishme të skedarëve, trafiku i sensorëve të drejtuar nga ngjarjet dhe lidhjet selektive të komandave janë shembuj të modeleve që mund të përfitojnë. Kompensimi është se paketa e parë për një destinacion të ri mund të pësojë vonesë shtesë gjatë krijimit të një itinerari. Drejtimi i bazuar në kërkesë mund të përdorë gjerësinë e brezit të rrjetit dhe energjinë në mënyrë më efikase kur shmanget mirëmbajtja e panevojshme e rrugës, por zbulimi i rrugës sjell vonesë shtesë.

Lëvizshmëria ndryshon llogaritjen sepse rrugët mund të ndalojnë së qeni të vlefshme përpara se të kenë ofruar trafik të mjaftueshëm për të justifikuar koston e tyre të zbulimit. Një radio që lëviz shpejt nuk është automatikisht problematike nëse formacioni i përgjithshëm ruan marrëdhënie të qëndrueshme fqinjësore. Anasjelltas, lëvizja relativisht e ngadaltë përmes ndërtesave, terrenit, ndërhyrjeve ose hijeve të antenave mund të thyejë shtigjet në mënyrë të përsëritur.

Për këtë arsye, jetëgjatësia e rrugës është shpesh një pyetje më e mirë operacionale sesa shpejtësia e automjetit ose e platformës. Nëse një MANET Mesh Radio zbulon në mënyrë të përsëritur një shteg vetëm për ta humbur atë pak çaste më vonë, shpenzimet e sipërme reaktive dhe ndërprerjet mund të rriten shpejt. Prandaj, përshtatshmëria e rrugëzimit sipas kërkesës varet nga kërkesa për trafik dhe nga sa kohë mbeten të dobishme shtigjet e zbuluara.

 

Drejtimi hibrid: Mbajtja gati e shtigjeve në afërsi pa gjurmuar gjithçka

Si funksionojnë së bashku rrugëtimi lokal proaktiv dhe zbulimi më i gjerë

Rutimi hibrid përpiqet të vendosë mirëmbajtjen proaktive të rrugës aty ku ka përfitimin më të madh duke shmangur mirëmbajtjen në të gjithë rrjetin për çdo destinacion të mundshëm. Protokolli i Rrugës së Zonës, ose ZRP, e ilustron idenë qartë. Çdo nyje ruan rrugët në mënyrë proaktive brenda një zone të rrugëtimit lokal, ndërsa destinacionet jashtë asaj zone arrihen përmes një mekanizmi reaktiv të pyetjeve dhe përgjigjeve.

Në ZRP, zona e rrugëzimit përcaktohet nga një rreze e konfigurueshme e matur në hops. Një rreze më e madhe do të thotë që një nyje njeh më shumë topologjinë e saj përreth në mënyrë proaktive, duke rritur disponueshmërinë e menjëhershme të rrugës, por gjithashtu duke zgjeruar fushën e mirëmbajtjes së rrugës. Një rreze më e vogël kufizon ngarkesën e kontrollit lokal ndërsa shtyn komunikimet më të largëta drejt zbulimit reaktiv.

ZRP trajtohet më së miri si një shembull arkitektonik dhe jo si provë që çdo radio hibride MANET Mesh përdor të njëjtin mekanizëm. ZRP mbeti një IETF Internet-Draft në vend që të bëhej një Standard Interneti, por struktura e tij lokale-proaktive dhe globale-reaktive mbetet një model i dobishëm për të kuptuar sjelljen hibride të rrugëtimit.

Aty ku një qasje hibride bëhet e dobishme

Modeli hibrid bëhet veçanërisht i rëndësishëm kur trafiku nuk shpërndahet në mënyrë uniforme në të gjithë rrjetin. Një grup nyjesh afër mund të shkëmbejnë vazhdimisht të dhëna zanore, telemetrike ose koordinimi, ndërsa komunikimi me nyjet më të largëta ndodh vetëm herë pas here. Ruajtja e rrugëve në afërsi mund të minimizojë vonesat për trafikun e përbashkët lokal, ndërsa zbulimi sipas kërkesës shmang ndjekjen e vazhdueshme të çdo shteg të largët.

Rrjetat më të mëdha ose të ndryshme operacionale mund të justifikojnë vlerësimin e sjelljes hibride. Sfida është konfigurimi dhe jo një etiketë e thjeshtë e protokollit: madhësia e zonës dhe shtrirja e rrugëzimit përcaktojnë se sa shpenzime të përgjithshme proaktive pranohen dhe sa shpesh kërkohet zbulimi reaktiv. Rrjedhimisht, një radio hibride MANET Mesh duhet të testohet sipas ndarjes reale të nyjeve dhe shpërndarjes së trafikut, në vend që të supozohet se do të tejkalojë automatikisht të dyja qasjet e pastra.

 

Zgjedhja e një përqasjeje rutimi për një rrjet radio reale MANET Mesh

Filloni me modelin e trafikut dhe stabilitetin e itinerarit

Filloni me trafikun që rrjeti duhet të kryejë në të vërtetë. Videoja e vazhdueshme, zëri, lidhjet e komandës, telemetria e vazhdueshme dhe shkëmbimet e shpeshta të të dhënave nyje-në-nyje krijojnë kërkesa të ndryshme rrugëtimi nga raportet e rastësishme të sensorëve ose transferimet e skedarëve. Kur komunikimi është konstant dhe destinacioni mund të ndryshojë shpejt, gatishmëria e rrugës mund të meritojë peshë më të madhe; kur vetëm disa shtigje janë aktive, mbajtja e rrugëve të papërdorura mund të jetë më e vështirë për t'u justifikuar.

Stabiliteti i itinerarit duhet të vlerësohet veçmas nga shpejtësia e lëvizshmërisë së papërpunuar. Radiot e montuara në avionë ose automjete që lëvizin në formacion mund të udhëtojnë me shpejtësi duke ruajtur marrëdhënie relativisht të qëndrueshme me fqinjët. Në të kundërt, një MANET Mesh Radio më e ngadaltë që lëviz pas strukturave, terrenit, bimësisë ose pengesave të tjera mund të pësojë ndryshime të shpeshta të lidhjes pavarësisht shpejtësisë së saj më të ulët fizike.

Matja e dobishme është se sa kohë mbetet e zbatueshme një rrugë nga fundi në fund dhe sa shpejt rikuperohet komunikimi kur nuk është kështu. Kërkesat e aplikimit më pas përcaktojnë nëse një interval i shkurtër zbulimi i rrugës ose rikuperimi është i pranueshëm.

Lidhni teorinë e rrugëzimit me aftësitë e radio rrjetë

Teoria e protokollit bëhet e dobishme vetëm kur lidhet me atë që realisht zbaton dhe mat platforma e radios. WDS MIMOmesh Lightweight Airborne Series kombinon një arkitekturë ad hoc pa tel të shpërndarë, pa qendër me rrugëzimin dinamik të Layer 2 ose Layer 3, stafetën me shumë hop dhe mënyrat e topologjisë pikë për pikë, pikë për shumë pikë, shumë pikë në shumë pikë, yll, linjë, rrjet dhe mënyra hibride. Këto aftësi janë të rëndësishme kur vlerësohet se si një radio me rrjetë MANET mund të përshtatet në vendosjet e lëvizshme me shumë hop pa supozuar se ajo zbaton një protokoll të veçantë të rrugëtimit të teksteve shkollore.

MIMOmesh Seritë e lehta MANET Mesh Radio me peshë ajrore mbështet një vonesë mesatare me një hop prej 6 ms në një gjendje të njëanshme 20 MHz, së bashku me aksesin në rrjet, përditësimin ose kohën e kalimit nën një sekondë dhe aftësinë e rrjetit me shumë hop. Këto vlera duhet të trajtohen si specifikime funksionimi të lidhura me kushte të përcaktuara dhe jo si dëshmi që radio përdor AODV, DSDV, OLSR, ZRP ose një algoritëm tjetër me emër.

Prandaj, një matricë e dobishme e vendimit të rrugëtimit është e drejtpërdrejtë:

Përzgjedhja përfundimtare duhet të vijë ende nga testimi përfaqësues. Një radio me rrjetë MANET mund të performojë ndryshe si thellësia e hopit, mbingarkimi i kanalit, lëvizshmëria, ndërhyrja dhe rritja e trafikut të njëkohshëm, edhe kur strategjia e saj themelore e rrugëzimit duket e përshtatshme në letër. Testimi duhet të riprodhojë formimin e pritshëm, numrin e nyjeve, përzierjen e aplikacioneve dhe ngjarjet e dështimit mjaft afër për të zbuluar se si mirëmbajtja e rrugës konkurron me trafikun e ngarkesës.

Për Sistemet e shpërndara MANET Mesh Radio si WDS MIMOmesh, aftësi të tilla si drejtimi dinamik dhe releja me shumë hop ofrojnë një pikënisje për vërtetimin. Ekipi i vendosjes duhet të konfirmojë se sa shpejt përshtaten rrugët, si ndryshon xhiroja gjatë disa kërcimeve dhe nëse vonesa mbetet e pranueshme kur topologjia është e shqetësuar. Kjo dëshmi është më e vlefshme se zgjedhja e pajisjeve thjesht sepse specifikimet e saj përdorin termin MANET Mesh Radio.

 

konkluzioni

Zgjedhja midis rrugës proaktive, reaktive dhe hibride varet nga mënyra se si një rrjet balancon gatishmërinë e rrugës, shpenzimet e përgjithshme të kontrollit, lëvizshmërinë dhe kohën e rikuperimit. Prandaj, një radio me rrjetë MANET duhet të vlerësohet kundrejt modeleve reale të trafikut, numrit të hopeve dhe ndryshimeve të lidhjeve dhe jo vetëm nga etiketat e protokollit.

Për vendosjet që kanë nevojë për lidhje celulare me shumë hop, Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd. ofron sisteme MIMOmesh me drejtim dinamik dhe aftësi rele me shumë hop. Të përdorura me testime realiste në terren, këto aftësi mund të ndihmojnë ekipet të ndërtojnë rrjete që ruajnë komunikimin në mënyrë më efikase ndërsa topologjia dhe kushtet e funksionimit ndryshojnë.

 

FAQ

Pyetje: Cilat janë llojet kryesore të protokolleve të rrugëzimit MANET?

Përgjigje: Protokollet e rrugëzimit MANET zakonisht grupohen në qasje proaktive, reaktive dhe hibride. Ato ndryshojnë kryesisht në kohën kur rrugët krijohen, mirëmbahen dhe përditësohen ndërsa topologjia e rrjetit ndryshon.

Pyetje: Cili është ndryshimi midis rrugës proaktive dhe reaktive MANET?

A: Drejtimi proaktiv i ruan rrugët vazhdimisht, duke reduktuar vonesën e konfigurimit të itinerarit. Drejtimi reaktiv zbulon shtigjet vetëm kur nevojitet, gjë që ul trafikun rutinë të kontrollit, por mund të rrisë vonesën fillestare të transmetimit.

Pyetje: Cila qasje e rrugëtimit funksionon më mirë në MANET shumë të lëvizshme?

Përgjigje: Nuk ka zgjedhje universale. Performanca varet nga stabiliteti i rrugës, frekuenca e trafikut, densiteti i nyjeve, numri i hop-eve dhe kërkesat e rikuperimit dhe jo vetëm nga shpejtësia e lëvizshmërisë.

Pyetje: Si funksionon rutimi në një rrjet MANET Mesh Radio?

A: Një MANET Mesh Radio mund të përcjellë trafikun përmes nyjeve fqinje, duke lejuar që të dhënat të arrijnë në destinacione përtej rrezes së drejtpërdrejtë të radios, ndërsa rrugët përshtaten me ndryshimin e lidhjes.

Pyetje: A është AODV proaktive apo reaktive?

Përgjigje: AODV është një protokoll rrugëtimi reaktiv. Zbulon rrugët sipas kërkesës duke përdorur mesazhet e kërkesës së rrugës dhe përgjigjes, më pas riparon ose zëvendëson shtigjet kur lidhjet aktive dështojnë.

Pyetje: Pse është e rëndësishme drejtimi i sipërm në një MANET?

Përgjigje: Mesazhet e rrugëtimit ndajnë kohën e kufizuar të transmetimit me valë me trafikun e aplikacioneve. Trafiku i tepërt i kontrollit mund të zvogëlojë xhiron e përdorshme, veçanërisht kur rritet numri i nyjeve, lëvizshmëria dhe aktiviteti me shumë hop.