پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

بررسی شبکه بی سیم Adhoc - پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

---

پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

امروزه تمایل به استفاده از شبکه های بی سیم روز به روز در حال افزایش است ،‌ چون هر شخصی،‌ هر جایی و در هر زمانی می تواند از آنها استفاده نماید . در سالهای اخیر رشد شگرفی در فروش کامپیوترهای laptop و کامپیوترهای قابل حمل بوجود آمده است . این کامپیوترهای کوچک،‌به چندین گیگا بایت حافظه روی دیسک ،‌ نمایش رنگی با کیفیت بالا و کارتهای شبکه بی سیم مجهز هستند . علاوه بر این ،‌ این کامپیوترهای کوچک می توانند چندین ساعت فقط با نیروی باتری کار کنند و کاربران آزادند براحتی آنها را به هر طرف که می خواهند منتقل نمایند . زمانی که کاربران شروع به استفاده از کامپیوترهای متحرک نمودند ،‌ به اشتراک گذاشتن اطلاعات بین کامپیوترها یک نیاز طبیعی را بوجود آورد . از جمله کاربردهای به اشتراک گذاری اطلاعات در مکانهایی نظیر سالن کنفرانس ،‌کلاس درس ‌،‌ ترمینالهای فرودگاه و همچنین در محیط های نظامی است .
دوروش برای ارتباط بی سیم بین کامپیوترهای متحرک وجود دارد .
1- استفاده از یک زیر ساخت ثابت که توسط یک Acces point خارج شد آنگاه در محدوده رادیویی Wireless Access point ها فراهم می آید . که در این گونه شبکه ها ،‌ نودهای متحرک از طریق Access Point ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و هنگامیکه یک نود از محدوده رادیویی Access Pointدیگری قرار می گیرد . مشکل اصلی در اینجا هنگامی است که یک اتصال باید از یک Access Point به Access Point دیگری تحویل داده شود ،‌ بدون آنکه تاخیر قابل توجهی به وجود آید ویا بسته ای گم شود .
2- شکل دادن یک شبکه بی سیم Adhoc در بین کاربرانی است که می خواهند با هم ارتباط داشته باشند . این گونه شبکه ها زیر ساخت ثابتی ندارند و کنترل کننده و مرکزی نیز برای آنها وجود ندارد .
شبکه های بی سیم Adhoc از مجموعه ای از نودهای متحرک تشکیل شده اند که این نودها قادرند به طور آزادانه و مداوم مکانشان را در شبکه تغییر دهند . نودهای موجود در شبکه Adhoc همزمان به عنوان client و مسیریاب عمل می کنند و با توجه به عدم وجود ساختار ثابت در این گونه شبکه‎ها ،‌ نودها مسئولیت مسیریابی را برای بسته هایی که می خواهند در شبکه ارسال شوند بر عهده دارند و در انجام این امر با یکدیگر همکاری می کنند .
هدف ما نیز در اینجا بررسی و مطالعه بر روی خصوصیات و ویژگی های این تکنیکهای مسیر یابی است . لازم بذکر است پروتکل های مسیریابی متفاوتی برای استفاده در شبکه های Adhoc پیشنهاد شده اند که پس از مطالعه اجمالی برروی نحوه عملکرد هر یک از آنها ،‌ قادر خواهیم بود آنها را بر طبق خصوصیاتشان قسمت بندی نمائیم .
چرا نیاز به طراحی پروتکلهای مسیر یابی جدیدی برای شبکه های Adhoc وجود دارد ؟‌
در شبکه های سیم دار تغییرات در توپولوژی شبکه بندرت اتفاق می افتد . بیشتر host ها و نودهای دیگر در یک جای مشخصی در شبکه قرار دارند ویک شکستگی در لینک زمانی اتفاق می‎افتد که یک قطع فیزیکی نظیر fail‌ شدن host و یا خسارت فیزیکی کامل اتفاق بیفتد . برای این نوع شبکه های سیم دار با ساختار ثابت یک الگوریتم مسیریابی کلاسیک به خوبی کار می کند.
برای اینکه اطلاعات جداول مسیریابی بروز باشند ،‌مسیریابها به صورت دوره ای اطلاعاتشان را با یکدیگر مبادله می کنند و در حالتی که یک failure‌ ی در لینکی اتفاق بیفتد مسیرها باید مجدداً محاسبه شوند ودر شبکه منتشر گردند. این پروسه یک مدت زمانی طول می کشد که چنین چیزی در شبکه های سیم دار طبیعی است و آشکار است که چنین روشی در شبکه های Adhoc کار نخواهد کرد . در این شبکه ها از آنجایی که نودها مرتباً در حال حرکت هستند ،‌ تغییراتی که در لینکها به وجود می آید نیز بسیار مداوم خواهد بود . به عنوان مثال زمانی را در نظر بگیرید که 2 تا نود در حالی با هم ارتباط برقرار کرده اند که مدام از همدیگر فاصله می گیرند . تا زمانی که هردوی آنها در محدوده ارتباطی همدیگر باشند این ارتباط می تواند حفظ گردد. ولی هنگامیکه فاصله بین نودها بیشتر شود دیگر این ارتباط نیز میسر نخواهد بود . حال تصور کنید که تعداد زیادی از نودها مطابق این سناریو رفتار نمایند ،‌ در این حالت لینکهای زیادی شکل خواهند گرفت ومسیرهای جدیدی به سمت مقصدها محاسبه خواهد شد و در مقابل لینکهای بسیاری نیز شکسته خواهند شد و مسیرهای بسیاری نیز از بین خواهند رفت .
از دیگر مواردی که می توان به عنوان دلایل نیاز به طراحی پروتکلهای مسیریابی جدید برای شبکه‎های Adhoc به آنها اشاره کرد عبارتند از :‌
- پروتکلهای مسیریابی شبکه های سیم دار بار محاسباتی بسیار زیادی را به صورت مصرف زیاد حافظه و همچنین مصرف زیاد انرژی بر روی هر کامپیوتر قرار می دهند .
- پروتکلهای مسیریابی مورد استفاده در شبکه های سیم دار از مشکلات به وجود آوردن حلقه‎های کوتاه مدت وبلند مدت رنج می برند .
- متدهایی که برای حل مشکلات ناشی از بوجود آوردن حلقه ها در پروتکلهای مسیریابی سنتی استفاده می شوند در شبکه های Adhoc عملی نیستند .
این تفاوتها بین شبکه های سیم دار و بی سیم به راحتی آشکار می کند که یک پروتکل مسیریابی برای شبکه های Adhoc باید یکسری از مشکلات اضافه تری را حل نماید که این مشکلات در شبکه های سیم دار وجود نداشته است .
در زیر لیستی از مواردی را که یک پروتکل مسیریابی باید آنها را مدنظر قرار دهد ذکر گردیده که بعضی از این خصوصیات مهمتر از خصوصیات دیگر هستند .
به طور کلی اهداف طراحی پروتکلهای مسیریابی این است که پروتکلی ساخته شود که :‌
1- وقتی که توپولوژی شبکه گسترش می یابد این پروتکل نیز بتواند همچنان مسیریابی را انجام دهد .
2- زمانی که تغییراتی در توپولوژی شبکه به وجود می آید این پروتکل سریعاً قادر به پاسخگویی باشد .
3- مسیرهایی را فراهم کند که بدون حلقه باشد .
4- تاخیر را به حداقل رساند (‌باانتخاب مسیرهای کوتاه )‌
5- برای اجتناب از تراکم چندین مسیر را از مبدأ به مقصد فراهم نماید .
پروتکل طراحی شده برای مسیریابی در یک شبکه Adhoc باید خصوصیات زیررا دارا باشد .
1- اجرای غیر مرکزی داشته باشد ،‌ به این معنی که نباید به یک نود مرکزی وابسته باشد .
2- استفاده از پهنای باند را کار اگرداند (overhead مسیریابی را می نیمم کند )
3- هم از لینکهای یکطرفه و هم از لینکهای دو طرفه استفاده کند .
تقسیم بندی پروتکلهای مسیریابی در شبکه های Adhoc
چندین معیار متفاوت برای طراحی و کلاس بندی پروتکلهای مسیر یابی در شبکه های Adhoc وجود دارد . به عنوان مثال اینکه چه اطلاعات مسیریابی مبادله می شوند ؟ چه زمانی و چگونه این اطلاعات مبادله می‎شوند ؟‌ چه زمانی و چگونه مسیرها محاسبه می شوند .
که ما در این بخش در مورد هر یک از این معیارها مطالبی را بیان خواهیم کرد .
- مسیریابی Link State در مقابل مسیریابی DisTance Vector
همانند شبکه های سیم دار عرف ،‌ LSR و DVR مکانیزم های زیرین برای مسیریابی در شبکه‎های Adhoc بی سیم می باشند . در LSR‌ اطلاعات مسیریابی به شکل بسته های Link State (Link State Packets) مبادله می شوند . LSP یک نود شامل اطلاعات لینکهای همسایگانش است . هرنود زمانی که تغییری را در لینکی شناسایی کند LSP‌ هایش را فوراً در کل شبکه جاری می کند . نودهای دیگر بر اساس اطلاعاتی که از LSP های دریافتی شان بدست می آورند ‌، توپولوژی کل شبکه را ترسیم می کنند و برای ساختن مسیرهای لازم از یک الگوریتم کوتاهترین مسیر نظیردایجکسترا استفاده می کنند .
لازم به ذکر است تعدادی از هزینه های لینکها از دید یک نود می توانند غیر صحیح باشند واین بدلیل تاخیر زیاد انتشار و قسمت بندی بودن شبکه است . این دیدهای ناسازگار از توپولوژی شبکه می تواند مارا به سمت تشکیل مسیرهایی دارای حلقه سوق دهد . اگرچه این حلقه ها عمرشان کوتاه است وبعد از گذشت مدت زمانی (‌مدت زمانی که طول می کشد تا یک Message‌ قطر شبکه را بپیماید ) ناپدید می شوند . مشکلی که در LSR‌ وجود دارد overhead‌ بالای مسیریابی است که بدلیل حرکت سریع نودها در شبکه و در نتیجه تغییرات سریع در توپولوژی شبکه اتفاق می افتد .


استفادة‌ کامل از Rout cache
اطلاعات موجود در Route cache یک نود می تواند به فرمتهای مختلفی ذخیره گردد ،‌ اما مسیرهای فعال در این cache‌ از درختی از مسیرها تاثیر می پذیرند که ریشه اش این نود است و به نودهای دیگری در شبکه Adhoc متصل شده است .
یک نود می تواند در هر زمانی که مسیر جدیدی را یاد گرفت ،‌ مدخلهایی را به Route cache خود اضافه نماید . به ویژه اینکه ،‌ زمانی که یک نود به عنوان یک نود میانی ،‌ واسط روی مسیر یک بسته اطلاعاتی را forward می کند قادر خواهد بود که کل مسیر را نگهداری نماید .
بنابراین هنگامیکه مثلاً نودی نظیر B‌ می خواهد بسته ای را که از طرف نود A ارسال شده است به نود C‌ forward‌ نماید ،‌ می تواند اطلاعات مربوط به مسیر را نیزبه cache خود اضافه نماید . همچنین هنگامیکه نودی یک بسته RREP را forward می کند نیز قادر خواهد بود که اطلاعات مربوط به مسیر را در cache اش اضافه نماید .
در نهایت از آنجایی که تمام انتقالات در شبکه های بی سیم ذاتاً broadcast می باشند ،‌ یک نود می تواند واسط شبکه اش را در مد دریافت بدون قاعده قرار داده و کلیه اطلاعات مسیریابی را از هر بسته اطلاعاتی و یا بسته RREP که به نحوی متوجه آن می شود به Route cache‌ خود اضافه نماید .
حال پروسه کشف مسیر را در نظر بگیرید . تصور کنید یک بسته RREQ‌ به نود واسطی رسیده که مقصد نهایی نمی باشد ونخستین باری است که این بسته RREQ را دریافت کرده است در این حالت به جای آنکه نود مذکور بسته RREQ را مجدداً منتشرکند ،‌ ابتدا Route cache اش را برای یافتن مسیری به سمت مقصد نهایی جستجو می کند در صورتی که چنین مدخلی یافت شد اطلاعات مربوطه در Route cache به اطلاعات موجود در Route Record اضافه خواهد شد وسپس توسط یک بسته RREP مسیر مذکور به نود مبدأ گزارش داده می‎شود ودر صورتی که چنین مدخلی یافت نگردید آنگاه بسته RREQ مجدداً منتشر خواهد شد .
مشکلی که در اینجا ممکن است به وجود بیاید این است که چندین نود متحرک بسته RREQ را دریافت نموده و همگی آنان قادر باشند که از طریق Route cache خود به نود مبدأ‌ پاسخ بفرستد . این پاسخهای همزمان که از نودهای متحرک ارسال می‎شود می‎تواند سبب برخورد بسته ها شده و تراکم های محلی را به وجود آورد . علاوه بر این پاسخهای متفاوت ،‌ مسیرهای متفاوتی را با طولهای نامساوی نشان خواهند داد . ما از بسیاری از مشکلات مربوط به پاسخهای همزمان اجتناب می کنیم و تلاش می کنیم پاسخهایی را که دارای مسیرهای طولانی تری هستند حذف نمائیم . برای اینکار هر نود متحرک قبل از اینکه از Route cache اش پاسخی را ارسال نماید مدت زمانی را صبر خواهد کرد . قبل از اینکه نود مذکور پاسخی را از Route cache خود به نود مبدأ بفرستد باید اعمال زیر را انجام دهد .
1) یک دوره تأخیر را که برابر d=H(h-1+r) است محاسبه نماید . h‌ تعداد hop‌ ها در مسیری است که می خواهد بسته را از طریق آن بفرستد ،‌ r یک عدد تصادفی بین 0 و1 است و H یک ثابت تأخیر کوچک است که برای هر hop معرفی می‎شود .
2) به اندازه مدت زمان محاسبه شده d تاخیری ر ادر ارسال بسته پاسخ ایجاد نماید .
3) در این مدت تأخیر ، همه بسته ها را بدون قاعده دریافت کند . در صورتی که بسته ای با تعداد h کوچکتر توسط این نود دریافت گردد آنگاه تأخیر را cancel‌ نموده و بسته RREP را از این نود ارسال نخواهد کرد زیرا این نود درخواهد یافت که در حال حاضر مبدأ اصلی بسته RREP را توسط نود دیگری که دارای مسیر بهتری بوده دریافت نموده است .
مشکل دیگری که ممکن است در پاسخگویی چندین نود از طریق Route cache هایشان اتفاق بیفتد شکل گیری حلقه در مسیر فرستاده شده می‎باشد .
لازم بذکر است مسیرهای موجود در Route Record‌ و Route cache فاقد حلقه می باشند لذا حلقه مذکور می‎تواند از اتصال مسیرهای این دو شکل گیرد .
برای اجتناب از این شکل ، مجبور به اعمال قانون زیر خواهیم بود .
در صورتی که یک نود بسته RREQ را دریافت نموده و به عنوان مقصد نهایی آن نباشد و نیز نخستین باری باشد که آن بسته را دریافت نموده و همچنین قادر به پاسخگویی از طریق اطلاعات موجود در Route cache اش باشد آنگاه در صورتی که آدرس آن نود در انتهای Route Record ونیز در ابتدای Route cache وجود داشته باشد چون مسیری شامل حلقه ایجاد خواهد شد بسته RREQ را از بین ببرد و پاسخی را به نود مبدأ نفرستد .
2- استفاده از تکنیک Piggy backing در کشف مسیر
همانطور که قبلاً هم ذکر شد در پروتکلهای مسیریابی On-Demand زمانیکه یک نود می خواهد بسته ای را به سمت نود دیگری که مسیری نیز به سمت آن ندارد ارسال نماید باید پروسه کشف مسیر را راه اندازی کند و این سبب ایجاد تاخیری در ارسال بسته های اطلاعاتی خواهد بود تا زمانی که مسیر مورد نظر بدست آید . برای کاهش این تأخیر می‎توان از تکنیک piggybacking در پروسه کشف مسیر استفاده نمود . به این معنی که مقداری از اطلاعات بر روی بسته RREQ‌ قرار می‎گیرد و در شبکه ارسال می گردد .
اگر چه از آنجایی که چندین بسته RREQ می‎توانند در سطح وسیعی در شبکه Adhoc منتشر شوند ،‌ مقدار اطلاعاتی که بر روی این بسته های RREQ قرار می گیرند باید محدود باشد .
در حال حاضر از تکنیکهای piggybacking در هنگام ارسال بسته های RREP ویا بسته های RERR می‎توان استفاده کرد ،‌ همانگونه که می دانید هردوی آنها نیز دارای سایز کوچکی می‎باشند. اگر چه مشکل زمانی بروز می‎کند که piggybacking روی بسته های RREQ انجام پذیرد . در صورتی که بسته های RREQ توسط چندین نود دریافت شده باشند و آنها نیز بدون منتشر کردن بسته های مذکور پاسخی را بر اساس Route cache خود ارسال نمایند و سپس RREQ را از بین ببرند ،‌ اطلاعات موجود در آنها نیز از بین خواهد رفت در این حالت ، نودها باید قبل از از بین بردن بسته RREQ ، بسته جدیدی را بسازند و اطلاعاتی را که برروی بسته درخواست مسیر قرار گرفته اند را در بسته جدید کپی نمایند و بر اساس مسیری که در بسته RREP بازگردانده می‎شود مسیر مورد نظر را در بسته جدید تنظیم نمایند . لازم بذکر است اولین قسمت مسیر از Route Record موجود در بسته RREQ بدست می‎آید و باقی مانده مسیر از Route cache ی که در این نود وجود داشته حاصل می‎شود.
- بهینه سازی بر روی مدیریت خطاها
یک راه حل بهینه سازی برای مدیریت خطاها استفاده از مد دریافت بی قاعده است با استفاده از این طریق نودها قادر به دریافت بسته های RERR ارسال شده به سایر نودها می باشند . از آنجاییکه در یک پیام RERR آدرس نودهای 2 طرف hop ی که با مشکل مواجه شده است ذکر گردیده ،‌ هر نود دریافت کننده این پیام می‎تواند تغییرات شبکه را در Route cache اش اعمال نماید . برای اینکار نود مذکور Route cache اش را برای یافتن مسیری که از این hop استفاده کرده باشد جستجو می‎کند و در صورت وجود چنین hop ی مسیرهای مربوطه از آن نقطه شکسته خواهند شد .



پروتکل OLSR نیز از جمله پروتکلهای مسیریابی درشبکه های Adhoc می‎باشد ،‌ این پروتکل در دسته پروتکلهای ProActive قرار می‎گیرد .
OLSR پروتکل Link State را با فشرده سازی سایز اطلاعات ارسالی ونیز کاهش ارسال مجدد اطلاعات در کل شبکه بهینه کرده است . برای رسیدن به این هدف ،‌ OLSR از تکنیک ارسال مجدد بصورت چندگانه استفاده می‎کند . این پروتکل ،‌ برای مسیریابی در شبکه های بی سیم Adhoc‌ متراکم وبزرگ کارا می‎باشد .
- عملکرد پروتکل OLSR
این پروتکل ذاتاً بر مبنای الگوریتم Link State است و به علت طبیعت ProActive اش ، مسیرها هر زمان که مورد نیاز باشند فوراً در دسترس قرار می گیرند . در پروتکل LinkState اصلی هزینه تمام لینکها بین نودهای همسایه اعلان می‎شود ودر کل شبکه منتشر می گردد. پروتکل OLSR حالت بهینه شده پروتکل LS است که در شبکه های Adhoc متحرک استفاده می‎شود .
این پروتکل سایز بسته های کنترلی را کاهش می‎دهد ، و به جای اینکه بسته های کنترلی به تمام نودها در شبکه منتشر شوند ، فقط به یک زیر مجموعه‎ای از نودها ارسال می گردند . این پروتکل به صورت قابل توجهی تعداد ارسالهای مجدد را در یک پرویسجرbroadcast کاهش می‎دهد .
لازم بذکر است که این پروتکل مسیرها را برای تمام مقصدها در شبکه نگهداری می‎کند ، ازاین رو برای نمونه های ترافیکی که یک زیر مجموعه بزرگی از نودها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و جفتهای مبدأ ومقصد مرتباً تغییر می کنند مفید می باشند . در این پروتکل هر نود بصورت دوره‎ای پیامهای کنترلی خود را در شبکه ارسال می‎کند ، بنابراین از گم شدن بعضی از بسته ها که در شبکه های رادیویی به دلیل تصادم و بسیاری از مشکلات دیگر انتقال بسیار معمول می‎باشد رنج می‎برد . در این پروتکل هرپیام دارای یک SeqNo است ، بنابراین در طرف گیرنده دریافت نامرتب پیامها نمی تواند سبب بروز مشکل گردد .
پروتکل OLSR یک پروتکل مسیریابی hop-by-hop است . هر نود از آخرین اطلاعاتش برای مسیریابی یک بسته استفاده می‎کند .
-ارسال مجدد چند نقطه ای (Multipoint Relay)
ایده اصلی ارسال مجدد چند نقطه ای ، می نیمم کردن سیلی از بسته های کنترلی است که در شبکه ارسال می‎شوند . این کار توسط کاهش ارسال های مجدد تکراری ، در یک ناحیه یکسان انجام می پذیرد .
هرنود در شبکه مجموعه ای از نودهای همسایه اش را انتخاب می‎کند . این نودها وظیفه ارسال مجدد بسته های آن نود را دارند وبه مجموعه آن ها مجموعه ارسال مجدد چند نقطه ای (multipoint relay) گفته می‎شود .
هر یک از نودهای موجود در این مجموعه multipoint relay های آن نود نامیده می‎شود .
همسایگانی از نود مفروض N که در مجموعه multipoint relay آن نود نیستند بسته های ارسال شده توسط نود N را دریافت و پروسس می کنند ولی مجدداً آن را ارسال نمی کنند .
دراین راستا می‎توان مفهوم دیگری را به نام انتخاب کننده های ارسال مجدد چند نقطه ای (multipoint relay selectors ) برای هر نود تعریف نمود .
هر پیامی که توسط MPR selector های نود مفروض Q ارسال شده باشد و به آن نود برسد فرض می‎شود که به وسیله نود Q‌ نیز ارسال مجدد خواهد شد .
پس هر نود می‎تواند دارای یک مجموعه multipoint relay و یک مجموعه multipoint relay selector باشد .
بسته های ارسال شده توسط آن نود از طریق تمام نودهایی که در مجموعه multipoint relay اش قرار گرفته اند مجدداً ارسال می‎شوند وبسته هایی که از طرف یکی از نودهای موجود در مجموعه multipoint selector های نود مذکور دریافت شوند باید توسط آن نود نیز ارسال گردند .
هرنود مجموعه multipoint relay اش را از بین همسایگانی انتخاب می‎کند که دارای 3 شرط زیر باشند .
1- فاصله شان از نود اصلی به اندازه یک hop‌ باشد .
2- لینکشان دوطرفه باشد .
3- کلیه همسایگانی را که به فاصله دو hop از نود اصلی قرار دارند پوشش دهد .
مجموعه multipoint relay های نود N را (N) MPR می گوئیم . این مجموعه هر چقدر کوچکتر باشد پروتکل مسیریابی کاراتر عمل می‎کند .
پروتکل OLSR‌ برانتخاب MPR‌ ها تکیه دارد و از طریق این نودها مسیرهایش را به تمام مقاصد شناخته شده اش محاسبه می‎کند . مثلاً نودهای MPR به عنوان نودهای واسط در یک مسیر می‎باشند . برای پیاده سازی این طرح ،‌ هرنود در شبکه، اطلاعاتی راجع به همسایگانی که یک hop با آنها فاصله دارد و به عنوان MPR انتخاب شده اند را به صورت دوره ای منتشر می‎کند . در هنگام دریافت این اطلاعات مربوط به MPR selector‌ ها ،‌ هر نود مسیرش را به هر یک از مقصد‎های شناخته شده محاسبه می‎کند . بنابراین یک مسیر ترتیبی از hop ها است که از مبدأ به مقصد و از طریق MPR ها می‎باشد .
نکته قابل توجه در اینجاست که MPR ها از بین همسایگانی که یک hop با نود اصلی فاصله دارند و لینکشان نیز دوطرفه است انتخاب می‎شوند . بنابراین ، انتخاب مسیرهایی که از طریق MPR‌ ها باشدبه صورت اتوماتیک از مشکلات مربوط به انتقال بسته های اطلاعاتی در لینکهای یکطرفه اجتناب می‎کند .
- شناسایی همسایه
هرنود باید بتواند نودهای همسایه اش راکه با آن یک لینک مستقیم و دو طرفه دارند ،‌ شناسایی کند .
عدم قطعیتی که در انتشارات رادیویی وجود دارد موجب می‎شود که بعضی از لینکها یکطرفه باشند. در نتیجه ،‌ همه لینکها در هر 2 طرف باید چک شوند تا اعتبار آنان مشخص شود .
برای پیاده سازی این مطلب هر نود پیام های Hello خود را به صورت دوره ای منتشر می‎کند . این پیام Hello شامل اطلاعاتی راجع به همسایگان آن نود و موقعیتهای لینکهای آن است .
لازم بذکر است پیامهای Hello‌ منتشر شده توسط هر نود از طریق همه همسایگانی که یک hop‌ با نود مورد نظر فاصله دارند دریافت می‎شود و آنها جداول خود را براین اساس بروز رسانی می کنند ولی همه آنها این اطلاعات را مجدداً ارسال نمی کنند .
بلکه فقط نودهایی که در مجموعه MPR‌ نود اصلی قرار گرفته باشند مسئولیت ارسال مجدد این پیامها را بر عهده دارند .
یک پیام Hello شامل اطلاعات زیر است :
1- لیستی از آدرسهای همسایگان که به آنها یک لینک دو طرفه معتبر وجود دارد .
2- لیستی از آدرسهای همسایگان که توسط این نود درک می‎شوند (‌یعنی پیام Hello‌ دریافت شده است )‌ ولی آن لینک اکنون به عنوان لینک دوطرفه اعتبار ندارد . اگر یک نودی آدرس خودش را در یک پیام Hello پیدا کرد در خواهد یافت که لینکش به نود فرستنده دوطرفه بوده است .
این پیامهای Hello‌ به هر نود اجازه می‎دهد که دانشی را درباره نودهای همسایه اش که تا دو hop با آنها فاصله دارد بدست آورد . برمبنای این اطلاعات ،‌ هر نود مجموعه MPR‌ هایش را انتخاب می‎کند . این MPR های انتخابی از طریق نشانه موقعیت لینک MPR‌ در پیام Hello‌ مشخص می‎شوند .
در هنگام دریافت پیامهای Hello هر نود می‎تواند جدول MPR selector خود را با نودهایی که آن را به عنوان MPR‌ انتخاب کرده اند بسازد .
در جدول همسایه (neighbar table ) ،‌ هر نود اطلاعات مربوط به همسایگانی را که از آنها به اندازه یک hop فاصله دارد،‌ موقعیت آن لینکها وهمچنین لیست همسایگانی ر اکه از آنها به اندازه دو hop‌ فاصله دارد واز طریق این همسایگان یک hop‌ ی می‎تواند به آنها دسترسی پیدا کند را نگهداری می نماید .
موقعیت لینکها می‎تواند یکطرفه ، دو طرفه و یا MPR‌ باشد . موقعیت لینک MPR‌ نشان می‎دهد که لینک مربوطه دوطرفه است و آن نود به عنوان یک MPR‌ توسط نود محلی انتخاب شده است . هر مدخل در جدول همسایه دارای یک زمان نگهداری می‎باشد . هنگامیکه این زمان ،‌ منقضی می‎گردد دیگر آن مدخل اعتباری ندارد و باید از جدول حذف شود . این جدول دارای یک مدخل مربوط به SeqNo نیز می‎باشد ،‌ هر نود زمانیکه مجموعه MPR هایش را بروز رسانی و یا انتخاب می‎کند این SeqNo را نیز افزایش می دهد .

پرداخت و دانلود

مشخصات فروشنده

نام و نام خانوادگی : مجتبی خادم پیر

شماره تماس : [phone]

ایمیل :[e-mail]

سایت :payfile.org

مشخصات فایل

فرمت : doc

تعداد صفحات : 85

قیمت : برای مشاهده قیمت کلیک کنید

حجم فایل : 108 کیلوبایت

برای خرید و دانلود فایل و گزارش خرابی از لینک های روبرو اقدام کنید...

پرداخت و دانلودگزارش خرابی و شکایت از فایل

پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc - پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

---

پروژه بررسی شبکه بی سیم Adhoc در 85 صفحه ورد قابل ویرایش

مقدمه
دوروش برای ارتباط بی سیم بین کامپیوترهای متحرک وجود دارد .
چرا نیاز به طراحی پروتکلهای مسیر یابی جدیدی برای شبکه های Adhoc وجود دارد ؟‌
از دیگر مواردی که می توان به عنوان دلایل نیاز به طراحی پروتکلهای مسیریابی جدید برای شبکه‎های Adhoc به آنها اشاره کرد عبارتند از :‌
به طور کلی اهداف طراحی پروتکلهای مسیریابی این است که پروتکلی ساخته شود که :‌
تقسیم بندی پروتکلهای مسیریابی در شبکه های Adhoc
-مسیریابی Link State در مقابل مسیریابی DisTance Vector
Event – driven Update در مقابل Periodical Update
-ساختارهای مسطح (Flat ) در مقابل ساختارهای سلسله مراتبی (‌Hierarchical‌)
-محاسبات غیر متمرکز(Decentralizad) در مقابل محاسبات توزیع شده (Distributed)
-Source Routing درمقابل hop- by-hop Routing
-مسیرهای منفرد در مقابل مسیرهای چندگانه
مسیریابی ProActive در مقابل مسیریابی ReAvtive
( DSDV )Distance Sequence Vector Ronting Protocol
شکل زیر مثالی را از یک شبکه Adhoc نشان می دهد .
جدول مسیریابی درنود H6
-انواع بسته های بروز رسانی اطلاعات مسیریابی
پاسخ به تغییرات توپولوژی
مشکلات پروتکل DSDV
•کاهش نوسانات
شکل زیر مثالی از دریافت مسیرهای نوسان دار را نشان می دهد .
•لینکهای یکطرفه
شکل زیر از یک شبکه Adhoc با لینکهای یکطرفه و دوطرفه است .
Adhoc On – Demard Distance vector Routing
- پروسه کشف مسیر (Route Discovery)
-پروسه نگهداری مسیر
حل مشکل شمارش تا بی نهایت
Dynamic Source Routing (DSR )
عملکرد کلی پروتکل DSR
-پروسه کشف مسیر
- پروسه نگهداری مسیر
بهینه سازی
1- استفادة‌ کامل از Rout cache
2- استفاده از تکنیک Piggy backing در کشف مسیر
-بهینه سازی بر روی مدیریت خطاها
Optimized link State Routing Protocol (OLSR)
-عملکرد پروتکل OLSR
-ارسال مجدد چند نقطه ای (Multipoint Relay)
-شناسایی همسایه
- انتخاب MPR‌ ها
Zone Routing Protocol (ZRP)
-انگیزه به وجود آمدن پروتکل ZRP
-معماری ZRP :
اجزای مسیریابی در پروتکل ZRP شامل پروتکلهای IARP
شکل زیر ارتباط بین اجزا را در پروتکل ZRP نشان می دهد .
-مسیریابی در پروتکل ZRP
-پروسه نگهداری مسیر
Zone Based Hierarchcal Link State –ZHLS
خصوصیات ZHLS
Cluster Switch Gateway Protocol (CGSR)
-عملکرد کلی پروتکل CGSR
شکل زیر مثالی از یک مسیریابی CGSR را نشان می دهد .
Fisheye State Routing(FSR)
عملکرد پروتکل FSR :
شکل زیر کاربرد یک fisheye را در شبکه بی سیم متحرک نشان می‎دهد .
-پروتکل GSR
درجه مشارکت نودها در مسیریابی


امروزه تمایل به استفاده از شبکه های بی سیم روز به روز در حال افزایش است ،‌ چون هر شخصی،‌ هر جایی و در هر زمانی می تواند از آنها استفاده نماید . در سالهای اخیر رشد شگرفی در فروش کامپیوترهای laptop و کامپیوترهای قابل حمل بوجود آمده است . این کامپیوترهای کوچک،‌به چندین گیگا بایت حافظه روی دیسک ،‌ نمایش رنگی با کیفیت بالا و کارتهای شبکه بی سیم مجهز هستند . علاوه بر این ،‌ این کامپیوترهای کوچک می توانند چندین ساعت فقط با نیروی باتری کار کنند و کاربران آزادند براحتی آنها را به هر طرف که می خواهند منتقل نمایند . زمانی که کاربران شروع به استفاده از کامپیوترهای متحرک نمودند ،‌ به اشتراک گذاشتن اطلاعات بین کامپیوترها یک نیاز طبیعی را بوجود آورد . از جمله کاربردهای به اشتراک گذاری اطلاعات در مکانهایی نظیر سالن کنفرانس ،‌کلاس درس ‌،‌ ترمینالهای فرودگاه و همچنین در محیط های نظامی است .
دوروش برای ارتباط بی سیم بین کامپیوترهای متحرک وجود دارد .
1- استفاده از یک زیر ساخت ثابت که توسط یک Acces point خارج شد آنگاه در محدوده رادیویی Wireless Access point ها فراهم می آید . که در این گونه شبکه ها ،‌ نودهای متحرک از طریق Access Point ها با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و هنگامیکه یک نود از محدوده رادیویی Access Pointدیگری قرار می گیرد . مشکل اصلی در اینجا هنگامی است که یک اتصال باید از یک Access Point به Access Point دیگری تحویل داده شود ،‌ بدون آنکه تاخیر قابل توجهی به وجود آید ویا بسته ای گم شود .
2- شکل دادن یک شبکه بی سیم Adhoc در بین کاربرانی است که می خواهند با هم ارتباط داشته باشند . این گونه شبکه ها زیر ساخت ثابتی ندارند و کنترل کننده و مرکزی نیز برای آنها وجود ندارد .
شبکه های بی سیم Adhoc از مجموعه ای از نودهای متحرک تشکیل شده اند که این نودها قادرند به طور آزادانه و مداوم مکانشان را در شبکه تغییر دهند . نودهای موجود در شبکه Adhoc همزمان به عنوان client و مسیریاب عمل می کنند و با توجه به عدم وجود ساختار ثابت در این گونه شبکه‎ها ،‌ نودها مسئولیت مسیریابی را برای بسته هایی که می خواهند در شبکه ارسال شوند بر عهده دارند و در انجام این امر با یکدیگر همکاری می کنند .
هدف ما نیز در اینجا بررسی و مطالعه بر روی خصوصیات و ویژگی های این تکنیکهای مسیر یابی است . لازم بذکر است پروتکل های مسیریابی متفاوتی برای استفاده در شبکه های Adhoc پیشنهاد شده اند که پس از مطالعه اجمالی برروی نحوه عملکرد هر یک از آنها ،‌ قادر خواهیم بود آنها را بر طبق خصوصیاتشان قسمت بندی نمائیم .
چرا نیاز به طراحی پروتکلهای مسیر یابی جدیدی برای شبکه های Adhoc وجود دارد ؟‌
در شبکه های سیم دار تغییرات در توپولوژی شبکه بندرت اتفاق می افتد . بیشتر host ها و نودهای دیگر در یک جای مشخصی در شبکه قرار دارند ویک شکستگی در لینک زمانی اتفاق می‎افتد که یک قطع فیزیکی نظیر fail‌ شدن host و یا خسارت فیزیکی کامل اتفاق بیفتد . برای این نوع شبکه های سیم دار با ساختار ثابت یک الگوریتم مسیریابی کلاسیک به خوبی کار می کند.
برای اینکه اطلاعات جداول مسیریابی بروز باشند ،‌مسیریابها به صورت دوره ای اطلاعاتشان را با یکدیگر مبادله می کنند و در حالتی که یک failure‌ ی در لینکی اتفاق بیفتد مسیرها باید مجدداً محاسبه شوند ودر شبکه منتشر گردند. این پروسه یک مدت زمانی طول می کشد که چنین چیزی در شبکه های سیم دار طبیعی است و آشکار است که چنین روشی در شبکه های Adhoc کار نخواهد کرد . در این شبکه ها از آنجایی که نودها مرتباً در حال حرکت هستند ،‌ تغییراتی که در لینکها به وجود می آید نیز بسیار مداوم خواهد بود . به عنوان مثال زمانی را در نظر بگیرید که 2 تا نود در حالی با هم ارتباط برقرار کرده اند که مدام از همدیگر فاصله می گیرند . تا زمانی که هردوی آنها در محدوده ارتباطی همدیگر باشند این ارتباط می تواند حفظ گردد. ولی هنگامیکه فاصله بین نودها بیشتر شود دیگر این ارتباط نیز میسر نخواهد بود . حال تصور کنید که تعداد زیادی از نودها مطابق این سناریو رفتار نمایند ،‌ در این حالت لینکهای زیادی شکل خواهند گرفت ومسیرهای جدیدی به سمت مقصدها محاسبه خواهد شد و در مقابل لینکهای بسیاری نیز شکسته خواهند شد و مسیرهای بسیاری نیز از بین خواهند رفت .
از دیگر مواردی که می توان به عنوان دلایل نیاز به طراحی پروتکلهای مسیریابی جدید برای شبکه‎های Adhoc به آنها اشاره کرد عبارتند از :‌
- پروتکلهای مسیریابی شبکه های سیم دار بار محاسباتی بسیار زیادی را به صورت مصرف زیاد حافظه و همچنین مصرف زیاد انرژی بر روی هر کامپیوتر قرار می دهند .
- پروتکلهای مسیریابی مورد استفاده در شبکه های سیم دار از مشکلات به وجود آوردن حلقه‎های کوتاه مدت وبلند مدت رنج می برند .
- متدهایی که برای حل مشکلات ناشی از بوجود آوردن حلقه ها در پروتکلهای مسیریابی سنتی استفاده می شوند در شبکه های Adhoc عملی نیستند .
این تفاوتها بین شبکه های سیم دار و بی سیم به راحتی آشکار می کند که یک پروتکل مسیریابی برای شبکه های Adhoc باید یکسری از مشکلات اضافه تری را حل نماید که این مشکلات در شبکه های سیم دار وجود نداشته است .
در زیر لیستی از مواردی را که یک پروتکل مسیریابی باید آنها را مدنظر قرار دهد ذکر گردیده که بعضی از این خصوصیات مهمتر از خصوصیات دیگر هستند .
به طور کلی اهداف طراحی پروتکلهای مسیریابی این است که پروتکلی ساخته شود که :‌
1- وقتی که توپولوژی شبکه گسترش می یابد این پروتکل نیز بتواند همچنان مسیریابی را انجام دهد .
2- زمانی که تغییراتی در توپولوژی شبکه به وجود می آید این پروتکل سریعاً قادر به پاسخگویی باشد .
3- مسیرهایی را فراهم کند که بدون حلقه باشد .
4- تاخیر را به حداقل رساند (‌باانتخاب مسیرهای کوتاه )‌
5- برای اجتناب از تراکم چندین مسیر را از مبدأ به مقصد فراهم نماید .
پروتکل طراحی شده برای مسیریابی در یک شبکه Adhoc باید خصوصیات زیررا دارا باشد .
1- اجرای غیر مرکزی داشته باشد ،‌ به این معنی که نباید به یک نود مرکزی وابسته باشد .
2- استفاده از پهنای باند را کار اگرداند (overhead مسیریابی را می نیمم کند )
3- هم از لینکهای یکطرفه و هم از لینکهای دو طرفه استفاده کند .
تقسیم بندی پروتکلهای مسیریابی در شبکه های Adhoc
چندین معیار متفاوت برای طراحی و کلاس بندی پروتکلهای مسیر یابی در شبکه های Adhoc وجود دارد . به عنوان مثال اینکه چه اطلاعات مسیریابی مبادله می شوند ؟ چه زمانی و چگونه این اطلاعات مبادله می‎شوند ؟‌ چه زمانی و چگونه مسیرها محاسبه می شوند .
که ما در این بخش در مورد هر یک از این معیارها مطالبی را بیان خواهیم کرد .


دراین فصل پروتکل دیگری برای مسیریابی در شبکه های Adhoc مورد بررسی قرار می‎گیرد . این پروتکل در دسته پروتکلهای ProActive قرار دارد و مسیریابی آن شبیه پروتکل Link State می‎باشد . مسیریابی در FSR بصورت مسطح انجام می‎گیرد .
در این پروتکل هر نود دارای 3 جدول و یک لیست می‎باشد .
1- لیست همسایگان Ai
2- جدول توپولوژی TTi
3- جدول hop‌ بعدی NEXTI
4- جدول فاصله Di
Ai از مجموعه ای از نودها که در مجاورت نود ناقرار دارند تشکیل شده است . هر مقصدی نظیر j‌ دارای یک مدخل در جدول TTi است که شامل 2 قسمت می‎باشد .
TTiSEQ(j) وTTiLS(j) .
TTiLS(j) اطلاعات Link State ی را که توسط نود j‌ گزارش شده است نشان می‎دهد .
TTiSEQ(j) ، یک نشانه زمانی است که مشخص کننده زمان تولید اطلاعات Link State توسط نود j می‎باشد . به طور مشابه برای هر مقصدی مانند j ، NEXTI(j) مشخص کننده hop‌ بعدی برای forward کردن بسته هایی به مقصد j (روی کوتاهترین مسیر ) می‎باشد و DI(j) نیز فاصله را روی کوتاهترین مسیر از i به j نشان می‎دهد .
یک فانکشن وزن ،‌ نیز برای محاسبه فاصله هر Link استفاده می‎شود . از آنجاییکه می‎نیمم hop ( کوتاهترین مسیر) تنها هدف در این پروتکل است این فانکشن وزن در مواقعی که 2 نود دارای اتصال مستقیم باشند مقدار 1‌ را برمی گرداند و در غیر این صورت مقدار را برخواهد گرداند .
عملکرد پروتکل FSR :
چشم یک ماهی Pixed هایی را که نزدیک نقطه کانونی اش قرار دارند با جزئیات بیشتری می بیند واین جزئیات با افزایش فاصله از نقطه کانونی کاهش می یابد ، فلسفه نام گذاری پروتکل FSR نیز به همین دلیل می‎باشد .
در روش Fisheye نیز هر نود اطلاعات دقیقی را در مورد فاصله و کیفیت مسیر در ارتباط با همسایگان بلامانع اش نگهداری می‎کند ولی هر چه فاصله بیشتر می‎شود جزئیات این اطلاعات نیز کمتر می‎شود .
FSR از نظر کارکرد بسیار شبیه پروتکل مسیریابی Link State است . تفاوت اصلی بین آنها در طریقه ای است که اطلاعات مسیریابی منتشر می‎شوند ، در پروتکل Link State بسته های Link State در کل شبکه جاری می‎شوند در حالیکه در FSR ، بسته های Link State در کل شبکه جاری نمی‎شوند ، به جای آن این بسته ها فقط به همسایگان محلی نود مربوطه ارسال می‎شوند . از طریق این پروسه تبادلی ، مدخلهای جدول که SegNo شان بزرگتر باشد جایگزین مدخلهایی می‎شوند که SegNo شان کوچکتر است .
تبادل دوره ای جداول در FSR با تبادل بردارها در الگوریتم DSDV شباهت دارد . در آنجا نیز فواصل بر اساس نشانه زمانی ویا SegNo ها بروز رسانی می‎شوند . اگر چه پروتکل FSR بر پروتکل DSDV برتری دارد و علاوه بر این ، شبیه پروتکلهای Link State هر نود یک دید کلی از توپولوژی شبکه داردو کوتاهترین مسیرها بر اساس این اطلاعات محاسبه می‎شوند .
در محیط های بی سیم ، لینکهای رادیویی بین نودهای متحرک ممکن است قطع و دوباره وصل شود ، و این کار احتمالاً بسیار زیاد اتفاق می افتد در این گونه مواقع پروتکل Link State یک بسته Link State را برای هر یک از این تغییرات در شبکه جاری می‎کند و با اینکار سربارکاری زیادی را به وجود می‎آورد . در حالیکه پروتکل FSR با انتشار دوره ای از وقوع این مشکل اجتناب کرده و به مقدار زیادی از به وجود آمدن سربارکاری می کاهد .
هنگامیکه سایزشبکه بزرگ می‎شود ، پیامهای بروز رسانی مقدار زیادی از پهنای باند را مصرف می‎کنند که این بستگی به دوره Update دارد . برای کاهش سایز بسته های بروز رسانی ، بدون اینکه تاثیری در دقت مسیریابی داشته باشد از تکنیک fisheye استفاده می‎شود .

پرداخت و دانلود

مشخصات فروشنده

نام و نام خانوادگی : علیرضا خشاوه پور

شماره تماس : [phone]

ایمیل :[e-mail]

سایت :cero.ir

مشخصات فایل

فرمت : doc

تعداد صفحات : 85

قیمت : برای مشاهده قیمت کلیک کنید

حجم فایل : 108 کیلوبایت

برای خرید و دانلود فایل و گزارش خرابی از لینک های روبرو اقدام کنید...

پرداخت و دانلودگزارش خرابی و شکایت از فایل