بخشی از مقاله
معماری بدون زیرساخت برای شبکه های ونت
خلاصه
در این مقاله،یک معماری بدون زیر ساخت بطور خاص; برای ونت طراحی و معرفی شده است.این معماری بدون زیر ساخت، به صورت لایه بندی نمی باشد و نسبت به محتوا آگاه است و به طور دینامیک، خودش را با تغییرات منطبق می کند و به سمت آن خدماتی که ونت باید در اختیارمان قرار دهد، جهت گیری می کند، به عبارت دیگر، یک ساختار قابل انعطاف دارد. نتایج آماری نشان می دهد که معماری بدون زیر ساخت نسبت به معماری های سنتی (لایه بندی) از نقطه نظر راندمان توان عملیاتی، دارای راندمان بیشتری می باشد.
کلمات کلیدی: انتشار اطلاعات، مشارکت در هشدار برخورد،معماری ونت،سربار شبکه، کنترل خطا
.1 مقدمه
یک شبکه خودرویی2 نوعی از شبکه های بی سیم برای فراهم آوردن ارتباطات میان خودروها و تجهیزات کناره جاده ای نزدیک به آن ها می باشد. شبکه خودرویی شامل خودروهایی مجهز به حس گر شبکه و واحدهای کنار جاده RSU3 می باشد که در سراسر بزرگراه ها یا جاده ها نصب شده اند و ارتباطات میان خودرو به خودرو4 و خودرو به زیر ساخت5 را فراهم می کنند. شکل 1 یک تصویری از معماری شبکه خودرویی را نشان می دهد.خودروهای، به ایستگاه کناری جاده ای دسترسی دارند که دارای محدوده مشخص می باشد.
شکل - 1 معماری شبکه موردی خودرویی
این خودروها می توانند از ایستگاه کنار جاده ای اطلاعات را به دست آورند. هر چند خودروهای ارتباطی با این ایستگاه ها ندارند.برای نمونه خودروی می بایست بر اطلاعات که از خودرو به دست می آورد تکیه کند که آن نیز به نوبه خود از اطلاعاتی که از و آن توسط به دست آورده استفاده می کند.
توزیع اطلاعات ترافیک درشبکه خودرویی یک مشکل بحرانی می باشد. در مقابل دیگر شبکه ها از قبیل اینترنت که داده ها به صورت unicast1، می باشد . اطلاعات ترافیکی دارای طبیعتی می باشد که می بایست به صورت انتشار همگانی2 انجام شود.
توزیع اطلاعات ترافیکی با استفاده از مدل انتشار همگانی بسیار مناسب تر از دیگر روش های مسیر یابی اعمال شده در unicast می باشد. مدل انتشار همگانی این مزیت را دارد که یک خودرو نیاز به آدرس مقصد و مسیر یابی به یک مقصد ویژه را ندارد. و این نتیجتاً باعث کاهش سختی های متنوع در شبکه خودرویی از قبیل پیچیدگی مسیر، تجزیه و تحلیل آدرس و مدیریت توپولوژی می شود. مواد ذکر شده بالا چالش های تکنیکی ویژه ای هستند که نمی توان تنها با انتشار همگانی ساده داده به طور کامل حل کرد.
هر خودرو با نزدیک ترین خودرو در یک شبکه موردی Ad hoc3 با پویایی بالا توسط ارتباطات خودرو به خودرو ارتباط برقرار می کند. اطلاعات ترافیکی که به راننده راجع به شرایط ترافیکی محیط اطرافش را می دهد به صورت پیام های راهنمایی که در دوره های زمانی منتشر می شود. پیام های رویداگرا می توانند در مواقع اضطراری تولید شوند و در بین خودروهای ناحیه مربوط توزیع شوند.
به واسطه ی تحرک بالای خودروها و توپولوژی پویا، نمایش مدل های تحرک4 نقش کلیدی را در روش های توزیع داده در شبکه خودرویی بازی می کند.
بسیاری از مشکلات باروند مؤثر توزیع داده حل شده است، تعدادی از پارامترها وجود دارند که می بایست در توزیع داده ها مدنظر قرار داد، مانند اندازه شبکه، سرعت خودروها ، اتصالات متناوب بین نودهای سیار، علاوه بر این ها یک مشکل وجود دارد که بر کل فرایند می تواند تأثیر شدید بگذارد و آن الزامات تأخیر است.در نتیجه محتوای اطلاعات می بایست به سرعت در میان نودها توزیع شود،بعضی از برنامه های شبکه های خودرویی میزان داده بالایی نیاز ندارند در مقابل نسبت به تأخیر زمانی حساس می باشند.هدف این مقاله این است که مشکلات ناکارآمدی های پروتکلهای TCP/IP را، روی سیستمهای ونت حل کند و یک معماری خاصی برای کاربردهای ونت، پیشنهاد می کند.
این معماری،معماری مثبتی است بر یک مدل بدون زیر ساخت که اجازه می دهد سیستم دوباره از پایه طراحی شود.
و به خاطر مسائل عملی لینک لایه را در نظر می گیریم اما برای بهبود کارایی سیستم ونت اصول هسته ای جدیدی را انتخاب می کنیم.
در این مقاله پیش نیازهای کاربردهای ویژه مورد بررسی قرار گرفته اند، مانند، انتشار اطلاعات محتوا محور در یک ناحیه جغرافیایی خاص و همچنین مشخصات مخابراتی سیستم های ونت نیز در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته است.
اطلاعات محتوا محور مانند سرعت یا موقعیت وسایل نقلیه، وضعیت سیگنال پیچیدن (مانند چراغ راهنما) که این اطلاعات در فیلدهای header، پکتهای اپلیکیشن CCW1 قرار می گیرد و به علاوه اطلاعات تکرار شده، از استک TCP/IP حذف می شود.
بدین ترتیب باری که در شبکه وجود دارد به مقدار زیادی کاهش پیدا خواهد کرد. زیرا اطلاعات تکراری و غیر لازم دیگر در آن وجود ندارد. در این مقاله عملکرد کدهای ARQ و FEC در رابطه با کارایی کلی سیستم ونت که از طراحی بدون زیر ساخت ما استفاده می کنند مورد بررسی قرار گرفته و بهترین سایز پکتهای اطلاعاتی مشخص شده است.
.2 کارهای مرتبط
پروتکل سنتیTCP/IP درطراحی شبکه های سیمی بسیارمفیدهستند.با این حال زمانی که درشبکه های بی سیم استفاده می شوند عدم کارایی بزرگی رانشان می دهند.سه چالش عمومی که با آن مواجه می شوند عبارت است از:حمایت ازمقیاس بزرگ برای تحرک،انتشار محتوای موثرو امنیت برخی از محققان براین باورند که این معماری درحال حاضر نمی تواند به این چالش های موثر رسیدگی کند،زیرا این معماری براساس لایه هایی که هریک مسئول گروهی ازعملکردها هستند ساخته شده است.این لایه بندی سخت و محکم یک معماری یکپارچه و بسیارانعطاف ناپذیر را فراهم می کند.[2] علاوه براین،درعملکردهای عملی لایه های مختلف باهم تداخل دارند،که باعث ایجاد لایه ی ناقص و اضافی از اطلاعات زاید می شود.ازآنجا که با این معماری فعلی و بااین مشکلات نمی توان به مشکلات موجود رسیدگی کرد،راه حل مخرب طراحی بدون زیرساخت مطرح شده است.معماری بدون زیرساخت عبارت است از طراحی مجدد سیستم از ابتدا به منظور بهبود عملکرد خود،درحالی که یک عملکرد مشابهی را که براساس اصول اصلی ایجاد شده است را، حفظ می کند.[3] درحال حاضر تعدادبسیار کمی طرح معماری بدون زیرساخت برای این نوع از شبکه ها پیشنهاد شده است.
درسال 2009 معماری بدون زیرساخت برای شبکه های بی سیم مش پیشنهاد شده است.دراین مقاله تمرکز برروی شبکه خودرویی می باشد.بنابراین معماری بدون زیرساخت برای شبکه های خودرویی معرفی شده است.[4] ازطرفی،تکنیک های کنترل خطا در شبکه های خودرویی مورد مطالعه قرار گرفته است.
درسال 2009 معماری بدون زیرساخت رابا تکنیک FECوFIRO به منظور بهینه سازی real time انتقال از اطلاعات از دست رفته با تحمل جریان در شبکه های خودرویی ارائه شده است.پارامترهای FECو Interleaving براساس تخمین های کوتاه و کانال های بلند مدت به روز می شوند.نتایج نشان می دهد که این انطباق پویا،کیفیت ارتباطات را به طورمداوم بهبود می بخشد.اگرچه در این کارها،تاثیرات این برنامه های کنترل خطا دربهره وری راندمان توان عملیاتی مطالعه نشده است.[5] دراین مقاله،ما بلاک کدهای FECرا با برنامه های ARQ تحلیل کرده ایم.
علاوه براین سناریوهای مختلفی برای شبکه های خودرویی درنظر گرفته شده است.
.3 عملکرد بلوک کدهای ARQ1 و FEC2 و ارزیابی آنها در کارایی ونت[1]
به دنبال معرفی این معماری در این جا یک عملکرد اجرایی دو بلوک کد نیز معرفی شده است یکی ARQ و دیگری FEC ، که اینها با راندمان توان عملیاتی این سیستم در رابطه هستند. نتایج آماری نشان می دهد که معماری بدون زیر ساخت نسبت به معماری های سنتی (لایه بندی) از نقطه نظر راندمان توان عملیاتی، دارای راندمان بیشتری می باشد.
و بلوک کدهای FEC، در فواصل طولانی تر کارایی خیلی بالاتری دارند زیرا تکنیک توسعه طولی hop ها را در بر دارد.
