بخشی از مقاله
مقایسه و ارزیابی پروتکلهای مسیریابی LAR 9 WRPDSR در شبکههای موردی
چکیده
شبکههای موردی، مجموعه ای از گرههای سیار هستند که آزادانه و پویا با هم ارتباط درونی دارند. در شبکههای موردی هر گره نقش مهمی در برقراری ارتباط میان مولفههای مختلف شبکه برعهده دارد. پروتکلهای مسیریابی مسئول انتخاب مسیر بین مبدا و مقصد به منظور انتقال بسته ها میباشند. پروتکلهای مسیریابی برای سهولت ارتباط و تشخیص مسیر میان گرهها به کار می روند. این مسیرها باید طوری ساخته شوند که حداقل سربار و پهنای باند مصرفی را داشته باشند. در این مقاله به بررسی ویژگیها و عملکردهای سه پروتکل WRP و DSR و LAR میپردازیم. سپس مشخصات اصلی این پروتکلها را با هم مقایسه و ارزیابی می نماییم.
کلمات کلیدی
شبکههای موردی و پروتکلهای مسیریابی وشبکه سیار، شبیه سازی.
۱ - مقدمه
شبکه های بی سیم به طور کلی می توانند به صورت شبکه های بی سیم ثابت و شبکههای سیار موردی دسته بندی شوند. شبکههای موردی سیار براساس ایده برپایی شبکه بدون پشتیبانی از هیچ ساختار متمرکز، سازماندهی شدهاند. عموماً این نوع از شبکهها برای حالاتی که هیچ زیرساخت ثابتی وجود ندارد مناسب هستند. در شبکه موردی، هر گره، مقصدی برای بسته های اطلاعاتی است و در عین حال، به عنوان ایستگاه میانی برای بقیه بسته ها در طول مسیر خود به سوی مقصد، عمل می کند. این پشتیبانی از چند گامی در شبکههای موردی، ارتباط میان گرهها خارج از محدوده رادیویی مستقیم به دیگری را مقدور میسازد. شبکه های موردی سیار براساس ذات پویای خود، از تغییرات توپولوژی مناسب و غیرقابل پیشبینی لطمه می بینند، علاوه بر این در آنها نه تنها پهنای باند محدودی در دسترسی است بلکه در بسیاری موارد، ابزارهای سیار با قدرت باتری اندکی عمل می کنند. این مسائل، مشکل مسیریابی را دچار چالش مقاله، ما روشهای مسیریابی گوناگونی را جمع کردهایم و به نقاط قوت و ضعف آنها اشاره مینمائیم. در این تحقیق به دسته بندی و شرح ی می نماید. در این سه پروتکل مسیریابی موردی میپردازیم. سپس مدل شبیه سازی پروتکلهای مسیریابی را بیان نمودهایم و درباره کارایی این استراتژی های مسیریابی در شبکه های موردی بحث می نمائیم. سپس معیارهایی بیان میگردد که کارایی پروتکلها براساس آن ارزیابی می شود. آگاهی از کارایی پروتکلها، به ما این امکان را میدهد تا به مطالعه و بحث درباره نقاط قوت و ضعف و کاربردهای گوناگون هر یک بپردازیم. هدف نهایی، درجه بندی پروتکلها نیست بلکه هدف این است که بدانیم کدام استراتژی مسیریابی برای کدام محیط مناسب تر است. ساختار مقاله به ترتیب زیر است: در بخش ۲، پروتکلهای مسیریابی در شبکه موردی را از دیدگه های مختلف بررسی می کنیم. در بخش ۳، خلاصهای از الگوریتم پروتکلهای مسیریابی را بیان می کنیم و پارامترهایی که در شبیه سازی لازم هستند را تعریف می نماییم، در بخش ۴، شبیه سازی مدل و انتخاب معیارهای شبیه سازی به منظور ارزیابی پروتکل را انجام می دهیم. سرانجام در بخش ۵، نتایج شبیه سازی در محیط شبکه بی سیم را نشان خواهیم داد و مقایسه پروتکلها را در قالب نمودار ارائه می کنیم.
۲- دسته بندی پروتکلهای مسیریابی
یکی از موضوعات تحقیقاتی مهم پس از ایجاد شبکههای سیار موردی مسیریابی است. تاکنون، پروتکلهای مسیریابی زیادی برای شبکههای سیار موردی پیشنهاد شدهاند. پروتکلهای مسیریابی شبکههای سیار موردی، براساسی شاخص های زیر از پروتکلهای شبکههای سیمی مجزا می شوند. به طور کلی این پروتکلها با عناوین زیر دسته بندی میشوند [2}
۱. پیش فعال در برابر پس فعال یا برحسب تقاضا
2- تک کاناله در برابر چند کاناله
3- توپولوژی سلسله مراتبی یا خوشه ای در برابر مسطح
4-یکپارچه در برابر غیر یکپارچه
5-مبتنی بر مکان
۲ - ۱ - پیش فعال در برابر برحسب نیاز
پروتکلهای پیش فعال یا مبتنی بر جدول، بر نگهداری یک نگاه کلی سازگار با شبکه تأکید دارند. هر گره از جداول مسیریابی، برای ذخیره اطلاعات توپولوژی شبکه بهره می گیرد. درحالی که پروتکلهای برحسب نیاز یا پس فعالی، فقط در صورت لزوم یعنی برحسب نیاز موجود، مسیر را ثبت میکنند. نمونه هایی از پروتکلهای پیش فعالی شامل DSDV و FSR و مثال هایی از پروتکلهای پس فعال شامل [3]:. TORA AODV
۲-۲ - تک کاناله در برابر چند کاناله
پروتکل های تک کاناله، از کانال مشترک برای ارتباط استفاده میکنند.
یکی از مثالهای معروف، روش دسترسی متوسط IEEE 802.ll DCF برای کانال مشترک لایه پیوند است. پروتکلهای چند کاناله ازFDMA یا TDMA کانالهای خاصی بهره می گیرند. نمونه هایی از پروتکلهای تک کاناله عبارتند از: CGSR و DREAM4].
۲ - ۳ - خوشه ای در برابر مسطح
در ساختار مسطح، تمام گرهها هم سطح هستند و عملکرد مسیریابی یکسانی دارند. این مسیریابی برای شبکههای کوچک، ساده و کارا است. مشکل این است که وقتی شبکه بزرگ می شود حجم اطلاعات مسیر افزایش مییابد و زمان زیادی طول می کشد تا این اطلاعات به گرههای دوردست برسد. در توپولوژی سلسله مراتبی یا خوشه ای، از خوشه ها برای معرفی ساختار درون شبکه پویا استفاده می شود. خوشه ها معمولاً با گره مشخصی به نام «سرخوشه» نمایش داده می شوند. این گرهها، خوشه را می سازند و گرههای الصاق شده، از سرخوشه برای توصیف خوشه ای که به ان متعلق هستند، استفاده می کنند. خوشه ها به صورت خوشه ای نیز ساخته می شوند به طوری که چندین لایه از خوشه ها به وجود میاید. نمونههایی از این پروتکلها عبارتند از: FSR ، CBRP و ZR| 5].
۲ - ۴- پروتکلهای یکپارچه در برابر غیر یکپارچه
پروتکل یکپارچه، به هیچ کدام از گره ها نقش خاصی نمیدهد ولی در پروتکل غیر یکپارچه ممکن است به برخی گرهها نقش خاصی اعطا شود تا در حالت توزیع شده ایفا نمایند. اصولاً پروتکلهای خوشهای، غیر یکپارچه هستند. برخی پروتکلهای غیر یکپارچه عبارتند از: [6] LANMAR , HSR. DST. CBRP
۲ - ۵ - پروتکل های مبتنی بر مکان
الگوریتمهای مبتنی بر مکان، فرض می کنند که به نگهداری هیچ جدول مسیری نیاز نیست؛ بنابراین هیچ سرباری برای کشف مسیر و نگهداری آن، ندارند. ولی نیازمند به دست آوردن داده مکانی مقصد مربوط به خود توسط فرآیند کشف درونی یا سرویس مستقل مکانی می باشند و سرباری برای نگهداری اطلاعات مکانی تحمیل میکنند. برخی نمونههای این پروتکل ها، LAR ، DREAM ، GPSR و GEDIR هستند [17 نمودار درختی تقسیم بندی پروتکل ها در شکل(۱) آمده است
۳- معرفی تکنیکهای مسیریابی در این بخش، سه پروتکل مسیریابی DSR WRP و LAR را معرفی می نماییم و نحوه عملکرد هرکدام را شرح میدهیم،
۱-۳ - مسیریابی بی سیم (WRP)
پروتکل مسیریابی بی سیم (WRP) [8.9] براساس بردار فاصله برای شبکه های موردی طراحی شده است. WRP به یکی از سه شیوه زیر، مسیریابی بردار فاصله را اصلاح میکند و توسعه میدهد.
اول، وقتی هیج تغییر پیوندی وجود ندارد، به جای این که تمام جدول مسیریابی تبادل شود، به صورت متناوب، یک بسته ساده Hello را مبادله می کند. اگر تغییر توپولوژی صورت گیرد، فقط سطرهایی از بردار مسیر که بیانگر به روز رسانی هستند، ارسال می شوند. این سطرهای بردار مسیر، شامل مقصد، فاصله و ID گره قبلی میباشند. دوم، به منظور بهبود قابلیت اطمینان در انتقال پیامهای به روز رسانی، هر همسایه باید برای بسته های به روز رسانیای که دریافت نموده یید ارسال کند. اگر هیچ تأیید مثبتی در دوره زمانی تعیین شده، دریافت نگردد، پیام دوباره ارسال خواهد شد. سوم، اطلاعات ID، پروتکل را قادر میسازد تا به صورت بازگشتی، کلی مسیر از منبع تا مقصد را محاسبه نماید. با داشتن این اطلاعات، است، پیام WRP می تواند وضعیتهای حلقهای را کاهش دهد و سرعت رسیدن را بالاتر ببرد، همچنین از دردسر مساله «شمارش تا بی نهایت « میکاهد [10]. همچنان حلقه های زمانی وجود دارند و پیامهای بهروز رسانی به صورت متناوب در شبکههای با میزبانهای متحرک، ارسال می شوند. جدول (۱)، مقادیر پارامترهای WRP که برای آزمایش ما لازم هستند را نشان میدهد. این مقادیر توسط طراحان WRP پیشنهاد شدهاند و در [ا 1] به کار رفته اند.
۳ - ۲- مسیریابی منبع پویا (DSR)
مسیریابی منبع پویا (DSR) [12] یک پروتکل مسیریابی برحسب نیاز میباشد که مسیرها را فقط وقتی لازم است، به دست می آورد. هر منبع اگر بخواهد دادهای را به مقصدی که مسیر آن را نمی شناسد بفرستد، یک درخواست مسیر به صورت سیل آسا به همه گرهها ارسال می کند. بسته درخواست مسیر در سرآیند خود، Dا مربوط به گرههایی که پیموده است را ذخیره میکند. وقتی این درخواست مسیر به مقصد برسد یا به گرهای برسد که مسیری به سوی مقصد را می شناسد، یک پاسخ مسیر، از طریق مسیر ذخیره شده، به منبع ارسال میگردد. هر گره در شبکه دارای حافظه نهانی است که مسیرهایی را که با گذشت زمان، یاد میگیرد، در آن ذخیره می کند. این ذخیره اجباری، هزینه فرآیند کشف مسیر را کاهش میدهد. DSR به جای استفاده از مسیریابی گام به گام، از مسیریابی منبعی استفاده می کند؛ گره منبع، لیست (ا گرههای تشکیل دهنده مسیر را فهرست بندی می کند. اگر گرهی، مسیری را یاد گرفته باشد، در صورت تغییر توپولوژی، یک پیام خطای مسیر میسازد و به منبع میفرستد. آنگاه منبع برای یافتن مسیر جدید، فرآیند کشف مسیر را آغاز می کند. در DSR هیچ پیامی لازم نیست به طور متناوب ارسال شود [13]. جدول (۲) مقادیر پارامترهای DSR که در پیاده سازی ما به کار رفتهاست را نشان میدهد.
۳ - ۳ - مسیریابی به کمک مکان
(LAR) مسیریابی به کمک مکان ( LAR) یک پروتکل مسیریابی برحسب نیاز است که اطلاعات مکانی را نیز به کار میگیرد. در حقیقت LAR| بسیار شبیه DSR است. تفاوت عمده میان این دو پروتکل آن است که LAR از اطلاعات مکانی به دست آمده توسط GPS برای محدود کردن ناحیه ارسال بسته های درخواست مسیر، بهره میگیرد. دو شیوه برای تعیین این که چه گره هایی درخواستهای مسیر را منتشرنمایند، وجود دارد. در شیوه اول، منبع ناحیهای مدور تعریف میکند که مقصد ممکن است در ان باشد. محل و اندازه دایره براساس این اطلاعات تعیین می شود: (۱) مکان شناخته شده مقصد برای منبع: (۲) زمانی که مقصد در آن محل، موقعیتیابی شده است و (۳) سرعت متوسط حرکت مقصد. کوچکترین ناحیه مستطیلی شامل این دایره و منبع، ناحیه درخواست را تشکیل میدهد. این اطلاعات توسط منبع به درخواست مسیر الصاق می شوند و فقط گرههای درون ناحیه میسازند[14]
