بخشی از مقاله

چکیده

شبکه سیار موردی یک شبکه بیسیم با ساختار موقت است که ارتباطات بدون مدیریت مرکزی برقرار میشود. ارسال و دریافت اطلاعات در این نوع شبکهها از طریق نودها صورت میگیرد و هیچ ابزار مسیریابی برای آن وجود ندارد. یک مسئله بسیار مهم در این شبکهها پیدا کردن مسیر بین مبدأ و مقصد است که با توجه به توپولوژی پویای شبکه به یک چالش تکنیکی اصلی تبدیل شده است.

در این مقاله ابتدا به تعریف مسیریابی در این شبکهها و دستهبندی انواع پروتکلهای مسیریابی پرداخته شده است. سپس بهمنظور یافتن شرایط مناسب برای بهکارگیری هر دسته از این پروتکلها، شبیهسازی آنها در شرایط متفاوت انجام شده است. درنهایت پروتکلها ازنقطهنظرهای کارایی شبکه با یکدیگر مقایسه شده و در قسمت نتیجهگیری پروتکلهای مناسب برای شبکههای با میزان بار ترافیکی متفاوت معرفیشدهاند.

-1 مقدمه

مسیریابی یکی از مسائل مهم و کاربردی در انواع شبکه و بالأخص در شبکههای موردی میباشد. برای ارسال صحیح و بهینه بستههای اطلاعات به مقصد موردنظر در شبکه، باید به کمک یک الگوریتم مسیریابی، ابتدا مسیر درست انتخاب و سپس دادهها ارسال شوند. الگوریتمهای مسیریابی باید محدودیت منابع - پهنای باند، توان مصرفی، توان محاسباتی و حافظه گرهها - را مدنظر قرار داده و برای استفاده بهینه از آنها و بالا بردن کارایی شبکه طراحی و ارائه شوند.

در شبکههای معمولی که لینکها ثابت و توپولوژی بیتغییر است، از الگوریتمهایی استفاده میشود که جداول داده مربوط به مسیریابی بهطور متناوب بین گرهها ردوبدل میشود و به این طریق، جداول مسیریابی بروز میشوند، مانند الگوریتمهای بردار فاصله و حالت لینک. در اینگونه الگوریتمها، به مسئله محدودیت منابع و بهویژه توان مصرفی توجهی نمیشود، چون منبع انرژی گرههامعمولاً از برق شهر تأمین میشود؛ اما در شبکههای موردی، تا حد امکان سعی میشود از مبادله اطلاعات زائد و تا حدودی غیر مهم در حین مسیریابی جلوگیری شود

به همین منظور انتخاب یک پروتکل مسیریابی مناسب برای افزایش بهینگی شبکه ضروری است. در این مقاله دو پروتکل مسیریابی AODV1 و OLSR2 به نمایندگی از پروتکلهای واکنشدار و پیشگیرانه از نقطه نظرهای بهرهوری، تأخیر، بار شبکه و ترافیک ارسالی و دریافتی مورد ارزیابی و مقایسه قرارگرفتهاند. ساختار مقاله به شرح زیر است: مسیریابی در شبکههای موردی در بخش 2 مورد بررسی قرار گرفته است در بخش 3 به دستهبندی الگوریتمهای مسیریابی پرداخته شده است در بخش 4 مقایسه الگوریتمها و در بخش 5 شبیهسازی آنها انجام شده است ونهایتاً در بخش 6 نتیجهگیری مقاله قرار داده شده است.

-2 مسیریابی در شبکههای موردی

آنچه که شبکههای موردی را از شبکههای سیمی متمایز میکند آن است که تمام قواعد طبیعی در خصوص توپولوژی ثابت، همسایههای شناخته شده ثابت، تناظر دائم بین موقعیت فیزیکی و آدرس شبکه ماشین و مواردی از این قبیل در خصوص شبکههای موردی صادق نیست. مسیریابها در رفتوآمد هستند و ممکن است در هر لحظه از محل جدیدی سر درآورند!

در یک شبکه سیمی هرگاه یک مسیریاب، مسیری معتبر به برخی از نقاط مقصد در شبکه داشته باشد آن مسیر تا ابد معتبر خواهد بود - مگر آنکه در جایی از سیستم خرابی به وجود بیاید - . در یک شبکه موردی توپولوژی شبکه بهطور دائم در تغییر است لذا اعتبار مسیرها و بهینگی آنها به ناگاه و بیهیچ هشدار قبلی تغییر میکند. آشکار است که با چنین وضعیتی، مسیریابی در شبکههای موردیکاملاً متفاوت از شبکههای ثابت میباشد.

-3 دستهبندی الگوریتم مسیریابی شبکههای موردی

ترکیبی از شبکههای موردی نمیتواند دارای یک طرح مسیریابی متمرکز شده باشد و این ما را نیازمند یک پروتکل مسیریابی توزیعشده میکند که در آن هر گره دارای بخشی از اطلاعات مسیریابی است که آن را به اشتراک میگذارد و در تصمیمگیری و نگهداری مسیریابی نقش دارد. این پروتکلهای مسیریابی توزیعشده درون دو دسته پروتکلهای واکنشدار و پیشگیرانه تقسیم میشوند

-1-3 الگوریتمهای واکنشدار

پروتکلهای مسیریابی واکنشدار بر پایه ترتیبی از گفتگوهای پرس و جو-پاسخ استوار است. این پروتکلها مسیریابی برحسب تقاضا نیز نامیده میشود. این پروتکلها بهرهوری بیشتری نسبت به مسیریابی پیشگیرانه دارند و بیشتر تلاشها و اصلاحات اخیر برای بهبود هرچه بیشتر این نوع مسیریابی انجام شده است. ایده اصلی این نوع مسیریابی پیدا کردن مسیر بین مبدأ و مقصد در زمان نیاز است در حقیقت در پروتکلهای پیشگیرانه تمام مسیرها بدون توجه به نوع استفاده نگهداری میشود؛ بنابراین در پروتکلهای واکنشی نیازی به تحمل مسیرهایی که استفاده نمیشوند وجود ندارد.

در این نوع مسیریابی کشف مسیر در زمان تقاضا با پرهیز از هزینه نگهداری مسیرهای غیرکاربردی انجام میشود. همچنین به کنترل ترافیک شبکه با عدم ارسال بیشازحد پیامهای کنترلی میپردازد. این امر تمایز زیادی بین پروتکلهای واکنشی و پیشگیرانه ایجاد میکند. ازآنجاییکه در روش واکنشی مسیر در زمان نیاز محاسبه میشود، تأخیر در مقایسه با روش پیشگیرانه بیشتر است

-1-1-3 الگوریتم مسیریابی AODV

الگوریتم مسیریابی AODV برای شبکههای موردی متحرک طراحیشده است و رویکرد مسیریابی برحسب تقاضا را برای ایجاد مسیر بین گرهها به کار میگیرد. به همین دلیل مسیر انتقال بستههای داده در زمان تمایل گره مبدأ ساخته میشود و مسیر ایجاد شده را تا زمانی که موردنیاز است نگهداری میکند. پروتکل AODV مسیریابی همهپخشی، چندپخشی و تکپخشی را بهصورت بدون حلقه و مقیاسپذیر پشتیبانی میکند. این پروتکل به گرههای متحرک اجازه انتقال بستههای داده به گرههای مقصد موردنظر را از طریق گرههای همسایه با عدم امکان ارتباط مستقیم را میدهد. گرههای شبکه بهصورت دورهای اطلاعات جدول فاصله را به همسایههای خود منتقل میکنند و آماده بهروزرسانی سریع هستند. پروتکل AODV مسئولیت انتخاب کوتاهترین و مسیر بدون حلقه را از جدول برای انتقال بستههای داده بر عهده میگیرد. در صورت خطا یا تغییر در مسیر انتخاب شده، AODV توانایی ساخت مسیر جدید برای باقیمانده انتقال را دارد.

مدیریت مسیر

پروتکل مسیریابی AODV در شبکههای موردی از طریق چهار نوع پیغام بین گرههای متحرک ارتباط برقرار میکند.

-    Route Request

-    Route Reply

-    Route Error

-    Hello Message

برای ایجاد مسیر بین گره مبدأ و مقصد بستههای Route Request و Route Reply به کار برده میشود. بستههای دادهای Hello و Route Error برای نگهداری مسیر استفاده میشود.

ایجاد مسیر

با توجه به شکل 1 زمانی که گره 1 پیغام RREQ را در شبکه برای گره 9 بهصورت همه پخشی ارسال میکند. گرههای 2، 5 و 6 که همسایه گره 1 هستند بسته RREQ را دریافت میکنند. با دریافت پیغام ابتدا گرهها مسیر معکوس به مبدأ را در جدول مسیریابی خود ایجاد میکنند. سپس به بررسی مسیر به مقصد میپردازند و در صورت عدم وجود مسیر، پیغام RREQ را دوباره به همسایههای خود - گرههای 3 ، 4، 5 و - 7 ارسال همه پخشی میکنند. با افزایش تعداد گام پیغام به گره 9 میرسد. همانطور که در شکل 1 دیده میشود گره میانی 5 چند پیغام RREQ را از همسایههای خود دریافت میکند.

در این شرایط وقتی گرهای چند RREQ را با شماره ترتیبی و شناسه همهپخشی یکسان دریافت میکند، بستههای افزونه را دور ریخته و ارسال نمیکند. درنهایت بهوسیله پیغامهای RREQ سه مسیر متفاوت به مقصد پیدا میشود. در این زمان گره 9 یک بسته RREP تکپخشی که مسیر معکوس به گره 1 را دنبال میکند، ارسال میکند. بسته RREP شامل شماره ترتیبی جاری و تعداد گام به مقصد میباشد. در طول مسیر بازگشت RREP، گرهها مسیر ارسال برای گره مقصد را در جدول مسیریابی خود تنظیم میکنند؛

بنابراین بسته RREP با شماره ترتیبی بهروز شده به گره مبدأ میرسد. گره 1 شماره ترتیبی مقصد با کوتاهترین مسیر را میپذیرد و اقدام به ارسال بستههای داده میکند. در طول زمان انتقال اگر گره مبدأ بسته RREP با شماره ترتیبی بیشتر و تعداد گام کمتری را دریافت کند، جدول مسیریابی خود را بهروز کرده و انتقال داده را در مسیر جدید انجام میدهد. همچنین در حالتی که گره مبدأ بسته RREP را در فاصله زمانی معین دریافت نکند، پیغام RREQ را با افزایش مقدار زمان دوباره ارسال همهپخشی میکند

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید