Рубрика «радиосвязь» - 9

Прочитав очередной пост на хабре на тему самоорганизующихся сетей автор понял, что в этой теме до сих пор нет ясности. В большинстве случаев о самоорганизующихся радиосетях говорят «mesh», «ad hoc», «mobile ad hoc» и т.д., подразумевая, что это одно и тоже. И это касается не только простого хабро-обывателя, пусть даже технически подкованного, но и большинства инженеров с PhD. К тому же, зачастую такие сети преподносятся как универсальное средство на все случаи жизни [1] или даже как чуть-ли не единственный вектор развития и эволюции телеком индустрии [2]. Смею уверить, что без четкого понимания места и роли этих сетей, такие утверждения, по крайней мере, преждевременны, хотя и недалеки от реальности.

Итак, начнем с определения, что же такое сети типа Mesh, Ad Hoc, mobile Ad Hoc и в чем разница между ними.

Mesh сети – радиосети ячеистой структуры, состоящие из беспроводных стационарных маршрутизаторов, которые создают беспроводную магистраль и зону обслуживания абонентов) и мобильных/стационарных абонентов, имеющих доступ (в пределах зоны радиосвязности) к одному из маршрутизаторов. Топология – звезда, со случайным соединением опорных узлов.
Ad hoc сети – радиосети со случайными стационарными абонентами, реализующие полностью децентрализованное управление при отсутствии базовых станций или опорных узлов. Топология – фиксированная со случайным соединением узлов.
MANET (Mobile Ad hoc NETworks) сети – радиосети со случайными мобильными абонентами, реализующие полностью децентрализованное управление при отсутствии базовых станций или опорных узлов. Топология – быстро меняющаяся со случайным соединением узлов.
К этому надо добавить WSN (Wireless Sensor Networks) — беспроводные сенсорные (телеметрические) сети, состоящие из малогабаритных сенсорных узлов с интегрированными функциями мониторинга определенных параметров окружающей среды, обработки и передачи данных по радиоканалам. Они могут, в зависимости от задачи, строиться как топологии mesh, ad hoc так и MANET; автомобильные сети VANET (Vehicle Ad hoc NETworks) – сети связи транспортных средств; и всевозможные гибриды вышеизложенного.

Почему именно MANET?

Сегодня подавляющее большинство наземных мобильных беспроводных сетей связи имеют фиксированную инфраструктуру и соединены между собой с помощью различных, как правило проводных или радиорелейных, каналов передачи данных. В последнее десятилетие большое внимание уделяется созданию мобильных пакетных радиосетей, которые не имеют фиксированной инфраструктуры – сети стационарных (Ad Hoc) и мобильных абонентов (MANET).

Такие сети являются самоорганизующимися, поскольку их узлы являются не только оконечными пользовательскими терминалами, но и являются ретрансляторами-маршрутизаторами, ретранслируя пакеты других абонентов и участвуя в нахождении маршрутов к ним, следовательно, эти сети способны к самоорганизации. Такие сети могут состоять из десятков, сотен и даже тысяч узлов. Сфера применения таких сетей достаточно широка. Так, сети MANET полезны в поисково-спасательных операциях, на театре военных действий тактического уровня, местах большого скопления людей (например, для обслуживания участников конференций), и там, где нет телекоммуникационной инфраструктуры (например, в экспедициях в удаленные от «цивилизации» регионы). Возможно, что эти сети во многих случаях могут стать альтернативой массовым сетям мобильной связи.

В противоположность сетям c иерархической структурой и централизованным управлением, одноранговые сети без инфраструктуры состоят из однотипных узлов, где каждый узел обладает комплексом программно-аппаратных средств, позволяющих организовать передачу данных от источника к получателю напрямую при физическом наличии такого пути и тем самым распределить нагрузку на сеть и повысить суммарную пропускную способность сети. Передача данных от одного абонента к другому может происходить, даже в случае если эти узлы находятся вне зоны прямой радио видимости. В этих случаях пакеты данных этих абонентов ретранслируются другими узлами сети, которые имеют связь с корреспондирующими абонентами. Сети с многократной ретрансляцией называются многопролетными или многоскачковыми (multihop). При разработке таких сетей основными проблемами являются маршрутизация пакетов от узла источника к узлу получателю, масштабируемость сетей, адресация оконечных устройств, поддержание связности в условиях переменной топологии.

Таким образом, практическая польза от реализации таких сетей была бы действительно огромна. Начиная от бесплатных звонков внутри такой сети, до восстановления связи в разрушенных стихией районах.
Читать полностью »