Report
Алгоритм маршрутизации для обеспечения быстрого восстановления связи при обрывах маршрутов в сетях MANET
| Τίτλος: | Алгоритм маршрутизации для обеспечения быстрого восстановления связи при обрывах маршрутов в сетях MANET |
|---|---|
| Στοιχεία εκδότη: | Системы управления, связи и безопасности, 2024. |
| Έτος έκδοσης: | 2024 |
| Θεματικοί όροι: | служба маршрутизации, реактивная маршрутизация, многопутевая маршрутизация, восстановление маршрута, ad-hoc routing protocol, multipath routing, MANET, программный агент сети, route repair, протокол маршрутизации, reactive routing, routing service, program agent of network |
| Περιγραφή: | Постановка задачи: Беспроводные сети MANET мобильных абонентов характеризуются высокой динамикой изменения топологии. Ввиду этого обнаруженные маршруты передачи трафика относительно быстро теряют свою актуальность. Поэтому специальным программным агентам – службам сети, функционирующим на каждом из абонентов, необходимо регулярно производить обновление маршрутов, для чего им требуется взаимодействовать между собой. В протоколах проактивной маршрутизации восстановление неисправных маршрутов сопровождается высоким объёмом служебного трафика, который возникает в результате взаимодействия множества абонентов между собой. В применяемых на практике протоколах реактивной маршрутизации выполняется повторный поиск маршрутов до целевого абонента. При этом службы реактивных протоколов взаимодействуют косвенно через сообщения запросов маршрутов, из-за чего отсутствуют возможности комплексной оценки восстанавливаемых путей. Поэтому для увеличения срока жизни маршрутов связи в настоящей работе предлагается алгоритм маршрутизации, который позволяет обеспечить оперативное восстановление маршрутов с образовавшимися обрывами при невысоком объёме служебного трафика и наименьшем задействовании дополнительных узлов. Целью работы является сокращение времени восстановления маршрутов с разрывами каналов связи между абонентами и увеличение времени их эксплуатации в сетях MANET. Предлагается производить локальное восстановление маршрутов связи на неисправных участках путем удаления из актуального маршрута неисправного абонента или канала связи, введения дополнительных транзитных абонентов, при условии, что оценка критерия эффективности качества обновлённого пути превышает минимально допустимый предел. Используемые методы: решение задачи восстановления маршрутов с разрывами каналов связи между абонентами, используемых в сетях MANET для передачи трафика, основано на методе реактивного взаимодействия между службами узлов, локализованных в радиусе двух шагов от абонента, обнаружившего разрыв связи и инициирующего поиск альтернативного пути. Кроме того, в алгоритме предлагается использовать процедуру проактивного обмена между смежными абонентами первого и второго порядка для актуализации информации о показателях производительности самих узлов и пропускной способности смежных каналов. Описанный процесс синхронизации совмещается с процедурами обеспечения и поддержания связи между абонентами. Новизна: предложен алгоритм маршрутизации, который может быть применён для быстрого восстановления маршрутов связи с образовавшимися разрывами, отличающийся использованием локализованного реактивного взаимодействия и проактивным обменом между смежными абонентами о производительности собственных узлов. Результат: использование представленного алгоритма маршрутизации позволяет сократить время восстановления маршрутов между абонентами и объём используемого для этого служебного трафика, уменьшить задержку и повысить надёжность передачи пакетов данных. Проведенное моделирование для сети из 20 узлов продемонстрировало уменьшение времени для восстановления маршрутов связи в 1,5 – 2 раза по сравнению со стандартными технологиями, сокращение среднего времени передачи трафика в сети на 8-9 % и повышение надёжности на 3-4%. Практическая значимость: представленное решение реализовано в качестве программного модуля восстановления маршрутов связи реактивного многопутевого протокола маршрутизации трафика в сети MANET на языке С++, который может быть имплементирован в известные реализации протоколов организации передачи данных в сетях MANET служб специального назначения, в том числе в военной сфере, экстренного реагирования, поисково-спасательных операций и научных экспедиций. Problem statement: Wireless MANET networks of mobile subscribers are characterized by high dynamics of topology changes. In view of this, the detected traffic transmission routes relatively quickly lose their relevance. Therefore, special software agents network services operating on each subscriber, need to regularly update routes, for which they need to interact with each other. In proactive routing protocols, the restoration of faulty routes is accompanied by a high volume of service traffic, which arises as a result of the interaction of many subscribers with each other. In practical reactive routing protocols, routes to the target subscriber are repeatedly searched. At the same time, reactive protocol services interact indirectly through route request messages, which is why there is no possibility of a comprehensive assessment of restored paths. Therefore, to increase the lifespan of communication routes, this paper proposes a routing algorithm that allows for rapid restoration of routes with broken breaks with a low volume of service traffic and the least involvement of additional nodes. The purpose of the work is to reduce the recovery time of routes with breaks in communication channels between subscribers and increase their operation time in MANET networks. It is proposed to carry out local restoration of communication routes in faulty sections by removing a faulty subscriber or communication channel from the current route, introducing additional transit subscribers, provided that the assessment of the quality efficiency criterion of the updated path exceeds the minimum acceptable limit. Methods. The solution to the problem of restoring routes with broken communication channels between subscribers used in MANET networks for traffic transmission is based on the method of reactive interaction between services of nodes localized within a radius of two steps from the subscriber who has detected a broken connection and initiates a search for an alternative path. In addition, the algorithm proposes to use a proactive exchange procedure between adjacent firstand second-order subscribers to update information about the performance indicators of the nodes themselves and the throughput of adjacent channels. The described synchronization process is combined with procedures for ensuring and maintaining communication between subscribers. Novelty. The routing algorithm has been proposed that can be used to quickly restore communication routes with existing gaps, characterized by the use of localized reactive interaction and proactive exchange between adjacent subscribers about the performance of their own nodes. Results. The use of the presented routing algorithm allows us to reduce the time for restoring routes between subscribers and the amount of service traffic used for this, reduce delay and increase the reliability of data packet transmission. The simulation carried out for a network of 20 nodes demonstrated a reduction in the time to restore communication routes by 1.5 2 times compared to standard technologies, a reduction in the average time of traffic transmission in the network by 8-9% and an increase in reliability by 3-4%. Practical relevance. The presented solution is implemented as a software module for restoring communication routes of a reactive multipath traffic routing protocol in the MANET network in C++, which can be implemented in known implementations of protocols for organizing data transmission in MANET networks for special-purpose services, including in the military sphere, emergency response, search and rescue operations and scientific expeditions. |
| Τύπος εγγράφου: | Research |
| DOI: | 10.24412/2410-9916-2024-2-014-042 |
| Rights: | CC BY |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.doi...........d5e89ade20bee56be3bdd9d61e0afaad |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24412/2410-9916-2024-2-014-042 |
|---|