Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Вычислительная техника и компьютерная графика»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

______Ю.В. Пономарчук

«____»________20___г.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРОТОКОЛОВ МАРШРУТИЗАЦИИ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ СЕТЯХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

Выпускная квалификационная работа

ВКР.09.04.01.ИВТ.05.00.ИВ2 – ПЗ

Исполнитель

студент П.П. Нечволода

Руководитель

к.ф-м.н, доцент Ю.В. Пономарчук

Нормоконтролер

к.т.н, доцент Е.В. Буняева

Хабаровск 2017

СОДЕРЖАНИ

Введение 4

1 Постановка задачи и анализ предметной области 6

1.1 Современные беспроводные сети 6

1.2 Сети транспортных средств VANET 11

1.2.1 Архитектура VANET 11

1.2.2 Домены связи VANET 15

1.2.3 Технологии беспроводного доступа в сетях VANET 17

1.2.4 Характеристики VANET 21

1.3 Приложения и возможности сетей VANET 23

1.3.1 Приложения безопасности VANET 25

1.3.2 Приложения повышения эффективности трафика 29

1.3.3 Приложения для удобства пользователя 31

1.3.4 Приложения для развлечения 31

1.3.5 Приложения городской среды 32

1.4 Проблемы сетей VANET 34

1.4.1 Проблема организации связи на канальном уровне модели ОСИ 35

1.4.2 Проблема управления движением 36

1.4.3 Проблема агрегирования данных 36

1.4.4 Проблема кластеризации 38

1.4.5 Проблема валидации данных 39

1.4.6 Проблема широковещательного распространения данных 39

1.4.7 Проблема маршрутизации 40

1.4.8 Проблема перегрузки сети 41

1.4.9 Проблема обеспечения качества обслуживания 42

1.4.10 Проблема сетевой безопасности 44

1.4.11 Заключение по разделу проблем VANET 47

1.5 Протоколы маршрутизации сетей VANET 47

1.5.1 Проактивные протоколы 48

1.5.2 Реактивные протоколы 50

1.5.3 Гибридные протоколы 52

1.5.4 Протоколы геомаршрутизации 53

1.6 Выводы анализа исследований в области VANET 55

2 Выбор и настройка симулятора VANET 57

2.1 Сравнительный анализ симуляторов VANET 57

2.1.1 Обзор наиболее распространённых симуляторов 57

2.1.2 Критерии сравнительного анализа симуляторов 59

2.1.3 Сравнительный анализ симуляторов 61

2.2 Подготовка симулятора VANET к работе 63

2.2.1 Установка симулятора 63

2.2.2 Добавление протоколов 66

2.2.3 Подготовка карты сценария 67

2.2.4 Настройка сценария симуляции 80

3 Анализ результатов симуляций 91

3.1 Подготовка и выполнение анализа результатов 91

3.2 Выводы сравнительного анализа результатов симуляций 100

Заключение 103

Список использованных источников 104

Приложение А Код приложения для генерации карты магистрали 110

Приложение Б Код приложения для обработки данных симуляций 113

Введение

В настоящее время бурное развитие современных технологий изготовления интегральных схем и технологий коммуникации позволяет обеспечить передачу данных между подвижными объектами, в том числе, автомобилями и поездами. Телекоммуникационные сети транспортных средств (vehicular ad-hoc networks (VANET)) интересуют широкий круг исследователей и разработчиков как аппаратного, так и программного обеспечения. Технология VANET открывает множество возможностей, например, оперативное оповещение о чрезвычайных происшествиях, передачу различной информации, в том числе и мультимедийной, автомобилям, находящимся вне зоны охвата базовых станций.

Целью данной работы является выполнение сравнительного анализа протоколов маршрутизации для сетей транспортных средств. Разные протоколы имеют различные принципы работы и в разных условиях демонстрируют различную производительность. В то же время от результатов работы протоколов маршрутизации зависит работа всей сети, а с учётом того, что основное назначение VANET заключается в обеспечении безопасности на дороге, то непредвиденные изменения в работе протоколов могут привести к трагичным последствиям. Именно поэтому важно обеспечить изучение работы протоколов маршрутизации в различных условиях, с целью выявления наиболее подходящих для этих условий. Таким образом, результаты исследования могут быть использованы в дальнейшем с целью оптимизации работы сетей VANET, а также приложений для них.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

– выполнить обзор предметной области;

– выполнить сравнительный анализ сред имитационного моделирования с целью выбора той, с помощью которой будет проводиться вычислительный эксперимент;

– определить параметры симуляции;

– настроить среду имитационного моделирования для выполнения симуляций;

– произвести обработку результатов симуляций, методами агрегирования и математической статистики;

– выполнить сравнительный анализ результатов.

Объектом исследований являются беспроводные сети связи подвижных объектов (VANET). Предмет исследований – рекомендуемые в литературе протоколы маршрутизации для VANET.

Тематика исследований является актуальной и практически значимой, поскольку результаты исследований могут быть использованы не только для организации и установки сетей VANET, но и в целях обеспечения качества обслуживания в подобных сетях.

1 Постановка задачи и анализ предметной области

В настоящий момент информационные технологии являются неотъемлемой частью нашей жизни, в связи с этим темы связанные с этими технологиями обладают высокой актуальностью.

Данная работа заключается в том, чтобы выполнить сравнительный анализ протоколов маршрутизации для сетей транспортных средств. Результаты анализа могут быть использованы для дальнейшего улучшения, оптимизации работы и развития сетей транспортных средств.

В рамках обоснования актуальности исследования следует осуществить рассмотреть следующих пунктов:

– существующие на данный момент типы беспроводных сетей;

– возможности и особенности сетей VANET;

– приложения сетей VANET;

– проблемы сетей VANET;

– протоколы маршрутизации сетей VANET.

1.1 Современные беспроводные сети

В настоящий момент информационные технологии являются неотъемлемой частью нашей жизни. Обмен данными и сети преобразили методы ведения исследований, бизнеса и многих других повседневных дел и теперь все эти операции находятся в сильной зависимости от сетей. Сетью называется совокупность устройств, также называемых узлами сети, соединённых некоторым каналом связи. Узлом может являться устройство способное отправлять или получать данные отсылаемые другими узлами сети, например, компьютер, принтер и так далее.

Из существующих видов сетей следует отметить беспроводные сети, как наиболее быстроразвивающийся класс сетей, а также предоставляющий большие возможности по сравнению с проводными сетями.

Беспроводные сети включают те же виды что и кабельные (ЛВС, региональные и глобальные сети), но помимо этого выделяются ещё два типа:

– беспроводные ad-hoc сети;

– сотовые сети.

Беспроводные ad-hoc сети также известные, как ячеистые сети, созданы из узлов с модулем беспроводной связи и объединённые в ячеистую топологию сети. Каждый узел может пересылать пакеты, исходящие от других узлов и каждый узел выполняет маршрутизацию таких пакетов. Сети ad-hoc обладают самовосстановлением, то есть они могут автоматически пере-маршрутизировать пакет в обход узла, который утратил возможность передачи пакетов.

Сотовые сети – это радио сети, распределённые по областям, называемым ячейками, каждая из которых обслуживается по крайней мере одной трансиверной станцией с зафиксированным положением, также называемой базовой станцией. В сотовой сети каждая ячейка использует набор радио частот отличный от всех её ближайших соседей, с целью предотвращения помех. Объединённые вместе эти ячейки предоставляют радио покрытие большой территории. Это в свою очередь даёт возможность большому количеству портативных устройств (мобильные телефоны, ноутбуки и так далее), связываться друг с другом внутри сети посредством базовой станции.

Из указанных видов сетей, наибольший интерес представляют собой сети ad-hoc, за счёт возможности узлов такой сети выступать как в роли приёмника, так и передатчика, а также ячеистой топологии, что является серьёзным преимуществом в некоторых областях. Поэтому в дальнейшем следует осуществить рассмотрение ad-hoc сетей. На базе ad-hoc сетей также разработано несколько видов беспроводных сетей, таких как:

– мобильные ad-hoc сети (mobile ad-hoc networks (MANET));

– автомобильные ad-hoc сети (VANET);

– беспроводные сенсорные сети;

– беспроводные ячеистые сети.

Мобильные ad-hoc сети – это децентрализованные самоорганизующиеся сети, состоящие из мобильных устройств [CITATION CKT \l 1049 ]. Каждое устройство в сети может свободно перемещаться в любом направлении и таким образом довольно часто изменять связи с другими устройствами. Каждый узел сети должен пересылать дальше данные не требующиеся для его работы, то есть выполнять роль маршрутизатора. Основная сложность в разработке сетей MANET заключается в том, что каждый узел должен поддерживать актуальной информацию, требуемую для построения маршрутов [CITATION MMZ \l 1049 ]. Такие сети могут обеспечивать как передачу данных исключительно внутри сети, так и иметь выход в интернет, давая такую же возможность всем узлам сети. На рисунке 1, приведён пример структуры сети MANET.

Рисунок 1 – Структура сети MANET

VANET, представляют собой развитие сетей MANET, потому имеет много общего с ними. Ключевым же отличием VANET от MANET является то что узлы сети движутся на большой скорости, в то время как в MANET, узлы либо остаются неподвижными длительное время, либо движутся с небольшой скоростью. VANET объединяет в единую сеть множество перемещающихся автомобилей или иных транспортных средств. Каждое участвующее в сети транспортное средство играет роль как хоста, так и маршрутизатора[CITATION Pat27 \l 1049 ], обеспечивающего подключение к сети других узлов, находящихся в своём радиусе действия. Транспортные средства могут свободно выходить из зоны охвата базовых станций, но за счет постоянного появления новых узлов и их высокой плотности на территории (как правило – это некоторая транспортная магистраль) сеть не теряет связности. Пример структуры сети VANET приведён на рисунке 2.

Рисунок 2 – Пример организации сети VANET

Беспроводные сенсорные сети используют основанные на сенсорах устройства для связного наблюдения за некоторыми параметрами среды, например, температурой, влажностью, давлением и так далее, с последующей передачей этих данных к точке сбора. Обычная схема работы сенсорной сети представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 – Схема работы сенсорной сети

Беспроводные ячеистые сети – это коммуникационные сети, состоящие из узлов, организованных в ячеистую топологию. Узлы такой сети обычно представляют собой ноутбуки, мобильные телефоны, и другое беспроводное оборудование. Ячеистая сеть при помощи роутеров и шлюзов передаёт данные между узлами, и за счёт использования маршрутизаторов со статичным положением, такие сети нельзя назвать полностью беспроводными. Связь в таких сетях осуществляется между устройствами, также при наличии у маршрутизаторов подключения к интернету у узлов может иметься возможность выхода в интернет. Также в этих сетях не предполагается что узлы часто двигаются. В случае если узлы постоянно перемещаются, сеть тратить больше времени на обновление таблиц маршрутизации чем на непосредственную передачу данных. Такие сети надёжны и очень устойчивы, так как при отключении одного из узлов сети остальные по-прежнему могут связываться друг с другом через промежуточные узлы. Пример организации беспроводной ячеистой сети приведён на рисунке 4.

Рисунок 4 – Организация беспроводной ячеистой сети

Из всех этих видов сетей, мобильные сети транспортных средств – VANET, являются самым новым и, пожалуй, самым перспективным ответвлением ad-hoc сетей, за счёт того, что они имеют возможность работы при высокой скорости узлов, а также наследуют все преимущества альтернатив, например, возможность для узла действовать как передатчик и как приёмник, что обеспечивает устойчивость сети, а также даёт возможность узлам при других условиях, не имеющим выхода в интернет, получить его, за счёт связи с промежуточными узлами.

1.2 Сети транспортных средств VANET

1.2.1 Архитектура VANET

Связь между транспортными средствами или между машинами и базовыми станциями достигается посредством беспроводной связи. Этот способ связи предоставляет широкий спектр информации водителям и пассажирам, а также позволяет приложениям безопасности повысить безопасность дорожного движения и обеспечить комфортное вождение. Основными компонентами сети являются прикладной компонент связи (Application Unit), бортовой компонент связи (On Board Unit) и базовые станции (Road Side Unit). Обычно некоторое приложение, предоставляющее определённые услуги, размещено в базовой станции, которая осуществляет предоставление другим устройствам доступа к нему, а OBU является одноранговым устройством, использующим предоставленные услуги. При этом приложение также может находиться и в OBU. Устройство, на котором размещено приложение, называется провайдером, а устройство, использующее приложение, описывается как пользователь. Каждое транспортное средство оснащено OBU и набором датчиков для сбора и обработки информации, с последующей её отправкой в качестве сообщений другим машинам или базовым станциям. Машины также могут иметь один или несколько AU, которые используют приложения, предоставляемые провайдером, используя возможности соединения OBU. Базовые станции могут также подключаться к интернету или к другому серверу, что позволяет AU из нескольких автомобилей подключаться к интернету.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ВКР