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

Текст из файла (страница 6)

В крупных сетях это позволяет сократить размеры таблиц маршрутизации, которые ведут узлы сети, так как им необходимо знать точные маршруты лишь для узлов подсети, к которой они принадлежат. Также сокращается и объем рассылаемой по сети служебной информации, потому что основная ее часть распространяется лишь в пределах подсетей. Недостатком гибридных протоколов являются относительная сложность реализации и снижение эффективности маршрутизации, связанные с необходимостью разбиения структуры сети на кластеры [ CITATION Nav \l 1049 ].

1.5.4 Протоколы геомаршрутизации

Протоколы геомаршрутизации. В отдельную группу протоколов маршрутизации VANET можно выделить протоколы, использующие данные о местоположении абонентов сети. К основным преимуществам протоколов геомаршрутизации можно отнести отсутствие необходимости в хранении маршрутной информации на транзитных узлах и возможность оптимизации маршрутов, исходя из имеющейся информации о местоположении узлов [ CITATION Пав \l 1049 ].

Протоколы маршрутизации VANET должны, по возможности, минимизировать время построения маршрута и время задержки доставки пакетов, максимизировать коэффициент доставки пакетов, рассылать как можно меньший объем служебной информации, и справляться с увеличением нагрузки при добавлении узлов.

Для обеспечения этих требований протоколы геомаршрутизации используют различные стратегии поиска маршрутов.

Стек протоколов Greedy V2V (V2V ­означает что устанавливается связь машина-машина). В этих протоколах промежуточный узел посылает сообщение которое необходимо передать адресату к наиболее удалённому соседу в направлении адресата. К требованиям этих протоколов относится наличие у промежуточного узла положения, а также знания о положении соседа (того, кто передаёт данные) и узла назначения. Основная цель этого протокола – передача пакетов, данных к месту назначения настолько быстро насколько это возможно, именно поэтому они также известны как протоколы с минимальной задержкой. К этому стеку протоколов можно отнести CAR (Connectivity aware routing), GPCR (Greedy Perimeter Coordinator Routing) и DIR (Diagonal Intersection Based routing protocol) [ CITATION Rak \l 1049 ].

Стек протоколов терпимых к задержке. В городской среде плотность машин весьма высока, поэтому обнаружение узла не является проблемой, однако, в местности с низкой плотностью машин, например, в сельской местности или в городах ночью, установка соединения между двумя удалёнными, прямо не связанными узлами весьма проблематична. Поэтому в таких случаях необходимо уделить некоторое внимание разреженным сетям. К этим протоколам относятся MOVE (Motion Vector routing algorithm), VADD (Vehicle Assisted Data Delivery), SADV (Static Node Assisted Adaptive routing protocol) [ CITATION Rak \l 1049 ].

В качестве примеров протоколов, относящихся к этому классу можно привести GPSR и CLWPR.

Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR) предложен в [ CITATION Kar \l 1033 ], является одним из первых протоколов на основе жадной стратегии, и он наиболее известным из них. Решение о передаче сообщения GPSR принимает на основе информации о текущих соседях в топологии сети. Он использует две стратегии пересылки пакетов – жадную и периметровую. При решении о передаче пакета GPSR использует сведения о возможности соединения между географическими позициями, уровень связи в беспроводной сети и положения узлов. Когда пакет приходит в область в которой жадная стратегия передачи не может быть использована, запускается алгоритм восстановления с использованием периметровой стратегии пересылки. Это подразумевает что GPSR использует жадную стратегию для пересылки сообщений по периметру области, в которой невозможно использовать жадную стратегию в чистом виде, к узлам, которые по прогнозу протокола будут ближе остальных к узлу назначения. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будет преодолён локальный максимум или не будет достигнут узел назначения, при этом в случае преодоления локального максимума протокол вновь будет использовать жадную стратегию. Однако из-за повышения в процессе использования периметровой стратегии количества передач, повышается вероятность потери пакета, и задержка в его передаче адресату, что несколько снижает его надёжность.

Cross-layer, weighted position-based routing (CLWPR) представлен в [ CITATION Kat \l 1033 ]. Это межуровневый, взвешенный, позиционный протокол, как и следует из его названия. Прежде всего это позиционный протокол, использующий длину дороги как метрику, а не просто географической дистанции. Этот протокол также отслеживает параметры физического и канального уровня, на предмет частоты ошибок кадров, для оценки качества соединения. В дополнение учитывается информация об очередях в рамках узла с целью обеспечения некоторой балансировки трафика для улучшения качества обслуживания. Вся эта информация объединена во взвешенную функцию, которая вычисляет вес для каждого соседнего узла и основываясь на этом весе принимает решение о дальнейшей маршрутизации пакета.

1.6 Выводы анализа исследований в области VANET

Из всего вышеизложенного следует, что VANET является актуальной темой для исследований, так как количество с увеличением числа машин в мире также увеличивается и количество аварий на дорогах, и безопасность движения в целом становится ниже. Также увеличение количества машин создаёт и другие проблемы, для решения которых требуются различные приложения VANET, например, увеличенный объём трафика требует создания инфраструктуры и приложений для сбора платежей на проезд в определённых участках.

Наиболее важной проблемой в VANET является маршрутизация, так как именно эффективность маршрутизации определяет эффективность работы всех приложений. Поэтому исследование эффективности работы различных протоколов в разных условиях с целью выявления, наиболее подходящих для конкретных условий, также является важной и актуальной задачей. Это позволит обеспечить эффективную маршрутизацию в зависимости от условий. Например, один протокол может демонстрировать отличные результаты в условиях города, однако в условиях движения по автомагистрали он может демонстрировать худшие результаты чем альтернативные протоколы. Также немаловажным является состояние среды, в которой движутся машины, например, в среде неблагоприятной для передачи данных, например, в тоннелях, результаты также могут разительно отличаться. Именно поэтому важно обеспечить комплексный сравнительный анализ работы протоколов маршрутизации для различных условий.

Сравнительный анализ будет проведён для двух наиболее распространённых проактивных протоколов – OLSR и DSDV, а также для двух протоколов геомаршрутизации – GPSR и CLWPR. GPSR является распространённым протоколом, однако в рамках общего анализа работы протоколов обычно не рассматривается, поэтому получение дополнительных данных о работе этого протокола является важной задачей. CLWPR, является относительно новым протоколом и статей содержащих сравнительный анализ работы этого протокола с другими практически нет, поэтому необходимо получение дополнительных результатов. Такой выбор позволит пополнить уже имеющиеся результаты анализа всех протоколов, а также сравнить эффективность действия разных классов протоколов в разных условиях.

2 Выбор и настройка симулятора VANET

Дальнейшая работа требует проведения симуляции в среде имитационного моделирования. Для проведения симуляции потребуется сначала выполнить сравнительный анализ существующих симуляторов, а после выполнить настройку выбранного симулятора.

2.1 Сравнительный анализ симуляторов VANET

2.1.1 Обзор наиболее распространённых симуляторов

На сегодняшний день известно достаточно много программ-симуляторов коммуникационных сетей [ CITATION Мар9с \l 1033 ] и для выбора симулятора для дальнейшей работы следует выполнить сравнительный анализ существующих симуляторов.

Среди симуляторов имитационного моделирования можно выделить:

– OPNET;

– Network Simulator Version 2 (NS2);

– Network Simulator Version 3 (NS3);

– GloMoSim;

– QualNet;

– EstiNet;

– Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNeT++);

– Castalia;

– Veins.

OPNET – коммерческий симулятор [ CITATION Han \l 1033 ] для проектирования и моделирования локальных и глобальных сетей, компьютерных систем, приложений и распределенных систем разработанный OPNET Technologies Inc, содержит модели большого числа существующих протоколов, технологий и устройств, инструменты анализа статистики. Имеется возможность создавать модели и эксперименты как графически, так и с помощью кода на C++.

Включает следующие продукты: Netbiz (проектирование и оптимизация вычислительной системы), Modeler (моделирование и анализ производительности сетей, компьютерных систем, приложений и распределенных систем), ITGuru (оценка производительности коммуникационных сетей и распределенных систем).

Network Simulator Version 2 (NS2) – объектно-ориентированная среда имитационного моделирования дискретных событий и состояний с открытым исходным кодом, которая разработана в рамках проекта VINT. Среда моделирования реализована на С++ и использует язык скриптов (сценариев) OTcl (Object oriented Tool Command Language) в качестве интерпретатора [ CITATION Tee \l 1033 ].

Изначально NS-2 поддерживал моделирование только статических компьютерных сетей TCP/IP. Однако сейчас мобильные узлы поддерживаются, что позволяет моделировать сети VANET. Поддерживаются протоколы маршрутизации ad-hoc AODV, DSDV, DSR и TORA, но они требуют доработки для корректной работы с мобильными узлами.

Network Simulator Version 3 (NS3) – дискретный симулятор, предназначенный для моделирования различных видов сетей, в том числе и беспроводных. Этот симулятор в основном применяется для моделирования протоколов маршрутизации и в большой степени используется для исследований в аd hoc сетях. В отличие от NS2 использует Python в качестве скриптового языка [ CITATION Kla \l 1033 ].

GloMoSim – масштабируемая среда для моделирования беспроводных и проводных сетевых систем [ CITATION Ayy \l 1033 ]. Он разработан с использованием возможности параллельного дискретно-событийное моделирование предоставляемой языком Parsec.

QualNet – инструментальный комплекс моделирования коммуникаций [ CITATION AlS \l 1033 ]. Коммерческий симулятор, основанный на GloMoSim. В отличие от последнего, содержит описание моделей на C++. По функционалу похож на OPNET.

EstiNet – коммерческий сетевой симулятор раннее известный как NCTUns [ CITATION Est \l 1033 ], как и NS2 среда моделирования реализована на С++ и использует Язык скриптов Tcl.

Objective Modular Network Testbed in C++ (OMNeT++) – среда имитационного моделирования дискретных событий и состояний с открытым исходным кодом, основанная на компонентах, написанных на С++ [ CITATION Tho \l 1033 ].

В основе всей программной конструкции лежит высокоуровневый специализированный язык NED. Это язык описания топологии модели. Процесс написания NED-программ происходит за удобным графическим интерфейсом, с помощью которого пользователь оперирует графическим представлением модулей (пиктограммами) и их иерархий, а NED-программы генерируются автоматически. OMNeT++ – модель позволяет оценить и поведение будущей системы в худших случаях, и ее статистические характеристики.

На базе OMNeT++ построены различные модули, рассматриваемые как отдельные симуляторы.

Castalia – симулятор сетей с низким энергопотреблением основанный на OMNeT++. Особенностью данного симулятора является то, что команда разработчиков ставила перед собой задачу реализовать модели не только уровней передачи данных, но и смоделировать физические процессы, данные о которых собираются в узлах [ CITATION Ste \l 1033 ].

Veins – симулятор автомобильных интеллектуальных сетей с открытым исходным кодом [ CITATION AlS \l 1033 ]. Veins состоит из двух различных симуляторов, OMNeT + + для моделирования сети и SUMO для дорожного моделирования движения, которые работают параллельно.

2.1.2 Критерии сравнительного анализа симуляторов

С целью выбора наиболее адекватной среды для проведения компьютерного моделирования сетей VANET можно выделить следующие основные критерии:

– модель распространения радиосигнала. Очевидно, что качество принимаемого сигнала зависит от множества факторов, в том числе: от мощности испускаемого сигнала, параметров используемых антенн, режима модуляции, свойств физической среды, в которой распространяются радиоволны, особенностей электронных цепей приемопередатчиков, интенсивности трафика и т.д. Мобильность узлов накладывает дополнительные ограничения: скорость перемещения приемопередатчиков, изменяющийся рельеф местности, наличие подвижных и неподвижных препятствий. Распространению радиосигнала могут препятствовать придорожная инфраструктура, деревья, здания, при этом сигнал может быть поглощен ими либо отражен. Таким образом, точность реализации модели распространения сигнала чрезвычайно важна для правильной интерпретации результатов моделирования. Поэтому чем больше моделей, поддерживает симулятор, тем больше возможностей есть у исследователя проверить предлагаемые им идеи и тем достовернее будут результаты компьютерного эксперимента;

– поддерживаемые стандарты. На данный момент в литературе, как правило, рассматриваются следующие стандарты для использования в VANET: IEEE 802.11p, WAVE;

– поддерживаемые протоколы маршрутизации. Часто изменяющаяся топология сети делает разработку эффективных протоколов маршрутизации для VANET сложной задачей. Тем не менее, в русскоязычной и иностранной литературе предлагаются различные варианты. Каждый класс протоколов имеет свои особенности при использовании в VANET;

Характеристики

Список файлов ВКР