21.04.2321.04.23 11

Proiect Reţele de Calculatoare

Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

Profesor coordonator:Profesor coordonator:Conf. Dr. Ing. Stefan STANCESCUConf. Dr. Ing. Stefan STANCESCU

Retele Mobile Ad Hoc multi-hop

Masterand:Masterand:Manole-Stefan NICULESCUManole-Stefan NICULESCU

21.04.2321.04.23 22

CuprinsCuprins

IntroducereIntroducere Retele fara fir bazate pe infrastructura si Ad HocRetele fara fir bazate pe infrastructura si Ad Hoc Conditiile pe care trebuie sa le indeplineasca MANETConditiile pe care trebuie sa le indeplineasca MANET Problemele retelei MANETProblemele retelei MANET Solutii adoptateSolutii adoptate Sistemul de Control al ReteleiSistemul de Control al Retelei

- Intarzierile intr-un Sistem de Control al Retelei Intarzierile intr-un Sistem de Control al Retelei - Stabilitatea sistemului NCS Stabilitatea sistemului NCS

Teoria teletraficului cu coada de asteptareTeoria teletraficului cu coada de asteptare Simularea modelului MANET multi-hopSimularea modelului MANET multi-hop

Simularea modelului Poisson cu un singur procesSimularea modelului Poisson cu un singur proces Simularea modelului Poisson cu 3 procese concurenteSimularea modelului Poisson cu 3 procese concurente Simularea unui model multi-nodSimularea unui model multi-nod

ConcluziiConcluzii BibliografieBibliografie

IntroducereIntroducere O retea mobila ad-hoc (MANET) este o infrastructura de retea de

dispozitive mobile conectate intre ele folosind tehnologie fara fir care se auto-organizeaza. Termenul de ad-hoc se refera la faptul ca reteaua se creeaza pentru un anume scop.

Motivul care a determinat implementarea acestui tip de retea l-a constat in primul rand numarul de echipamente mobile care au fost introduse pe piata de consum electronic.

Fiecare dispozitiv din reteaua MANET poate fi deplasat in orice directie de catre utilizator si astfel, va insemna ca acesta isi va schimba des conexiunea cu celelalte dispozitive.

21.04.2321.04.23 33

Retele fara fir bazate pe infrastructura

21.04.2321.04.23 44

. Comunicatia intre retele fara fir bazate pe infrastructura are loc intre nodul

wireless si punctul de acces, nu intre noduri direct conectate intre ele.

Fig 1 - Structura unei retele fara fir bazate pe infrastructura

Retele fara fir Ad-hoc

21.04.2321.04.23 55

Retelele MANET sunt retele care nu sunt limitate de necesitatea unei infrastructuri, exact ca in cazul prezentat anterior si sunt alcatuite din noduri care comunica prin legaturi fara fir fara ajutorul unui element central de control.

Fig 2 - Structura unei retele fara fir MANET

Conditiile unei retele MANETConditiile unei retele MANET MANET trebuie sa indeplineasca cerinte similare cu cele care se

gasesc la cele WLAN: Capacitatea – utilizarea protocoalelor bazate pe MAC ce imbunatatesc

efectiv capacitatea mediului de transmisiune wireless. Rutarea – folosirea unor protocoale potrivite pentru a guverna rutarea

de-a lungul retelei intr-o maniera eficienta. Numarul de noduri – abilitatea de a permite informatiei sa fie rutata in

jurul unui numar mare de noduri de-a lungul unor retele multiple. Consumul de baterie – obtinerea unui consum bun pentru o baterie cu

durata de viata finita. Aria de acoperire – capacitatea de a acoperi o arie mare fara a avea

impact asupra celorlalte domenii de utilizare radio si nici asupra consumului de energie. Acoperirea trebuie sa fie de aproximativ 100-150m radial.

21.04.2321.04.23 66

Problemele retelei MANETProblemele retelei MANET

21.04.2321.04.23 77

Calitatea serviciului pe o retea MANET este mult mai dificil de implementat decat cel intr-o retea traditionala deoarece topologia retelei este dinamica, iar semnificatia expresiei „garantarea rutelor” capata un alt inteles. In acest caz, echipamentele sunt mobile si migreaza de la un punct la altul.

Protocoalele MANET trebuie sa foloseasca eficient resursele dispozitivului mobil pe care il guverneaza.

Distanta dintre echipamente influenteaza calitatea conexiunii si energia consumata de echipamente.

Se introduc intarzieri in retea datorita suprasarcinii protocoalelor de rutare, a distantei dintre noduri si a nodurilor care emit concurent date catre o singura destinatie.

Solutii adoptateSolutii adoptate

21.04.2321.04.23 88

Fig. 3 – Schema bloc tipica unui sistem NCS

Sistemul de Control al retelei controleaza eficient fluxul de date pe retea si procesele care au loc intre noduri in timpul comunicarii.

21.04.2321.04.23 99

Intarzierile intr-un Sistem de Control al Retelei

21.04.2321.04.23 1010

Stabilitatea este definita drept mentinerea constanta a traficului atat pentru retea cat si pentru sistemul de control. Premisele de la care porneste mentinerea stabila a sistemului NCS sunt:Determinarea si mentinerea nivelelor de congestie din cadrul retelei la un nivel tolerabil;Calcularea si mentinerea unor rate de pierdere a pachetelor acceptabile;Compensarea datelor incomplete sau intarziate primite de la senzor;Implementarea unui controler optim de planificare de sarcini in timp real;Compensarea esantionarii neregulate;Adoptarea dinamica a intervalului de esantionare si a intarzierii medii a pachetului.

Stabilitatea sistemului NCS

21.04.2321.04.23 1111

Teoria cozii de asteptare [5] reprezinta un studiu matematic al unui model de asteptare in rand sau in coada/stiva care permite analiza matematica a unor numeroase procese asociate. Acestea includ sosirea la intrarea cozii, asteptarea in coada si servirea primului din element la iesirea din coada.

Teoria teletraficului

Fig. 4 – Proces Poisson de modelare a teletraficului

Adaptarea procesului Poisson la retelele MANET multi-hop

21.04.2321.04.23 1212

Fig. 5 – Procesul de modelare a teletraficului pentru o retea MANET multi-mod cu multi-legaturi

Simularea modelului Poisson cu un singur proces

21.04.2321.04.23 1313

Fig. 6 – Modelul Poisson pentru cazul unei singure surse, cu coada simpla si server unic

Fig. 7 – Localizarea in spatiu a nodului 1 (nod singular)

21.04.2321.04.23 1414

Simularea modelului Poisson cu un singur proces – Rezultate experimentale

Simularea modelului Poisson cu 3 procese concurente

21.04.2321.04.23 1515

Fig. 8 – Modelul Poisson pentru cazul 3 surse concurente, cu coada simpla si server unic

Fig. 9 – Localizarea in spatiu a nodului 2 (nod singular)

Simularea modelului Poisson cu 3 procese concurente – Rezultate experimentale

21.04.2321.04.23 1616

Simularea unui model multi-nod

21.04.2321.04.23 1717

Fig. 9 – Modelul agentului Fig. 10 – Modelul controlerului

Simularea unui model multi-nod

21.04.2321.04.23 1818

Fig. 11 – Modelul nodului intermediar Fig. 12– Topologia retelei multi-nod

Simularea unui model multi-nod – Rezultate experimentale

21.04.2321.04.23 1919

21.04.2321.04.23 2020

ConcluziiConcluzii

In retelele cu fir exista legaturi specializate care se ocupa de controlul proceselor de retea.

In cazul retelelor fara fir bazate pe infrastructura dispare o parte din legatura fizica dintre echipamentele mobile, acestea conectandu-se prin intermediul unor puncte de acces.

Retele MANET elimina conexiunile fizice. Astfel, echipamentele se conecteaza ad-hoc prin tehnologie fara fir.

Pentru a gestiona traficul pe retea, MANET foloseste mijloace de control bazate pe modelul NCS.

Intarzierile totale ale sistemului sunt reduse utilizand o coada care transmite decalat datele concurente controlerului NCS, in vederea prelucrarii acestora.

Distanta dintre noduri este un factor determinant pentru intarzierile care au loc in sistem si pentru calitatea legaturii dintre nodurile retelei.

BibliografieBibliografie [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_ad_hoc_network

[2] M. Murray, An introduction to Network Control Systems, California Institute of Technology, 2006, pp. 6-11

[3] A. Tanenbaum, Computer networks 4th ed, Ed. PrenticeHall, Indianapolis, 2002, pp 235-241

[4] T. Walsh, J. DiCelie, M. Young, B. Peet, Concordia: An infrastructure forcollaborating mobile agents, Ed. LNCS, Berlin, 1997, pp. 86-97

[5] M. Zukerman, Introduction to Queueing Theory and Stochastic Teletraffic Models, 2000 pp. 16-30, 50-52, 59-64.

[6] Documentatia utilitarului OPNET ,Tabelul 6.5 – Modele de procese care au loc in coada, v.14.5

21.04.2321.04.23 2121

IntrebIntrebăăriri

21.04.2321.04.23 2222

VVăă mulţumesc! mulţumesc!

21.04.2321.04.23 2323