Труды КНЦ вып.3 (ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ вып.1 3/2010(3))

С<И1ИК КЦЧНЫХ Щ Д М 2011 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕТЕЙ ТИПА AD-HOC И ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ К ОРГАНИЗАЦИИ ОДНОРАНГОВЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ v v V * СЕТЕЙ НА БАЗЕ МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ МАЛОГО РАДИУСА ДЕЙСТВИЯ М.Г. Шишаев, С.А. Потаман Введение Одной из перспективных современных техноло­ гий передачи данных являются беспроводные сети типа «ad-hoc». Отличительной особенностью бес­ проводных сетей ad-hoc (от лат. ad hoc — «для это­ го»), или самоорганизующихся динамических сетей является то, что узлы сети соединяются «на лету». Если при этом сеть является телекоммуникационной, то есть предназначенной для передачи данных на значительные расстояния, превосходящие радиус действия используемых приемопередающих уст­ ройств, то для передачи данных необходимо исполь­ зовать принцип «возьми и передай дальше». Важным обстоятельством является то, что узлы такой сети независимы друг от друга и могут включаться и вы­ ключаться из нее в любой момент, что предопреде­ ляет случайный характер структуры сети. Кроме то­ го, узлы сети типа ad-hoc полностью или частично функционально идентичны, то есть могут выступать как в роли хоста, так и в роли шлюза, пользуясь тер­ минологией IP-сетей. Последняя особенность позво­ ляет отнести ad-hoc сети к разновидности одноран­ говых (peer-to-peer) коммуникационных систем. Привлекательность технологий ad-hoc сетей обу­ словливается многими факторами. Во-первых, по­ добные сети позволяют эффективно использовать бездействующий большую часть времени коммуни­ кационный ресурс вычислительных систем, осна­ щенных интерфейсами беспроводной связи, анало­ гично тому, как это делается в отношении вычисли­ тельного ресурса в grid-системах [1]. Кроме того, одноранговый принцип организации динамических сетей обусловливает их высокую отказоустойчивость за счет исключения проблемы уязвимости централь­ ного звена, характерной для систем с асимметричной функциональностью. В случае коммуникационных сетей таким звеном являются шлюзы или маршрути­ заторы. Поскольку в ad-hoc сети каждый узел обязан выполнять роль маршрутизатора, то отказ любого из них не является критичным для работоспособности сети в целом. Кроме того, симметричность функцио­ нальности узлов сети создает предпосылки для при­ дания ей свойства самоорганизации, что делает сеть не только отказоустойчивой, но и хорошо масштаби­ руемой и наращиваемой. Минимальное конфигури­ рование и быстрое развёртывание позволяет приме­ нять самоорганизующиеся сети в чрезвычайных си­ туациях, таких как природные катастрофы и военные конфликты. Данные преимущества заставляют со­ временных разработчиков активно развивать техно­ логии ad-hoc сетей, несмотря на относительно высо­ кую, в общем случае, сложность их реализации. Основной проблемой организации ad-hoc сети яв­ ляется обеспечение эффективной маршрутизации передаваемых блоков данных. Сложность этой зада­ чи обусловлена динамичным, а в некоторых реализа­ циях - и случайным, характером структуры сети. Проблема становится еще более сложной, если в ка­ честве узлов сети используются мобильные устрой­ ства. Однако, широчайшее распространение мобиль­ ных устройств - мобильных телефонов, карманных компьютеров, и т.п., оснащенных средствами бес­ проводной связи малого и среднего радиуса дейст­ вия, делает весьма привлекательной идею использо­ вания их в основном бездействующего коммуника­ ционного ресурса для передачи данных по принципу «возьми и передай дальше». Ключевой проблемой динамических сетей на базе мобильных устройств становится определение местоположения того или иного узла относительно других. В ситуации, когда узлы беспроводной сети могут свободно переме­ щаться в пространстве обеспечить надежную и, вме­ сте с тем, эффективную с точки зрения затрат ком­ муникационного ресурса маршрутизацию блоков данных не представляется возможным. В этом слу­ чае практически реализуемым решением становится лишь маршрутизация блока данных в направлении наиболее вероятного местонахождения получателя. В данной работе рассмотрены современные тех­ нологии и примеры реализации ad-hoc сетей, а также предложены возможные варианты решения пробле­ мы маршрутизации блоков данных для динамиче­ ских телекоммуникационных сетей на базе мобиль­ ных устройств. Современные технологии сетей ad-hoc Сегодня существует довольно значительное ко­ личество технологий и практических реализаций сетей, которые могут быть отнесены к категории ad- hoc. Наиболее распространены сети, использующие в качестве технологии передачи данных протоколы Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11). Отдельную, довольно крупную и активно развивающуюся группу техноло­ гий динамических сетей, базирующихся на Wi-Fi, составляют так называемые mesh-сети. 70