Бунін С Г, Войтер А П

НДІ Телекомунікацій Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» пр Перемоги, 36, Київ, 03056, Україна Тел: (8050) 4699643, e-mail: bunin@gunet

Анотація – Розглянуто проблеми ретрансляції па-кетів в мережах ad hoc Показано, що для зменшення затримок при маршрутизації пакетів слід використовувати безліч смуг частот і мінімізувати довжину пакетів

I                                       Введення

в останні роки зріс інтерес до пакетних радиосетям з довільним розташуванням абонентів, які не використовують інфраструктури існуючих мереж звязку, а самоорганизующимся для здійснення маршрутизації (Ad hoc Mesh Networks, MANET) Кожен абонент таких мереж може бути ретранслятором для пакетів інших абонентів Розвиток таких мереж повязано з збільшується «інтелектом» абонентських терміналів

II                              Основна частина

При розробці мереж Ad hoc основна увага зазвичай приділяється питанням маршрутизації і безпеки Мається на увазі, що кожен з абонентів таких мереж має здатність ретранслювати пакети інших абонентів

Зазвичай вважається, що ретрансляція здійснюється в одній смузі частот на принципі «прийняв-запамятав-передав» (Store-and-Forward) Прикладом мереж з такою ретрансляцією є мережі на основі протоколу АХ25 При такій ретрансляції на кожному ретрансляторі відбувається затримка передачі на подвоєну тривалість пакета і при многоскач-кової передачі затримка стає рівною T (l + N), де Т-тривалість пакета, N – число стрибків

Звичайно передбачається, що число стрибків обмежено двома – трьома Але навіть при цьому затримка на маршруті може бути досить велика, щоб зробити неможливою передачу пакетів трафіку, що вимагає мінімальних затримок, наприклад, телефонного з максимальною допустимою «наскрізний» затримкою до 300 мс

Для зменшення затримки природним є зменшення тривалості пакетів Т всіх абонентів Це добре відома ідея, реалізована в мережах ATM, що дозволяє здійснювати передачу інтегрального трафіку із заданою якістю Обмеження тривалості пакетів в мережах Ad hoc також дуже корисно і дозволяє здійснювати мультиплексування пакетів в ретрансляторах Проблема полягає у виборі оптимальних співвідношень довжин інформаційної та службової частин пакетів, що забезпечує максимальну інформаційну пропускну здатність при заданій достовірності передачі

З іншого боку, для зменшення затримки необхідно зменшувати кількість стрибків Л /, що повязано із збільшенням потужності передавачів і взаємних перешкод

Звичайно розглядаються дві можливості здійснення ретрансляції – одночастотна ретрансляція з проміжним запамятовуванням пакету і двохчастотна з миттєвим перенесенням пакета з прийнятої смуги в передану Останній варіант дозволяє обєднувати абонентів в групи навколо одного з абонентів-ретрансляторів Це може бути корисним при інтенсивному обміні пакетами абонентами всередині зазначеної групи Передача пакетів поза цієї групи може здійснюватися тим же ретранслятором шляхом їх ретрансляції на ще одну частоту міжгруповий звязку

Рис 1 Тимчасові діаграми при різних способах ретрансляції пакетів: а – Store-and-Forward, б – двохчастотний ретранслятор, в – одночастотний дуплексний ретранслятор

Fig 1 Time domain diagrams for different type of packet repeating: a – Store-and-Forward, 6 – two frequency repeater, в – single frequency duplex repeater

У роботах [1,2] були представлені ідеї побудови аналогових одночастотних дуплексних ретрансляторів радіосигналів і радіоліній або мережі на їх основі, тобто третій варіант здійснення ретрансляції Одночастотні дуплексні ретранслятори дозволяють здійснювати миттєву ретрансляцію сигналів в тій же смузі частот

На рис 1 показані часові діаграми при ретрансляції З діаграм випливає, що двохчастотний і одночастотний дуплексний ретранслятори не затримують пакети

Враховуючи, що ретранслятори радіосигналів (як, втім, і всі абоненти) приймають будь-які сигнали на їх вхідних частотах, в мережі Ad hoc виникає проблема організації безконфліктного множинного доступу всіх абонентів і всіх ретрансляторів до ретранслятора, що знаходяться в зоні його радиовидимости Множинний доступ увазі процедуру, результатом якої на вхід даного ретранслятора повинен надходити лише один пакет в будь-який момент часу Відомо велика кількість протоколів множинного доступу Однак миттєва ретрансляція пакетів від далеких абонентів ланцюжком ретрансляторів створюватиме на кожному наступному ретрансляторі все більша кількість конфліктів від накладення пакетів в часі Їх запобігання або зменшення можливо лише при дотриманні кожним ретранслятором протоколу множинного доступу до наступному В іншому випадку реалізується невпорядкований множинний доступ типу ALOHA з ефективною пропускною здатністю менше 10% Реалізувати упорядкований протокол множинного доступу можливо, якщо розділити у часі процес прийому і передачі, тобто застосувати режим Store-and-Forward з проміжним запамятовуванням пакетів Таким чином, ми знову повертаємося до проблеми затримки пакетів

«Помякшення» проблеми може бути многочастотная мережу, в якій кожен з абонентів-ретрансляторів веде прийом і здійснює передачу на безлічі доступних частот У цьому випадку застосовується протокол множинного доступу з пошуком вільної частоти і вільного тимчасового відрізка на кожній з них У цьому випадку ймовірність затримки пакетів при даному рівні трафіку буде зменшуватися пропорційно кількості каналів

Фактично мова йде про многосвязной мережі з ретрансляторами, що здійснюють комутацію прийнятих пакетів на ту з вихідних частот, яка відповідає напрямку маршрутизації і вільна у даний момент часу З метою мінімізації затримки пакетів можлива і одночасна передача пакетів по декількох частотним каналах (маршрутами) аналогічно протоколу UDP

III                                  Висновок

Збільшення продуктивності мереж Ad hoc, зменшення затримки пакетів можливо при застосуванні в мережах многочастотной схеми взаємодії абонентів-ретрансляторів у режимі вибору однієї або декількох частот для передачі пакетів

IV                           Список літератури

[1] Бунін С Г, Войтер А П Одночастотний дуплексний ретранслятор – Матеріали 13-й Міжнародній конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» Севастополь, Крим, Україна, 13 -17 вересня 2004 р, с273 – 274

[2] Бунін С Г, Войтер А П, Корж В Мережі на основі одночастотних дуплексних ретрансляторів – Матеріали 14-ї Міжнародної конф «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології» Севастополь, Крим, Україна, 12-15 вересня 2005 р, с243 – 244

PACKET RETRANSMISSION IN AD HOC RADIO NETWORKS

Bunin S, Voiter A

Institute of Telecommunications,

National Technical University of Ukraine «Kiev Polytechnical Institute»

36 Pobedy St, Kiev, 03056, Ukraine Ph: (38050) 469-9643 e-mail: bunin@gunet

Abstract – Considered in this paper are the problems of packet delays when retransmissions occur in ad hoc networks Multifrequency connections between subscribers-repeaters are suggested

I                                         Introduction

Ad hoc – self organizing networks, which do not use fixed communication infrastructure – now attract attention of many network designers Such networks development is concerned with increased intelligence of subscriber terminals

II                                        Main Part

When Ad hoc networks are analyzed, main attention is paid to routing and security It is assumed that each subscriber terminal is able to retransmit packets of other terminals It is also assumed that store-and-forward mode is used for retransmission (AX25 protocol) Packet delay under retransmissions with such protocols is equal to 7’(jV + 1), where T- packet duration, N – number of hops

Usually 2-3 hops are considered But even such limited number of hops often makes impossible to retransmit packets which need limited delays, telephony packets for instance

There are several ways to decrease packet time delay – to make packet duration minimal, to decrease number of hops and to use two or single frequency duplex repeaters [1, 2]

Unfortunately, each subscriber-repeater terminal receives all radio signals at its front end This means that a multiple access protocol must be used in order to avoid or minimize packet collisions Direct instant retransmissions will cause more and more collisions at each next repeater in the chain This means increasing of retransmissions number and tremendous decrease of the network efficiency

In this way multifrequency Ad hoc networks are used, where all subscriber-repeater terminals receive all the frequencies intended for the network and transmit at those of them which are not busy at the time

In other words Ad hoc networks must be multi linked networks where each of the links is used for right routing, in order to minimize packet delays

III                                       Conclusion

Improvement of Ad hoc network efficiency can be achieved using multi frequency links between terminals and one or several frequency receptions-transmissions, in order to minimize packet delays and collisions

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р