Содержание к диссертации
Введение
1 Принципы построения и особенности широкополосных беспроводных сетей 15
1.1 Широкополосные беспроводные сети 15
1.2 Семейство протоколов IEEE 802.11 18
1.2.1 Архитектура протокола и основные понятия 18
1.2.2 Физический уровень семейства протоколов IEEE 802.11 19
1.2.3 Уровень управления доступом к среде семейства протоколов IEEE 802.11 20
1.2.4 Функция распределенного управления (DCF) в протоколе IEEE 802.11 22
1.2.5 Функция централизованного управления (PCF) в протоколе IEEE 802.11 26
1.2.6 Функция гибридного управления (HCF) в протоколе IEEE802.il 28
1.3 Принципы построения, особенности топологии и характер
ные ситуации использования беспроводных широкополосных
сетей 30
1.3.1 Многокилометровый канал точка-точка 32
1.3.2 Радиосота 34
1.3.3 Самоорганизующиеся mesh-сети 36
1.4 Основные результаты и выводы 37
2 Оценка производительности канал точка-точка с различными функциями управления 38
2.1 Канал точка-точка с различными функциями управления, методы повышения производительности канала точка-точка 39
2.2 Аналитическая модель канала точка-точка 39
2.2.1 Широкополосный беспроводный канал точка-точка в режиме насыщения 40
2.2.2 Матричный метод анализа широкополосной беспроводной сети с протоколом IEEE 802.11 и ограниченными очередями 45
2.3 Имитационная модель канала точка-точка и численные результаты 56
2.3.1 Численные результаты для канала в режиме насыщения 57
2.3.2 Численные результаты для канала в режиме нормальной нагрузки 59
2.4 Основные результаты и выводы 62
3 Беспроводная широкополосная сеть с топологией точка- многоточка 63
3.1 Системы поллинга 64
3.2 Аналитическая модель системы поллинга 70
3.2.1 Система поллинга с адаптивным опросом очередей . 70
3.2.2 Среднее время цикла и вероятность опроса очереди . 72
3.2.3 Метод средних 73
3.3 Имитационная модель систем поллинга 75
3.4 Основные результаты и выводы 78
4 Беспроводная широкополосная mesh-сеть, стандарт IEEE 802.11s 79
4.1 Особенности mesh-сетей IEEE 802.11s и их топологии . 81
4.2 Маршрутизация в mesh-сетях IEEE 802.11s 83
4.2.1 Критерии выбора оптимальных путей в сети 83
4.2.2 Гибридный беспроводной mesh-протокол маршрутизации (HWMP) 86
4.2.3 Оптимизированный протокол состояния канала для беспроводной сети (RA-OLSR) 88
4.2.4 Реализованные протоколы маршрутизации для mesh-сетей 90
4.3 Имитационная модель mesh-сети IEEE 802.11s 93
4.3.1 Обеспечение качества обслуживания для видео потоков в режиме реального времени в mesh-сетях 95
4.3.2 Протоколы маршрутизации в широкополосных бес-проводых mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s 98
4.4 Основные результаты и выводы 101
5 Программный комплекс исследования широкополосных беспроводных сетей под управлением протокола IEEE 802.11 103
5.1 Описание программного комплекса, его функциональности и структуры 103
5.2 Список конфигурируемых параметров моделей и принимаемых ими значений 106
5.3 Основные результаты и выводы 113
Заключение 114
Литература 116
- Широкополосные беспроводные сети
- Канал точка-точка с различными функциями управления, методы повышения производительности канала точка-точка
- Аналитическая модель системы поллинга
- Особенности mesh-сетей IEEE 802.11s и их топологии
Введение к работе
Объект исследования и актуальность темы. В последние годы все большую популярность завоевывают беспроводные сети передачи информации. Это связано с легкостью и быстротой их развертывания, простотой в обслуживании и другими их преимуществами. При этом, среди беспроводных сетей передачи информации наибольшее распространение получили широкополосные беспроводные сети передачи информации (ШБС) под управлением протокола IEEE 802.11, известные также как Wi-Fi. Успех данного протокола объясняется высокими скоростями передачи данных (до 300 Мбит/с для нового стандарта IEEE 802.Пи), широким набором сервисов, огромным диапазоном устройств, представленных на рынке, поддерживающих данный стандарт сетей. Так в настоящее время большинство современных ноутбуков, КПК, смартфонов и даже многие модели цифровых фото- и видеокамер, принтеров и цифровых фоторамок используют Wi-Fi сети. В крупных городах мира, таких как Москва, Париж, Мельбурн и др. Wi-Fi доступ к Интернету есть практически повсеместно, а в большинстве аэропортов и многих кафе по всему миру беспроводный доступ к Интернету и вовсе бесплатный. Таким образом, исследование локальных сетей передачи информации под управлением протокола IEEE 802.11 является весьма актуальным.
Кроме беспроводных локальных сетей передачи информации Wi-Fi может применяться и для развертывания региональных сетей, для чего на его основе могут строиться многокилометровые каналы точка-точка, обеспечивающие связь областей с областными центрами. Такой подход позволит наиболее дешево и эффективно обеспечить отдаленные регионы доступом в Интернет, телефонной связью и телевидением. Такое применение
ШБС, в том числе, помогло в реализации национального проекта "Образование" при обеспечегага школ доступом в Интернет (в будущем в данном проекте планируется переход на отечественное оборудование). Такой же подход позволит решить проблему "информационного неравенства".
Новым и наиболее многообещающим направлением развития протокола IEEE 802.11 является дополнение IEEE 802.11s, известное, как mesh-сети. Одним из главных принципов построения mesh-сети является принцип самоорганизации архитектуры, обеспечивающий следующие возможности:
реализацию топологии сети "каждый с каждым";
устойчивость сети при отказе отдельных компонентов;
масштабируемость сети: увеличение зоны информационного покрытия в режиме самоорганизации;
динамическую маршрутизацию трафика, контроль состояния сети и т.д.
Для вышеперечисленных задач характерно использование сетей с различными топологиями. При каждой топологии используются различные функции управления, предусмотренные в протоколе. Соответственно, для исследования, оптимизации, усовершенствования и проектирования таких сетей используется широкий круг аналитических и имитационных моделей, разработка и комплексное использование которых является ключевым моментом на каждом из перечисленных этапов.
Исследованию ШБС и механизмов, используемых при их построении, посвящено значительное количество работ российских и зарубежных ученых: О.М. Брехова, В.А. Васенина, В.М. Вишневского, B.C. Жданова, А.П. Кулешова, А.И. Ляхова, И.А. Мизина, В.В. Рыкова, Е.А. Саксонова, G. Ash, G. Bianchi, S. Borst, О. Boxma, F. Cali, M. Conti, R. G. Gallager, L. Kleinrock, P. Kyasanur, M. Neuts, C. Perkins, E. Royer, H. Takagi и др.
Наиболее фундаментальными работами в данной области являются монографии В.М. Вишневского и др. /6/ и /12/. Обзор работ, посвященных каналу точка-точка, приведен в главе 2, региональным беспроводным сетям - в главе 3, mesh-сетям - в главе 4 диссертации. Однако круг нерешенных задач непрерывно растет, и модели, построенные всего несколько лет назад, уже не удовлетворяют всем требованиям и особенностям современных протоколов. Так, например, несмотря на распространение идеи об использовании Wi-Fi при построении региональных сетей и появлении на рынке устройств, пригодных для организации многокилометровых каналов, особенности работы протокола в данном случае до сих пор остаются неисследованными. В сетях с централизованным управлением остается немало неизученных механизмов опроса, которые могут быть реализованы в современном оборудовании, что значительно улучшит дифференциацию качества обслуживания, уменьшит дрожание задержек и т. д. К современным протоколам маршрутизации, предложенным в mesh-сетях, предъявляются характерные для таких сетей требования и, следовательно, необходимы новые модели для оценки эффективности данных протоколов. Таким образом, интенсивное развитие широкополосных беспроводных технологий привело к необходимости исследования новых моделей, которые и рассматриваются в настоящей диссертационной работе.
Целью диссертационной работы является разработка и исследование моделей функционирования широкополосных беспроводных сетей под управлением протокола IEEE 802.11: оценка производительности и выбор оптимальных параметров для различных видов топологии, в том числе точка-точка, точка-многоточка и mesh; и различных функций управления, включая централизованную, распределенную и гибридную.
Методы исследования. Для достижения цели диссертационной работы используются методы теории вероятности, теории массового обслуживания, теории случайных процессов и компьютерное моделирование.
Научная новизна работы заключается в комплексном исследовании
всех основных видов топологии и механизмов управления ШБС под управлением протокола IEEE 802.11: аналитическом и имитационном моделировании канала точка-точка произвольной длины и с различными функциями управления; моделировании адаптивного механизма опроса со шлюзовой дисциплиной обслуживания; изучении и сравнении протоколов маршрутизации в новых mesh-сетях стандарта IEEE 802.11s.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
Разработка аналитической и имитационной моделей канала точка-точка произвольной длины под управлением протокола IEEE 802.11 с распределенным или гибридным управлением в режиме насыщения и с распределенным управлением в режиме нормальной нагрузки с ограниченными очередями.
Исследование ШБС под управлением протокола IEEE 802.11 с централизованным управлением с использованием аналитической и имитационной моделей системы адаптивного поллинга.
Проведение сравнительного анализа протоколов маршрутизации OLSR и HWMP в mesh-сети под управлением протокола IEEE 802.11s с использованием имитационного моделирования.
Разработка программного комплекса, объединяющего в себе все перечисленные модели, позволяющего провести аналитическое или имитационное моделирование сетей передачи информации под управлением протокола IEEE 802.11 с различными механизмами управления и топологиями.
Практическая ценность и реализация результатов. Результаты работы нашли практическое применение при выполнении ряда проектов, что подтверждено соответствующими актами. В частности, результаты исследования механизмов опроса, дуплексного канала точка-точка и протоколов маршрутизации используются в программном обеспечении первого
отечественного беспроводного маршрутизатора "Рапира", который по ряду параметров превосходит зарубежные аналоги. Исследования протоколов mesh-сетей и выбора fix оптршальных параметров, проведенные в рамках выполнения данной работы, вошли составной частью в проекты:
Федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы", проект 2007-4-2.4-00-03-004 "Разработка интегррірованной технологической платформы для мониторинга элементов и систем жизненно важной инфраструктуры на основе информационно-коммуникационных технологий расширенного Интернета";
Программы фундаментальных исследований Отделения нанотехно-логий и информационных технологий РАН (ОНИТ РАН) "Новые физические и структурные решения в инфотелекоммуникацріях" проекта 3.2 - Структура и методы построения инфокоммуникацргонных сетей;
Гранта РФФИ № 08-07-90102 "Разработка методов и алгоритмов исследования протоколов передачи мультимедийной информации в широкополосных беспроводных сетях с централрізованньїм управлением".
Результаты работы также используются в курсах "Протоколы и стандарты телекоммуникационных сетей", "Математические pi имитационные модели телекоммуникационных сетей" и "Моделрірование сетей", которые читаются студентам Московского физико-технического института (ГУ).
Апробация результатов работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на:
Третьей международной конференции по проблемам управления Ин
ститута проблем управления (Москва, 2006);
Международном семинаре "Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети. Теория и приложения" (София, Болгария, 2006; Москва, 2007; София, Болгария, 2008);
19-й международной научной конференции "Математические методы повышения эффективности информационно-телекоммуникационных сетей", (Гродно, Белоруссия, 2007);
30-й и 31-й конференциях молодых ученых и специалистов ИППИ РАН "Информационные технологии и системы" (Звенигород, Россия, 2007; Геленджик, Россия, 2008);
Третьей всероссийской молодежной научной конференции по проблемам управления (Москва, 2008);
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 научных работ, список которых приведен в конце автореферата. Из них 5 статей в научных журналах, /7, 8, 9, 10, 22/, 10 статей в сборниках материалов научных конференций, /1, 11, 13, 15, 24, 25, 27, 28, 29, 81/. Кроме того, получено 1 и подана заявка на 1 свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ, получен 1 патент на полезную модель, поданы 2 заявки на изобретение.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из списка условных обозначений и сокращений, введения, пяти глав, заключения, списка литературы, включающего 85 наименований, и приложения. Работа изложена на 105 страницах и содержит 15 рисунков и 13 таблиц.
Широкополосные беспроводные сети
В последние годы беспроводные сети передачи информации стано-вятвя одним из основных направлений развития телекоммуникационной индустрии вообще и сетевых технологий в частности. Беспроводные сети стремительно разраслись, опутав весь мир, как когда-то это произошло с проводными сетями.
Первые беспроводные сети использовали амплитудную (AM) или частотную (FM) модуляцию радиосигнала. Они в основном использовались для организации радио каналов связи. Затем начало развиваться радио-вецание, сначала AM, а затем FM. Следующими беспроводными сетями были системы подвижной телефонной связи (MTS), а за ними появилась и спутниковая связь. И уже в самую последнюю очередь появились радиосети пакетной передачи данных, в том числе и спутниковые. На настоящий момент существует множество различных видов беспроводных сетей и классифицируются они по всевозможным признакам.
С начала 90-х годов стали активно развиваться сети с кодовой (цифровой) модуляцией радиосигнала. Кодовая модуляция радиосигнала при водит к расширению его спектра и снижению его амплитуды до уровня шумов. Поэтому такие сети получили название широкополосных беспроводных сетей (ШБС). Технология широкополосной беспроводной связи гарантирует высокое качество и надежность коммуникаций, устойчивость к индустриальным помехам и погодным условиям. Высокая эффективность применения таких систем привела к революционным изменениям в радиосвязи и возможности построения эффективных и надежных беспроводных сетей самого различного назначения.
Помимо представленной классификации, ШБС различаются в зависимости от размеров физической зоны, связь в которой они способны обес псчить (географической протяженности): беспроводная персональная сеть, WPAN; беспроводная локальная сеть, WLAN; беспроводная городская (региональная) сеть, WMAN; беспроводная глобальная сеть, WWAN.
Эти термины являются лишь расширением обобщенных форм проводных сетей (PAN, LAN, MAN и WAN соответственно), использовавшихся задолго до появления беспроводных сетей.
Также беспроводные сети классифицируются по способу обработки первичной информации - на цифровые и аналоговые; по топологии - на точка-точка, точка-многоточка, mesh и другие топологии, представляющие собой комбинации перечисленных выше; по локализации абонентов - на фиксированные и подвижные; и др. В данной работе представлена именно выбранная топология (рис. 1.1) по той причине, что работа посвящена ШБС со всевозможными топологиями.
В настоящее время среди широкополосных сетей передачи информации наиболее перспективными являются сети под под управлением протоколов IEEE 802.11 (Wi-Fi, Wireless Fidelity) /66/, IEEE 802.16 (WiMAX, World Interoperability for Microwave Access) и 3G (включает в себя целое семейство стандартов, которые не рассматриваются в настоящей работе). Среди них самым распространенным и самым старшим является Wi-Fi. Два других стандарта гораздо моложе и еще не так распространены. При этом стандарт 3G - это третье поколение сервисов мобильной связи, которые обеспечивают более высокое качество звука, а также высокоскоростную интернет-связь и мультимедийные сервисы, поэтому он стоит особняком по отношению к двум другим стандартам. В протоколе IEEE 802.16 скорость достигает 120 Мбит/сек на частотах от 10 до 66 ГГц. Но этот стандарт требует направленных антенн и прямой видимости между ними. Слишком высокая цена инсталляции предполагает использование этого стандарта только серьезными потребителями трафика - провайдерами и большими компаниями. Для всех остальных разработан другой вариант - 802.16а, работающий на частоте от 2 до 11 ГГц — его принято называть WiMAX. Последний задумывался как альтернатива Wi-Fi, однако IEEE 802.11 сети развиваются настолько динамично, что трудно сказать, какой из стандартов в конечном итоге окажется победителем.
Данная диссертационная работа посвящена рассмотрению только одной из перечисленных ШБС - широкополосной беспроводной сети передачи информации под управлением протокола IEEE 802.11. Далее под термином ШБС подразумеваются широкополосные беспроводные сети передачи информации под управлением протокола IEEE 802.11, в противном случае, это оговаривается отдельно.
Канал точка-точка с различными функциями управления, методы повышения производительности канала точка-точка
В главе представлены принципы построения и особенности ШБС. В разделе 1.1 дается общее описание ШБС, история их развития, классификация и текущее положение дел. В разделе 1.2 более детально рассмотрено семейство протоколов IEEE 802.Их, его физический уровень и уровень управления доступом к среде. Представлены особенности и отличия различных версий протокола и дополнений к нему (IEEE 802.11a/b/g/e/s). Описаны функции управления, включая последнюю из предложенных -функцию гибридного управления (HCF) и две основные - функции централизованного и распределенного управления. В разделе 1.3 приведены основные виды топологий СЄТРІ - точка-точка, точка-многоточка или сота и mesh, и даны области их применения.
Исследованию ШБС с топологией точка-точка посвящего малое число работ. Такой канал используется, как правило, только для оценки характеристик трафика при наличии шумов и исследования механизмов фрагментации пакетов /40, 55/. С другой стороны, множество работ, описывающих работу сети под управлением протокола IEEE 802.11 с функцией распределенного управления с более сложными топологиями, применима и к простейшему случаю - каналу точка-точка. Среди последних следует отметить модель работы сети в режиме иасыщеиия Бьянки /33/, впоследствии значительно модифицированную как зарубежными /38/, так и отечественными учеными /83/. Модели сети с нормальной нагрузкой /2, 4/ являются существенно более сложными, ввиду появления асинхронной передачи пакетов и простоя узлов сети. Модель многокилометрового канала ранее не исследовалась и впервые рассмотрена в процессе написания данной диссертации /24, 25, 28, 29/. Работ, посвященных моделям канала точка-точка с централизованной или гибридной функциями координации, к настоящему времени также не опубликовано, хотя данные режимы обеспечивают максимальную пропускную способность и являются достаточно простым для реализации, что и будет продемонстрировано в этой главе.
Таким образом, в данной главе представлена модификация модели Бьянки для случая канала точка-точка, как короткого, так и многокилометрового, в режиме насыщения. А также модификация матричного метода анализа ШБС, с большей областью применимости в смысле уровня нагрузки, чем метод представленный в работе /4/. Помимо этого дана оценка пропускной способности канала с централизованным и гибридным механизмами управления. Все модели построены для канала в отсутствии помех и интерференции от посторонних источников сигнала.
Стандартным решением при построении канала точка-точка под управлением протокола IEEE 802.11 является использование распределенного механизма управления. Аналитические модели такого решения приведены в данной главе и дают представление о его характеристиках. Однако, как показывает практика и моделирование, проведенное в рамках выполнения данной работы, данный способ построения в случае многокилометрового канала оказывается неэффективным. Это приводит к необходимости поиска методов повышения производительности таких каналов. Наряду или совместно с такими методами увеличения пропускной способности как использование нескольких антенн (в том числе использование стандарта IEEE 802.lln /59/ или дуплексной передачи информации), использование расширенного частотного спектра (40 МГц вместо 20 МГц) и т. д. возможен также отказ от распределенного механизма управления в пользу централизованного или гибридного. Именно этот метод повышения производительности и рассмотрен в данной работе, для чего построены соответствующие аналитические и имитационные модели и проведено сравнение пропускной способности каналов с разными функциями управления.
Аналитическая модель системы поллинга
Для исследования адаптивной схемы используем приближенный подход. Опишем адаптивную схему с помощью циклического опроса типа Бер-нулли, который определяется следующим образом. Задан набор вероятностей (щ,..., и??), О щ 1, г = 1, N. Сервер обслуживает г-ю очередь в цикле с вероятностью щ, ас противоположной вероятностью 1 — щ очередь не обслуживается.
В рассматриваемой адаптивной схеме опроса вероятности щ, і — I, N, зависят от того, поступали ли заявки в г-ю очередь между моментами ее опроса или нет. Среднее время между моментами опроса очереди представляет собой среднее время цикла. Заметим, что время цикла — это период времени, за которое сервер посещает очереди, подлежащие опросу, либо время простоя сервера, если все очереди должны быть пропущены в цикле. Таким образом, для рассматриваемой системы время цикла определяется равенством С = Еі1і№+тПйі(і-Цг) ,3 у 1- р где р = Yli=i i/fa загрузка системы. Введем также обозначение для загрузки очередей: рі = \І/(ІІ, І = 1, N.
Для того, чтобы найти вероятности опроса очередей, будем использовать следующий подход. Полагаем, что вероятность щ того, что очередь будет опрошена в цикле, равна сумме вероятностей того, что за время между посещениями этой очереди (за время цикла) в нее поступят заявки (и, соответственно, это будет вероятность того, что заявки в очереди будут обслужены и в следующем цикле сервер вновь подключится к очереди для обслуживания) и того, что очередь в цикле пропускается (и, соответственно, в следующем цикле сервер к ней подключается). Таким образом, вероятность щ определяется равенством откуда получаем формулу
Поскольку дисциплина обслуживания является шлюзовой, значение Lij в случае г = j разлагается на сумму двух величин Li и Lij, где Li — среднее число заявок, которое осталось обслужить серверу в г-й очереди, начиная с произвольного момента ее обслуживания, a Lij - среднее число заявок, которое поступило в очередь Qi за прошедшее время посещения сервером j-й очереди, и будет обслужено прДля иллюстрации результатов, полученных с помощью метода средних, представим несколько численных примеров. Результаты, полученные в предыдущем разделе, сравнивались с результатами имитационного моделирования.
Рассмотрим вначале симметричную систему с двумя очередями. В этом случае для характеристик системы будем опускать нижний индекс і, означающий номер очереди. Пусть среднее время обслуживания заявки Ъ = 0,311 мс, среднее время переключения между очередями д — 0,091 мс. Данные значения рассчитаны для сети, функционирующей под управлением протокола IEEE 802.11а на скорости 54 Мбит/с.
Результаты, полученные с помощью метода средних (столбец «Т»), результаты имитационного моделирования (столбец «Е») и относительная погрешность сравнения (столбец «Л») представлены в таблице 3.1. Сравнивались средняя длительность С цикла, вероятность и того, что очередь в цикле будет опрошена и средняя длина очереди L при различных значени
Пусть теперь система содержит 5 очередей. Интенсивности поступления заявок в очереди равны Лі = 1, Аг = 2, Аз = 0, 5, А,і = 6 и А5 = 0, 5 (1/мс). Среднее время переключения между очередями постоянно и равно д = 0, 05 мс, среднее временя простоя сервера г = 0, 05 мс. В таблице 3.2 сведены результаты, полученные для двух значений среднего времени обслуживания 0,05 и 0,07 мс. Результаты, полученные для системы с несимметричными средними временами обслуживания &i = 0,07, hi = 0,015, 63 = 0,1, 64 = 0,025, 65 = 0,4 (мс) и загрузкой р = 0,5 представлены в таблице 3.3.
Как видно из приведенных таблиц, все численные результаты, полученные аналитически, расходятся с экспериментом не более чем на 7%, что является премлемым показателем, при этом уровень загрузки системы варьируется в довольно широких пределах р Є (0,3, 0,7).
Какой-либо зависимости между параметрами системы и погрешностью аналитических результатов не обнаружено, однако проверено, что при варьировании всех параметров системы назависимо друг от друга погрешность результатов моделирования в пределах названной загрузки системы и следующем поВ главе рассматривается сеть с топологией точка-многоточка или сота. В данном случае оптимальным решением является централизованный механизм управления, неотъемлемой частью которого является опрос станций (поллинг). Приведен обзор литературы, посвященной различным моделям поллинга. В разделе 3.1 представлен собственно обзор механизмов опроса, их классификация и особенности. В разделе 3.2 представлена разработанная в данной работе система поллинга с адаптивным опросом и ее аналитическая модель. В разделе 3.3 описывается имитационная модель систем поллинга и ее возможности. Приводятся результаты численного исследования представленных моделей.сещении. В случае г j имеем Lij = Lij. Таким образом,
Особенности mesh-сетей IEEE 802.11s и их топологии
Помимо протокола маршрутизации HWMP, ранние версии IEEE 802.11s (до версии /62/) предполагали использование стандарта RA-OLSR (Radio Aware OLSR) - модификации оптимизированного протокола маршрутизации по состоянию канала OLSR (Optimized Link State Routing). OLSR - это описанный в документе IETF RFC 3626 /42/ проактивный протокол маршрутизации для мобильных ad hoc сетей. Он поддерживает маршрутные таблицы в узлах сети при помощи регулярных процедур обновления маршрутной информации в сети. Протокол эффективен для больших и плотных мобильных сетей.
OLSR основан на понятии многоточечной эстафеты MPR (MultiPoint Relay). Каждый узел сети m выбирает несколько узлов из числа своих соседей (т. е. из узлов, с которыми у него установлено соединение). В итоге в сети формируется набор узлов MPR(m). Причем он формируется так, что все узлы, находящиеся в сфере с радиусом 2 шага от узла m (соседи соседей), имеют симметричные каналы с MPR(m). Это означает, что узлы MPR связаны со всеми узлами в сфере с радиусом 2 шага. MPR выбираются каждый раз, когда обнаруживается изменение в сфере с радиусом 1 или 2.
Каждый узел сети хранит свою таблицу маршрутизации, которую формирует на основании информации о топологии сети. Она распростра-Н5іется по всей сети посредством служебных пакетов выбора маршрута ТС (Topology Control). Причем только MPR-узлы участвуют в пересылке ТС-пакетов, остальные узлы принимают и обрабатывают такие пакеты, но не пересылают их дальше.
Для каждого MPR формируется список соседних узлов, выбравших его в качестве MPR, - список MPR Selectors (MPRS). Информация о MPRS передается в специальных HELLO-пакетах, которые передаются только между двумя соседними узлами. В сеть (в ТС-пакетах) передается только информация о состоянии соединений между MPR и его MPRS. Данный механизм позволяет существенно снизить число передач служебных пакетов по сравнению с лавинной рассылкой /42, 69/.
В протоколе OLSR служебные сообщения содержат последовательные номера (аналог DSN в HVVMP), которые увеличиваются в последующих сообщениях. Таким образом, получатель контрольного сообщения может при необходимости с легкостью определить, какая информация является более новой, даже если сообщения пришли в обратном порядке.
OLSR разработан как совершенно распределенный протокол, он не зависит от каких-либо корневых узлов. Кроме того, каждый узел шлет контрольные пакеты периодически, поэтому протокол устойчив в случае потерн части этих сообщений, что довольно часто случается с широковещательными пакетами в беспроводных сетях.
Протокол RA-OLSR детально описан в /62/ PI практически совпадает с оригинальным OLSR /42/. По сравнению с протоколом OLSR, модификация RA-OLSR сводится к управлению энергопотреблением. В ней также не фиксируется процедура выбора узлов MPR, ее может задавать производитель устройства. Протокол RA-OLSR присутствовал в ранних вариантах стандарта как опциональный, однако с версии 1.07 /63/ от него отказались. Поводом для этого послужил тот факт, что RA-OLSR дублирует функциональность HWMP, являющегося и про- и реактивным протоколом, а стандарт допускает применение любых других протоколов маршрутизации. Кроме того, RA-OLSR вызвал множество замечаний, в основном указывающих на неточности его описания в тексте стандарта. Также чрезмерным оказался размер самого описания этого протокола (48 из 246 страниц документа IEEE 802.11s были посвящены RA-OLSR). Таким образом, отказ от RA-OLSR не связан с его недостатками, рабочая группа просто решила оставить вопрос выбора альтернативного механизма маршрутизации производителям оборудования.
