Использование mesh-топологии при организации обмена в гетерогенных сетях

Авторы

  • А. Ю. Шаимов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
  • А. Н. Копысов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-3-61-67

Ключевые слова:

гетерогенная сеть, mesh-сеть, эффективность, маршрут, организация обмена, соединение «точка - точка»

Аннотация

Описывается общая схема организации mesh-сети, ее разновидности (реактивная, проактивная и гибридная) и их особенности: наличие запроса-ответа или специальных служебных сообщений. Приведены достоинства подобных сетей, а именно: использование для передачи данных одновременно нескольких параллельных маршрутов, снижение вероятности отказа и повышение пропускной способности канала, масштабируемость сети (возможность добавления новых узлов, увеличение зоны покрытия). К недостаткам таких сетей можно отнести возникновение трудностей при устранении конфликтов различных форматов данных в каналах передачи, а также накапливание временной задержки в реальном времени при прохождении информационного сигнала через ретрансляционные точки. Представлена математическая модель и организация обмена информации по маршруту (ориентированный граф), определено понятие эффективности маршрута передачи информации как сумма веса дуг пути графа. Показана роль mesh-сети в гетерогенных конструкциях - смягчение вертикального хэндовера и снижение возникающих коллизий доступа разных типов данных. В конце статьи приведены сводные результаты сравнения моделирования mesh-сети с традиционным типом соединения «точка - точка». Перераспределение трафика между узлами mesh-технологии при пиковой нагрузке (от 30 до 100 Мбит/с) позволяет доставлять пакеты с данными с малой вероятностью отказов за счет снижения числа коллизий в узлах, однако задействуется много внутренних потребляемых ресурсов сети. Таким образом, mesh-организацию можно использовать как вспомогательный режим маршрутизации пакетов гетерогенной системы в случае, если основной режим работы не удовлетворяет выдвигаемых требований по качеству связи.

Биографии авторов

А. Ю. Шаимов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант

А. Н. Копысов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

Библиографические ссылки

Архитектура построения гетерогенных сетей радиосвязи / В. А. Григорьев, Ю. А. Распаев, В. О. Аксенов [и др.] // Электросвязь. 2017. № 12. С. 14-21.

Кучерявый Е. А., Самуйлов К. Е. Методология распределения ресурсов в гетерогенных сетях // Электросвязь. 2018. № 4. С. 34-40.

Аксенов А. Н., Кайнов П. И., Мальков Г. В. Сравнительный анализ Mesh-сетей: Bluetooth LE, Wi-Fi, Zigbee // Территория инноваций. 2018. № 4 (20). С. 4-10.

Antonova V. The Study of Wireless Network Resources while Transmitting Heterogeneous Traffic. Conference of Open Innovations Association, FRUCT, 2019, no. 24, pp. 565-570.

Кучерявый А. Е., Прокопьев А. В., Кучерявый Е. А. Самоорганизующиеся сети. Санкт-Петербург : Любавич, 2011. 312 с.

Стяжкин А. А. Алгоритм маршрутизации беспроводной сенсорной сети для увеличения времени автономной работы сети // Интеграция наук. 2017. № 6 (10). С. 144-147.

Вихляева В. В. Динамическая децентрализованная энергонезависимая беспроводная сеть использованием MESH-сети на судне // Вестник магистратуры. 2019. № 4-1 (91). С. 26-27.

Власов А. И., Юлдашев М. Н. Анализ методов и средств обработки информации сенсорного кластера // Датчики и системы. 2018. № 1 (221). С. 24-30.

Лихтциндер Б. Я., Бакай Ю. О. Технологии передачи данных в беспроводных информационно-измерительных сетях // Вестник Самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2021. Т. 29, № 1 (69). С. 92-103. DOI: 10.14498/tech.2021.1.7.

Харари Ф. Теория графов / пер. с англ. и предисл. В. П. Козырева ; под ред. Г. П. Гаврилова. Изд. 2-е. М. : Едиториал УРСС, 2003. 296 с.

Аллилуева Н. В., Руденко Э. М. Математический метод расчета целевой функции на графах и решение задач маршрутизации // Труды МАИ. 2017. № 96. С. 9.

Солдатенко А. А. Приближенный алгоритм поиска оптимального маршрута в сети с ограничением // Прикладная дискретная математика. Приложение. 2019. № 12. С. 186-191. DOI: 10.17223/2226308X/ 12/52.

Демичев М. С., Гаипов К. Э. Алгоритм поиска беспетельных маршрутов // Программные системы и вычислительные методы. 2020. № 4. С. 10-25. DOI: 10.7256/2454-0714.2020.4.33605.

Попова А. С., Рязанцев Д. А. Теория графов в анализе работы радиоэлектронных систем связи // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2019. Т. 7, № 1 (44). С. 309-312.

Гребешков А. Ю., Зарипова Э. Р., Зуев А. В. Исследование времени переключения абонентского устройства между сетью LTE и когнитивной радиосетью // Инфокоммуникационные технологии. 2018. Т. 16, № 1. С. 108-116. DOI: 10.18469/ikt.2018.16.1.12.

Степанова И. В. Вопросы построения и проектирования систем беспроводного широкополосного доступа технологий WiFi и Mesh // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2016. Т. 10, № 2. С. 25-33.

Ключников В. О. Выбор оптимального протокола маршрутизации в беспроводных сенсорных сетях передачи данных // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020. Т. 8, № 2 (29). С. 11-12. DOI: 10.26102/2310-6018/2020.29.2.038.

Метод передачи изображений в энергоэффективной сети Дальнего радиуса действия с ячеистой топологией / В. Д. Фам, В. С. Кисель, Р. В. Киричек [и др.] // Труды Научно-исследовательского института радио. 2021. № 1. С. 2-15. DOI: 10.34832/ NIIR.2021.4.1.001.

Татарникова Т. М. Аналитико-статистическая модель оценки живучести сетей с топологией mesh // Информационно-управляющие системы. 2017. № 1 (86). С. 17-22. DOI: 10.15217/issnl684-8853.2017.1.17.

Батенков К. А. Числовые характеристики структур сетей связи // Труды СПИИРАН. 2017. № 4 (53). С. 5-28. DOI: 10.15622/sp.53.1.

Кострова В. Н., Цепковская Т. А. Проблемы моделирования беспроводных сетей // Вестник Воронежского института высоких технологий. 2019. № 1 (28). С. 61-63.

Liu Z., Zou Z. Analysis of network topology and deployment mode of 5G wireless access network. Computer Communications, 2020, vol. 160, pp. 34-42. DOI: 10.1016/j.comcom.2020.05.045.

Gao Y., Ao H., Zhou Q. Cooperative downlink resource allocation in 5G wireless backhaul network. Lecture Notes in Computer Science, 2017, vol. 10251 LNCS, pp. 151-160. DOI: 10.1007/978-3-319-60033-8_14.

Белобров А. С., Синельщиков А. В. Пути повышения эффективности функционирования mesh-сетей // Проблемы науки. 2020. № 7 (55). С. 22-28.

Каретников В. В., Будко Н. П., Аллакин В. В. Синтез подсистемы интеллектуального мониторинга информационно-телекоммуникационной сети ведомственного ситуационного центра // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. 2021. № 3. С. 64-81. DOI: 10.24143/2072-9502-2021-3-64-81.

Опубликован

02.12.2021

Как цитировать

Шаимов, А. Ю., & Копысов, А. Н. (2021). Использование mesh-топологии при организации обмена в гетерогенных сетях. Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова, 24(3), 61–67. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-3-61-67

Выпуск

Раздел

Статьи