Имитационное моделирование работы протокола маршрутизации Optimized Link - State Routing при передаче видеоданных с борта беспилотного воздушного судна с использованием различных моделей мобильности

Роман Эдуардович Шибанов; Ирина Алексеевна Кайсина; Анатолий Иванович Нистюк; Альберт Винерович Абилов

doi:10.22213/2413-1172-2024-1-113-120

Авторы

Р. Э. Шибанов ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. А. Кайсина ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. И. Нистюк ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
А. В. Абилов Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени проф. М. А. Бонч-Бруевича

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-1-113-120

Ключевые слова:

OLSR, PDR, Wi-Fi, маршрутизация, NS-3, беспилотное воздушное судно

Аннотация

Представлены результаты имитационного моделирования процесса передачи данных в сетевом симуляторе в режиме реального времени. Основной целью статьи является оценка работы протокола маршрутизации Optimized Link-State Routing (OLSR) при передаче видеоданных с борта беспилотного воздушного судна (БВС) к наземной станции через узел-ретранслятор при использовании различных моделей мобильности сетевого симулятора Network Simulator3. Рассматривается два сценария: в первом случае летающий узел-источник, передающий видеоданные, удалялся от наземной станции с заданной скоростью, во втором - летающий узел-источник, передающий видеоданные в режиме реального времени, удалялся от узла-получателя с заданной скоростью и начинал передавать потоковые видеоданные через узел-ретранслятор. В исследовании фиксировался момент переключения с прямой передачи (узел-источник - узел-получатель) на передачу через узел-ретранслятор (узел-источник - узел-ретранслятор - узел-получатель), основной метрикой при этом являлся коэффициент доставки пакетов (QoSPDR). По результатам анализа сделаны выводы о негативном влиянии увеличения скорости движения узла источника на передачу видеоданных наземной станции по предполагаемой работе протокола маршрутизации OLSR при реальном выполнении миссии с применением узла-ретранслятора с целью увеличения зоны охвата сети между узлом-источником (в виде беспилотного воздушного судна) и узлом-получателем (в виде наземной станции). Также даны рекомендации по улучшению показателей PDR - использование метода ретрансляции потерянных фрагментов на прикладном уровне MS-AL-ARQ. Дальнейшие планируемые исследования направлены на изучения реактивных протоколов маршрутизации, таких как Adhoc On-Demand Distance Vector (AODV).

Биографии авторов

Р. Э. Шибанов, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

аспирант

И. А. Кайсина, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

А. И. Нистюк, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сетей связи и телекоммуникационных систем

А. В. Абилов, Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций имени проф. М. А. Бонч-Бруевича

кандидат технических наук, доцент, проректор по учебной работе

Библиографические ссылки

Taha M., Ali A.(2023) Smart algorithm in wireless networks for video streaming based on adaptive quantization. Concurrency and Computation: Practice and Experience, vol. 35, no. 9, p. e7633.

Ray H.S. (2023) A cross-layer fragmentation approach to video streaming over mobile ad-hoc network using BATMAN-Adv. Multimedia Tools and Applications, pp. 1-21.

Cheklat L. (2021) Chearp: Chord-based hierarchical energy-aware routing protocol for wireless sensor networks.Computer Science and Information Systems, vol. 18, no. 3, pp. 813-834.

Myjak M.V.K., Ranganathan P. (2022) Unmanned aerial system (UAS) swarm design, flight patterns, communication type, applications, and recommendations. IEEE International Conference on Electro Information Technology (eIT). IEEE, pp. 586-594.

Gunji H. (2022) A Method for Constructing Collision Avoidance Route for Multiple UAVs Using OLSR-Based Link Hierarchization: Proc. of the 10th International Conference on Computer and Communications Management, pp. 169-174.

Haas Z.J. (2002) A hybrid framework for routing in ad hoc networks. Ad hoc networking, pp. 221-253.

Cheng D. (2023). Hybrid routing transformer for zero-shot learning, Pattern Recognition, vol. 137, p. 109270.

Shaban A.M., Kurnaz S., Shantaf A.M. (2020) Evaluation DSDV, AODV and OLSR routing protocols in real live by using SUMO with NS3 simulation in VANET.International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA). IEEE, pp. 1-5.

Clausen T. (1994) Optimized link state routing protocol (OLSR). 2003. C.E. Perkins, P. Bhagwat. Highly dynamic destination-sequenced distance-vector routing (DSDV) for mobile computers. ACM SIGCOMM computer communication review, ACM, vol. 24, no. 4, pp. 234-244.

Sehrawat P., Chawla M. (2023) Interpretation and investigations of topology based routing protocols applied in dynamic system of VANET. Wireless Personal Communications, vol. 128, no. 3, pp. 2259-2285.

Wheeb A. H.(2023) Performance Evaluation of Standard and Modified OLSR Protocols for Uncoordinated UAV Ad-Hoc Networks in Search and Rescue Environments. Electronics, vol. 12, no. 6, p. 1334.

Маршрутизация в беспроводных мобильных Adhoc-сетях / В. М. Винокуров [и др.] // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2010. № 2-1. С. 22.

Brown T. (2004) A d-hoc ground network (augnet). AIAA 3rd Unmanned Unlimited Technical Conference, Workshop and Exhibit, pp. 6321.

Kout A. (2023) A Hybrid Optimization Solution for UAV Network Routing. Engineering, Technology & Applied Science Research, vol. 13, no. 2, pp. 10270-10278.

Cheng C.M. (2007) Maximizing throughput of UAV-relaying networks with the load-carry-and-deliver paradigm. IEEE Wireless Communications and Networking Conference, pp. 4417-4424.

Sun Z. (2011) Border Sense: Border patrol through advanced wireless sensor networks. Ad Hoc Networks, vol. 9, no. 3, pp. 468-477.

Разработка метода принятия решений об эффективных маршрутах передачи информации в гетерогенной среде приемников-передатчиков / Г. А. Благодатский, А. Н. Копысов, В. В. Хворенков, А. С. Батурин // Молодежь и инновации: развитие научно-инновационного потенциала региона: сб. материалов Второго республиканского форума, Ижевск, 28-29 окт. 2020 г. Ижевск: Изд-во ИжГТУ имени М. Т. Калашникова, 2021. С. 11-20.

Cui W., Yang Y., Di L. (2023) Modeling and optimization for static-dynamic routing of a vehicle with additive manufacturing equipment.International Journal of Production Economics, vol. 257, p. 108756.

Zhou R. (2023) Topology Duration Optimization for UAV Swarm Network under the System Performance Constraint. Applied Sciences, vol. 13, no. 9, p. 5602.

Ouyang Q. (2023) Formation control of unmanned aerial vehicle swarms: A comprehensive review. Asian Journal of Control, vol. 25, no. 1, pp. 570-593.

Lopez M.A. (2021) Towards secure wireless mesh networks for uav swarm connectivity: Current threats, research, and opportunities: 17th International Conference on Distributed Computing in Sensor Systems (DCOSS). IEEE, 2021, pp. 319-326.