Use of Mesh Topology in Organization of Exchange in Heterogeneous Networks

Authors

  • A. Y. Shaimov Kalashnikov ISTU
  • A. N. Kopysov Kalashnikov ISTU

DOI:

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

Keywords:

heterogeneous network, mesh-network, efficiency, route, organization of exchange, point-to-point connection

Abstract

The general scheme of the mesh network organization, its varieties (reactive, proactive and hybrid) and their features are described: the presence of a request-response or special service messages. The advantages of such networks are given, namely: the use of several parallel routes for data transmission at the same time, reducing the probability of failure and increasing the bandwidth of the channel, scalability of the network (the possibility of adding new nodes, increasing the coverage area). The disadvantages of such networks include the emergence of difficulties in eliminating conflicts of various data formats in transmission channels, as well as the accumulation of a real-time time delay when an information signal passes through relay points. A mathematical model and organization of information exchange along the route (oriented graph) are presented; the concept of the efficiency of the information transfer route (the sum of the weight of the arcs of the graph path) is defined. The role of mesh networks in heterogeneous structures is described: mitigation of vertical handover and reduction of emerging access collisions of different data types. At the end of the paper, the summary results of comparing mesh network modeling with the traditional point-to-point connection type are presented. Redistribution of the traffic between the nodes of the mesh technology at the peak load (from 30 to 100 Mbit/s) allows you to deliver data packets with a low probability of failure, by reducing the number of collisions in the nodes, but a lot of internal network resources are used. Thus, the mesh organization can be used as an auxiliary mode for routing packets of a heterogeneous system, if the main mode of operation does not meet the requirements for the quality of communication.

Author Biographies

A. Y. Shaimov, Kalashnikov ISTU

Post-graduate

A. N. Kopysov, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering, Associate Professor

References

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.

Published

02.12.2021

How to Cite

Shaimov А. Ю., & Kopysov А. Н. (2021). Use of Mesh Topology in Organization of Exchange in Heterogeneous Networks. Vestnik IzhGTU Imeni M.T. Kalashnikova, 24(3), 61–67. https://doi.org/10.22213/2413-1172-2021-3-61-67

Issue

Section

Articles