MANET útvonalválasztás Távközlési és Médiainformatikai Tans`zék Felhasznált fóliák: Nitin H. Vaidya (http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv)http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv.

Az előadások a következő témára: "MANET útvonalválasztás Távközlési és Médiainformatikai Tans`zék Felhasznált fóliák: Nitin H. Vaidya (http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv)http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv."— Előadás másolata:

1 MANET útvonalválasztás Távközlési és Médiainformatikai Tans`zék Felhasznált fóliák: Nitin H. Vaidya (http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv)http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv

2 LAR Távközlési és Médiainformatikai Tanszék

3 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu3 Routing üzenetek elárasztása Korlátozni/csökkenteni az elársztott területet  LAR  Keresések lokalizálása Csökkenteni a redundáns broadcast-ot  Broadcast Storm

4 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu4 Location-Aided Routing (LAR) A célállomás helyzet-információját használja az elárasztás területének korlátozására  Helyzetinformációt pl. GPS-el lehet szerezni  Háromszögeléssel bázisantennákat használva Bevezeti a Várható Zóna (Expected Zone) fogalmát Várható Zóna = az a terület, ahol valószínűleg a célállomás tartózkodik  A célállomás korábban ismert tartózkodási helyét és mozgási irányát, sebességét használják fel a becslésre RREQ csak az ún. Request Zone-n belül továbbítják. A Request Zone tartalmazza az Expected Zone-t, illetve a forrástól az Expected Zone-ig húzódó tartományt

5 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu5 LAR Expected Zone X Y r X = a D célállomás utolsó, ismert tartozkódási helye t 0 időpontban Y = a D célállomás jelenlegi, S forrás számára Ismeretlen tartozkódási helye t 1 időpontban r = ( t 1 - t 0 ) * [D sebességének becsült értéke] Expected Zone

6 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu6 LAR Request Zone X Y r S Request Zone Teljes hálózat kiterjedése B A

7 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu7 LAR Request zone (2) Csak a Request Zone-n belüli állomások továbbítják a RREQ-t  A Request Zone lehet például az Expected Zone-t és a forrást magába foglaló legkisebb téglalap, melynek oldalai parhuzamosak az X és Y tengelyekkel  Pl. az előbbi példán B továbbítja a RREQ-t, de A nem Request zone explicit módon meg van határozva a RREQ üzenetben Minden állomásnak ismernie kell saját helyzetét, hogy eldönthesse, beleesik a Request Zone-ba vagy sem

8 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu8 LAR Request zone (3) Ha a forrás nem helyesen becsülte meg a célállomás helyzetét, a Request Zone nem tartalmazza azt Ekkor az útvonalfelderítés nem lesz sikeres A forrás timeout után új keresést indít  Növeli a Request Zone területet  Néhány lépésben a teljes hálózatot Request Zone-ként jelöli meg A LAR útvonalfelderítésének további lépései megegyeznek a DSR-ben leírtakkal

9 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu9 LAR változatok: Adaptív Request Zone Az RREQ-ben tárolt Request Zone-t minden belső állomás módosíthatja  Amennyiben frissebb/pontosabb információja van a célállomásról  ÉS amennyiben az eredmény egy kisebb Request Zone lesz S B B által változtatott Request zone Az S forrás által kijelölt Request zone

10 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu10 Eddig a RREQ explicit módon tartalmazta a Request Zone -t Egy másik megközelítés: X belső állomás csak akkor továbbítja az Y szomszédjától kapott RREQ-t, ha X úgy ítéli meg, hogy közelebb van D-hez, mint Y A cél, hogy lépésenként finomítsuk a keresést  A RREQ-t fizikailag közelítjük a célállomáshoz LAR változatok: Implicit Request Zone

11 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu11 LAR célállomás helyzetének ismerete Az alapváltozat szerint a forrás az útvonalfelderítés lépései során ismeri meg a többi állomás helyzetét Ezeket az információkat későbbi útvonalkeresései alkalmával használni fogja  Ezáltal minél többet működik egy adott állomás, annál többet tanul, így hatékonyabb lesz a keresés Változatok A helyzet-infot csatolni lehet az adatcsomagokhoz  Gyorsabb tanulás Proaktív módon külön üzentben terjeszteni a helyzet-infot Következőkben ismertetett DREAM és GLS protokolloknál

12 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu12 Location Aided Routing (LAR) Előnyei  Csökkenti az elárasztott területet  (Csökkenti az útvonal felderítési „overhead”-et) Hátrányai  Az állomásoknak ismerniük kell saját helyzetüket A GPS költséges  Nem veszi figyelembe a rádiós környezetet zavaró akadályokat Pl. egy árnyékolt fallal elválaszott két állomás hiába van fél méteren belül, rádiós szempontból nem szomszédok

13 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu13 Location Aided Routing (LAR) Y. Ko and N. H. Vaidya, "Location-Aided Routing (LAR) in Mobile Ad Hoc Networks," MOBICOM '98, Dallas, TX, 1998.  http://citeseer.ist.psu.edu/cache/papers/cs/3972/http:zSzzSzww w.cs.tamu.eduzSzpeoplezSzyoungbaezSzpsfilezSzmobicom98. pdf/ko98locationaided.pdf

14 További változatok helyzetinformációt használó MANET routingra

15 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu15 S. Basagni, I. Chlamtac, V.R. Syrotiuk, B.A. Woodward, A distance routing effect algorithm for mobility (DREAM), Proc. MOBICOM, 1998, 76-84. Mobilitásra alkalmazott Távolsági Routing-Hatás Algoritmus Helyzetinformációt és sebesség információt használ  LAR-hoz hasonlóan DREAM elárasztással terjeszti az adatcsomagokat is  LAR-al ellentétben  Helyzetinfót használ az adatcsomagok elárasztási területének behatárolására Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (DREAM)

16 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu16 DREAM lokalizálás S D Expected zone („LAR értelemben”) A Az A belső állomás a jelzett (A csúccsal rendelkező) kúpon belüli szomszédainak továbbítja az adatcsomagot S forrás az S csúccsal rendelkező (nagyobb) kúpon belüli szomszédainak küldi ki az adatcsomagot

17 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu17 Az állomások periodikusan hirdetik saját helyzetüket (broadcast üzenetekben) Szomszéd állomások gyakrabban, távoliak ritkábban frissítik az információkat Távolsági hatás (Distance effect)  A távolabbi állomások alacsonyabb szögsebeséggel mozognak Helyzet frissítő üzenetek time-to-live (TTL) mezőt használnak a terjedés szabályozására DREAM távolsági hatás

18 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu18 Geographic Distance Routing (GEDIR) X. Lin and I. Stojmenovic. Geographic distance routing in ad hoc wireless networks. Technical report, Computer Science SITE, University of Ottawa, December 1998. Földrajzi-helyzet alapú Távolsági Routing Feltételezzük, hogy a célállomás helyzete ismert Minden állomás ismeri szomszédja helyzetét Minden állomás a célhoz legközelebb eső állomásnak továbbít minden csomagot Pl. a nyilak az S és D közti útvonalat jelölik S A B D C F E akadály H G

19 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu19 Geographic Distance Routing (GEDIR) Az algoritmus leáll, ha kétszer használja ugyanazt a linket Pl. az algoritmus nem találja az S és E közti utat  G a célállomáshoz legközelebb eső szomszédja C-nek  G nem ismer E-hez vezető utat S A B D C F E akadály H G

20 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu20 Routing with Guaranteed Delivery P. Bose, P. Morin, I. Stojmenovi c, and J. Urrutia, Routing with guaranteed delivery in ad hoc wireless networks, in Proc. of Discrete Algorithms and Methods for Mobility (DIALM'99), 1999, pp. 48--55. http://citeseer.ist.psu.edu/cache/papers/cs/29556/http:zSzzSzwww.site.uottawa.c azSzzCz7EivanzSzBMSU.pdf/bose01routing.pdf Garantált Kézbesítéses Routing  Egy javított GEDIR változat Garantálja a csomag kézbesítését  Amennyiben létezik egy útvonal a célállomáshoz  Helyzet-infót használ Kikerüli az esetleges akadályokat  Pl. a fenti esetben C-től folytatta volna a keresést

21 Query Localization

22 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu22 Query Localization (QL) Keresés lokalizálása Útvonaljavítás esetére Gyakori eset MANET-ekben Feltételezett útvonal = egyenes lánc B A S D C

23 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu23 QL és a közelség fogalma Elárasztást korlátoz  Nem használ fizikai helyzet-infot A RREQ csak a korábbi útvonalhoz közeli állomásokhoz jut el A közelségi viszonyt nem helyzetmeghatározással határozzák meg Útvonal lokalizálására: heurisztika (path locality heuristic)

24 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu24 Path Locality Heuristic Olyan új útvonalat kell keresni, amelyik max. k új állomást tartalmaz  Új állomás = nem volt tagja az eredeti útvonalnak Az eredeti útvonalat tartalmaznia kell a RREQ-nek  Hasonló mechanizmus a Source Routinghoz RREQ-et csak akkor továbbítják a belső állomások, ha max. k új állomás van az új útvonalban  Ez a PLH korlátozási mechanizmus

25 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu25 QL példa B E A S D C G F Eredeti S-D útvonal B E A S D C G F Új állomások max száma k = 2 F már nem továbbítja a RREQ-t, mivel B és E már k=2 új állomás az eredeti útvonalhoz képest D elmozdul

26 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu26 QL áttekintés Előnyei  Csökkenti az útvonalfelderítés költségeit  Nem használ (költséges) fizikai helyzetmeghatározást  Gyors útvonaljavítás az akadályok szomszédságában (kikerüli az akadályokat) Hátránya  A LAR-nál hosszab útvonalakat eredményezhet Lokális optimum rosszabb mint a globális optimum

27 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu27 Lokális optimalizálás hátránya B E A D C G F E F S B E A D C G F E F S A javított útvonal Az optimális útvonal

28 Broadcast Storm Hatás

29 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu29 B D C A Broadcast Storm Hatás A keresi a D célállomást, RREQ üzenetettel árasztja el a hálózatot B és C is megkapja a RREQ-t  Valószínű, hogy egy időben kapják meg B és C is továbbítja a RREQ-t  Körülbelül egy időben továbbítják Nagy valószínűséggel ütközést okoz

30 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu30 Broadcast Storm Hatás Redundancia = egy belső állomás többszöt fogadhatja ugyanazt a RREQ üzenetet  Pedig egy RREQ elég lenne D együtt kaphatja B-től és C-től B D C A

31 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu31 Broadcast Storm javítások Valószínűségi alapon Egy belső állomás kap egy RREQ-t, elárasztással kell továbbítsa A továbbküldés csak p valószínűséggel történik meg Újraküldéskor egy ütközés elkerülő (collision avoidance) technikát használni  Véletlenszerű késleltetés (random delay) küldés előtt  B és C valószínűleg különböző időpontokan küldi a RREQ-t, így azok nem ütköznek

32 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu32 Számlálással Ha E belső állomás k-nál többször szomszédjától hallja, hogy azok elküldték már a RREQ-t  E már nem továbbítja a RREQ-t  E feltételezi, hogy a k szomszéd együttesen már minden más szomszédjának elküldte a RREQ-t B D C A F E Broadcast Storm javítások

33 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu33 E Z <d<d Távolsági becsléssel E belső állomás meghallja, hogy Z szomszédja újraküldte a RREQ-t  Ha Z és E közti távolság kisebb egy d küszöbnél, E nem küldi tovább a RREQ-t  E és Z annyira közel vannak egymáshoz, hogy a lefedettségi területük majdnem megegyezik  Ha E szintén elküldi a RREQ-t, kicsi a nyereség (kevés új állomás hallaná a RREQ-t) Broadcast Storm javítások

34 Elárasztáson alapuló MANET routingok áttekintése

35 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu35 DSR Sok MANET routing használ elárasztást, pl. DSR Elársztás jellemző hibái:  Ütközés  Redundancia, felesleges terhelés “jittering”, random delay – ütközések elkerülésére Redundanciát szelektív újraküldéssel lehet csökkenteni

36 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu36 DSR Route Requests (RREQ) elárasztás RREQ újraküldésél frissíteni az útvonal-listát  szimmetrikus (bi-directional) link RREQ a célállomásnál egy Route Reply (RREP) üzenetet generál RREP a reverse-pathon megy végig Minden üzenet tartalmazza a teljes útvonalat

37 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu37 AODV DSR adatcsomag a teljes útvonalat tartalmazza Túl nagy fejléc, ami csökkenti a teljesítményt  Kis adatcsomagok  Hosszú útvonalak  Minden egyes csomagban benne van, nem elég az útvonal felderítésnél megjegyezni AODV javít a DSR-n, mivel routing táblákat tart fenn minden állomáson  Nem kell az útvonalat a csomagba tenni AODV is egy on-demand routing protokoll

38 2004. márc. 27 simon@tmit.bme.hu38 Helyzet-info alapon GPS-alapú helyzet meghatározás(LAR, DREAM) Becsült mozgási sebesség Becsült jelenlegi helyzet = terület (zone) A forrás és a becsült terület közti sáv Rádiós terjedés ≠ fizikai közelség (GEDIR) Lokális út-javítás (QL)

39 TORA => lásd később