مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار  – ایران ترجمه – Irantarjomeh

 

مقالات ترجمه شده آماده گروه کامپیوتر
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی -- تذکر: برای استفاده گسترده تر کاربران گرامی از مقالات آماده ترجمه شده، قیمت خرید این مقالات بسیار کمتر از قیمت سفارش ترجمه می باشد.  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر -- مقالات آماده سفارش داده شده عرفا در زمان اندک یا حداکثر ظرف مدت چند ساعت به ایمیل شما ارسال خواهند شد. در صورت نیاز فوری از طریق اس ام اس اطلاع دهید.

قیمت

قیمت این مقاله: ۱۸۰۰۰ تومان (ایران ترجمه - irantarjomeh)

توضیح

بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.

مقالات ترجمه شده کامپیوتر - ایران ترجمه - irantarjomeh

www.irantarjomeh.com

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

شماره      
۸۱
کد مقاله
COM81
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
بررسی پروتکل های مسیریابی چند پخشی مبتنی بر مش و درخت برای شبکه های اقتضایی چند جهشی سیار (MANETs)
نام انگلیسی
Exploring Mesh- and Tree Based Multicast Routing Protocols for MANETs
تعداد صفحه به فارسی
۶۳
تعداد صفحه به انگلیسی
۳۵
کلمات کلیدی به فارسی
شبکه های اقتضایی ادهاک (Ad-Hoc)، محاسبه سیار، سیستم چند پخشی، پروتکل های مسیریابی، بیسیم
کلمات کلیدی به انگلیسی
Ad-Hoc Networks, Mobile Computing, Multicast, Routing protocols, Wireless
مرجع به فارسی
دپارتمان مهندسی کامپیوتر
دانشگاه کالیفرنیا، سانتا کروز
مرجع به انگلیسی
University of California, Santa Cruz, Computer Engineering Department
سال
۲۰۰۳
کشور
ایالات متحده

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

 

بررسی پروتکل های مسیریابی چند بخشی مبتنی بر مش و درخت برای شبکه های اقتضایی چند جهشی سیار (MANETs)
چکیده
اخیراً این موضوع آشکار شده است که سرویس های مبتنی برگروه جزء یکی از کلاسهای کاربردی اولیه می‌باشند که به وسیله شبکه های اقتضایی چند جهشی سیار (MANETها) مد نظر می‌باشند. در نتیجه، چندین پروتکل مسیریابی چند بخشی خاص- MANET پیشنهاد شده اند. با وجود آنکه این پروتکل ها تحت سناریوهای خاص همانند تحرک، بارهای ترافیکی و شرایط شبکه، عملکرد متناسبی را از خود نشان داده‌اند، هیچکدام از آنها به صورت واحد معرف یک وضعیت بهینه در کلیه سناریوها نخواهند بود. هدف از این مقاله مشخص نمودن عملکرد پروتکل های چند بخشی در محدوده گسترده ای از سناریوهای MANET می‌باشد. به منظور انجام این هدف، ما نسبت به ارزیابی عملکرد طرح های مسیریابی چند بخشی مبتنی بر مش و درخت در ارتباط با سیستم سیلابی و پروتکل های توصیه شده جهت سناریوهای MANET خاص اقدام نمودیم.
بر مبنای نتایج تحلیل و شبیه سازی، ما همچنین دو نوع از انشعاب‌های مرتبط با سیستم سیلابی را پیشنهاد می‌نماییم: سیستم سیلابی حوزه ای و سیستم هایپر سیلاب یا ابر سیلاب، که بترتیب بعنوان ادواتی جهت کاهش سربار و افزایش اطمینان پذیری یا اعتبار بکار گرفته می‌شوند. از جمله دیگر مواردی که مطالعه جاری در آن به ایفای نقش خواهد پرداخت، بررسی تطبیقی گوناگونیهای پیشنهادی سیستم سیلابی در برابر سیستم سیلابی ساده و سیستم مسیریابی MANET مبتنی بر مش و درخت می‌باشد. در این شبیه سازی ها، علاوه بر سناریوهای «سنتزی» یا «ساختگی»، از رویه‌های واقعی‌تر MANET نظیر سیستم کنفرانس  و واکنش سریع و اضطراری بهره می‌جوییم.
 کلمات کلیدی: شبکه های اقتضایی یا ادهاک (Ad-Hoc)، محاسبه سیار، سیستم چند بخشی، پروتکل های مسیریابی، بی سیم
۱- مقدمه
شبکه های اقتضایی یا ادهاک چند جهشی سیار (MANETs) شبکه هایی به شمار می‌آیند که دارای هیچگونه زیر ساختار شبکه ثابتی نخواهند بود. در یک MANET، هیچگونه تمایزی بین یک میزبان و یک مسیریاب وجود ندارد، چرا که کلیه گره ها می‌توانند هم نقش منابع را بازی نمایند و هم بعنوان ارسال کننده های ترافیکی شبکه مد نظر می‌‌باشند. بعلاوه، کلیه اجزای MANET می‌توانند سیار باشند.
MANET ها از شبکه های سیار دارای زیر ساختار ثابت سنتی، جائیکه تحرک تنها در جهش آخر رخ می‌دهد، متفاوت می‌باشند. با وجود آنکه مسائلی نظیر مدیریت آدرس دهی در چنین سیستم‌هایی به وجود می‌آیند، توابع شبکه هسته (مخصوصاً مسیریابی) تحت تاثیر قرار نمی‌گیرند. در مقابل MANET ها نیازمند تغیرات اساسی در زمینه مسیریابی و پروتکل های ارسال پاکت متعارف، در هر دو مبحث ارتباطات تک بخشی و چند بخشی، می‌باشند. مکانیزم های مسیریابی متعارف، که بر مبنای مسیریابهایی هستند که اقدام به حفظ حالت توزیعی در حول و حوش توپولوژی شبکه می‌نمایند، برای شبکه های دارای سیم طراحی شده اند و بخوبی در شبکه های سیار، که دارای زیر ساختار ثابتی هستند، عمل می‌نمایند. با این وجود، تغییرات توپولوژیکی در MANETها بصورت بسیار مکرر رخ داده و سبب می‌شود تا مکانیزم های مسیریابی متعارف علاوه بر ناکارا  بودن هزینه بالایی را نیز به تحمیل نمایند.
پس از مشخص شدن آنکه ارتباطات مبتنی برگروه بعنوان یکی از کلاس‌های کاربردی کلیدی در محیط های MANET به شمار می‌آید، تعدادی از پروتکل های مسیریابی چند بخشی MANET پیشنهاد شدند [۷,۱۸, ۶, ۱۹, ۲۰, ۸]. این پروتکل ها را می‌توان برحسب دو معیار مختلف طبقه بندی نمود. اولین معیار در ارتباط با حفظ وضعیت مسیریابی است و مکانیزم های مسیریابی را به دو دسته طبقه بندی می‌نماید: مکانیزم های کنشی و مکانیزم های واکنشی. پروتکل های کنشی وضعیت مسیریابی را حفظ می‌نمایند، در حالیکه پروتکل های واکنشی سبب کاهش تأثیر تغییرات مکرر توپولوژی از طریق تحصیل مسیرها بر حسب تقاضا خواهند شد.
معیار دوم پروتکل ها را بر مبنای ساختار کلی داده ها که جهت ارسال پاکت های چند بخشی استفاده می‌شوند دسته بندی نموده است. پروتکل های موجود بر این مبنا یا به صورت پروتکل‌های مبتنی بر درخت می‌باشند و یا آنکه به صورت پروتکل های مبتنی بر مش عرضه می‌شوند. همانند سیستم مسیریابی چند بخشی ثابت (غیر سیار)، پروتکل های مبتنی بر درخت اقدام به ایجاد درختی می‌نمایند که داده های چند بخشی از طریق آن ارسال خواهند شد. با وجود، کارایی مطلوب در پهنای باند، پروتکل های مبتنی بر درخت غالباً ارائه دهنده یک سیستم قدرتمند نمی‌باشند. برخی از خصیصه های کلیدی MANETها، نظیر پیاده سازی سریع، آنها را بخوبی برای محیط های بحرانی متناسب می‌سازد ( نظیر میدان های جنگ یا بازسازی فجایع یا بلایا)، جائیکه داشتن توان بالا و اطمینان پذیری جزء ضروریات کار تلقی می‌شود. بنابراین، یکی از چالش های اصلی برای مسیریابی چند بخشی در MANETها نیاز جهت حاصل آوردن قدرتمندی و توان بالا، در مبحث حضور سیستمی یکپارچه و کاملا پویا، و رویارویی با قطعی مکرر گره ها می‌باشد. برای نیل بدین هدف، پروتکل های مبتنی بر مش اقدام به ایجاد یک مش برای ارسال داده های چند بخشی نموده و از این طریق توانسته اند ضروریاتی چون قدرتمندی و اطمینان پذیری، با توجه به افزونگی مسیر به صورت ذاتی در مش ها، را مخاطب قرار دهند.
نکته تمرکز تحقیق ما بررسی فضای طراحی پروتکل های مسیریابی چند بخشی در MANETها می‌باشد. علی الخصوص یکی از اهداف این مقاله توصیف ویژگی های سنجشی یا متریک پروتکل‌های مبتنی بر مش و مبتنی بر درخت برای محدوده گسترده ای از شرایط MANET و ایجاد ارتباطات برای پروتکل ها و بگونه ای می‌باشد که بهترین تناسب را با ویژگی های استقرار خاص MANET داشته باشند. در نهایت، ما اقدام به اعمال شبیه سازی های گسترده ای نموده و برای اینکار از سیستم هایی که دارای تحرک بالا و محدوده گسترده ای از تحرک وشرایط بار ترافیکی می‌باشند استفاده نموده ایم و علاوه بر این از ویژگی های گروهی چند بخشی متفاوت ( نظیر تعداد منابع و تعداد گیرنده ها) بهره گرفته ایم. مطالعه ما اقدام به مقایسه عملکرد پروتکل مسیریابی چند بخشی بر حسب تقاضا (ODMRP) [۷] بعنوان شاخص پروتکل های مبتنی بر مش در برابر پروتکل بردار فاصله برحسب تقاضای اقتضایی چند بخشی (MAODV) [۱۸] بعنوان شاخص پروتکل های مبتنی بردرخت خواهد نمود. هر دوی این پروتکل ها متعلق به دسته بندی واکنشی می‌باشند. بعنوان معیاری متناسب در این مقایسه ها، ما از سیستم سیلابی استفاده نمودیم که از نکته نظر بحث ساده ترین و قدیمی‌ترین تکنیک مسیریابی مبتنی بر مش می‌باشد. علیرغم سربار سنگین، چنین سیستمی ‌ارائه دهنده بهترین تضمین تحویل، برای سیستم‌های تک بخشی، چند بخشی و ارسال از طریق شبکه های دارای سیم، می‌باشد. با این وجود، با توجه افزونگی سیلابی در رویه‌های ارسال احتمال بروز تراکم و برخورد وجود خواهد داشت. (برخی از نتایج شبیه سازی اولیه ما را می‌توان در [۱۵] یافت).
دلیل انتخاب ODMRP بواسطه آن است که این سیستم بهترین عمل را در مطالعه تطبیقی در [۱۳] نشان داده است. در حقیقت، [۱۳] اقدام به مقایسه عملکرد ODMRP و CAMP [۶] بعنوان پروتکل‌های مبتنی بر مش در برابر AMRoute  [۲] و AMRIS  [۲۰] بعنوان پروتکل های مبتنی بر درخت نموده است. بخش مطالعه عملکرد تطبیقی این مقاله بطرق مختلف متفاوت از مبحث [۱۳] خواهد بود. در ابتدا ما از MAODV بعنوان شاخص سیستم مسیریابی چند بخشی مبتنی بر درخت استفاده نمودیم، چرا که چنین سیستمی‌ محدودیت های AMRoute وAMRIS، که هر دو وابسته به پروتکل مسیریابی تک بخشی اصلی می‌باشند، را نخواهد داشت. بعلاوه، AMRoute در معرض لوپ های مسیریابی ناپایدار خواهد بود. یکی دیگر از ویژگی های قابل تمایز مطالعه ما آن است که چنین رویه ای اقدام به بررسی محدوده گسترده تری از سناریوهای MANET  نوده و براین مبنا این پروتکل های تحت شرایط سخت عملکرد شبکه قرار گرفته‌‌اند که شامل تحرک بالاتر و بار ترافیکی بیشتر  و همچنین ویژگی های متنوع تر گروه چند بخشی (نظیر تعداد منابع ترافیکی، اندازه گروه و تراکم) خواهد بود. در نهایت، علاوه بر محیط های ساختگی یا سنتزی MANET، مطالعه ما همچنین سناریوهای واقعی تری، نظیر سیستم های کنفرانس و عملیات واکنش سریع یا اضطراری، را مورد توجه قرار می‌دهد.
بر مبنای این نتایج شبیه سازی ما همچنین اقدام به بررسی نیاز برای پروتکل های جدیدی می‌نماییم که قابلیت تضمین تحویل بالاتر با سربار کمتر را داشته باشند. سربار پروتکل مسیریابی علی الخصوص می‌تواند در سناریوهای متعارف MANET مضر باشد، جائیکه گره ها هم دارای محدودیت های پهنای باند و هم محدودیت های انرژی خواهند بود. با وجود آنکه سیستم سیلابی هیچگونه ترافیک کنترلی را فراهم نمی‌آورد، این مبحث شامل رویه های ارسالی تکراری و افزونگی خواهد بود. بر این مبنا، ما سیستم سیلابی حوزه ای، یکی از گونه های متنوع سیستم سیلابی که هدف از آن کاهش سرباری است که به صورت ذاتی در سیستم سیلابی ساده وجود دارد،  را مورد بررسی قرار می‌دهیم. نتایج شبیه سازی نشان می‌دهند که در محدوده های تحرک پایین (۰ الی۷۵ کیلومتر در ساعت )، سیستم سیلابی حوزه ای سربار کمتری را حاصل نموده که خود معرف سربار کمتر به میزان ۲۰ درصد در مقایسه با سیستم سیلابی معمولی و ۱۵% در مقایسه با ODMRP است. به طور قابل توجه، در «سناریوهای واقعی» این صرفه جویی در سربار، با توجه به نسبت های ارسال پاکت قابل مقایسه یا بهتر در مقایسه با ODMRP و MAODV حاصل شده است. این سربار کمتر، در محیط هایی که با محدودیت انرژی روبرو می‌باشند، کاملاً حیاتی تلقی می‌گردد.
بعلاوه، ما اقدام به بررسی نوع دیگری از سیستم سیلابی نموده که تحت عنوان سیستم ابر سیلاب در مبحث مرتبط با سناریوهای MANET خوانده می‌شود، جائیکه اطمینان پذیری بعنوان مبحث اصلی مد نظر خواهد بود. از طریق شبیه سازی های انجام شده، ما نشان می‌دهیم که سیستم ابر سیلابی قابلیت فراهم آوردن میزان دستاورد بهتری در مبحث اطمینان پذیری مخصوصاً در حالت تحرک بالا (۷۵ الی۱۵۰ کیلومتر در ساعت) را خواهد داشت که چنین دستاوردی به بهای یک افزایش سربار در مقایسه با سیستم سیلابی ساده حاصل خواهد شد. سیستم های کاربردی با هدف حیاتی/ بحرانی، که نیازمند اطمینان پذیری بالا و تحویل به موقع در حضور گره های سریع الانتقال می‌باشند ( نظیر فرودگاه ها)، ممکن است تمایل به پرداخت قیمت بالاترسربار بیشتر را داشته باشند.
ادامه این مبحث به شرح ذیل سازماندهی شده است. در بخش بعد، ما سیستم های ODMRP و MAODV را مورد مطالعه قرار می‌دهیم و به صورت مختصر چگونگی پیاده سازی سیستم سیلابی خود را تشریح خواهیم نمود. بخش۳ معرف محیط شبیه سازی استفاده شده، شامل تشریح تفصیلی پارامترهای شبیه سازی، می‌باشد. در بخش ۴، ما نتایج شبیه سازی، که در آن اقدام به مقایسه عملکرد پروتکل های مسیریابی چند بخشی مش (ODMRP و سیستم سیلابی) و درخت (MAODV) شده است، تحت سناریوهای مختلف MANET، همراه با مقایسه کمی این پروتکل‌ها بر مبنای نتایج حاصل شده، را ارائه می‌نمائیم. بخش ۵ سیستم های سیلابی حوزه ای و ابرسیلابی تشریح می‌شوند و بخش۶ ارائه دهنده نتایج شبیه سازی است که در آن پارامترهای مرتبط با توانایی و قدرت سیستم ها و سربار آنها در ارتباط با سیستم سیلابی ساده، ODMRP و MAODV تشریح شده است. ما نتایج هر دو سناریوهای سنتزی / ساختگی و همچنین سناریوهای واقعی MANET را ارئه می‌نماییم. بخش۷ تشریح کننده تحقیقات مرتبط می‌باشد و در بخش ۸ ما برخی از موارد مرتبط با نتیجه گیری و همچنین مباحث آتی راعرضه خواهیم نمود.
۲- بررسی سیستم چند بخشی مبتنی بر مش و درخت
در این بخش ما عملیات مسیریابی چند بخشی مبتنی بر مش و درخت را با استفاده از DMRP و MAODV، به ترتیب، بعنوان مثال هایی از پروتکل‌های مبتنی بر مش و درخت، را مورد بررسی قرار می‌دهیم. علاوه براین ما ویژگی های اصلی پیاده سازی سیستم سیلابی خود را تشریح خواهیم نمود.
۱-۲٫ پروتکل مسیریابی بر حسب تقاضا (ODMRP)
پروتکل مسیریابی چند بخشی بر حسب تقاضا (ODMRP) [۷]، بواسطه آنکه عضویت گروه و مسیرهای چند بخشی بوسیله منبع، و به هنگامی‌که داده هایی جهت ارسال وجود داشته باشند، ایجاد و آپدیت می‌گردند، جزء زیر مجموعه پروتکل واکنشی به شمار می‌آید. بغیر از پروتکل‌های چند بخشی متعارف که اقدام به ساختن یک درخت چند بخشی (چه به صورت خاص- منبع یا چه به صورت اشتراکی  بوسیله گروه) می‌نمایند، ODMRP بعنوان یک پروتکل مبتنی بر مش شناخته می‌شود. این پروتکل از زیر مجموعه ای از گره ها یا گروه ارسال جهت ارسال پاکت ها از طریق سیستم سیلابی حوزه ای استفاده می‌نماید.
۲-۲٫ بردار فاصله بر حسب تقاضای اقتضایی چند بخشی (MAODV)
MAODV بعنوان مثالی از یک پروتکل مسیریابی چند بخشی مبتنی بر درخت بشمار می‌آید (شکل۲ معرف تشکیل درخت MAODV است). مشابه با ODMRP، MAODV مسیرها را برحسب تقاضا ایجاد می‌نماید. اکتشاف مسیر بر مبنای یک درخواست مسیر Rreq و یک پاسخ مسیر Rrep خواهد بود. به هنگامی‌که منبع چند بخشی نیاز به مسیری به یک گروه چند بخشی داشته باشد، این منبع، از طریق فعال نمودن پرچم اتصال و آدرس مقصد به آدرس گروه چند بخشی، اقدام به ارسال یک پاکت Rreq خواهد نمود. عضوی از درخت چند بخشی، با بهره‌مندی  از یک مسیر جاری به مقصد، به این درخواست با پاکت Rrep جواب خواهد داد. گره های غیر عضو اقدام به انتشار مجدد Rreq خواهند نمود. هر گره در زمان دریافت Rreq جدول مسیر خود را آپدیت نموده و شماره ترتیبی و اطلاعات جهش بعدی برای گره منبع را نیز ثبت می‌کند. این اطلاعات جهت برگشت دادن Rrep  به منبع، بصورت ارسال تک بخشی، مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که گره منبع پاسخ های متعددی را برای درخواست مسیر خود دریافت دارد، این گره مسیری را انتخاب خواهد نمود که دارای تازه ترین شماره ترتیبی یا پایین‌ترین شمارنده جهش باشد. پس از آن، این گره اقدام به ارسال یک پیام فعال سازی چند بخشی Mact می‌نماید که جهت فعال ساختن این مسیر از منبع به گره که پاسخ را ارسال داشته است بکار گرفته خواهد شد. در صورتی که گره منبع یک پیام Mact  را در محدوده زمانی مشخصی دریافت نکند، این گره پیام Rreq دیگری را ارسال خواهد نمود. بعد از چندین بار سعی در دریافت (Rreq-Retries)، منبع مذکور اینگونه در نظر می‌گیرد که هیچگونه عضو دیگری از درخت برای دسترسی وجود نداشته و خود را بعنوان رهبر گروه خواهد دانست. رهبر گروه مسئول انتشار دوره ای پیام های سلام گروه (Grp-Hello) جهت حفظ  قابلیت اتصال پذیری می‌باشد. گره ها بصورت دوره ای اقدام به ارسال پیام هایی Hello، با توجه بدانکه time-to-live = 1 باشد، خواهند نمود تا آنکه اتصال پذیری محلی حفظ شود.
۳-۲٫ سیستم سیلابی
رویه پیاده سازی ما در مبحث مسیریابی، با استفاده از سیستم سیلابی، کاملاً استاندارد می‌باشد: به هنگامی‌که گره ای یک پاکت را دریافت می‌نماید، این گره اقدام به ارسال پاکت مربوطه خواهد نمود، به جز آنکه آن پاکت را قبلاً مشاهده نموده باشد. گره ها اقدام به نگهداری سابقه پاکت هایی که اخیراً دریافت نموده اند در حافظه پنهان (کش) خود خواهند نمود و پاکت های قدیمی‌تر جایگزین پاکت های دریافتی جدید خواهند شد. یک گره تنها به هنگامی اقدام به انتشار مجدد یک پاکت خواهد نمود که آن پاکت در حافظه کش آن گره موجود نباشد.
ما از یک تکنیک کاملاً شناخته شده تصادفی سازی جهت اجتناب از برخوردها استفاده می‌نماییم: به هنگامی‌که گره ای پاکتی را در یافت می‌دارد قبل از آنکه اقدام به ارسال آن نماید، این گره با در نظرگیری یک  بازه زمانی تصادفی، بین صفر و flooding interval، به انتظار خواهد نشست.
۳- مدل شبیه سازی و روش شناسی
ما از ns-2 بعنوان سکوی شبیه سازی استفاده نمودیم. ns-2 یک شبیه ساز رویداد گسسته مشهور است که در ابتدا برای شبکه های دارای سیم طراحی شده است و متعاقب آن جهت پشتیبانی از شبیه سازی در مضامین بدون سیم سیار (و MANET) گسترش یافته است. علی الخصوص، ما از افزونه‌های CMU گروه مانارک (Monarch)،  که سبب شده است تا ns-2  اقدام به شبیه سازی MANETهای چند جهشی نماید، استفاده نمودیم [۴]. برخی از سناریوهای MANET که در شبیه سازی‌های ما به کار گرفته شده است با استفاده از تولید کننده سناریو برای شبکه های اقتضایی تولید شده است [۱۷]. آنها به تفصیل در بخش۲-۶ تشریح خواهند شد.
۱-۳٫ سناریوهای MANET
ما از دو نوع از سناریوهای MANET در شبیه سازی های خود استفاده می‌نماییم. در سناریوهای «سنتزی/ ساختگی»، پارامترهایی نظیر تحرک، اندازه گروه چند بخشی، منابع ترافیکی وتعداد گروههای چند بخشی با توجه به محدوده ای از مقادیر فرضی متنوع و متغیر خواهند بود. بعلاوه، نسبت به تعریف محیط های «واقعی‌تر» اقدام نمودیم که بازتاب دهنده سیستم های کاربردی خاص MANET می‌باشند، که عمدتاً شمال سیستم های تله کنفرانس یا کنفرانس از راه دور و سناریوهای ریکاوری و نجات بلایا یا فجایع رخ داده می‌باشند. این سناریوهای  واقعی‌تر MANET با استفاده از تولید کننده سناریوی که در [۱۷] ارائه شده است ساخته شده اند و جزئیات آن در بخش ۲-۶ تشریح خواهند شد.
۲-۳ مدل تحرک
مدل تحرک که در نگارش تصحیح شده مدل نقطه مسیر – تصادفی استفاده شده است نیز همچنین بعنوان مدل  توپ برگشتی (bouncing ball) معروفیت دارد. در این مدل، گره ها موقعیت های خود را به صورت تصادفی در محدوده مربوطه آغاز می‌نمایند. پس از آن هر گره یک مسیر تصادفی را برگزیده و حرکت خود در آن مسیر را تداوم داده تا آنکه به کرانه مشخص شده برسد. به هنگامی‌که این گره به کرانه یا مرز تعیین شده رسید این گره اقدام به انتخاب یک مسیر تصادفی دیگر نموده و حرکت خود را در آن مسیر ادامه داده تا آنکه دوباره به یک کرانه دیگر برخورد نماید. ویژگی مهم مدل تحرک تصحیح شده ما آن است که ما غالباً Vmin را بعنوان غیر صفر در نظر می‌گیریم. در حقیقت ما Vmin = Vmax را برای اغلب شبیه سازی های خود بکار می‌بریم. بر این مبنا،  مدل توپ برگشتی از نقص های مدل تحرک تصادفی، همانگونه که در [۲۱] نشان داده شده است، برخوردار نمی‌باشد.
۳-۳٫ مدل ترافیکی
تولید کننده/ ژنراتور ترافیک نرخ بیت ثابت (CBR) برای سناریوی ساختگی مورد استفاده قرار گرفت. اندازه بار مفید داده به میزان ۲۵۶ بایت تثبیت شد. فرستنده ها نیز به صورت تصادفی دربین گره های شبکه انتخاب شدند. ترافیک شبکه برای جمعیت های فرستنده مختلف به صورت ثابت در۵۰ کیلو بیت در ثانیه، از طریق تعدیل فاصله بین پاکتی برای منابع CBR، تامین شد. برای سناریوهای حقیقی ما همچنین از ژنراتور ترافیک ON-OFF استفاده نمودیم. هرمنبع نسبت به ارسال داده‌ها بصورت ۵ کیلو بیت در ثانیه، در یک دوره فعالیت ۳ ثانیه‌ای و زمان بیکاری۳ ثانیه‌ای، اقدام خواهد نمود.
۴-۳٫ سیستم های متریک (سنجشی)
ما از سیستم های متریک ذیل جهت ارزیابی عملکرد پروتکل های مسیریابی چند بخشی مختلف استفاده می‌نماییم.
  • ضریب تحویل پاکت که بعنوان نسبت تعداد کل پاکت های منحصربفردی که به وسیله گیرنده ها دریافت شده است، در برابر تعداد کل پاکت های ارسالی به وسیله کلیه منابع ضربدر تعداد گیرنده ها، تعیین می‌گردد.
  • سربار مسیریابی که نسبت بین تعداد بایت های کنترلی ارسال شده به تعداد بایت های دریافتی کنترلی می‌باشد. در ODMRP، بایتهای کنترلی در بردارنده پاکت‌های Join-Query وJoin-Table هستند. بعلاوه، این مورد شامل بایت های سرایند پاکت داده می‌باشد که به وسیله اعضای گروه ارسال فرستاده شده است. در MAODV، بایت های کنترلی مشمول پاکت های Rreq، Rrep، Mact، Hello و Grp-Hello می‌باشند. بعلاوه، این مورد شامل سرایندهای پاکت داده ای می‌باشد که به وسیله گره های واسطه ای ارسال شده است. در سیستم سیلابی، بایت های کنترلی شامل کلیه بایت های سرایند داده ای خواهد بود که به وسیله گره های شبکه ارسال شده است. ما علاوه براین، طول سرایندIP در محاسبه سربار مسیریابی را نیز در نظر گرفته ایم.
  • اطمینان پذیری یا اعتبار گروه نیز بعنوان برآورد تأثیر پروتکل مسیریابی در تحویل پاکت‌ها به کلیه گیرنده ها می‌باشد. ما اطمینان‌پذیری گروه را بعنوان نسبت تعداد پاکت‌های دریافت شده به وسیله کلیه گیرنده های چند بخشی در برابر تعداد پاکت های ارسالی محاسبه می‌کنیم. بنابراین، برای این سیستم سنجشی/ متریک، یک پاکت تنها در صورتی بعنوان پاکتی تحویلی شناسایی می‌شود که آن پاکت بوسیله هر یک از اعضای گروه چند بخشی تحویل شده باشد.
پارامترهای دیگر
جدول ۲ پارامترهای شبیه سازی عمومی‌ را خلاصه می‌نماید، در عین حال جدول۳ و۴ نیز اقدام به خلاصه سازی پارامترهای خاص ODMRP و MAODV به ترتیب خواهد نمود.

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

 

۴- نتایج شبیه سازی
در این بخش، ما  با توجه به مقایسه ODMRP، MAODV و سیستم سیلابی نتایج شبیه سازی را گزارش می‌نماییم. دراین شبیه سازی ها، ما از سناریوهای MANET سنتزی استفاده می‌کنیم که در آن پروتکل ها را در معرض محدوده گسترده ای از تحرک، بار ترافیکی و ویژگی های گروه چند بخشی (یعنی اندازه گروه و تعداد منابع) قرار می‌دهیم. ما هر شبیه سازی (در حالیکه کلیه پارامترهای به صورت ثابت باقی می‌مانند) را برای ۵ بار ادامه می‌دهیم، که هر بار با استفاده از یک مقدار پیگردی متفاوت این عمل انجام می‌پذیرد. هر نقطه داده در نمودار های ذیل، معرف میانگین حاصل آمده از کلیه ۵ رویه اجرایی خواهد بود. میله های خطای نشان داده شده در این نمودارها معرف فاصله اطمینان (CI) ۹۵% می‌باشند.
در این شبیه سازیها، فرستنده ها به صورت تصادفی از گروه چند وجهی انتخاب می‌شوند. کلیه گره‌ها بعنوان اعضا در زمان آغاز شبیه سازی ها بدین رویه پیوسته و همچنان بعنوان عضو در خلال مدت انجام شبیه سازی باقی می‌مانند.
۱-۴٫ تأثیر تحرک
آزمایش وضعیت تحرک شبکه شامل ۵  منبع ترافیکی و۲۰ گیرنده می‌باشد که به صورت تصادفی انتخاب شده اند. هر منبع اقدام به ارسال ۱۰ کیلو بیت در ثانیه نموده و بنابراین بار کلی شبکه به میزان۵۰ کیلو بیت در ثانیه گزارش شده است. میانگین سرعت گره بین  صفر و۱۵۰ کیلومتر در ساعت می‌باشد. سرعت ۱۵۰ کیلومتر در ساعت در ابتدا بعنوان سرعت های بالا فرض شده است. با این وجود، ما ادعا می‌نماییم که چنین سرعت بالایی به هنگامی‌که یک MANET  در گره های سریع السیر شامل می‌‌باشد می‌تواند منطقی به نظر برسد، همانند هلیکوپترها، هواپیماهای دارای بال ثابت و همچنین ماشین های پلیس،ادوات حمل و نقل نظامی‌و اورژانس.
۱-۱-۴٫ ضریب تحویل پاکت
شکل۳ معرف آن است که چگونه اعتبار پروتکل با توجه به تحرک (سرعت گره) متفاوت می‌باشد.
۲-۱-۴٫ سربار مسیریابی
شکل۴ نشان دهنده سربار کنترلی برحسب بایت داده انتقال یافته بعنوان تابع تحرک می‌باشد. توجه داشته باشید که سربار سیلابی با تحرک تغییر نخواهد کرد، چراکه تنها پاکت های سرایند داده در ارتباط با سربار می‌باشد. در ODMRP، فاصله Join-Query به میزان ۳ ثانیه در نظر گرفته شده و بنابراین سربار کنترلی با توجه به تحرک گره نسبتاً ثابت باقی می‌ماند. افزایش اندک در سربار در سرعت‌های بالاتر (حدود ۵۵ کیلومتر در ساعت) بواسطه این حقیقت است که تعداد بایت‌های داده تحویلی با توجه به افزایش تحرک کاهش می‌یابند.
۳-۱-۴٫ اطمینان پذیری/ اعتبار گروه
از آنجائیکه MANETها غالباً در بردارنده سیستم های کاربردی هدف- حیاتی (mission-critical) می‌باشند، سناریوهایی که نیازمند آن می‌باشند که ارسال داده بوسیله کلیه اعضای گروه چند بخشی در سرموعد مقرر دریافت شوند، کاملاً شایع می‌باشند. به هنگامی‌که یک پروتکل انتقال مطمئن اقدام به تعمیر اتلاف‌های تشخیص داده شده، بوسیله نقاط انتهایی ارتباطاتی، می‌نماید، داشتن بالاترین میزان ممکن نرخ تحویل از پروتکل مسیریابی اصلی سبب ارتقای کلی کارایی سیستم، شامل زمان پاسخ، خواهد شد. رویه‌های متریک مرتبط با اطمینان پذیری گروهی ما سعی بر حاصل آوردن میزان سودمندی پروتکل های مسیریابی در زمینه تحویل پاکت ها به کلیه اعضای گروه خواهند داشت.
۲-۴٫ تأثیر اندازه گروه چند بخشی
در این بخش از آزمایشات، ما بر روی تأثیر اندازه گروه (تعداد گیرنده ها) برروی عملکرد مسیریابی چندبخشی تمرکز می‌نماییم. تعداد فرستنده ها به میزان ۱۰ به طور ثابت در نظر گرفته شد، تحرک گروه در ۷۵ کیلومتر در ساعت برآورد شده و بار ترافیکی نیز میزان۵۰ کیلوبیت در ثانیه مشخص گردید. اندازه گروه نیز از۱۰ الی۴۰ گیرنده، با افزایش‌های ۵ تایی، متغیر بوده است.
۱-۲-۴٫ ضریب تحویل پاکت
شکل۶ نشان دهنده تنوع در اطمینان پذیری پروتکل بعنوان تابع اندازه گروه می‌باشد. توجه داشته باشید که سیستم سیلابی قابلیت حفظ ضریب تحویل خود به صورت کاملاً ثابت را داشته و این میزان تقریباً نزدیک به ۹۰ درصد برای اندازه های گروه مختلف می‌باشد. در مقایسه با ODMRP، ضریب تحویل سیستم سیلابی در حدود ۱۰ % بالاتر از اندازه گروه ۱۰ و در حدود ۶% بالاتر از اندازه گروه چند بخشی است که تا ۴۰ مورد افزایش یافته است. بطور قابل توجه، ضریب تحویل ODMRP با افزایش اندازه گروه، افزایش خواهد یافت. این مورد براستی سازگار با روشی است که بر مبنای آن پروتکل های مبتنی بر مش عمل می‌نمایند. به طور مثال، در ODMRP مش در نتیجه فرایند Join-Query – Join-Table شکل می‌گیرد. به هنگامی ‌که تعداد گیرنده ها افزایش می‌یابد، تعداد Join-Tables ارسالی در واکنش به Join-Queries نیز افزایش خواهد یافت. این امر سبب خواهد شد تا تعداد بالایی از گره ها در تعامل با مش بعنوان اعضای گروه ارسال عمل نموده و سبب افزایش اتصال پذیری و افزونگی مش می‌شود. بر این مبنا، ضریب تحویل پاکت با افزایش در گیرنده های چند بخشی افزایش خواهد یافت.
۲-۴٫ سربار مسیریابی
شکل۷ معرف آن است که چگونه سربار کنترلی با توجه به اندازه گروه تغییر می‌یابد. در مقادیر پایین اندازه گروه، سیستم سیلابی معرف بالاترین میزان سربار مسیریابی در بین کلیه پروتکل ها برای گروهها تا ۲۵ گیرنده می‌باشد. سربار سیستم سیلابی با توجه به اندازه افزایش گروه کاهش خواهد یافت. دلیل این امر آن است که کلیه گره ها بدون توجه به اندازه گروه اقدام به ارسال مجدد پاکت های اطلاعاتی خواهند نمود. با این وجود به هنگامی‌که اندازه گروه افزایش می‌یابد پاکت‌هایی که مجدداً ارسال شده‌اند نیز بواسطه تعداد پاکتهای ارسال شده به گیرنده‌های چندبخشی، از کارایی بالاتری برخوردار خواهند بود. برای این سناریوخاص، سربار مسیریابی ODMRP در بین سه پروتکل مشخص شده، برای اندازه های گروه بالاتر از ۲۵، بیشترین میزان خواهد بود. دلیل این امر بواسطه تعداد بالای Join-Tables ارسالی و افزونگی بالاتر و به هنگامی‌ خواهد بود که  تعداد اعضای گروه افزایش می‌یابد. در مورد MAODV، اندازه افزایش یافته گروه منجر به تعداد بالاتر پیام های Repair خواهد شد. با این وجود پاکت های اطلاعاتی نیازی به سیر در مسیرهای افزونگی متعدد نخواهند داشت که خود می‌تواند منجر به سربار مسیریابی کلی کمتری برای MAODV در مقایسه با ODMRP و سیستم سیلابی خواهد شد.
 
۳-۲-۴٫اطمینان پذیری گروه
شکل۸ معرف اطمینان پذیری گروه و گوناگونی آن با توجه به اندازه گروه می‌باشد. همانگونه که انتظار می‌رود، اطمینان پذیری گروه کلیه پروتکل‌ها، با توجه به اندازه گروه چند بخشی بزرگتر، با تنزل روبرو خواهد شد.
۳-۴٫ تأثیر تعداد منابع ترافیکی
در این مجموعه از آزمایشات ما اقدام به متوع سازی تعداد منابع چند بخشی از ۱۰ الی ۳۰، با افزایش ۵ تایی نموده و تعداد گیرنده گان را به صورت ثابت به میزان ۳۰ مورد در نظر گرفتیم و تحرک گره نیز در ۷۵ کیلومتر در ساعت تثبیت شد. برای هر مقدار از تعداد فرستندگان، بار کلی ترافیک به صورت ثابت در ۵۰ بیت درثانیه از طریق تغییر فاصله پاکت داخلی منابع CBR حفظ شد.
 
۱-۳-۴٫ ضریب تحویل پاکت
شکل ۹ نشان دهنده ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع تعداد فرستندگان می‌باشد. توجه داشته باشید که هر دو ضریب تحویل پاکت سیستم سیلابی و ODMRP بصورت نسبتاً  ثابتی با توجه به تعداد فرستندگان باقی می‌مانند. بنابراین آنها از درگیری و رقابت افزایش یافته در رنج نخواهند بود، به جزء در موردی که تعداد بیشتری از منابع وجود داشته باشند و جائیکه یک افت نسبی را بتوان مشاهده نمود که وابسته به اتلاف پاکت داده به علت برخورد می‌باشد.
۲-۳-۴٫ سربار مسیریابی
شکل۱۰ معرف آن است که چگونه سربار کنترلی با توجه به تعداد منابع ترافیک متغیر خواهد بود. سیستم سیلابی هیچگونه پیام های کنترلی را ارسال نداشته و بنابراین سربار مسیریابی آن با توجه به تعداد فرستندگان به صورت ثابت باقی می‌ماند. برای ODMRP، افزایش جمعیت فرستنده منجر به تعداد بیشتر Join-Reqs و Join-Tables خواهد شد.
۳-۳-۴٫ اطمینان پذیری/ اعتبار گروه
شکل۱۱ نشان دهنده گوناگونی وضعیت اطمینان پذیری گروه با توجه به تعداد منابع ترافیکی می‌باشد. ذکر این نکته قابل توجه می‌باشد که چگونه سیستم های سنجشی یا متریک با اطمینان پذیری و اعتبار مختلف اقدام به جذب رفتار مختلف وابسته به پروتکل می‌نمایند. برحسب  متریک ضریب تحویل پاکت، هر دو سیستم سیلابی و MAODV نسبتاً ضرایب تحویل بالایی (حدود۸۰ درصد) را از خود نشان می‌دهند، در عین حال، این ضریب برای بیش از۲۰ فرستنده در MAODV حدود ۶۵% می‌باشد.
۴-۴٫ گروههای چند بخشی متعدد
هدف از  این آزمایشات ارزیابی  این مسئله  است که چگونه گروههای چند بخشی متعدد برروی عملکرد سیستم مسیریابی چند بخشی مبتنی برمش و مبتنی بر درخت تأثیر می‌گذارند. برای شبیه سازی های چند گروهی، دو گروه چند بخشی مجزا استفاده می‌شوند که هر کدام از آنها دارای ۵ منبع و ۱۰ گیرنده خواهند بود. میانگین سرعت گره و بار کلی ترافیکی به میزان۲۰ کیلومتر در ساعت و ۵۰ کیلوبایت در ثانیه به ترتیب تثبیت شد. برای شبیه سازی های گروه واحد، ما از ۱۰ فرستنده و۲۰ گیرنده استفاده نمودیم. تحرک گره و بار کلی ترافیکی یکسان نیز استفاده شده است، بدان معنا که این سرعت۲۰ کیلومتر در ساعت و ۵۰ کیلوبایت در ثانیه در نظر گرفته شد.
۵-۴٫ تأثیر بار ترافیک شبکه
در این بخش، ما نسبت به ارزیابی تعریف افزایش بار شبکه برروی عملکرد پروتکل اقدام می‌نماییم. تعداد فرستنده ها به میزان ۱۰ ثابت شده و تعداد گیرنده ها نیز ۲۰ مورد تثبیت گردید. تحرک گره نیز در ۷۵ کیلومتردر ساعت تنظیم شد. بار کلی شبکه از۱۰ کیلو بیت در ثانیه به۵۰ کیلو بیت در ثانیه، با افزایش به میزان ۵ کیلو بیت در هر مرحله، رسید. چنین موردی ازطریق افزایش نرخ ارسال هر منبع از ۱ کیلو بیت در ثانیه به ۵ کیلو بیت در ثانیه محقق شده است. ترافیک حاصله این شبکه ترافیک CBR می‌باشد.
۱-۵-۴٫ ضریب تحویل پاکت
شکل۱۲ نشان دهنده ضریب تحویل پاکت بعنوان تابع بار ترافیکی می‌باشد. این امر مشاهده شده است که کلیه پروتکل ها تحت تأثیر افزایش در ترافیک شبکه می‌باشند. افزایش ترافیک شبکه منجر به درگیری بیشتری شده و سبب اتلاف پاکت بواسطه برخورد های بالاتر  و سرریز بافر می‌گردد. برای بارهای ترافیکی ملاحظه شده، سیستم سیلابی هنوز عملکرد بهتری در مقایسه با ODMRP و MAODV برحسب ضرایب تحویل خواهد داشت. با این وجود، ما انتظار داریم که عملکرد سیستم سیلابی در مقایسه با ODMRP و MAODV و به هنگامی‌که بار ترافیکی بر حسب تعداد بیشتر ارسال های تکراری افزایش می‌یابند، با تنزل روبرو شود.
۲-۵-۴٫ سربار مسیریابی
شکل۱۳ نشان دهنده سربار کنترل برحسب بایت داده تحویلی بعنوان تابع بار ترافیکی می‌باشد. این موضوع را می‌توان مشاهده نمود که سربار کنترل سیلابی، با افزایش بار، تقریباً ثابت باقی می‌ماند. سیستم سیلابی هیچگونه پاکت های کنترلی را ارسال نداشته و کلیه پاکت هایی که بوسیله یک گره دریافت شده‌اند دقیقاً، به هنگامی‌که نتیجه حاصله تقریباً سربار کنترلی ثابتی باشد، مجدداً ارسال خواهند شد.
۳-۵-۴٫ اطمینان پذیری گروه
شکل۱۴ معرف اطمینان پذیری گروه بعنوان تابع بار ترافیک می‌باشد. از این شکل می‌توان اینگونه استنباط نمود که اطمینان پذیری گروه برای کلیه پروتکل ها با افزایش در بار ترافیک، همانگونه که انتظار می‌رود، کاهش خواهد یافت. سیستم سیلابی دارای بالاترین اطمینان پذیری گروه در بین سه پروتکل تشریحی قبلی می‌باشد.
۶-۴٫ مقایسه کیفی پروتکل ها
جدول۶ مقایسه کیفی پروتکل ها بر مبنای آنالیز شبیه سازی ما در بخش های پیشین را نشان داده است.

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

 

۵- گوناگونی های سیستم سیلابی
نتایج شبیه سازی ما معرف آن است که سیستم سیلابی در مقایسه با  ODMRP و MAODV، مخصوصاً در حالت تحرک بالا و بار ترافیکی بالا، دارای اطمینان پذیری بالاتری می‌باشد. با این وجود، یکی از نقص های اصلی سیستم سیلابی افزونگی یا تکرار انتشارها می‌باشد که خود ممکن است به میزان قابل توجهی سبب افزایش سربار ارسال داده شود. افزونگی ارسالها مخصوصاً در شبکه های اقتضایی، جائیکه گره ها غالباً با محدودیت پهنای باند و انرژی روبرو هستند، می‌تواند سبب بروز صدمات جدی شود. در این بخش، ما اقدام به معرفی سیستم سیلاب حوزه ای می‌نماییم، یک گوناگونی سیلابی که هدف از آن کاهش انتشارهای دارای افزونگی می‌باشد. بر این مبنا چنین مبحثی بر اساس  اصول ابتکاری متفاوتی بنا شده است که ذیلاً اقدام به تشریح آن خواهد شد.
۱-۵٫ سیستم سیلاب حوزه ای
اصل کلی در ورای فلسفه سیستم سیلابی حوزه ای کاهش رویه‌های انتشار مجدد به منظور اجتناب از برخورد و به حداقل رسانی سربار می‌باشد. سیلاب حوزه ای برای محیط هایی که از نکته نظر تحرک با محدودیت هایی روبرو می‌باشند مناسب خواهد بود ( نظیر سناریوهای کنفرانس) جائیکه که گره ها دارای تحرک بالایی نبوده و بنابراین سیستم سیلابی ساده احتمالاً سبب به بار آمدن رویه‌های انتشار مجدد تکراری غیر ضروری خواهد شد. در حقیقت، اس.‌نی و همکاران نشان دادند که مساحت تحت پوشش انتشارهای متعاقب به میزان شدیدی کاهش یافته و تا حد ۰۵/۰% درصد، به هنگامی‌ که تعداد رویه های انتقال مجدد بیش از ۴ شد، افت خواهد داشت.
۲-۵٫ سیستم هایپر سیلاب (ابر سیلاب)
 سیستم هایپر سیلاب (ابر سیلاب) برای سناریوهایی که دارای تحرک بالایی می‌باشند مناسب است، جائیکه به مقادیر بالایی از اطمینان پذیری  نیاز خواهد بود. قیمتی که جهت تحصیل اطمینان پذیری بیشتر باید پرداخت نمود همانا داشتن سربار بالاتر می‌باشد.
۶- عملکرد گوناگونی های سیستم سیلابی
ما شبیه سازی های گسترده ای، جهت مقایسه عملکرد مرتبط با گوناگونی‌های سیستم سیلابی پیشنهادی در برابر سیستم سیلابی ساده، ODMRP و MAODV، را انجام داده ایم. یکی از ویژگی‌های جدید مطالعه ما آن است که، علاوه بر محیط های ساختگی تشریحی در بخش۳، ما همچنین از سناریوهای واقعی MAODV نیز استفاده نمودیم که عمدتاً متشکل از سیستم های کنفرانس و واکنش سریع همانند عملیات نجات می‌باشد (تشریحات مربوطه در بخش۲-۶ ذیل مشخص شده است). ما کار خود را با نتایج شبیه سازی سناریوهای MANET سنتزی آغاز می‌نماییم.
۱-۶ سناریوهای سنتزی (ساختگی)
مشابه با سناریوهای تشریح شده در بخش ۳، برای این شبیه سازی ها، ۱۵۰ گره به صورت تصادفی در یک محیط متشکل از ۱۵۰۰ متر مربع قرار داده شد. هر گره اقدام به ارسال حداکثر ۱۰۰۰ پاکت (هرکدام۲۵۶ بایت) در زمانهای مختلف در طی شبیه سازی  نموده اند. پهنای باند کانال گره ها نیز به میزان ۲ مگابیت در ثانیه در نظرگرفته شده و محدوده ارسال نیز ۲۲۵ متر مشخص شد. فرستنده ها به صورت تصادفی از اعضای گروه چند بخشی انتخاب شدند. کلیه گره‌های عضودر زمان شروع شبیه سازی ها بدین سیستم پیوسته و بعنوان عضو تا آخر شبیه سازی همچنان باقی می‌مانند. مجموع ترافیک شبکه به میزان ثابت۵۰ کیلو بیت در ثانیه حفظ شد. هر نقطه داده از طریق تحصیل میانگین ۵ رویه اجرایی با مقادیر پیگردی/ بنیادی مختلف حاصل شد.
۲-۶ سناریوهای حقیقی
علاوه بر این، ما از سناریوهای MANET «متعارف» نظیر سیستم های کنفرانس و عملیات نجات جهت مقایسه عملکرد پروتکل‌های تحت بررسی استفاده نمودیم. این سناریوها با استفاده از تولید کننده سناریو برای شبکه های ادهاک تولید شده و  جزئیات آن به تفصیل تشریح خواهد شد.
۱-۲-۶٫ سیستم کنفرانس
سناریوی کنفرانس شامل یک مجموعه ۵۰ گرهی، در مساحتی مشتمل بر۱۰۰۰ متر مربع با یک گره سخنگو (speaker) و سه گروه مخاطب شامل مخاطب۱، مخاطب۲ و گروه سیارها / سرگردان (wanderers) می‌باشد. هر دو مخاطب ۱ و۲ شامل۲۰ عضو هستند که در سرعت پایین (بین۲ الی ۵/۲ متر در ثانیه) با زمان وقفه بین صفر الی ۲ ثانیه در حرکت می‌باشند. حرکت سخنگو با استفاده از  حرکت براونی (brownian motion) مدلسازی شد، جائیکه حرکت گروههای مخاطب نیز با استفاده از حرک نقطه مسیر تصادفی مدلسازی شده و حرکت گره نیز محدود به یک ناحیه مشخص در داخل این آزمایش تعیین شد. گروههای سیار (سرگردان) حاوی ۹ گره می‌باشند که قابلیت حرکت در کل این توپولوژی را خواهند داشت. سرعت این گره ها به صورت تصادفی بین ۱ الی ۵ متر در ثانیه همراه با زمان وقفه صفر الی ۱ ثانیه ای در نظر گرفته شد. گروههای سرگردان بر مبنای مدل نقطه مسیر تصادفی حرکت می‌نمایند. گره سخنگو و ۲۰ گره مخاطب که به صورت تصادفی انتخاب شده اند بعنوان منابع اطلاعاتی عمل می‌نمایند.
۲-۲-۶ سناریوی واکنش اضطراری
برای سناریوی واکنش اضطراری، ما از یک میدانی به مساحت ۲۰۰۰ متر مربع  با مجموع ۷۵ گره بصورت دسته بندی ذیل استفاده نمودیم: ۲ هلیکوپتر، ۲ تیم نجات پرسنل  زمینی و ۲ تیم  با وسایل نقلیه زمینی. هلیکوپترها با سرعت در محدوده صفر الی ۵۰ متر در ثانیه برحسب مدل نقطه مسیر تصادفی حرکت می‌نمایند. اولین تیم وسیله نقلیه شامل ۲۵ گره می‌باشد، در حالیکه دومین تیم در بردارنده ۸ گره می‌باشد. اعضای هر دو تیم وسایل نقلیه برمبنای مدل نقطه مسیر تصادفی و با محدوده سرعت بین ۵ الی۱۵ متر در ثانیه حرکت می‌نمایند.تیم پرسنل زمینی متشکل از۲۰ گره است که با سرعت بین صفر الی ۵ متر در ثانیه و زمان وقفه بین صفر الی ۲ ثانیه حرکت می‌نمایند. هر تیم یک مساحت تحت پوشش کاملاً مشخص شده ای را  در حوزه خود قرار داده و دارای همپوشانی کافی جهت اطمینان از این موضوع می‌باشد که اطلاعات بخوبی در بین تیم های مختلف رله شود. ۲ هلیکوپتر و ۲۰ گره  انتخابی تصادفی دیگر بعنوان منابع اطلاعاتی برای این سناریو عمل می‌نمایند.
۷- تحقیقات مرتبط
از آنجائیکه سرویس های مبتنی برگروه بعنوان یکی از اولین سیستم های کاربردی MANETها شناخته می‌شوند، چندین پروتکل مسیریابی چند بخشی MANET پیشنهاد شده است. همانگونه که قبلاً تشریح شد، پروتکل های چند بخشی MANET را می‌توان بر مبنای چگونگی انتشار داده ها دسته بندی نمود، یعنی بر حسب سیستم های مبتنی بر درخت یا رویه های مبتنی بر مش. پروتکل‌های مبتنی بر درخت اقدام به انتشار داده ها در یک درخت نموده و کلیه اعضای گروه چند بخشی را تحت پوشش قرار می‌گیرند، اما در پروتکل های مبتنی برمش زیر مجموعه ای از گره‌های  شبکه (مش) مسئول ارسال داده ها به گیرنده های چند بخشی می‌باشند. پروتکل های MANET را می‌توان بر حسب این مورد نیز طبقه بندی نمود که چگونه آنها قابلیت اکتساب/ نگهداری مسیرها را خواهند داشت. پروتکل های واکنشی (یا برحسب تقاضا) مسیرها را برحسب تقاضا حاصل آورده و پروتکل های کنشی وضعیت مسیریابی را حفظ می‌نمایند. مثال های پروتکل های مبتنی برمش شامل ODMRP، CAMP [۶] و سیستم سیلابی می‌باشند. ODMRP بعنوان یک پروتکل واکنشی مطرح است، در حالی که CAMP یک پروتکل کنشی می‌باشد. سیستم سیلابی نیاز به حفظ و نگهداری وضعیت مسیریابی نخواهد داشت. AMRoute [۲] و AMRIS [۲۰] مثال هایی از سیستم کنشی، پروتکل های مبتنی بر درخت می‌باشند. MAODV معرف مثالی برای یک سیستم واکنشی، پروتکل مبتنی بر درخت، است. علاوه بر طرح های فوق، ما پروتکل مسیریابی ناحیه ای (ZRP) را نیز خاطر نشان می‌سازیم که از یک دیدگاه ترکیبی یا هیبرید استفاده می‌نماید که متشکل از رویه حفظ و نگهداری مسیر به صورت کنشی در بین گره ها در چارچوب یک ناحیه و مسیریابی واکنشی برای ارتباطات بین منطقه ای می‌باشد. طرح های مسیریابی هیبرید مخصوصاً برای سناریوهایی مفید می‌باشند که در آنها شبکه های اقتضایی یا ادهاک به زیرساختار دارای سیم از طریق های گیت وی متصل باشند. در چنین مواردی، گره های عضو نیازمند اتصال پذیری به شبکه دارای سیم بوده و ممکن است اقدام به حفظ مسیرها به گره های گیت وی در کلیه زمانها نمایند.
۸- نتیجه گیری
در این مقاله، ما اقدام به بررسی آزمایشات مرتبط با نتیجه گیری های حاصله در باب ارزیابی دو دیدگاه مختلف در سیستم های ارتباطاتی چند بخشی در شبکه های اقتضایی سیار (MANETها) نمودیم، که در حقیقت در بردارنده سیستم های چند بخشی مبتنی بر مش و مبتنی بر درخت می‌باشند. یکی از مضامین اصلی که در این بررسی مد نظر قرار گرفت در ارتباط با تحلیل هدفمند ما از این دو دسته بندی های مرتبط با پروتکل مسیریابی چند بخشی می‌باشد تا آنکه بتوانیم رفتار آنها را تحت یک محدوده وسیعی از سناریوهای MANET، شامل تحرک مختلف و شرایط باری ترافیک، همچنین ویژگی های گروه چند بخشی (نظیر اندازه، تعداد منابع، گروههای چند بخشی متعدد و غیره)، را تحت بررسی قرار دهیم. از جمله دیگر موارد مطرح شده در این مطالعه استفاده از سناریوهای MANET واقعی نظیر سیستم های کنفرانس و واکنش اضطراری، در مبحث ارزیابی پروتکل های مسیریابی، می‌باشد. این سناریوهای MANET با استفاده از ابزار تولید سناریو ایجاد شدند [۱۷].
نتایج شبیه سازی ما نشان دهنده آن است که با وجود آنکه عملکرد کلیه پروتکل های چند بخشی بر حسب تحویل پاکت و اطمینان پذیری گروهی، به هنگامی‌که تحرک گره و بار ترافیکی افزایش می‌یابند، با تنزل و کاهش مواجه خواهد شد، پروتکل های مبتنی بر مش( نظیر سیستم سیلابی و ODMRP) عملکرد قابل توجه بهتری در مقایسه با پروتکل های مبتنی بر درخت ( نظیر MAODV) خواهند داشت. نتیجه گیری کلی از تجزیه و تحلیل تطبیقی بدین صورت حاصل می‌شود که سیستم سیلابی، که بعنوان ساده ترین مکانیزم مسیریابی بشمار می‌آید، فراهم آورنده بالاترین تضمین های مرتبط با تحویل پیام، در مقایسه با سیستم های ODMRP و MAODV، و در اغلب سناریوهای مد نظر، می‌باشد. ODMRP معرف قدرتمندی قابل توجه ای در زمینه ساختار مش خود می‌باشد. MAODV عملکردی  قابل مقایسه با دیگر پروتکل ها بر حسب ضریب تحویل پاکت و اطمینان پذیری گروهی نداشته است، اما از کمترین میزان سربار مسیریابی در بین پروتکل‌های تشریحی برخوردار است.
یک نقص شناخته شده سیستم سیلابی سربار ذاتی آن در قالب انتشارهای تکراری می‌باشد. این موضوع مخصوصاً در مورد گروههای چند بخشی متعدد مشهود خواهد بود، جائیکه سربار سیستم سیلابی با توجه به تعداد گروهها افزایش خواهد یافت. جهت محدود ساختن سربار بیش از حد سیستم سیلابی، ما بهره گیری از پروتکل سیلابی حوزه ای، که بعنوان بخشی از سیستم سیلابی به شمار می‌آید و در آن سعی می‌شود تا با بکارگیری اطلاعات گره های مجاور، مضمون ارسال مجدد به حداقل رسانده شود، را توصیه نمودیم. نتایج شبیه سازی نشان دهنده آن می‌باشند که سیستم سیلابی حوزه ای قابلیت کاهش سربار، در حدود ۲۰ % در مقایسه با سیستم سیلابی ساده و ۱۵% در مقایسه با پروتکل ODMRP، با توجه به ضرایب تحویل قابل قیاس، را دارا می‌باشد. یکی از موارد جالب مشاهده شده عملکرد سیستم حوزه ای در سناریوهای کنفرانس است، جائیکه این سیستم نشان دهنده عملکردی درخشان در زمینه تحویل داده با نرخ سربار مسیریابی اندک می‌باشد.
به منظور مخاطب قرار دادن مشکل اطمینان پذیری در سرعتهای بالای گره، ما همچنین اقدام به بررسی دیگر رویه ها و گوناگونی های سیستم سیلابی نموده و آن را تحت سیستم هایپر سیلاب (ابر سیلاب) مورد بررسی و مطالعه قرار دادیم. نتایج شبیه سازی معرف آن می‌باشد که سیستم هایپر سیلاب، براستی فراهم آورنده بهترین تضمین های مرتبط با تحویل پیام ها تحت شرایط سخت‌تر و دقیق‌تر (نظیر تحرک بالا، بار ترافیکی بالا) می‌باشد، اما چنین مقوله‌ای به بهای سربار بیشتر (در حدود ۱۰% در مورد سناریوی واکنش اضطراری ما)، در مقایسه با سیستم سیلابی، فراهم خواهد شد. با این وجود، ما عقیده داریم که سیستم ابر سیلاب را می‌توان در آن دسته از سناریوهای MANET توجیه نمود، که صرف نظر از هزینه و زمان، به بالاترین میزان گارانتی محتمل در مباحث حقیقی نیاز دارند.
یکی از نتیجه گیریهای حاصله از مطالعه ما آن است که با توجه به تنوع و گوناگونی MANET ها، برای هر نوع پروتکلی امکان پذیر خواهد بود تا تحت هر سناریو و شرایط عملیاتی بصورت بهینه عمل نماید. یکی از راهکارهای احتمالی توسعه راه حل های چند بخشی خاص برای هر نوع از شبکه و همچنین توسعه ادوات و ابزارهای مرتبط با جامعیت چنین رویه هایی می‌باشد. ما عقیده داریم که بهره گیری از یک دیدگاه تطبیقی و جامع در خصوص مسیریابی می‌تواند بعنوان بهترین راهکار جهت حل چنین مشکلی به شمار آید. در این دیدگاه گره ها می‌توانند به صورت دینامیکی اقدام به تغییر مکانیزم های مسیریابی بر مبنای درک خود از شرایط شبکه نمایند. با این وجود، این دیدگاه انطباقی معرف چالش های مختلفی نظیر موارد مطرح شده ذیل خواهد بود:
  • قابلیت همکاری یا یکپارچگی عملیات با بخش های دیگر و جامعیت مسائل.
  • مکانیزم هایی برای سوئیچینگ یا تبادل فعال، فوری و مکرر بین مکانیزم های مسیریابی چند بخشی مختلف و به هنگامی‌که یک میزبان سیار اقدام به تغییر نوع شبکه بعنوان بخشی از چنین مکانیسم‌هایی می‌نماید.
 
ما در حال حاضر در حال بررسی دیدگاه های انطباقی و جامع در زمینه سیستم مسیریابی MANET می‌باشیم. در عین حال، ما همچنین اقدام به توسعه مدلهای تحلیلی برای مکانیزمهای سیلابی نموده‌ایم تا آنکه ضروریات و محدودیتهای عملکرد را مشخص نموده و از این مدلها بعنوان ابزاری جهت ارزیابی نتایج شبیه سازی های خود استفاده نماییم.
 

بررسی پروتکل مسیریابی چند پخشی مش و درخت شبکه های اقتضایی سیار

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *