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Algorithmische Probleme in Funknetzwerken XI

Algorithmische Probleme in Funknetzwerken XI. Klaus Volbert kvolbert@upb.de. Einführung. M obiles A d Hoc Net zwerk (MANET) Autonomes System aus beweglichen Teilnehmern (Knoten), die untereinander über drahtlose Verbindungen (Kanten) kommunizieren können. Drahtlose Kommunikation:

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Algorithmische Probleme in Funknetzwerken XI

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Presentation Transcript

  1. Algorithmische Probleme in FunknetzwerkenXI Klaus Volbert kvolbert@upb.de

  2. Einführung Mobiles Ad Hoc Netzwerk (MANET) Autonomes System aus beweglichen Teilnehmern (Knoten), die untereinander über drahtlose Verbindungen (Kanten) kommunizieren können. Drahtlose Kommunikation: • Omnidirektional (Funk) • Unidirektional (Richtfunk, Infrarot) Jeweils mit fester oder variabler Sendestärke

  3. Mobiles Ad Hoc Netzwerk Eigenschaften: • Keine feste Infrastruktur • Keine zentrale Verwaltung • Freie Bewegung der Teilnehmer • Dynamische Netzänderungen • Eigenständig oder Teil eines anderen Netzes • Keine Ortsinformationen • …

  4. A B C A B C D C D A B Probleme in MANETs • Interferenzen • Hidden Terminal Problem • Exposed Terminal Problem • Asymmetrie (var. Reichweite) • Zusammenhang und Routing • Dynamische Änderungen • Bewegung • Ein/Ausschalten

  5. Kommunikation in MANETs:Experimentelle Untersuchungen • Netzwerkschicht • Charles E. Perkins • Verbindungsschicht • Nitin Vaidya • IETF MANET Working-Group http://www.crhc.uiuc.edu/~nhv/presentations.html http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html

  6. Netzwerkschicht • Routingprotokoll • Bestimmung von Kommunikationswegen • Transport von Informationen entlang dieser Wege • Protokollklassen: • Proaktiv: Tabelle, kontinuierliche Aktualisierungen • Reaktiv: Aktualisierung auf Abruf • Hybrid: Teilweise Tabelle, Teilweise auf Abruf • Verteilte Routingvarianten: • Distanzvektor-Protokolle (count-to-infinity) • Linkzustands-Protokolle • Weitere Varianten: Fluten, Potential-Algorithmen, u.ä.

  7. Routingprotokolle • Proaktive Protokolle: • Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) • Optimized Link State Routing (OLSR) • Reaktive Protokolle: • Dynamic Source Routing (DSR) • Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) • Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) • Hybride Protokolle: • Zone Routing Protocol (ZRP) • Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR)

  8. Dynamic Source Routing • Jeder Knoten unterhält einen Wege-Cache • Ein Paket soll verschickt werden: • Cache wird überprüft: ex. ein Weg zum Zielknoten? • Falls nicht: Starte Wegeermittlung durch Fluten (Route Discovery) • Geflutete Pakete (Route Request) werden nur von Knoten weitergegeben, die das Paket noch nicht empfangen haben • Dabei wird jeder besuchte Knoten in den Paketkopf eingetragen • Ein Weg wird zurückgegeben (Route Reply), sobald er vollständig ermittelt wurde (z.B. Teil eines Weges im Cache gefunden) • Fehlerhafte Verbindungen werden erkannt und die Wege darüber aus dem Cache entfernt • Nachbarn werden nach Ersatzwegen gefragt oder eine neue Wegeermittlung gestartet (Route Maintenance)

  9. Verbindungsschicht • Übertragungstechniken: • FDMA, TDMA, CDMA, SDMA, CSMA/CD, CSMA/CA • Medium Access Control (MAC) • Probleme: Hidden Terminals und Exposed Terminals • Übertragung mit Bestätigungen (ACK) • MACA: RTS-CTS Austausch (Request-to-Send, Clear-to-Send) • Exponentieller BackOff • MACAW: Backoff ohne komplettes Zurücksetzen, dafür Verringerung bei erfolgreicher Übertragung um 1 • Probabilistische Protokolle • Bei variabler Sendestärke sende „Besetztzeichen“ (Busy Tone) auf zusätzlicher Frequenz (PCMA) • Weitere Varianten: PAMAS, D-MAC, …

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