شبکه های ادهاک متحرک Manet
شبکه های ادهاک متحرک (MANET)
شکل۱ : معماری ارتباطی در شبکه های ادهاک متحرک (MANET)
معرفی شبکه های MANET
شبکه های MANET یا Mobile Ad-Hoc NETworks نوع خاصی از شبکه های Ad-Hoc (شبکه های موردی بی نیاز از زیر ساخت یا infrastructure-less) است که دارای قابلیت تغییر موقعیت شبکه و همچنین خودسازماندهی (Self Configuration) می باشد. شبکه های MANET از اتصال بیسیم وسیله های متحرکی تشکیل می شود که هر وسیله می تواند به صورتمستقل در هر جهتی حرکت کرده و به صورت مکرر لینک های خود را به سایر گره های شبکه تغییر دهد. تمام گره ها در MANET مانند یک روتر عمل میکنند و دریافت کننده و ارسال کننده اطلاعات هستند.
یکی از مشخصه های شبکه های MANET ویژگی Self-Forming/Self-Healing است. یعنی تشکیل شدن و نگهداری این شبکه ها بدون نیاز به عامل خارجی بوده و توسط خود شبکه صورت می گیرد.
معماری ارتباطی شبکه های MANET
بعضی از شبکه های MANET محدود به ناحیه محلی از وسیله های بی سیم (مانند گروهی از کامپیوترهای لپ تاپ) هستند، درحالیکه برخی دیگر ممکن است به اینترنت متصل باشند. این موضوع را می توان در معماری ارتباطی شبکه های MANET که در شکل۱ به تصویر کشیده شده است، مشاهده نمود.
از آنجا که شبکه های MANET موبایل (متحرک) هستند، برای اتصال به شبکه های دیگر، از ارتباطات Wireless استفاده می کنند. این ارتباط می تواند یک ارتباط Wi-Fi استاندارد و یا رسانه دیگری همچون انتقال ماهواره ای یا Cellular باشد.
معیارهای ارزیابی پروتکل های MANET
گسترش لپ تاپ ها و شبکه بندی بیسیم ۸۰۲.۱۱/Wi-Fi از اواسط ۱۹۹۰ موجب شد MANET تبدیل به یک موضوع تحقیقاتی محبوبی شود. مقالات آکادمیک بسیاری پروتکل ها و توانایی های آنها را با متغیر در نظر گرفتن درجه تحرک گره ها در یک محدوده مشخص و معمولاً با درنظر گرفتن فاصله چندگامی بین گره ها ، ارزیابی کردند.
معیارهای ارزیابی پروتکل های MANET عبارتند از:
- نرخ ریزش بسته (Packet Drop Rate)
- سرباز مسیریابی (Routing Overhead)
- تأخیر انتها به انتهای بسته ها (End-to-End- Delay)
- توان عملیاتی شبکه (Network Throughput)
- مقیاس پذیر بودن (Scalability)
تعریف برخی اصطلاحات پرکاربرد در شبکه های MANET
مفهوم Wi-Fi
تکنولوژی مورد استفاده برای ارتباطات در شبکه های بی سیم است که در اکثر کارت شبکه های بی سیم و روترهای بی سیم پشتیبانی می شود. از استاندارد Wi-Fi برای ارتباطات بی سیم بین کارت شبکه تا روتر استفاده می شود. روتر نیز به یک شبکه دیگر یا یک مودم (کابلی یا DSL) وصل می شود تا دسترسی به اینترنت را برای کاربران متصل به شبکه بی سیم، فراهم نماید.
مجموعه استانداردهای IEEE802.11
IEEE نام تجاری مربوط به انجمن مهندسین برق و الکترونیک که برگرفته از عبارت Institute of Electrical and Electronics Engineers می باشد. IEEE 802.11 نام تجاری مجموعهاستانداردهای Wi-Fi می باشد که توسط مؤسسه IEEE طراحی شده و برای برقراری ارتباطات بی سیم از نوع Wi-Fi مورد استفاده قرار می گیرند.
مجموعه پروتکل های وای فای IEEE 802.11 به صورت چند نسخه مجزا ارائه شده است:
مفهوم Ad-Hoc
ادهاک در واقع برگرفته از یک عبارت لاتین به معنای “for this purpose” می باشد. ادهاک اغلب برای توصیف راه حل هایی به کار می رود که به صورت موردی (on-the-fly) برای یک هدف خاص توسعه داده شده اند.
در شبکه های کامپیوتری ، یک شبکه ادهاک به شبکه ای گفته می شود که برای اهداف تک نشست (single session) برپا شده و نیازی به روتر یا Base Station ندارد. برای مثال اگر بخواهید فایلی را برای لپ تاپ کسی بفرستید می توانید یک شبکه ادهاک بین کامپیوتر خودتان و لپ تاپ گیرنده برپا کنید. برای ارتباط دوطرفه بین فرستنده و گیرنده می توانید از یک کابل اترنت Crossover یا کارت شبکه بی سیم استفاه کنید. حال اگر نیاز به اشتراک گذاری فایل با بیش از یک کامپیوتر باشید، می توانید یک شبکه ادهاک multi-hop راه اندازی کنید که قادر به انتقال دیتا از طریق چندین گره باشد.
بنابراین می توان گفت، شبکه ادهاک ، یک ارتباط شبکه موقتی است که برای هدف خاصی (مانند انتقال دیتا از کامپیوتری به کامپیوتر دیگر) ایجاد شده است، درحالیکه اگر نیاز به یک ارتباط شبکه ای طولانی مدت داشته باشیم باید یک شبکه LAN راه اندازی شود.
مفهوم access point
یک AP به وسیله ای مانند روتر بیسیم گفته می شود که به وسیله های بی سیم اجازه می دهد به شبکه وصل شوند. اکثر AP دارای روترهای توکار هستند که سایر وسیله ها برای اتصال به شبکه باید به یک روتر متصل شوند. برخی از AP ها نیز از طریق سیم به وسیله های دیگر متصل می شوند. در اغلب خانه ها یک AP وجود دارد که به صورت یک روتر بیسیم بوده و به یک DSL یا مودم کابلی متصل است. برخی مودم ها نیز خودشان قابلیت بیسیم دارند و خودش یک AP محسوب می شوند. برخی شرکت های بزرگ برای اتصال بی سیم کارمندان از نواحی مختلف به یک شبکه مرکزی، از چندین AP استفاده میکنند. بنابراین AP ها تنها برای اتصال بی سیم به اینترنت استفاده نمی شوند بلکه در تأمین دسترسی به یک شبکه بسته نیز کاربرد دارند. برای مثال، یک شرکت ممکن است یک AP امن در اختیار کارمندان خود قرار دهد تا بتوانند به صورت بی سیم به فایل های روی یک سرور شبکه، دسترسی داشته باشند.
مفهوم Base Station
ایستگاه پایه اوایل به برج هایی گفته میشد که کنار جاده ساخته میشدند تا تماس های تلفن های سلولی را رله کنند. ولی در دنیای کامپیوتر، ایستگاه پایه به access point های بی سیم برای کامپیوترهای مجهز به کارت بی سیم گفته می شود. در واقع BS ها روترهایی هستند که با استفاده از استاندارد Wi-Fi با تجهیزات ارتباط برقرار میکنند. ۸۰۲.۱۱b و ۸۰۲.۱۱g از استانداردهای رایج وای فای هستند. از تولید کننده های BS های بیسیم می توان به کمپانی های Netgar, Linksys, D-Link اشاره نمود. خوشبختانه در مورد ارتباط بیسیم کارت های وایرلس با BS های تولید شده توسط کمپانی های مختلف، محدودیتی وجود ندارد و کافی است سخت افزار مبتنی بر استاندارد Wi-Fi باشد.
الگوی حرکت (Mobility Pattern)
حرکت موجودیت های متحرک (موبایل) در یک شبکه موردی متحرک (MANET) ، توسط پارامترهایی همچون شتاب، جهت و سایر پارامترهای حرکت از همدیگر متمایز می شود. هر گره متحرک با تغییر این پارامترها، الگوی حرکت متفاوتی از خود نشان خواهد داد.
مدل حرکت (Mobility Model)
مدل حرکت ، استراتژی یا سیاستی است که در هر زمان، نحوه تغییر پارامترهای حرکت گره های متحرک را معین می کند. مدل های حرکت مختلفی وجود دارد که هر کدام برای عینی سازی حرکت یک نوع از موجودیت واقعی مناسب می باشد. برای مثال الگوی حرکت انسان ها با حرکت خودروها متفاوت است.
مسیریابی در شبکه های MANET
یکی از پارامترهای تمایز شبکه های MANET با شبکه های دیگر، متفاوت بودن پروتکل های مسیریابی Manet می باشد. پروتکل های مسیریابی مختلفی برای شبکه های MANET ارائه شده ولی پروتکل های مسیریابی AODV و DSR بیشتر از سایر پروتکل ها مورد توجه محققین قرار گرفته اند. در مقاله مقایسه دو پروتکل مسیریابی DSR و AODV بررسی دقیقی روی ویژگی ها و ساختار این دو پروتکل مسیریابی صورت گرفته است که مطالعه آن برای آشنایی با این دو پروتکل مسیریابی شبکه های MANET مفید خواهد بود.
تقسیم بندی شبکه های MANET
شبکه های MANET از لحاظ ویژگی های مختلف شبکه به انواع مختلفی تقسیم بندی می شوند:
- شبکه های ادهاک خودرویی (VANET)
- شبکه های ادهاک خودرویی هوشمند (InVANET)
- شبکه های ادهاک هوابرد (FANET)
- شبکه های ادهاک گوشی هوشمند (SPAN)
- شبکه های ادهاک متحرک مبتنی بر اینترنت (iMANET)
- شبکه های MANET نظامی یا تاکتیکی
کاربردهای شبکه های MANET
شبکه های MANET کاربردهای بسیاری دارد که تعدادی از این کاربردها عبارتند از:
- مانیتورینگ محیط با استفاده از حسگرها
- ارتباطات ادهاک خودرویی
- ایمنی جاده
- سلامت
- منزل
- پیغام رسانی Peer-to-Peer
- عملیات نجات سوانح
- پدافند زمینی،هوایی و دریایی
- سلاح ها
- ربات ها
چالش های شبکه های MANET
- تغییر مداوم ویژگی لینک های وایرلس
- محدود بودن برد انتقال بیسیم
- Packet Loss بالا به دلیل خطاهای مکرر در انتقال
- تغییر مداوم مسیرها به دلیل تحرک گره ها
- افراز مداوم شبکه به دلیل حرکت تصادفی گره ها
شبیه سازی شبکه های MANET
برای شبیه سازی شبکه های MANET شما می توانید از شبیه سازهای شبکه موجود در لیست زیر استفاده نمایید:
البته هر کدام از این شبیه سازها ویژگی های خاص خودشان را دارند. برای انتخاب صحیح شبیه ساز برای شبیه سازی شبکه های MANET ، پیشنهاد می کنیم مقاله مربوط به آشنایی با شبیه سازی شبکه را مطالعه نمایید.
مطالعات مقایسه ای بین شبیه سازهای MANET نشان می دهد که اگر بخواهیم شرایط واقعی MANET را ایجاد کنیم باید فاکتورهای زیر را در فرآیند شبیه سازی مدنظر داشته باشیم:
- موانع
- مدل های جریان ترافیک
- مدل های حرکت
- متغیر بودن سرعت و تحرک گره ها
- ازدحام ترافیک
دوره آموزشی مرتبط با این موضوع
درباره مجید شبیری
کارشناس ارشد فناوری اطلاعات از دانشگاه صنعتی امیرکبیر. مدیر و مؤسس "علوم نوین امیرکبیر"، متخصص برنامه نویسی، شبکه، لینوکس و امنیت. از سال 84 همزمان با شروع تحصیلات دانشگاهی، وارد حوزه تخصصی مهندسی نرم افزار شدم و اکنون مشغول تحقیق، توسعه و آموزش در حوزه بلاک چین هستم و معتقدم بلاکچین به زودی فضای کسب و کارها را منقلب خواهد کرد.
نوشته های بیشتر از مجید شبیری
دیدگاهتان را بنویسید