Адаптивная многоскачковая маршрутизация качества обслуживания

В многоскачковых сетях протоколы адаптивной маршрутизации качества обслуживания (AQoS или AQR). становятся все более популярными и имеют множество применений. Одним из приложений, в которых это может быть полезно, является мобильная одноранговая сеть (MANET).

Адаптивная маршрутизация QoS — это межуровневой оптимизации механизм адаптивной маршрутизации . Межуровневый механизм предоставляет актуальную локальную информацию о QoS для алгоритма адаптивной маршрутизации, учитывая влияние мобильности узла и производительности канала нижнего уровня. Множественные требования QoS удовлетворяются за счет адаптивного использования механизмов прямого исправления ошибок и многопутевой маршрутизации на основе текущего состояния сети. Полный механизм маршрутизации включает три части: (1) модифицированный алгоритм динамической маршрутизации от источника, который обрабатывает обнаружение маршрута и сбор параметров, связанных с QoS; (2) функция локальных статистических вычислений и мониторинга каналов, расположенная в каждом узле; и (3) интегрированный система принятия решений для расчета количества путей маршрутизации, длины четности кодирования и скорости распределения трафика.

Введение

Беспроводная одноранговая сеть состоит из набора мобильных узлов, соединенных между собой многопереходными беспроводными путями с беспроводными передатчиками и приемниками. Такие сети могут создаваться спонтанно и эксплуатироваться самоорганизующимся образом, поскольку они не полагаются на какую-либо ранее существовавшую сетевую инфраструктуру.

Появление мультимедийных приложений в сфере связи породило необходимость предоставления поддержка мобильного качества обслуживания (QoS) в одноранговых сетях, и таким приложениям требуется стабильный путь для обеспечения требований QoS. Однако топология одноранговых сетей очень динамична из-за непредсказуемой мобильности узлов. Кроме того, пропускная способность беспроводного канала ограничена. Таким образом, обеспечение QoS в таких сетях является сложным и трудным.

Маршрутизация QoS обычно включает в себя две задачи: сбор и поддержание актуальной информации о состоянии сети и поиск возможных путей для соединения на основе требований QoS. В настоящее время существует множество подходов для выполнения маршрутизации QoS, большинство из которых включают маршрутизацию только через сетевой уровень модели OSI . Некоторые подходы используют как сетевой, так и канальный уровень , но не учитывают межуровневое поведение. Это затрудняет количественную оценку параметров QoS и приводит к размышлениям о QoS, но не гарантирует QoS.

Для решения этой проблемы необходимо соответствующее межуровневое сотрудничество. Адаптивные схемы QoS предоставляют информацию о QoS, учитывая влияние мобильности узла и параметров канала нижнего уровня на производительность QoS.

Традиционные подходы к обеспечению качества обслуживания

Большинство подходов QoS имеют тенденцию фокусироваться только на одном параметре QoS (например, потере пакетов, сквозной задержке и пропускной способности). Например, хотя многие схемы, связанные с QoS, успешно сокращают потери пакетов за счет добавления избыточности в пакет, они делают это за счет сквозной задержки. Поскольку потеря пакетов и сквозная задержка обратно пропорциональны, может оказаться невозможным найти путь, который одновременно удовлетворяет ограничениям по задержке, потере пакетов и пропускной способности. Некоторые предлагаемые алгоритмы маршрутизации QoS учитывают несколько показателей, но без учета межуровневого взаимодействия. Многопутевая маршрутизация — это еще один тип маршрутизации QoS, которому уделяется много внимания, поскольку он может обеспечить балансировку нагрузки , отказоустойчивость и более высокую совокупную пропускную способность. Хотя этот подход уменьшает потери пакетов и сквозную задержку, он эффективен и надежен только в том случае, если можно найти взаимосвязь между количеством путей и ограничениями QoS.

Обзор схемы адаптивного QoS

Для реализации схемы адаптивной многопутевой маршрутизации необходимы три функции, распределенные в разных частях сети. Во-первых, необходима модифицированная функция динамической маршрутизации источника. Он занимается обнаружением маршрутов и сбором локальной информации, связанной с QoS, вдоль выбранного маршрута. маршруты. Во-вторых, в каждом узле имеется функция локальных статистических вычислений и мониторинга каналов. Эта функция используется для поддержки вышеуказанной функции маршрутизации. Он будет управлять и формировать информацию о локальной маршрутизации в каждом узле, которая включает таблицу, связанную с QoS. Третья функция будет отвечать за процесс принятия окончательных решений. Параметры адаптивной маршрутизации выводятся из алгоритма принятия решений на основе ограничений QoS. Это число N выбранных путей, длина четности k FEC, код и набор {R} скоростей распределения трафика на каждом пути. С помощью этих функций реализуется адаптивная многопутевая маршрутизация QoS.

Требования QoS могут основываться либо на задержке, либо на требованиях к задержке и пропускной способности, либо на требованиях к потере пакетов. Длина четности FEC получается из разницы между требованием задержки QoS и средней задержкой на выбранных путях при ограничении потери пакетов. Средняя потеря пакетов в этой схеме FEC достигается за счет использования нескольких путей маршрутизации. В то же время скорость распределения пакетов по каждому маршруту определяется в соответствии с принципами справедливой потери пакетов и балансировки нагрузки. Поддержание маршрутизации при тех же гарантиях QoS достигается без увеличения ее вычислительной сложности. Это необходимо было понять.

Адаптивная производительность QoS

Три функции (функция маршрутизации, функция локального статистического вычисления и мониторинга и интегрированная функция принятия решений) реализованы в различных частях мобильной сети. Благодаря распределенной структуре снижается сложность вычислений и реализации схемы маршрутизации. Кроме того, поскольку маршруты обнаруживаются на основе актуальной локальной информации и выбираются посредством оптимизационных вычислений, параметры маршрутизации (например, количество путей, длина четности FEC и скорость распределения трафика) являются динамическими и оптимизированными. Помимо поддержки множества требований QoS, в нашем процессе принятия решений учитываются ресурсы балансировки трафика и пропускной способности. Распределенная структура локальной статистики QoS, используемая при маршрутизации, позволяет масштабировать этот механизм поддержки QoS в мобильных сетях. Результаты моделирования показывают, что производительность (т. е. потеря пакетов и сквозная задержка) намного лучше и менее восприимчива к изменениям состояния (т. е. мобильности узлов, мощности передачи, характеристик канала и структуры трафика) сети. по сравнению с неадаптивной стратегией маршрутизации.

См. также

• Список протоколов специальной маршрутизации

Ссылки

• «Адаптивная маршрутизация QoS посредством межуровневого сотрудничества в одноранговых сетях», Хунсия Сан и Герман Хьюз, Журнал EURASIP по беспроводной связи и сетям, май 2005 г., Адаптивная маршрутизация QoS