RU2486703C1 - Routing method for wireless self-organising mobile data networks - Google Patents

Routing method for wireless self-organising mobile data networks Download PDF

Info

Publication number
RU2486703C1
RU2486703C1 RU2012112727/08A RU2012112727A RU2486703C1 RU 2486703 C1 RU2486703 C1 RU 2486703C1 RU 2012112727/08 A RU2012112727/08 A RU 2012112727/08A RU 2012112727 A RU2012112727 A RU 2012112727A RU 2486703 C1 RU2486703 C1 RU 2486703C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
packets
service
node
service packets
Prior art date
Application number
RU2012112727/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Валерьевич Абрамов
Юрий Владимирович Скирта
Олег Викторович Соковых
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран"
Priority to RU2012112727/08A priority Critical patent/RU2486703C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2486703C1 publication Critical patent/RU2486703C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: records in routing tables in each network node are updated by exchanging network topology information contained in service packets. Service packets which do not require fragmentation are transmitted over first layer low-speed communication channels, characterised by a first metric, and user packets are transmitted over second layer high-speed communication channels, characterised by a second metric. Network node communication update information is transmitted by first-type service packets, and after establishing a new connection with a node which is not included in the network or between two nodes belonging to different networks, information from the communication table is transmitted by second-type service packets. The lifespan of service packets depends on the network topology known to the network node, and time intervals between sending service packets are directly proportional to the total number of connections between network nodes.
EFFECT: shorter time for searching for an optimum route.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области связи и может быть использовано при построении беспроводной самоорганизующейся одноранговой мобильной сети (mobile ad hoc network - MANET) для передачи данных в виде цифровой информации.The invention relates to the field of communication and can be used to build a wireless self-organizing peer-to-peer mobile network (mobile ad hoc network - MANET) for transmitting data in the form of digital information.

Известен способ маршрутизации (https://datatracker.ietf.org/doc/rfc3561/), основанный на установлении маршрута от отправителя до адресата по требованию.A known routing method (https://datatracker.ietf.org/doc/rfc3561/), based on the establishment of a route from the sender to the addressee on demand.

Недостатком известного способа маршрутизации является длительный промежуток времени, требуемый на установление маршрута, что недопустимо в беспроводных сетях передачи данных, узлы которых обладают высокой мобильностью. Кроме того, известный способ не применим в сетях, в которых требуется обеспечить минимальные интервалы времени между прохождением первого пакета из последовательности пакетов от отправителя к адресату, потому что требует больше времени на прохождение первого пакета, так как в это время производится установление маршрута.A disadvantage of the known routing method is the long period of time required to establish a route, which is unacceptable in wireless data networks, the nodes of which have high mobility. In addition, the known method is not applicable in networks in which it is necessary to ensure the minimum time intervals between the passage of the first packet from the sequence of packets from the sender to the addressee, because it requires more time to pass the first packet, since at this time the route is established.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ маршрутизации (http://datatracker.ietf.org/doc/rfc3626/), выбранный нами за прототип. Способ основан на принципе проактивной маршрутизации, в котором каждый узел сети (далее - узел) заранее собирает информацию о топологии сети и определяет оптимальные маршруты до всех достижимых узлов. Для реализации данного принципа использован протокол маршрутизации OLSR, в котором каждый узел периодически рассылает информацию о связях между узлами, а также обновляет записи таблицы маршрутизации, при помощи имеющейся на текущий момент информации о связях между узлами.Closest to the proposed invention is a routing method (http://datatracker.ietf.org/doc/rfc3626/), we have chosen for the prototype. The method is based on the principle of proactive routing, in which each network node (hereinafter referred to as the node) collects information on the network topology in advance and determines the optimal routes to all reachable nodes. To implement this principle, the OLSR routing protocol is used, in which each node periodically sends information about the connections between nodes, and also updates the routing table entries using the information currently available on the connections between nodes.

Недостатком данного способа является длительный поиск оптимального маршрута из-за возможности его применения только по одноуровневым каналам связи. Кроме того, пакеты имеют формат, не зависящий от особенностей оборудования сети.The disadvantage of this method is the long search for the optimal route due to the possibility of its use only on single-level communication channels. In addition, the packages have a format that does not depend on the characteristics of the network equipment.

Основная техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в создании способа маршрутизации для беспроводных мобильных самоорганизующихся сетей передачи данных, сокращающего время поиска оптимального маршрута.The main technical problem solved by the claimed invention is to create a routing method for wireless mobile self-organizing data networks, reducing the time to find the optimal route.

Основная техническая задача достигается тем, что в способе маршрутизации для беспроводных мобильных самоорганизующихся сетей передачи данных, заключающемся в обновлении записей в таблицах маршрутизации в каждом из узлов сети путем обмена информацией о топологии сети, содержащейся в служебных пакетах, включающем передачу информации по каналам связи, содержащейся в пользовательских пакетах, от узла отправления сети к узлу назначения сети, периодическую рассылку каждым узлом сети в широковещательном режиме информации о связях, исходящих из каждого узла сети, назначая им ограниченное время жизни, и формирование из всего множества соседних узлов сети подмножества соседних узлов сети, ретранслирующих служебные пакеты, согласно предложенному решению, каналы связи, выполненные двухуровневыми, пространственно разделяют при помощи многосекторной структуры узлов сети, и служебные пакеты, не требующие фрагментации, передают по низкоскоростным каналам связи первого уровня, характеризующимся первой метрикой, а пользовательские пакеты передают по высокоскоростным каналам связи второго уровня, характеризующимся второй метрикой, причем информацию об обновлениях связи узла сети передают служебными пакетами первого типа, а после установления новой связи с узлом 2, не входящим в сеть или между двумя узлами, принадлежащими разным сетям, информацию из таблицы связи передают служебными пакетами второго типа, при этом время жизни служебных пакетов зависит от известной узлу сети топологии сети, а промежутки времени между рассылками служебных пакетов прямо пропорциональны суммарному количеству связей между узлами сети, при ретрансляции служебных пакетов первого типа узлы сети передают в одном секторе только одну копию служебного пакета, которую сохраняют принявшие узлы, при этом отбрасывают принятые служебные пакеты первого типа, идентичные любой из имеющихся копий, принятых ранее, а ретрансляции подлежат служебные пакеты, содержащие пометку о необходимости ретрансляции.The main technical problem is achieved by the fact that in the routing method for wireless mobile self-organizing data transmission networks, which consists in updating entries in the routing tables in each of the network nodes by exchanging network topology information contained in service packets, including transmitting information over communication channels contained in user packets, from the network sending node to the network destination node, periodical broadcast by each network node in the broadcast mode of communication information, outgoing x from each node of the network, assigning them a limited lifetime, and forming from the whole set of neighboring network nodes a subset of neighboring network nodes relaying service packets, according to the proposed solution, communication channels made by two-level channels are spatially separated using the multisector structure of network nodes, and service packets that do not require fragmentation are transmitted over low-speed communication channels of the first level, characterized by the first metric, and user packets are transmitted over high-speed channels second-level ides, characterized by a second metric, moreover, information about communication updates of a network node is transmitted by service packets of the first type, and after establishing a new connection with a node 2 not included in the network or between two nodes belonging to different networks, information from the communication table is transmitted by service packets of the second type, while the service packet lifetime depends on the network topology known to the network node, and the time intervals between service packet distribution are directly proportional to the total number of connections between nodes with Networks, when relaying service packets of the first type, network nodes transmit in one sector only one copy of the service packet, which is saved by the receiving nodes, while discarding the received service packets of the first type identical to any of the available copies accepted earlier, and service packets containing a note about the need for relay.

Изобретение поясняется рисунком, где представлена схема сети для реализации заявленного способа.The invention is illustrated in the figure, which shows a network diagram for implementing the inventive method.

Сеть для передачи информации состоит из трех узлов 1 сети и нового узла 2 другой сети. Узлы сети 1 и 2 имеют пространственное разделение двухуровневых каналов по четырем секторам, которые организованы на базе отдельных комплектов коммуникационного оборудования. Между узлами 1 сети информация по низкоскоростным каналам 3 передается служебными пакетами первого типа, а между узлами 1 сети и новым узлом 2 другой сети - по низкоскоростным каналам 3, служебными пакетами второго типа.A network for transmitting information consists of three nodes 1 of the network and a new node 2 of another network. Network nodes 1 and 2 have a spatial separation of two-level channels into four sectors, which are organized on the basis of separate sets of communication equipment. Between nodes 1 of the network, information on low-speed channels 3 is transmitted by service packets of the first type, and between nodes 1 of the network and new node 2 of another network - by low-speed channels 3, service packets of the second type.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

При обмене между узлами сети информацией о топологии сети в соответствии с протоколом маршрутизации происходит автоматическое построение таблиц маршрутизации и обновления в них записей.When exchanging information about network topology between network nodes in accordance with the routing protocol, the routing tables are automatically built and records are updated in them.

Информация передается в составе служебных пакетов протокола маршрутизации:Information is transmitted as part of routing protocol service packets:

- служебные пакеты первого типа «Обновления связей узла»;- service packs of the first type “Updates of node connections”;

- служебные пакеты второго типа «Таблица связей».- service packs of the second type “Link Table”.

Служебные пакеты первого типа имеют формат, предписывающий наличие следующих полей:Service packs of the first type have a format that prescribes the following fields:

- тип пакета (Type = 1);- type of package (Type = 1);

- флаг ретрансляции пакета (Relay);- packet relay flag (Relay);

- владелец связей (Originator);- owner of communications (Originator);

- количество связей (Total);- the number of connections (Total);

- версия (Version);- version (Version);

- время жизни связи (TTL);- communication lifetime (TTL);

- список описателей связей (LinkInfo).- a list of link descriptors (LinkInfo).

Количество элементов в списке описателей связей соответствует количеству связей, заданному в поле Total.The number of elements in the list of link descriptors corresponds to the number of links specified in the Total field.

Элемент списка описателей связей содержит следующие поля:The link descriptor list element contains the following fields:

- идентификатор соседнего узла (Neighbor);- neighbor identifier (Neighbor);

- первую метрику низкоскоростного канала (MetricSlow);- The first metric of the low-speed channel (MetricSlow);

- вторую метрику высокоскоростного канала (MetricFast).- The second metric of the high-speed channel (MetricFast).

Служебные пакеты второго типа имеют формат, предписывающий наличие следующих полей:Service packs of the second type have a format that prescribes the following fields:

- тип пакета (Type = 2);- type of package (Type = 2);

- список кортежей (Tuples).- a list of tuples (Tuples).

Каждый кортеж содержит информацию о связях, принадлежащих одному владельцу.Each tuple contains information about relationships belonging to one owner.

В списке кортежей находится от одного до нескольких элементов, каждый из которых содержит следующие поля:The list of tuples contains from one to several elements, each of which contains the following fields:

- владелец связей (Originator);- owner of communications (Originator);

- количество связей (Total);- the number of connections (Total);

- версия (Version);- version (Version);

- время жизни связи (TTL);- communication lifetime (TTL);

- список описателей связей (LinkInfo).- a list of link descriptors (LinkInfo).

Формат списка описателей связей кортежа идентичен формату, использующемуся в служебном пакете первого типа.The format of the list of tuple link descriptors is identical to the format used in the service package of the first type.

Формат служебных пакетов второго типа допускает различные варианты размещения информации, что позволяет избегать фрагментации пакетов и минимизировать их количество, тем самым устраняя дополнительные накладные расходы при их передаче.The format of service packets of the second type allows various options for the placement of information, which avoids fragmentation of packets and minimize their number, thereby eliminating additional overhead during transmission.

При определении интервала времени между передачами служебных пакетов первого типа учитывают ограниченную пропускную способность сети, построенной на низкоскоростных каналах, и предотвращают ее перегрузку. Каждый узел сети передает служебные пакеты первого типа с информацией о своих связях, а узлы сети, принимающие эту информацию, передают эти служебные пакеты без ожидания. Значение поля «Версия» инкрементируется при очередной передаче служебного пакета первого типа с информацией о своих связях. При достижении максимально возможного значения «Версии» происходит ее обнуление, и процесс инкрементального увеличения «Версии» начинается сначала. Поле «Версия» позволяет при приеме служебных пакетов первого типа отбрасывать служебные пакеты с устаревшей информацией.When determining the time interval between transmissions of service packets of the first type, the limited bandwidth of a network built on low-speed channels is taken into account and its overload is prevented. Each network node transmits service packets of the first type with information about its connections, and network nodes that receive this information transmit these service packets without waiting. The value of the “Version” field is incremented the next time the service packet of the first type is transferred with information about its relationships. When the maximum possible value of the "Version" is reached, it is reset to zero, and the process of incremental increase of the "Version" begins again. The "Version" field allows when receiving service packets of the first type to discard service packets with outdated information.

Время жизни служебного пакета первого типа зависит от известной узлу топологии сети на момент его вычисления и позволяет служебному пакету достигать самого отдаленного узла сети, при этом время жизни служебного пакета должно быть минимально возможным. На основании времени жизни служебного пакета первого типа вычисляют время хранения узлом информации о связи.The lifetime of a service packet of the first type depends on the topology of the network known to the node at the time of its calculation and allows the service packet to reach the most distant network node, while the service packet lifetime should be as small as possible. Based on the lifetime of the service packet of the first type, the storage time of the communication information by the node is calculated.

При передаче служебных пакетов первого типа от узла сети определяют множество узлов для их ретрансляции, в которое входит минимальное количество соседних узлов сети. При передаче информации через них служебные пакеты первого типа достигают всех узлов, находящихся на расстоянии двух интервалов от передающего узла. Флаг ретрансляции служебного пакета первого типа устанавливается, когда он передается в секторе узла сети, в котором установлена связь с узлом-ретранслятором, и сбрасывается, если связи с узлом-ретранслятором в секторе нет.When transmitting service packets of the first type from a network node, many nodes are determined for relaying, which includes a minimum number of neighboring network nodes. When transmitting information through them, service packets of the first type reach all nodes located at a distance of two intervals from the transmitting node. The relay of the service packet relay of the first type is set when it is transmitted in the sector of the network node in which communication with the relay node is established, and is reset if there is no communication with the relay node in the sector.

Служебные пакеты второго типа «Таблица связей» передают после установления новой связи с узлом, который не входит в сеть, т.е. является новым узлом сети, или после установления связи между двумя узлами, принадлежащими к разным сетям. Это позволяет сократить время, требуемое для маршрутизации пользовательских пакетов от новых узлов до любого из них.Service packets of the second type “Link Table” are transmitted after establishing a new connection with a node that is not part of the network, i.e. is a new network node, or after the establishment of communication between two nodes belonging to different networks. This reduces the time required to route user packets from new nodes to any of them.

Служебные пакеты второго типа не ретранслируются.Service packets of the second type are not relayed.

При нахождении кратчайшего маршрута в низкоскоростной сети используется первая метрика, которая является оценкой связи по низкоскоростному каналу между двумя соединенными этой связью узлами.When finding the shortest route in a low-speed network, the first metric is used, which is an estimate of the communication on the low-speed channel between two nodes connected by this connection.

При нахождении кратчайшего маршрута в высокоскоростной сети используется вторая метрика, которая является оценкой связи по высокоскоростному каналу между двумя соединенными этой связью узлами.When finding the shortest route in a high-speed network, a second metric is used, which is an estimate of the communication on the high-speed channel between two nodes connected by this connection.

При формировании каждой из метрик учитывается:When forming each of the metrics, it is taken into account:

- загруженность узла;- node load;

- качество связи;- connection quality;

- направление и скорость движения узла.- direction and speed of the node.

Способ может применяться как при одно-, так и при многопутевой маршрутизации.The method can be used both for single and multi-path routing.

Claims (1)

Способ маршрутизации для беспроводных мобильных самоорганизующихся сетей передачи данных, заключающийся в обновлении записей в таблицах маршрутизации в каждом из узлов сети путем обмена информацией о топологии сети, содержащейся в служебных пакетах, включающий передачу информации по каналам связи, содержащейся в пользовательских пакетах, от узла отправления сети к узлу назначения сети, периодическую рассылку каждым узлом сети в широковещательном режиме информации о связях исходящих из каждого узла сети, назначая им ограниченное время жизни, и формирование из всего множества соседних узлов сети подмножества соседних узлов сети, ретранслирующих служебные пакеты, отличающийся тем, что каналы связи, выполненные двухуровневыми, пространственно разделяют при помощи многосекторной структуры узлов сети, и служебные пакеты, не требующие фрагментации, передают по низкоскоростным каналам связи первого уровня, характеризующимся первой метрикой, а пользовательские пакеты передают по высокоскоростным каналам связи второго уровня, характеризующимся второй метрикой, причем информацию об обновлениях связи узла сети передают служебными пакетами первого типа, а после установления новой связи с узлом не входящим в сеть или между двумя узлами, принадлежащими разным сетям информацию из таблицы связи передают служебными пакетами второго типа, при этом время жизни служебных пакетов зависит от известной узлу сети топологии сети, а промежутки времени между рассылками служебных пакетов прямо пропорциональны суммарному количеству связей между узлами сети, при ретрансляции служебных пакетов первого типа узлы сети передают в одном секторе только одну копию служебного пакета, которую сохраняют принявшие узлы, при этом отбрасывают принятые служебные пакеты первого типа, идентичные любой из имеющихся копий, принятых ранее, а ретрансляции подлежат служебные пакеты, содержащие пометку о необходимости ретрансляции. Routing method for wireless mobile self-organizing data transmission networks, which consists in updating entries in the routing tables in each of the network nodes by exchanging network topology information contained in service packets, including transmitting information over communication channels contained in user packets from the network sending node to the network destination node, periodically broadcasting by each network node in broadcast mode information about the connections coming from each network node, assigning them a limited time I’m living, and the formation of a subset of neighboring network nodes relaying service packets from the whole set of neighboring network nodes, characterized in that the communication channels made by two-level ones are spatially separated by the multisector network structure of the network nodes, and service packets that do not require fragmentation are transmitted at low speed first-level communication channels characterized by a first metric, and user packets are transmitted via second-level high-speed communication channels characterized by a second metric, and Information on communication updates of a network node is transmitted by service packets of the first type, and after establishing a new connection with a node that is not part of the network or between two nodes belonging to different networks, information from the communication table is transmitted by service packets of the second type, while the service packet lifetime depends on the known network node network topology, and the time intervals between the distribution of service packets are directly proportional to the total number of connections between network nodes, when relaying service packets of the first type, network nodes are not edayut in one sector only one copy of the service pack, which took retain nodes, the service discards the received packets of the first type, identical to any of the available copies of earlier, and are subject to relay service packs, containing a note of the need to relay.
RU2012112727/08A 2012-04-02 2012-04-02 Routing method for wireless self-organising mobile data networks RU2486703C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112727/08A RU2486703C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Routing method for wireless self-organising mobile data networks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012112727/08A RU2486703C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Routing method for wireless self-organising mobile data networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2486703C1 true RU2486703C1 (en) 2013-06-27

Family

ID=48702457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012112727/08A RU2486703C1 (en) 2012-04-02 2012-04-02 Routing method for wireless self-organising mobile data networks

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2486703C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574814C1 (en) * 2014-08-12 2016-02-10 Закрытое акционерное общество "Институт телекоммуникаций" (ЗАО "Институт телекоммуникаций") Method for real-time control of data streams in packet switched network
RU2668222C1 (en) * 2017-12-27 2018-09-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method of safe routing in peer self organization networks

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2341904C2 (en) * 2003-04-11 2008-12-20 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон Multiple user diverse readdressing
RU2411672C2 (en) * 2006-09-07 2011-02-10 Моторола, Инк. Transportation of control traffic through cellular network with multiple network segments
US20110051702A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Harris Corporation Address stripping in a meter reading wireless mesh network and associated system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2341904C2 (en) * 2003-04-11 2008-12-20 Телефонактиеболагет Лм Эрикссон Multiple user diverse readdressing
RU2411672C2 (en) * 2006-09-07 2011-02-10 Моторола, Инк. Transportation of control traffic through cellular network with multiple network segments
US20110051702A1 (en) * 2009-09-01 2011-03-03 Harris Corporation Address stripping in a meter reading wireless mesh network and associated system

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574814C1 (en) * 2014-08-12 2016-02-10 Закрытое акционерное общество "Институт телекоммуникаций" (ЗАО "Институт телекоммуникаций") Method for real-time control of data streams in packet switched network
RU2668222C1 (en) * 2017-12-27 2018-09-27 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method of safe routing in peer self organization networks

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7924722B2 (en) Forwarding packets to a directed acyclic graph destination using link selection based on received link metrics
EP3831021A1 (en) VINEtm ZERO-CONTROL ROUTING USING DATA PACKET INSPECTION FOR WIRELESS MESH NETWORKS
Li et al. Stable node-disjoint multipath routing with low overhead in mobile ad hoc networks
Gulati et al. Performance comparison of mobile Ad Hoc network routing protocols
Bhatia et al. A cluster based minimum battery cost AODV routing using multipath route for ZigBee
CN108449271B (en) Routing method for monitoring path node energy and queue length
CN106850436B (en) Mine hybrid wireless mesh network routing method based on virtual potential energy field
Jagdale et al. Analysis and comparison of distance vector, DSDV and AODV protocol of MANET
Zheng et al. An ant-based distributed routing algorithm for ad-hoc networks
US20120320812A1 (en) Method for Associating Time Slots with Links Between Network Nodes of a Wireless Interconnected Network
JP5252978B2 (en) Route control method, communication system, and communication apparatus
US20120163233A1 (en) Method for transmitting routing information and routing apparatus in wireless network
Zhang et al. Tree-based routing protocol for cognitive wireless access networks
RU2486703C1 (en) Routing method for wireless self-organising mobile data networks
Raghavendra et al. Congestion adaptive routing in ad hoc networks
Zhao et al. A hybrid routing protocol for hierarchy wireless mesh networks
Kim et al. Link-state routing protocol for multi-channel multi-interface wireless networks
Johansson et al. An analysis of the fisheye routing technique in highly mobile ad hoc networks
Proskochylo et al. Overview of possibilities to improve efficiency of self-organizing networks
Arora et al. Simulation analysis of proactive, reactive and hybrid routing protocols in mobile ad hoc network using Qualnet simulator 5.0. 2
Minh et al. An Improved Multi-Channel Multi-Interface Routing Protocol for Wireless Mesh Networks.
Santhiya et al. Dynamic reliable multipath routing protocol for MANET
Krasnovsky et al. A performance of wireless ad-hoc network routing protocol
Jassim Performance Study of AODV, GRP and OSPFv3 MANET Routing Protocols Using OPNET Modeler
Arthi et al. A Comparative Study Of Routing Protocols In Ad Hoc Networks