Научная статья на тему 'ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОТОКОЛІВ МАРШРУТИЗАЦІЇ OLSR, AODV, DSDV, MAODV СПЕЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖ КЛАСУ MANET'

ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОТОКОЛІВ МАРШРУТИЗАЦІЇ OLSR, AODV, DSDV, MAODV СПЕЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖ КЛАСУ MANET Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

CC BY
7
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
комунікаційна мережа / процес управління / метрики мобільності / метрики маршрутизації / пропускна здатність / час затримки / енергетична ефективність / протокол маршрутизації / прогнозування / communication network / management process / mobility metrics / routing metrics / throughput / delay / energy efficiency / routing protocol / prediction

Аннотация научной статьи по экономике и бизнесу, автор научной работы — Р. О. Бєляков, О. Д. Фесенко

У даній роботі детально розглянуто особливості функціонування мобільних комунікаційних мереж спеціального призначення класу MANET. Було проаналізовано ряд наукових праць що розкривають суть функціонування протоколів маршрутизації трьох основних класів – активних, реактивних та гібридних. Було підкреслено, що основний інтерес дослідження процесу управління маршрутизацією викликано ресурсними обмеженнями під час функціонування мобільних комунікаційних мереж в умовах динамічної топології, тобто в умовах, коли фізичні носії комунікаційного обладнання рухаються із змінною швидкістю обумовленою змінами рельєфу місцевості та наявністю перешкод. Автори акцентують увагу, що наукова новизна дослідження обумовлена використанням моделі мобільності, що враховує фізичні властивості комунікаційних вузлів, яка є основою для отримання метрик мобільності (переміщення). В статті проаналізовано чотири протоколи маршрутизації, описано процеси побудови та підтримання маршрутів передачі даних. Визначено, що кожен із протоколів (OLSR, AODV, DSDV, MAODV) мають як переваги так і недоліки, тому було визначено дослідити ці протоколи у плані продуктивності, шляхом оцінки метрик маршрутизації. Імітаційне моделювання проводилось із використанням мов програмування Phyton у інтерактивному середовищі GoogleColab. Час моделювання – 40 хвилин, час ініціалізації параметрів мережі – 50 секунд, кількість мобільних вузлів – 85. Під час імітаційного моделювання не розглядались процеси резервування за рахунок покращених характеристик мобільних базових станцій. В результаті моделювання встановлено, що протоколи маршрутизації MAODV та OLSR показують кращу адаптивну здатність функціювання в умовах високої динаміки (зміни швидкості вузлів мережі) відносно інших розглянутих протоколів (AODV, DSDV) з точки зору ключових метрик (пропускна здатність, затримка, Jitter та процес розряду батареї). Виявлена статистична кореляція між затримкою, Jitter та пропускною здатністю, що може бути використано для подальшої оптимізації алгоритмів маршрутизації. Також під час моделювання було отримано оцінку енергоефективності вузлів, показано, що протоколи MAODV та OLSR мають менший відсоток розряду батареї в порівнянні з іншими протоколами, що є критично важливим для мобільних мереж, де енергозабезпечення є обмеженим.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EVALUATION OF THE EFFICIENCY OLSR, AODV, DSDV, MAODV ROUTING PROTOCOLS IN SPECIAL MANET CLASS NETWORKS

This paper examines in detail the features of the functioning of special purpose mobile communication networks of the MANET class. A number of scientific works were analyzed that reveal the essence of the functioning of routing protocols of three main classes – active, reactive and hybrid. It was emphasized that the main interest in the research of the routing management process is caused by resource limitations during the functioning of mobile communication networks in the conditions of dynamic topology, i.e. in conditions when the physical carriers of communication equipment move at a variable speed due to changes in the topography of the area and the presence of obstacles. The authors emphasize that the scientific novelty of the study is due to the use of a mobility model that takes into account the physical properties of communication nodes, which is the basis for obtaining mobility (movement) metrics. The article analyzes four routing protocols, describes the processes of building and maintaining data transmission routes. It was determined that each of the protocols (OLSR, AODV, DSDV, MAODV) has both advantages and disadvantages, so it was determined to investigate these protocols in terms of performance by evaluating routing metrics. Simulation modeling was carried out using the Python programming language in the GoogleColab interactive environment. The simulation time is 40 minutes, the network parameter initialization time is 50 seconds, the number of mobile nodes is 85. In the simulation process, redundancy processes were not considered due to the improved characteristics of mobile base stations. As a result of the simulation, it was established that MAODV and OLSR routing protocols show a better adaptive capacity to work in conditions of high dynamics (changes in the speed of network nodes) compared to other considered protocols (AODV, DSDV) in terms of key indicators (throughput, delay, jitter and process discharge Batares). Ujawniono statystyczną korelację between delay, jitter and propuzjannością, which can be used for further optimization of routing algorithms. In the same way, it's time to model energy efficiency and networks. It has been shown that the MAODV and OLSR protocols are characterized by a lower percentage of battery discharge compared to other protocols, which is extremely important in mobile networks where energy supplies are limited.

Текст научной работы на тему «ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПРОТОКОЛІВ МАРШРУТИЗАЦІЇ OLSR, AODV, DSDV, MAODV СПЕЦІАЛЬНИХ МЕРЕЖ КЛАСУ MANET»

ШФОРМАЦШШ ТЕХНОЛОГИ

УДК 621.396:004.89 https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2023.3.10

р. о. беляков

кандидат техшчних наук, доцент, докторант науково-оргашзацшного вщдшу Вшськовий iнститут телекомушкацш та iнформатизацiï

iменi repoÏB Крут ORCID: 0000-0001-9882-3088

о. д. фесенко

викладач кафедри технiчного та метролопчного забезпечення факультету iнформацiйних технологiй Вшськовий шститут телекомунiкацiй та iнформатизацiï

ÎMem Героïв Крут ORCID: 0000-0002-2114-5327

ОЦ1НКА ЕФЕКТИВНОСТ1 ПРОТОКОЛ1В МАРШРУТИЗАЦIÏ OLSR, AODV, DSDV, MAODV СПЕЦ1АЛЬНИХ МЕРЕЖ КЛАСУ MANET

У данш роботi детально розглянуто особливостг функцюнування мобшьних комун1кац1йних мереж спецгаль-ного призначення класу MANET. Було проаналгзовано ряд наукових праць що розкривають суть функцюнування протоколгв маршрутизаци трьох основних клаав - активних, реактивних та ггбридних. Було пгдкреслено, що основний ттерес дослгдження процесу управлгння маршрутизащею викликано ресурсними обмеженнями nid час функцюнування мобшьних комуткацшних мереж в умовах динамгчноХ топологи, тобто в умовах, коли фгзичнг носи комуткацшного обладнання рухаються i-з змтною швидюстю обумовленою змтами рельефу мкцевостг та наявнктю перешкод.

Автори акцентують увагу, що наукова новизна дослгдження обумовлена використанням моделг мобшьностг, що враховуе фгзичнг властивостг комуткацшних вузлгв, яка е основою для отримання метрик мобшьностг (пере-мщення).

В статтг проанал1зовано чотири протоколи маршрутизаци, описано процеси побудови та тдтримання маршрутгв передачг даних. Визначено, що кожен iз протоколгв (OLSR, AODV, DSDV, MAODV) мають як переваги так i недолти, тому було визначено до^дити ц протоколи у плат nродуктивностi, шляхом оцтки метрик маршрутизацН.

1мтацтне моделювання проводилось iз використанням мов програмування Phyton у ттерактивному серед-овищi GoogleColab. Час моделювання - 40 хвилин, час iнiцiалiзацiï nараметрiв мережi - 50 секунд, кшьюсть мобшьних вузлiв - 85. Шд час iмiтацiйного моделювання не розглядались процеси резервування за рахунок покра-щених характеристик мобшьних базових станцш.

В результатi моделювання встановлено, що протоколи маршрутизаци MAODV та OLSR показують кращу адаптивну здатнкть функщювання в умовах високо'1' динамти (змiни швидкостi вузлiв мережi) вiдносно iнших розглянутих nротоколiв (AODV DSDV) з точки зору ключовихметрик (пропускна здаттсть, затримка, Jitter та процесрозряду батареï).

Виявлена статистична кореля^я мiж затримкою, Jitter та пропускною здаттстю, що може бути викорис-тано для подальшо'1' оптимгзаци алгоритмiв маршрутизаци

Також тд час моделювання було отримано оцтку енергоефективностi вузлiв, показано, що протоколи MAODV та OLSR мають менший вiдсоток розряду батаре'1' в nорiвняннi з тшими протоколами, що е критично важливим для мобшьних мереж, де енергозабезпечення е обмеженим.

Ключовi слова: комуткацшна мережа, процес уnравлiння, метрики мобiльностi, метрики маршрутизаци, пропускна здаттсть, час затримки, енергетична ефективтсть, протокол маршрутизацИ] прогнозування.

R. O. BIELIAKOV

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Doctoral Student at the Scientific and Organizational Department Military Institute of Telecommunications and Information technologies

named after Heroes of Kruty ORCID: 0000-0001-9882-3088

O. D. FESENKO

Lecturer at the Department of Technical and Metrological Support Information Technologies Faculty Military Institute of Telecommunications and Information technologies

named after Heroes of Kruty ORCID: 0000-0002-2114-5327

EVALUATION OF THE EFFICIENCY OLSR, AODV, DSDV, MAODV ROUTING PROTOCOLS

IN SPECIAL MANET CLASS NETWORKS

This paper examines in detail the features of the functioning ofspecial purpose mobile communication networks of the MANET class. A number of scientific works were analyzed that reveal the essence of the functioning of routing protocols of three main classes - active, reactive and hybrid. It was emphasized that the main interest in the research of the routing management process is caused by resource limitations during the functioning of mobile communication networks in the conditions of dynamic topology, i.e. in conditions when the physical carriers of communication equipment move at a variable speed due to changes in the topography of the area and the presence of obstacles.

The authors emphasize that the scientific novelty of the study is due to the use of a mobility model that takes into account the physical properties of communication nodes, which is the basis for obtaining mobility (movement) metrics.

The article analyzes four routing protocols, describes the processes of building and maintaining data transmission routes. It was determined that each of the protocols (OLSR, AODV, DSDV, MAODV) has both advantages and disadvantages, so it was determined to investigate these protocols in terms of performance by evaluating routing metrics.

Simulation modeling was carried out using the Python programming language in the GoogleColab interactive environment. The simulation time is 40 minutes, the network parameter initialization time is 50 seconds, the number of mobile nodes is 85. In the simulation process, redundancy processes were not considered due to the improved characteristics of mobile base stations.

As a result of the simulation, it was established that MAODV and OLSR routing protocols show a better adaptive capacity to work in conditions of high dynamics (changes in the speed of network nodes) compared to other considered protocols (AODV DSDV) in terms of key indicators (throughput, delay, jitter and process discharge Batares).

Ujawniono statystycznq korelacjq between delay, jitter andpropuzjannosciq, which can be usedforfurther optimization of routing algorithms.

In the same way, it's time to model energy efficiency and networks. It has been shown that the MAODV and OLSR protocols are characterized by a lower percentage of battery discharge compared to other protocols, which is extremely important in mobile networks where energy supplies are limited.

Key words: communication network, management process, mobility metrics, routing metrics, throughput, delay, energy efficiency, routing protocol, prediction.

Постановка проблеми

Особливосп умов функцюнування комушкацшних мереж (КМ) класу MANET накладае вимоги до задач управлшня, щодо вибору оптимального протоколу маршрутизацп потоков даних i стае першочерговим завданням, яке необхвдно виршити при проектуванш КМ як цившьного, так i вшськового призначення.

Сьогодш юнуе велика шльшсть протоколiв та метсдав маршрутизацп (ММ), розроблених як для юнуючих стацюнарних, так i для безпроводових мереж. Ц ММ вiдрiзняються один ввд одного багатьма характеристиками, однак, не вс з них задовольняють вимогам, що накладаються з боку КМ, а саме: розподшене функцюнування; мшмальна завантажешсть мереж1 службовою шформащею; можливють боротьби з перевантаженнями; вщсут-нють зациклених маршрупв, тощо. Враховуючи зазначене, дана стаття присвячена аналiзу юнуючих протоколiв та ММ для визначення можливосп 1х використання в мобшьних КМ.

Аналiз останшх дослвджень i публшацш

В мобшьних КМ процес маршрутизацп реалiзуеться з допомогою ММ, як являють собою сукупнють семан-тичних i синтаксичних правил та алгоритмш, що визначають процес побудови та тдтримання маршрупв передачi м1ж комушкацшним вузлом вадправником та адресатом в КМ i забезпечують ефективне використання мережевих ресурав при заданш (необхвднш) якосл обслуговування користувачiв [1, 2].

Сьогодш юнуе велика шльшсть публгацш, пов'язаних з дослщженням процеав маршрутизацп потошв даних в мережах класу MANET. Детальна класифтащя (рис. 1) методiв маршрутизацп (ММ) наведена в [3].

Задачею методу маршрутизацп е створення, збереження та пвдтримка маршрупв задано1 якосп (зазвичай най-коротшого з метою забезпечення енергозбереження вузлiв) м1ж вадправником та адресатом. Найкоротший маршрут визначаеться як функщя мшмально1 вартосп маршруту, що визначаеться як сума вартостей вах каналiв маршруту.

Рис. 1. Класифжащя методiв маршрутизацп

Сьогодш в науковш лiтературi розглядаеться значна к1льк1сть методiв та протоколiв маршрутизацп, як1 роз-раховаш для радiомереж з рiзною мобiльнiстю вузлiв, швидк1стю передачi шформацп м1ж вузлами, передбача-ють рiзнi алгоритми упрaвлiння навантаженням у радюмереж1 та упрaвлiння затримкою передaчi пакепв даних. Вiдповiдно до запропоновано! вище класифшацп, за способом побудови i пiдтримaння мaршрутiв ММ дiляться на три класи: тaблично-орiентовaнi, зондовi та пбридш (рис. 2) [4, 5, 6].

Рис. 2. Класифшащя ММ за способом побудови i пщтримання маршрутiв

Формулювання мети дослiдження

Серед найбшьш популярних методiв та протоколiв маршрутизацп, як1 ввдносяться до кожного з наведених клаав було обрано чотири протоколи маршрутизацп, а саме: OLSR, AODV, DSDV, MAODV.

Тому, метою роботи е дослвдження ефективносп iснуючих протоколiв маршрутизацп для визначення можли-востi lx використання та нaпрямiв удосконалення в мобiльних комушкацшних мережах класу MANET з урахуван-ням умов функцiонувaння та ресурсних обмежень.

Наукова новизна

У робот виконано моделювання нaйбiльш поширених алгоритмш маршрутизацп iз використанням розробле-но! модел1 мобiльностi [7], що враховуе особливостi функцiонувaння (фiзичнi параметри) носив (транспортна база або людина) та комушкацшного обладнання.

Викладення основного матерiалу дослiдження

Одним iз нaйпоширенiшиx е тaблично-орiентовaний (активний) Optimized Link State Routing (OLSR) - протокол ГР-маршрутизацп, оптимiзовaний для комунiкaцiйниx мереж класу MANET, побудований на основi алгоритму Дшкстри та обмш heИo-повiдомленнями для отримання шформацп про стан маршрупв i топологiю мереж!. Кожен вузол розсилае цю шформацш мiж сусiднiми вузлами для виявлення наступного вузла в напрямку до адресата, використовуючи в якосп метрики найменшу шльшсть ретрaнсляцiй [8].

Переваги OLSR: вщсутня затримка передач! потоков даних, пов'язана з процедурою виявлення та побудови маршрупв; витрати вузлових та мережевих ресурав не зростають при збшьшенш шлькосп маршрупв передач!.

Недолши OLSR: неможлива побудова маршрупв заданох якосп обслуговування; неефективне використання енергетичних i мережевих ресурав при вщправщ службово1 шформацп; у мережах велико1 розм!рносп вимагае ввдносно високо1 пропускно1 здатносп радюканал1в та продуктивносп вузлових процесор!в.

Другим серед поширених таблично-ор!ентованих протокол!в маршрутизацп, який базуеться на класичному алгоритм! Беллмана-Форда е Destination-Sequenced Distance Vector (DSDV). Особливють функцюнування протоколу полягае в тому, що моб!льш комушкацшш вузли тдтримують маршрутну таблицю до вах можливих

адресапв мереж!. Кожен !! вхщ позначаеться порядковим номером, який визначаеться адресатом. Маршрутна шформащя передаешься мiж вузлами шляхом перюдично! ввдправки Bciei' маршрутно! таблицi i додаткових онов-лень, яш передаються частiше [9].

Переваги DSDV: вщсутшсть зациклення маршрутiв; в МР з малою шльшстю вузлiв забезпечуе миттеву побу-дову маршрутiв передачi.

Недолши DSDV: вимагае регулярного оновлення сво!х маршрутних таблиць, що потребуе використання вуз-лових i мережевих ресурав, навiть коли мережа знаходиться в режимi очiкування; не подходить для радюмереж з високою динамiкою змши топологп.

Серед зондових реактивних протоколiв маршрутизацп було розглянуто Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV).

AODV - це зондовий протокол маршрутизацп, який являе собою комбiнацiю протокол1в DSR та DSDV. Побудова та пвдтримання маршрутiв здiйснюеться зондовими методами, збертання маршрутiв вiдповiдно до таблично-орiентованих методiв. Для пвдтримання шформацп про „новГ' маршрути використовуеться поряд-кова нумерацiя маршрутiв. Протокол використовуе чотири типи поввдомлень: зонд-запит, зонд-вiдповiдь, зонд-корегування та hello-повiдомлення [10].

Функцюнування протоколу ввдбуваеться наступним чином. За необхвдносп передачi пакета вузол звертаеться до маршрутно! таблицi за маршрутом. У випадку його вiдсутностi передаеться зонд-запит уам сусiднiм вузлам. Пром1жш вузли, прийнявши зонд-запит i не маючи маршруту до адресата, ретранслюють його далi. Адресат, отри-мавши зонд-запит, формуе зонд-вiдповiдь i надсилае його вiдправнику, який коригуе свою маршрутну таблицю i розпочинае передачу даних.

Переваги AODV: вiдсутнiсть зациклення маршрупв; вирiшення проблеми „концевого рахунку"; гарантiя отри-мання „нових" маршрупв; пiдтримання багатокористувальницько! маршрутизацп; низька обчислювальна склад-нiсть та потреба в ресурсах пам'яп.

Недолiки AODV: тривала та складна процедура встановлення з'еднання; використання hello-повiдомлень, слабка адаптивнiсть до мереж iз динамiчною топологiею [11].

Та вщповщно до [11] MAODV (Multicast AODV) можна ввднести до пбридних протоколiв маршрутизацп, бо концептуально розроблений на основi AODV та DSDV, для використання в мережах, що складаються iз велико! шлькосл мобiльних вузл1в, тобто в умовах коли тополопя мереж1 постiйно змiнюеться.

В основi алгоритму протоколу - кожнш мультiкастовiй групi створюеться двосторонне дерево, що включае мобiльнi вузли двох ввдмшних класiв. МК може бути або вузлом, який приеднався до мулкпкастового дерева, або вузлом, який не приеднався до мультiкастово! групи, але пересилае мультiкастовi повщомлення до iнших вузлiв у дерева Для встановлення та пiдтримання маршрупв протокол використовуе чотири рiзнi типи поввдомлень:

1. Route Request (RREQ) - використовуеться для запиту маршруту до певно! мети. Коли вузол хоче ввдпра-вити пакет до певного призначення, але не мае активного маршруту до цього призначення, вш iнiцiюе процес

2. Route Reply (RREP) - поввдомлення вщповщ на RREQ. Коли вузол отримуе RREQ i мае активний маршрут до запитаного призначення, вiн ввдправляе RREP назад до вузла, який шщшвав RREQ.

3. Multicast Activation (MACT) - використовуеться для активаци мулкпкастового маршруту. Коли вузол хоче приеднатися до мультiкастово! групи, вш вiдправляе MACT до л1дера групи або шшого члена групи.

4. Group Hello (GRPH) - перюдичне пов1домлення, яке використовуеться для шдтримання мультiкастового дерева. Воно допомагае визначити, чи активш сусiднi вузли, i чи е вони частинами мульпкастового дерева.

Недол1ком використання MAODV - е великий об'ем службово! шформацп та висока обчислювальна склад-шсть оновлення маршрутно! iнформацi!.

OcHOBHi математичш см1вв1.1мошеммя. Для визначення метрик маршрутизацп в мобшьних комунiкацiйних мережах класу MANET були використаш метрики мобшьносл та радiозв'язностi з використанням моделi мобiль-ностi запропоновано! в [7]. Моделювання протоколiв здiйснювалось за допомогою мови програмування Python та програмного середовища GoogleColab, з використанням параметрiв (рис. 3), за наступними математичними сшвввдношеннями:

1. Моделювання затримки в мережах MANET залежить в1д багатьох факторiв, включаючи топологiю мереж1, протокол маршрутизацп, розмiр пакетiв, швидк1сть руху вузлiв, i т. д. Для визначення функцюнальних залеж-ностей змшних необх1дно описати основнi математичнi сшвввдношення часу затримки передачi. На рисунку 3 зображено загальна схема

Рiвняння затримки передачi пакета в канала

RREQ.

Тзобр = Nп/ Со

п

обр '

(2)

де T3o6p — затримка обробки, Nn — кiлькiсть оброблюваних пакет!в, Собр — швидк1сть обробки (в пакетах за секунду).

Функцш затримки маршрутизацп (рiвняння часу вибору маршруту), що вiдображаe, як протокол маршрутиза-ц]11 i топологiя мереж1 впливають на затримку маршрутизацп

У зв'язку !з високою динамiкою змш топологи наземно! комунiкацiйноl мереж1 класу MANET, тд час вико-ристання, наприклад, табличних протокол!в маршрутизацп виникае необхвдшсть частiше оновлювати метрики (таблицi маршрутизацп), що може призвести до збшьшення затримки маршрутизацп.

Отже, ключовими обмеженнями у процесi реал!зацп цшьово! функци управлiння часом затримки передачi е: по-перше, кшьшсть вузл!в в мереж! (збшьшення шлькосп вузл!в ^ зб!льшення кшькосл маршрутiв ^ збшь-шення кшькосп шформацп для обробки ^ збiльшення загального часу затримки);

по-друге, характеристики протоколу маршрутизацп (визначають порядок шформацшного обмшу м1ж вузло-вими елементами та необхiдну к1льк1сть службово! шформацп в мереж1);

по-трете, динамжа тополог!! (математична модель, що описуе структуру мереж!, або ф!зичну оргашзацш вуз-л!в !з прив'язкою до рельефу мюцевосп).

2. Джитер в мережах i3 комутащею naKemie вшноситься до вар!аци часу затримки, i для реального часу апль кацш, таких як VoIP або вшеоконференцп, збшьшення джитеру може призвести до суттевого попршення якосл зв'язку.

Математично джитер описуеться як стандартне вшхилення затримки пакепв !з урахуванням (9):

Рис. 3. Параметри мобшьних комушкацшних вузлiв мережi

Trout = fr, (P,T),

(3)

де T3lout — затримка маршрутизацi!, P — протокол маршрутизацп, T — тополопя мереж!. Загальний час затримки передач! повшомлення ввд вузла адресанта до вузла адресата

T = T + T + T

* 3total -1 Зпрд * Зобр * 3rout •

(4)

J = (total ).

(5)

Варто зазначити, що джитер враховуе варiацiю затримки, тому при розрахунках його значення додаеться до загально! затримки.

3. Пропускна здаттсть в мережах класу MANET.

Для моделювання пропускно! здатностi застосуемо формулу Шеннона:

Cab = Blog 2 (1 + SINR), (6)

де Cab - пропускна здатнiсть каналу м!ж вузлами a i b, B - ширина смуги пропускання каналу, SINR - в!дно-шення сигнал/шум.

Загальна довжина маршруту

J

D =^Ldab , i, J> a b e NKM , (7)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

де Dj - загальна вiдстань маршруту мiж вузлами i та j, db - довжина каналу м!ж вузлами a i b.

Разом з тим, загальна в!дстань маршруту, буде визначатись в залежносп в!д типу вибраного протоколу марш-рутизацп i динамiки топологи мереж!

Dj = fD (P, T).

4. Для моделювання енергоефективностг в мережах MANET потр!бно врахувати витрату потужносп за гра-ничний час функцюнування t^max, що визначаеться зарядом батаре! МК емкшах (^мвсшах, для МБС):

^MKrnax _ PMKi * fncmax ,i £ NKM ,

^МБСтах = РМБС * fncmax , ' £ NКМ (8)

де P - потужшсть, яку споживае вузол за одиницю часу.

Разом з тим, р!вняння споживчо! потужност! для мобшьних користувачiв (МК) визначаеться лише витратами на шформацшний обмш (передачу i прийом пакепв визначеного розм!ру L„) Рю, Дж/бгг, за одиницю часу

PMKi = N Ln PIO, (9)

а для моб!льно! базово! станцп на роботизованш платформ!, необхадно врахувати витрату потужност! на про-цес адаптивного перемщення на одиницю довжини маршруту Рп

пер

ШР

Р = NLP +-— (10)

1 МБС ivn%J 1О Т „ ' V1"/

Kmn

де Ш - пройдений шлях роботизованою платформою, Kman - коефщент маневреносп [посилання на статтю ММ].

Таким чином, енергоефектившсть вузла КМ в деякий момент часу t можна визначити за формулою

\ = Oitfunc / Pi, i е NKM, (11)

де n - енергоефектившсть i-го вузла, Oi - обсяг переданих даних, р - витрачена потужшсть.

Р!вняння (1-11) були використаш як основа для опису реал!зацп щльових вузлових (користувальницьких) цшьових функцш управлшня КМ [12], тобто оцшки продуктивносп протокол!в маршрутизаци.

Результати моделювання вище розглянутих протокол!в маршрутизаци показано на рисунку 4.

На графшу (рис. 4 - End-to-End Delay (ms)) - зображено розподш середньо! затримки передач! даних вщ вузла ввдправника до вузла отримувача. Цей графж показуе статистичш характеристики часу затримки в (мс) для кожного протоколу маршрутизаци в процеа максимального навантаження мереж!, тобто вадбувалась побудова маршрупв вадносно зб!льшення ильшсп вузл!в в мереж! для побудови маршруту. Що вадповвдно корелюе !з змен-шення пропускно! швидкосл в д!апазош {20...5} МбпУс. 1з граф!ку видно, що протокол MAODV показуе в!д-носно кращий результат часу затримки при збшьшеш навантажеш в мереж! End-to-End Delay (мс) в середньому вар!ювалася в {40...120} мс, на в!дм!ну в!д DSDV « {40.165} мс, AODV « {46.179} мс, OLSR « {40.160} мс.

На граф!ку (рис. 4 Jitter (ms)) - зображено розподш часу затримки м!ж послщовшстю переданих пакепв даних. 1з графшу видно статистичний взаемозв'язок м!ж пропускною здатшстю та стандартним в!дхиленням часу затримки м!ж доставкою пакет!в даних. Також акцентуеться особливу увагу на момент максимально! пропускно! швидкосп в мереж!. В!дносно кращ! результати в процес! моделювання моб!льно! мереж! показали протоколи MAODV Jitter (мс) « {5.25}, та OLSR « {5.35} мс.

На граф!ку (рис. 4 Battery Drain (%)) - зображено розподш процесу розряду батаре! вузл!в мереж! у вщсо-тковому сшввшношенш для кожного протоколу. 1з графМв видно що при зменшен! кшькосп абонент!в розряд батаре! зб!льшувався в!дпов!дно одн! !з кращих показник!в розпод!лу розряду батаре! забезпечують протоколи MAODV та OLSR « {10.35} %.

рмгм

Dt* 1 (Ч

Рис. 4. Графики ощнки ефективностi (продуктивностi) протоколiв маршрутизацп

OLSR, AODV, DSDV, MAODV

Висновки

В результат! моделювання встановлено, що протоколи маршрутизацп MAODV та OLSR показують крашу адаптивну здаттсть функцшвання в умовах високо! динамки (змши швидкосп вузл1в мереж1) вщносно шших розглянутих про-токол1в (AODV, DSDV) з точки зору ключових метрик (пропускна здаттсть, затримка, Jitter та процес розряду батаре!).

Виявлено статистичний взаемозв'язок мгж пропускною здатшстю та стандартним ввдхиленням часу затримки мгж доставкою пакепв даних, що може бути використано для подальшо! оптим1зацп алгоршадв маршрутизацп.

Також тд час моделювання було отримано оцшку енергоефективносп вузл1в, показано, що протоколи MAODV та OLSR мають менший ввдсоток розряду батаре! в пор1внянш з шшими протоколами, Що може бути шдгрунтям для прийняття р!шення !з вибору протоколу за критер!ем максимального «часу життя» вузл1в мереж!.

Список використано'! лггератури

1. Hoebeke J., Moerman I., Demeester P. Adaptive routing for mobile ad hoc networks. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking. 2012. Vol. 2012, no. 1. URL: https://doi.org/10.1186/1687-1499-2012-126 (date of access: 17.09.2023).

2. MIKARIC B. Routing protocols in Mobile Ad-hoc Networks. PRZEGL4D ELEKTROTECHNICZNY. 2020. Vol. 1, no. 8. P. 108-113. URL: https://doi.org/10.15199/48.2020.08.21 (date of access: 17.09.2023).

3. Мшочшн А.1., Романюк В. А. Маршрутизащя в мобшьних радюмережах - проблема i шляхи !'!' виршення. Зв'язок. 2006. № 7. С. 49-55.

4. Tepsic D. M., Veinovic M. В. Classification of MANET routing protocols. Vojnotehnicki glasnik. 2015. Vol. 63, no. 1. P. 84-101. URL: https://doi.org/10.5937/vojtehg63-5706 (date of access: 17.09.2023).

5. Mummadisetty B. C., Puri A., Latifi S. Performance Assessment of MANET Routing Protocols. International Journal of Communications, Network and System Sciences. 2015. Vol. 08, no. 11. P. 456-470. URL: https://doi. org/10.4236/ijcns.2015.811041 (date of access: 17.09.2023).

6. PERFORMANCE ANALYSIS OF MANET ROUTING PROTOCOLS / I. A. Rasooly et al. International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology. 2019. Vol. 04, no. 08. P. 356-361. URL: https://doi.org/10.33564/ ijeast.2019.v04i08.060 (date of access: 17.09.2023).

7. Беляков Р. О., Фесенко О. Д. Модель моб!льносп наземно! комушкацшно! мереж! спещального при-значення. COMPUTER-INTEGRATED TECHNOLOGIES: EDUCATION, SCIENCE, PRODUCTION. 2023. № 51. С. 130-138. DOI: 10.36910/6775-2524-0560-2023-51-17.

8. Permatasari U. S., Widiasari I. R. Analisis Routing Protokol Optimized Link State Routing (OLSR) Pada Raspberry Pi. AITI. 2020. Vol. 16, no. 2. P. 151-164. URL: https://doi.org/10.24246/aiti.v16i2.151-164 (date of access: 17.09.2023).

9. Kumar A., Hans R. Performance Analysis of DSDV, I-DSDV, OLSR, ZRP Proactive Routing Protocol in Mobile AdHoc Networks in IPv6. International Journal of Advanced Science and Technology. 2015. Vol. 77. P. 25-36. URL: https://doi.org/10.14257/ijast.2015.77.03 (date of access: 17.09.2023).

10. Analysis of AODV Protocol in MANET / P. Pal et al. International Journal of Computer Applications. 2019. Vol. 177, no. 24. P. 1-6. URL: https://doi.org/10.5120/ijca2019919691 (date of access: 17.09.2023).

11. Singh G., Dhir V Performance Analysis ofAODV and MAODV Protocol in Mobile ADHOC Networks. International Journal of Computer Sciences and Engineering. 2018. Vol. 6, no. 12. P. 706-712. URL: https://doi.org/10.26438/ijcse/ v6i12.706712 (date of access: 17.09.2023).

12. Romaniuk V A., Bieliakov R. О. Objective control functions of FANET communication nodes of Land-Air network. COMPUTER-INTEGRATED TECHNOLOGIES: EDUCATION, SCIENCE, PRODUCTION. 2023. No. 50. P. 125-130. URL: https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2023-50-19.

References

1. Hoebeke, J., Moerman, I., & Demeester, P. (2012). Adaptive routing for mobile ad hoc networks. EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2012(1). https://doi.org/10.1186/1687-1499-2012-126

2. MIKARIC, B. (2020). Routing protocols in Mobile Ad-hoc Networks. PRZEGL4D ELEKTROTECHNICZNY -ELECTROTECHNICAL INSPECTION, 1(8), 108-113. https://doi.org/10.15199/48.2020.08.21

3. Romaniuk, V. A., & Minochkin, A. I. (2006). Marshrutyzatsiia v mobilnykh radiomerezhakh - problema i shliakhy yii vyrishennia [Routing in mobile radio networks is a problem and ways to solve it]. Zviazok - Communication, (7), 49-55.[in Ukrainian]

4. Tepsic, D. M., & Veinovic, M. В. (2015). Classification of MANET routing protocols. Vojnotehnicki glasnik -Military and technical advice, 63(1), 84-101. https://doi.org/10.5937/vojtehg63-5706

5. Mummadisetty, B. C., Puri, A., & Latifi, S. (2015). Performance Assessment of MANET Routing Protocols. International Journal of Communications, Network and System Sciences, 08(11), 456-470. https://doi. org/10.4236/ijcns.2015.811041

6. Rasooly, I. A., Masood, F., Ullah Khan, A. W., Ziar, R. A., & Niazy, M. S. (2019). PERFORMANCE ANALYSIS OF MANET ROUTING PROTOCOLS. International Journal of Engineering Applied Sciences and Technology, 04(08), 356-361. https://doi.org/10.33564/ijeast.2019.v04i08.060

7. Bieliakov, R., & Fesenko, O. (2023). Model mobilnosti nazemnoi komunikatsiinoi merezhi spetsialnoho pryznachennia [Mobility model of a special purpose terrestrial communication network]. COMPUTER-INTEGRATED TECHNOLOGIES: EDUCATION, SCIENCE, PRODUCTION, 51, 130-138. [in Ukrainian]

8. Permatasari, U. S., & Widiasari, I. R. (2020). Analisis Routing Protokol Optimized Link State Routing (OLSR) Pada Raspberry Pi. AITI, 16(2), 151-164. https://doi.org/10.24246/aiti.v16i2.151-164

9. Kumar, A., & Hans, R. (2015). Performance Analysis of DSDV, I-DSDV, OLSR, ZRP Proactive Routing Protocol in Mobile AdHoc Networks in IPv6. International Journal of Advanced Science and Technology, 77, 25-36. https://doi. org/10.14257/ijast.2015.77.03

10. Pal, P., Sarkar, P., Deb, S., & Bhattacharya, G. (2019). Analysis of AODV Protocol in MANET. International Journal of Computer Applications, 177(24), 1-6. https://doi.org/10.5120/ijca2019919691

11. Singh, G., & Dhir, V. (2018). Performance Analysis of AODV and MAODV Protocol in Mobile ADHOC Networks. International Journal of Computer Sciences and Engineering, 6(12), 706-712. https://doi.org/10.26438/ijcse/ v6i12.706712

12. Romaniuk, V. A., & Bieliakov, R. О. (2023). Objective control functions of FANET communication nodes of land-air network. COMPUTER-INTEGRATED TECHNOLOGIES: EDUCATION, SCIENCE, PRODUCTION, (50), 125-130. https://doi.org/10.36910/6775-2524-0560-2023-50-19

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.