Luku 2 Pakettiradioverkot Eeva Ahonen

2 Historiaa Infrastruktuurittoman verkon hyvät puolet havaittiin 1970-luvulla DARPA:n (Defence Advanced Research Projects Agency) pakettiradioprojekti ALOHA-projekti osoitti broadcast-ominaisuuden käytettävyyden lähettämällä ja vastaanottamalla datapaketteja yhden radion hyppyjärjestelmässä ALOHA-projekti johti monihyppyjärjestelmään (multi-hop) eli pakettiradioverkkoon PRNET

3 PRNET Omaa laajan maantieteellisen toiminta-alueen Infrastruktuuriton selkäranka ja verkon solmupisteet Suuret tekniset haasteet: –vuon ohjaus –virheen korjaus –verkkotopologian informaation ylläpitäminen ja jakaminen –tarkan reititysinformaation jakaminen –reititysmobiliteetin käsittelymekanismi –jaettu kanava useille käyttäjille –terminaalien kykyjen prosessointi –koko- ja tehovaatimukset

4 PRNET ja arkkitehtuuri Koostuu useista mobiileista radiotoistimista, langattomista terminaaleista ja tukiasemista Kuvassa PRNET- arkkitehtuuri [lähde C.K.Toh: Ad Hoc Mobile Wireless Network, 2002, s. 16]

5 PRNET ja arkkitehtuuri Toistimet välittävät paketin toisilleen, kunnes paketti saapuu oikeaan kohteeseen Tukiasema jakaa reitit Verkko-olosuhteiden muuttuessa tukiasema määrää reitit dynaamisesti uudelleen minimiviivekriteerien mukaan

6 PRNET ja reititys Point-to-Point-reititys –Paketti kulkee toistimien läpi kunnes se lopulta saavuttaa kohdeosoitteen. –Tukiasema laskee verkkotopologian perusteella parhaan point-to-point-reitin, jonka se välittää kaikille reitin toistimille tai suoraan lähettäjälle

7 PRNET ja reititys Broadcast-reititys –Radioteknologia mahdollistaa hyvät joukkolähetys ominaisuudet –Jokaisessa datapaketissa on kohdeosoite –Paketit leviävät toistimelta toiselle saavuttaen lopulta kohdeosoitteen –Toistin pitää listaa vastaanotetuista ja edelleen lähetetyistä paketeista, ettei samaa pakettia lähetetä kuin kerran

8 PRNET ja reititys Pakettien edelleenlähetys –Yhteydetön edelleenlähetys vaatii informaation ylläpitoa. Verkkotopologian muuttuessa tästä aiheutuva taustaliikenne voi olla merkittävää –Yhteydellinen edelleenlähetys vaatii reitin varmistamisen ennen kuin dataliikennettä kuljetetaan

9 PRNET ja reititys Uudelleenlähettämisen periaatteet –ETE-otsikko (end-to-end header) on mobiilin lähettäjälaitteen tai –terminaalin luoma, joka sisältää lähettäjälaitteen ID/osoitteen –ETE-otsikko säilyy koko matkan ajan kunnes paketti saavuttaa kohdelaitteen

10 PRNET ja reititys –Reititysotsikko (routing header) on lähettäjäradiopaketin luoma –Reititysotsikko sisältää lähettäjäpakettiradion ID:n, sekvenssinumeron ja kohdepakettiradion ID:n. –Reititysotsikko kapsuloi ETE-otsikon, kunnes kapsulointi poistetaan kohdepakettiradiossa ja ETE-otsikko paljastetaan, jonka jälkeen paketti toimiteen kohdelaitteelle

11 PRNET ja reititystaulukot Naapuritaulukko (neighbor table) –Pakettiradio käyttöönotettaessa se lähettää joukkolähetyksenä PROP:n (packet radio organization packet) joka 7,5 sekunnin välein ilmoittaen olemassaolostaan ja verkkotopologiastaaan –Naapurisolmut päivittävät omat naapuritaulukkonsa –Taulukko jäljittää linkin laadun molempiin suuntiin

12 PRNET ja reititystaulukot Tasotaulukko (tier table) –Jokainen pakettiradio antaa tasoinformaationsa ulos keskivertonopeudella 3,75 s/hyppy ja saavuttaa lopulta kaikki pakettiradiot –Parhaan reitin määritelmä: lyhyin reitti ja paras kytkettävyys hyppyä kohden

13 PRNET ja reititystaulukot Laitetaulukko (device table) –Jokainen mobiili laite tai terminaali lähettää määräajan välein siihen kiinnittyneelle pakettiradiolle kontrollipaketin –Pakettiradio ”pitää kirjaa” siihen liittyneistä laitteista ja lähettää informaation PROP:n kautta verkon muille pakettiradioille

14 PRNET Pacing –Solmu sopeuttaa siirtoaikansa jakamaan ruuhkan kontrollointia kohdatessaan ruuhkahuipun pakettiradiossa –Kun ruuhkaa ei ole, solmu lähettää tavalla, joka käyttää koko kanavaa tehokkaasti

15 PRNET CSMA (Carrier Sense Multiple Access)- protokollaa käytetään estämään törmäykset lähetyksessä