Самоорганизующаяся сеть – сеть, не имеющая определенной структуры, меняющаяся и распределяющая функции между узлами при подключении нового устройства, изменении характера трафика и т.д.

История современных самоорганизующихся сетей начинается с 1970-х годов с момента создания PRNET (Packet Radio Networks), финансированные министерством обороны США. Цель создания самоорганизующихся сетей заключалась в возможности работать в сети, получать доступ к сети Интернет в любом месте, даже в движении, не полагаясь на инфраструктуру фиксированной сети.

С развитием всепроникающих сетей возникла необходимость в использовании нового типа сетей, без устойчивой структуры и способной адаптироваться к меняющимся характеристикам каналов связи. Такие стали называть самоорганизующимися. Первые коммерческие самоорганизующиеся мобильные сети были развернуты в США и Японии в 2009-2010 годах.

Самоорганизующиеся сети в зависимости от скорости самоорганизации, доли участия в ней людей делят на целевые (ad hoc) и ячеистые (mesh) сети. В переводе с латыни «ad hoc» буквально означает «для этого, специально для этого случая». Основное отличие между ad hoc и mesh сетями состоит в том, что, как правило, ad hoc относят к терминальным сетям, a Mesh - к транзитным, хотя это деление весьма условно, но принято в настоящее время.

Самоорганизующаяся сеть обладает следующими характеристиками:

Самоконфигурация – распознавание и регистрирование в сети новых подключенных устройств. При этом соседние автоматически корректируют свои технические параметры (например, мощность излучения, наклон антенны и т.д.).

Самооптимизация – адаптация параметров устройств при изменении параметров сети: количества пользователей, уровня сигнала, уровня внешних помех и др.

Самовосстановление – автоматическое обнаружение и устранение сбоев: перераспределение функций между устройствами при выходе из строя каких-либо узлов сети для повышения отказоустойчивости сети.

Алгоритмы маршрутизации самоорганизующихся сетей:

Проактивная маршрутизация – наличие постоянно обновляемых полных списков адресов назначения и маршрутов до них.

Реактивная маршрутизация – построенные маршрута по необходимости, т.е. при наличии трафика предназначенного определенному адресату, с помощью опросов соседних узлов и алгоритмов обнаружения соседей.

Гибридная маршрутизация – сочетание элементов проактивной и реактивной маршрутизации. Т.е. хранение таблицы некоторых адресатов, и последующий их опрос по требованию по мере необходимости построения иных маршрутов.

Для организации самоорганизующейся сети чаще всего используют протоколы Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, для маршрутизации – AODV, SAODV, ZRP, OLSR, LAR.

Быстрое развертывание сенсорных сетей в чрезвычайных ситуациях: например, для поиска пострадавших, анализа масштаба бедствия и т.д. В локальных сетях (сеть HANET), например, при создании системы автоматизации зданий, домов, систем локального позиционирования (RTLS).

В транспортной сфере для системы умного транспорта и умного трафика – сети VANET. В местах массового скопления людей для разгрузки базовых станций и обеспечения связи мобильных устройств напрямую без участия базовых станций (MANET).

Источники:

29.06.2013

В последние годы постоянно нарастающий теоретический интерес к самоорганизующимся сетям постепенно перешел в практическую плоскость. Сегодня многие операторы связи и регуляторы рассматривают сети относительно нового класса VANET (Vehicular Ad Hoc Network) как целевые сети для коммуникации на транспортных средствах, HANET (Home Ad hoc Network) – целевая домашняя сеть и т.д. По всей стране имеется множество опытных зон, а также примеры успешного внедрения.

Эффективность новых сетей

Как и ожидали специалисты, основной эффект при начале внедрения самоорганизующихся сетей произвели новые услуги, доселе неизвестные в инфраструктурных сетях. Поэтому одним из важных вопросов сегодня является определение места самоорганизующихся сетей в общей структуре сетей связи и доли предоставляемых ими услуг. Рассматриваются возможности создания муниципальных самоорганизующихся сетей, что со временем приведет к смещению проводных технологий к ядру сети. При этом самоорганизующиеся сети предоставляют пользователям существенно расширенный спектр услуг. На основе существующих представлений о распределении трафика в сетях связи высказывается предположение, что к 2020 году доля услуг самоорганизующихся сетей в общем объеме услуг может составить в зависимости от емкости сети до 90 %.

Самоорганизующаяся сеть в квартире

Изначально самоорганизующиеся сети рассматриваются как сети доступа. Однако, наиболее интересным в этом плане является вопрос о том, какие территории сети доступа (самоорганизующиеся) будут охватывать – квартиру, дом, микрорайон, поселок, город и т.д. Некоторые девелоперы предлагают еще на этапе строительства оборудовать необходимой инфраструктурой жилые дома. В результате, новоселы, въезжая в свои новые квартиры, имели бы возможность практически сразу воспользоваться новыми услугами связи. Уже сегодня известно о внедрении этих и аналогичных новых инфокоммуникационных технологий при строительстве ряда жилых комплексов и целых микрорайонов в Москве и Санкт-Петербурге, Новосибирске и Самаре. Эксперты отмечают в \той связи современный жилой эко-комплекс комфорт-класса в Московском районе Санкт-Петербурга, строительство которого ведется на пересечении Дунайского проспекта и Пулковского шоссе, Здесь же стоит упомянуть московский город-парк, ряд современных хилых районов Воронежа и Сочи.

Новая концепция домашней связи

Стоит отметить, что говоря о самоорганизующейся сети связи на уровне целого микрорайона, мы имеем в виду, естественно, беспроводные коммуникации. Возможность голосового общения, видеоконференц связи. высокоскоростного доступа в интернет и другие услуги в такой сети предоставляются жителям микрорайона в едином комплексе и одним оператором. Это соответствует существующему взгляду на постепенное смещение проводных технологий к ядру сети. Таким образом, в микрорайоне организуется некое беспроводное пространство, достаточно автономное для решения многих проблем его жителей.

ГЛАВА 26. Самоорганизующиеся сети SON

Одним из подходов классификации беспроводных сетей связи является деление на централизованные инфраструктуры и самоорганизующиеся. Отличительной особенностью самоорганизующихся сетей SON (self-organization) - это возможность в отсутствии централизованной инфраструктуры обмениваться данными любой паре находящихся в зоне радиопокрытия узлов сети. Узлы в SON могут быть одновременно конечными хостами и маршрутизаторами. Соединение организуется на длинные расстояния с помощью специализированных протоколов маршрутизации в промежуточных узлах-маршрутизаторах. Такое соединение называется «многоэтапным или многошаговым» (multihop) . Этапом является участие в этом соединении одного узла - маршрутизатора. В классе SON настоящей главы рассматриваются следующие сети:

· мобильные целевые Ad Hoc сети - Wireless Mobile Ad Hoc Network (MANET);

· беспроводные сенсорные сети - Wireless Sensor Network (WSN);

· беспроводные mesh-сетей Wireless Mesh Network (WMN). Эти сети называют также ячеистыми сетями.

· автомобильные беспроводные сети Vehicular Ad Hoc Network (VANET).

Узлы этих сетей обладают способностью сами находить друг друга и формировать сеть, а в случае выхода из строя какого-либо узла могут устанавливать новые маршруты для передачи сообщений. В главе 24 приводится краткое описание построения самоорганизующихся сетей: MANET, ячеистой сети стандарта 802.11s, ячеистой сети WiMAX (глава 25). В настоящей главе большое внимание уделяется информационной безопасности самоорганизующихся сетей в части анализа угроз (атак) DoS в результате намеренных действий злоумышленника по нарушению работы протоколов маршрутизации.

Функции самоорганизующихся сетей и область их использования

Структура мобильной сети Ad Hoc (MANET) приведена в главе 24. Сети MANET являются распределенной системой, состоящей из мобильных терминалов, снабженных приемо-передатчиками. Они могут организовывать временные сетевые технологии для передачи информации. В сети MANET мобильные устройства выполняют не только функции оконечных станций, но и функции сетевых узлов (роутеров). При этом часто используется не лицензионная полоса частот. Приведем некоторые области применения сетей MANET.

Согласно зарубежным работам наиболее широко применение мобильных сетей Ad Hoc рассматривается для установления связи во время боевых действий. При этом рассматривается установление связи между солдатами, расположенными на земле, в наземном и воздушном транспорте. Большинство узлов связи движутся с различными скоростями. Сети связи с фиксированной инфраструктурой не могут обеспечить надежную связь при таких обстоятельствах высокого темпа и высокой степени непредсказуемости. У системного администратора мало времени для того, чтобы реагировать и реконфигурировать сети. Как правило, сети MANET не требуют администрирования. Временная сеть Ad Hoc может быть развернута, когда создание инфраструктуры невозможно или неэффективно. Например, такая сеть может использоваться, как временное решение на конференциях, а также в незаселенных местах, на которых очень сложно создать инфраструктуру. Небольшое время на развертку сети Ad Hoc делает их незаменимыми при спасательных операциях после катастроф или стихийных бедствий.

Сенсорные сети (WSN)

Сенсорная сеть WSN - это распределенная сеть необслуживаемых миниатюрных узлов, которые осуществляют сбор данных о параметрах внешней среды и передачу их на базовую станцию посредством ретрансляции от узла к узлу с помощью беспроводной связи. Узел сети, называемый сенсором, содержит датчик, воспринимающий данные от внешней среды (собственно сенсор), микроконтроллер, память, радиопередатчик, автономный источник питания и иногда исполнительные механизмы. Возможна также передача управляющих воздействий от узлов сети к внешней среде, Сенсорные сети строятся на основе протоколов IEEE 802.15.4, ZigBee и DigiMesh. С помощью радиосвязи, осуществляемой между узлами сети на основе стандарта ZigBee, создаются самоорганизующиеся и самовосстанавливающиеся сети. Для многих сенсорных сетей характерна мобильность не отдельно каждого узла (как это имеет место в MANET), а отдельной группы узлов. Основное требование к протоколам сенсорных сетей малое потребление энергоресурсов. В сенсорных сетях время их жизнедеятельности прямо зависит от решения вопросов энергопотребления узлов сети.
Сенсорные сети применяются в различных областях - от борьбы с терроризмом до охраны природы. Существует множество приложений, для которых разные производители выпускают разные узлы для создания сенсорных сетей. По области применения приложения сенсорных сетей можно разделить на категории :

· погода, окружающая среда;

· телемедицина;

· чрезвычайные ситуации (пожары, катастрофы и др.);

· военные операции и др.

Ячеистые сети (WMN)

В главе 24 приводится архитектура ячеистой сети (mesh-сети), построенной на протоколе 802.11s, принадлежащем к группе протоколов стандарта 802.11. Как отмечалось выше, mesh-сети могут быть построены на базе протоколов других стандартов- 802.16 и LTE. На рис. 26.1 приведена общая архитектура mesh-сети . Как видно из рисунка mesh-сеть состоит из беспроводной опорной сети (Wireless Mesh Backbone) и поключенных к ней сети Интернет, сети Wi-Fi, сотовых сетей связи, оконечных пользователей. Непрерывной линией обозначен проводный канал, а пунктирной - беспроводный канал.

Беспроводная опорная сеть (Wireless Mesh Backbone) включает следующие маршрутизаторы:

1. mesh-роутер без шлюза (Mesh Router).

2. mesh-роутер c шлюзом (Mesh Router with Gateway), взаимодействующий с Интернетом и остальными типами mesh-роутеров.

3. mesh-роутер c шлюзом и мостом (Mesh Router with Gateway/Bridge), взаимодействующим со всеми mesh-роутерами опорной сети, а также точкой доступа сети WiMAX, базовыми станциями сотовой сети связи и сети WiMAX. узлом сенсорной сети связи (Sink Node), непосредственно с абонентами по проводному или беспроводному каналу.

Рис. 26.1. Архитектура mesh-сети

В работе приводится ещё одна архитектура mesh-сети, позволяющая абонентам дополнительно обеспечивать не только доступ в Интернет, но и связь между собой внутри опорной сети. Сравнивая c MANET и сенсорными сетями, ячеистые беспроводные сети выполняют функцию транзитной сети и отличаются по следующим четырем признакам:

· Роутеры в ячеистых сетях способны пропускать больше трафик и имеют меньше ограничений в плане энергозатрат.

· Сети маршутизаторов могут обеспечить передачу данных на более дальние расстояния.

· Сети маршрутизаторов могут быть использованы в качестве интегратора таких сетей, как Интернет, сотовые сети, беспроводные локальные сети.

· В ячеистых сетях любой роутер имеет, по крайней мере, два радиоканала: один для подключения клиентов, другой для связи с другими роутерами.

Почти любое применение мобильных Ad Hoc сетей, рассмотренное выше, может быть реализовано в беспроводных ячеистых сетях. Основным достоинством ячеистых сетей является способность передавать большие объемы данных на дальние расстояния и обеспечение широкополосного доступа.

Автомобильные беспроводные сети (VANET)

Cоздание автомобильных беспроводных самоорганизующихся сетей VANET предназначено для повышения эффективности и безопасности дорожного движения. В настоящее время при поддержке индустрии, государственных и академических институтов в мире выполняются несколько научно-исследовательских проектов, направленных на разработку и принятие стандартов таких автомобильных сетей. Основные цели использования VANET можно разделить на три группы :

· помощь водителю (навигация, предотвращение столкновений и смена полос);

· информирование (об ограничении скорости или зоне ремонтных работ);

· предупреждение (послеаварийные, о препятствиях или состоянии дорог).

Похожая информация.

Беспроводные самоорганизующиеся сети (другие названия: беспроводные ad hoc сети , беспроводные динамические сети ) - децентрализованные беспроводные сети , не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать данные, производится динамически, на основании связности сети. Это является отличием от проводных сетей и управляемых беспроводных сетей, в которых задачу управления потоками данных выполняют маршрутизаторы (в проводных сетях) или точки доступа (в управляемых беспроводных сетях).

Первыми беспроводными самоорганизующимися сетями были сети «packet radio » начиная с 1970-ых годов, финансируемые DARPA после проекта ALOHAnet.

Применение

Минимальное конфигурирование и быстрое развёртывание позволяет применять самоорганизующиеся сети в чрезвычайных ситуациях таких как природные катастрофы и военные конфликты.

В зависимости от применения беспроводные самоорганизующиеся сети могут быть разделены на:

• мобильные самоорганизующиеся сети
• беспроводные ячеистые сети

Безопасность в беспроводных самоорганизующихся сетях

Из-за динамически меняющейся топологии сети и отсутствия централизованного управления, данный вид сетей уязвим для ряда атак. Поэтому аспект безопасности является очень важным в таких сетях.

Технологии, используемые при построении беспроводных самоорганизующихся сетей

• Bluetooth (IEEE 802.15)
• WiFi (IEEE 802.11)
• ZigBee (IEEE 802.15.4)

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Беспроводные самоорганизующиеся сети" в других словарях:

Эту страницу предлагается переименовать в Беспроводная самоорганизующаяся сеть. Пояснение причин и обсуждение на странице Википедия:К переименованию/1 декабря 2012. Возможно, её текущее название не соответствует нормам современного… … Википедия

Для улучшения этой статьи желательно?: Проставить интервики в рамках проекта Интервики. Безопасность в беспроводных самоорга … Википедия

JTRS перспективная военная радиосистема связи американской армии. Программа JTRS (Joint Tactical Radio System) появилась в середине 90х. Изначально система была предназначена для замены 25 30 разных типов военных радиосистем (многие из которых не … Википедия

- (англ. Mobile Ad hoc Network) беспроводные децентрализованные самоорганизующиеся сети, состоящие из мобильных устройств. Каждое такое устройство может независимо передвигаться в любых направлениях, и, как следствие, часто разрывать и… … Википедия

Беспроводные самоорганизующиеся сети (другие названия: беспроводные ad hoc сети, беспроводные динамические сети) -- децентрализованные беспроводные сети, не имеющие постоянной структуры. Клиентские устройства соединяются на лету, образуя собой сеть. Каждый узел сети пытается переслать данные предназначенные другим узлам. При этом определение того, какому узлу пересылать данные, производится динамически, на основании связности сети. Это является отличием от проводных сетей и управляемых беспроводных сетей, в которых задачу управления потоками данных выполняют маршрутизаторы (в проводных сетях) или точки доступа (в управляемых беспроводных сетях).

Первыми беспроводными самоорганизующимися сетями были сети «packet radio» начиная с 1970-ых годов, финансируемые DARPA после проекта ALOHAnet.

Применение: Минимальное конфигурирование и быстрое развёртывание позволяет применять самоорганизующиеся сети в чрезвычайных ситуациях таких как природные катастрофы и военные конфликты.

В зависимости от применения беспроводные самоорганизующиеся сети могут быть разделены на:

мобильные самоорганизующиеся сети

беспроводные ячеистые сети

беспроводные сенсорные сети

Основные принципы беспроводных Ad-hoc сетей :

• - Беспроводные сети делятся на две категории -- сети типа Infrastructure (инфраструктурные) и сети типа ad-hoc (специализированные). Для объединения нескольких компьютеров в инфраструктурную сеть используются маршрутизаторы или групповые пункты доступа. В сети ad-hoc не используются маршрутизаторы и групповые пункты доступа. Она состоит из компьютеров, которые осуществляют обмен данными непосредственно друг с другом.
• - Ad-hoc сети - это множество беспроводных мобильных узлов связи (станций, пользователей), образующих динамическую автономную сеть при помощи полностью мобильной инфраструктуры. Узлы общаются друг с другом без вмешательства централизованных точек доступа или базовых станций, поэтому каждый узел действует и как маршрутизатор, и как конечный пользователь.
• - Примером может служить соединение нескольких компьютеров беспроводным способом без точки доступа. Нередко такой способ соединения используется на выставках, в конференц-залах.
• - В Интернете маршрутизаторами в пределах центральных областей сети владеют хорошо известные операторы, и поэтому предполагается некоторая степень доверия к ним. Но это предположение больше не справедливо для Ad-hoc сетей, т.к. ожидается, что все узлы, входящие в сеть, принимают участие в маршрутизации.

Режим IBSS : - Режим IBSS, также называемый ad-hoc, предназначен для соединений точка-точка. На самом деле существуют два типа режима ad-hoc. Один из них является режимом IBSS, называемый также режимом ad-hoc или IEEE ad-hoc. Этот режим определён стандартами IEEE 802.11. Второй режим называется демонстрационным режимом ad-hoc, или Lucent ad-hoc (или, иногда неправильно, режимом ad-hoc). Это старый, существовавший до появления 802.11, режим ad-hoc, и он должен использоваться только для старых сетей.

Шифрование: - Шифрование в беспроводной сети имеет важное значение, потому что у вас нет больше возможности ограничить сеть хорошо защищённой областью. Данные вашей беспроводной сети вещаются по всей окрестности, так что любой заинтересовавшийся может их считать. Вот здесь используется шифрование. Шифруя данные, посылаемые в эфир, вы делаете их прямой перехват гораздо более сложным для всех любопытных.

• - Двумя наиболее широко применяемыми способами шифрования данных между вашим клиентом и точкой доступа являются WEP и ip-sec:
• - WEP. WEP является сокращением от Wired Equivalency Protocol (Протокол Соответствия Проводной сети). WEP является попыткой сделать беспроводные сети такими же надёжными и безопасными, как проводные.
• - IP-sec. ip-sec является гораздо более надёжным и мощным средством шифрования данных в сети. Этот метод определённо является предпочтительным для шифрования данных в беспроводной сети.

Утилиты: - Имеется несколько утилит, которые можно использовать для настройки и отладки беспроводной сети:

Пакет bsd-airtools

• - Пакет bsd-airtools представляет собой полный набор инструментов, включая инструменты для проверки беспроводной сети на предмет взлома WEP-ключа, обнаружения точки и т.д.
• - Утилиты bsd-airtools можно установить из порта net/bsd-airtools.

Утилиты wicontrol, ancontrol и raycontrol

Это инструменты, которые могут быть использованы для управления поведением адаптера беспроводной связи в сети. Wicontrol выбирается, тогда когда адаптером беспроводной сети является интерфейс wi0. Если установлено устройство беспроводного доступа от Cisco, этим интерфейсом будет an0, и тогда будет использоваться ancontrol

Поддерживаемые адаптеры: Точки доступа

Единственными адаптерами, которые на данный момент поддерживаются в режиме BSS (как точка доступа), являются те устройства, что сделаны на основе набора микросхем Prism 2, 2.5 или 3).

Клиенты 802.11a и 802.11g

• - К сожалению, все еще много производителей, не предоставляющих схематику своих драйверов сообществу open source, поскольку эта информация считается торговым секретом. Следовательно, у разработчиков операционных систем остается два варианта: разработать драйверы долгим и сложным методом обратного инжиниринга, или использовать существующие драйверы для платформ Microsoft® Windows.
• - Благодаря усилиям Билла Пола (wpaul),существует »прозрачная» поддержка Network Driver Interface Specification (NDIS). FreeBSD NDISulator (известный также как Project Evil) преобразует бинарный драйвер Windows так, что он работает так же как и в Windows. Эта возможность всё ещё относительно нова, но в большинстве тестов она работает адекватно.

Базовая инфраструктура современного Интернета, как известно, управляется и поддерживается десятком организаций, часть из которых подконтрольны правительству США. Далеко не всем по нраву такое положение вещей, и потому уже в течение нескольких лет IT-специалисты обсуждают альтернативные способы организации глобальных информационных сетей.

Существует две основных угрозы для безопасного информационного обмена в электронных сетях: это несанкционированный доступ к приватных данным и вмешательство в работу оборудования и устройств с целью нарушить их активность и даже вывести их из строя.

Возможный ответ на эти угрозы заключается в распространении нового типа телекоммуникаций - независимых, децентрализованных сетей, каждое устройство в которых является полноправным участником и несет свою долю ответственности за функционирование сети. Такой тип информационных сетей называется AHN (ad hoc network).

Главная проблема, которая раньше препятствовала развертыванию подобных сетей в глобальном масштабе, происходила из низкой производительности устройств и «узких» каналов связи: маршрутизация и передача необходимой для работы ad hoc-сети данных отнимает системные ресурсы и предъявляет высокие требования к пропускной способности канала, связывающего устройства между собой. Сегодня множество устройств лишены этих недостатков, а значит в ближайшие годы следует ожидать появления экспериментальных ad hoс-сетей, состоящих из тысяч устройств.

А через пару десятилетий беспроводные, или мобильные ad hoc-сети (MANETs, Mobile ad hoc networks) вполне могут стать необходимым условием для безопасной работы будущих транспортных систем, которым предстоит объединить огромное число роботизированных автомобилей, самолетов и поездов. Каждое транспортное средство в такой системе будет получать навигационную и другую информацию напрямую от своих соседей: так можно обеспечить надежность и непрерывность связи для автономного транспорта.