|
История создания
Рассказ об истории создания LLN-сетей мы начнём несколько издалека. Вспомним следующие факты:
В начале 2000-х многие проекты по подключению к Интернету самых разных вещей начали претворяться в жизнь. В 2008 - 2009 году количество вещей, подключенных к сети, впервые превысило количество живых пользователей (людей). Сегодня тем, что то или иное устройство имеет выход в Интернет, уже никого не удивишь.
Подключение к Интернету вещей осуществляется при попощи различных технологий и протоколов. Рассмотрим их более подробно.
Вещи объединяются в сети, обозначаемые аббревиатурой LLN, которая означает Low Power Lossy Networks (маломощные сети с потерей пакетов). Такие сети состоят из объектов с ограниченными характеристиками (с ограниченной мощностью процессора, памятью, а в некоторых случаях - например, при работе от батареи - еще и ограничениями электропитания). Все эти объекты объединены в сеть на основе нестабильного подключения с потерями данных.
Особенности маршрутизации в таких сетей описаны в RFC 6550.
Работа над конкретными технологиями и протоколами для LLN сетей была начата в конце 1990-х годов специалистами рабочей группы инженеров Интернета. Именно тогда была основана группа MANET, создавшая два семейства протоколов: реактивные протоколы (в частности, АODV, на смену которому впоследствии пришёл DYMO) и проактивные, в числе которых нужно выделить OLSR (сегодня ему на смену пришёл OLSR v2). В 2008 -2009 годах появились протоколы 6LowPan и RPL.
Рассмотрим эти протоколы более подробно.
Основные протоколы
AODV
Аббревиатура AODV означает Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing - децентрализованная векторная маршрутизация по запросу. Этот протокол используется в сетях ZigBee. Алгоритм AODV-маршрутизации можно описать следующим образом:
OLSR
Протоколы на основе алгоритма OLSR (On Line Link State Routing) основаны на сборе и распространении служебной информации о состоянии сети. Обработав эту информацию, каждый узел может построить модель текущего состояния сети в виде формального описания графа, вершины которого ставятся в соответствие узлам сети, рёбра (или дуги) – линиям связи (линкам). Имея такой граф, любой узел может вычислить “длины” кратчайших путей до всех адресатов в сети и выбрать оптимальный маршрут до любого конкретного узла сети.
Сильной сторой этого алгоритма является то, что он может реагировать на непредвиденные события, в частности:
Применение протокола OLSR наиболее эффективно в сетях с высокой плотностью узлов, в которых преобладает трафик нерегулярной, спорадической природы.
Область применения
2.4.1 IEEE 802.15.4
Маломощные беспроводные персональные сети состоят из устройств, которые соответствуют стандарту IEEE802.15.4. Общие характеристики устройств IEEE 802.15.4 - это малый радиус действия, низкая скорость передачи данных, низкое энергопотребление и низкая стоимость. Многие из устройств также ограничены по объему памятии и энергетической возможности.
Стандарт IEEE 802.15.4 [IEE06] определяет подуровень MAC и физический уровень для маломощной беспроводной персональной сети (LoWPAN).
Стандарт IEEE 802.15.4 определяет маломощную беспроводную встроенную радиосвязь на частоте 2,4 ГГц, 915 МГц и 868МГц.
Стандарт 802.15.4 обеспечивает скорость передачи данных 20-250 кбит/с в зависимости от частоты.
Таблица 2.1 суммирует полосы частот, модуляции, форматы распространения и скорости передачи данных стандарта IEEE 802.15.4.
Передача канала достигается с помощью вероятностного сетевого протокола канального уровня (CSMA), и подтверждения предоставляются для обеспечения надежности. Таблица.
Полезная нагрузка физического уровеня составляет до 127 байт, с 72-116 байт полезной нагрузки доступных после кадрирования канального уровня, адресации и дополнительной защиты.
Протокол MAC может быть запущен в двух режимах: без маяков и маячковый. Режим без маяков использует чистый CSMA-CA канальный доступ и работает, как IEEE 802.11, без резервирования канала. Маячковый режим использует гибридный множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA), с возможностью резервирования тайм-слота для критически важных данных.
2.4.2 6LoWPAN
6LoWPAN [KMS07] является аббревиатурой из "IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks" и имени рабочей группы "IETF Working Group" (WG).
6LoWPAN WG вводит новый слой на стек протоколов TCP/IP для транспортировки пакетов IPv6 через ссылки IEEE 802.15.4 (Рисунок 2.2).
6LoWPAN WG от IETF определяет механизмы инкапсуляции и сжатия заголовка, которые позволяют передавать и принимать IPv6-пакеты через LoWPAN.
6LoWPAN слой необходим для того, чтобы адаптировать размер пакета IPv6 (1280 байт) к максимальному размеру передаваемого блока канального уровня (MTU), что соответсвует размеру (в байтах) крупнейшего блока данных протокола, который слой может передать.
Как описано в [HT10], новый уровень адаптации разбивает пакет IPv6 на небольшие фрагменты IEEE 802.15.4, которые должны отправлены на ресивер.
В [SB09], авторы представили простое техническое определение 6LoWPAN:
"Стандарты 6LoWPAN позволяют эффективно использовать IPv6 через низкое энергопотребление, низкоскоростную беспроводную сеть на простых встроенных устройствах с помощью уровня адаптации и оптимизации....
Bluetooth 4.2
Улучшение безопасности в Bluetooth 4.2 привело к снижению энергопотребления (вероятно, снижена частота опроса сопряженных устройств или ускорен процесс сопряжения). Теперь используются алгоритмы защиты «правительственного уровня», злоумышленникам стало еще сложнее отслеживать устройства по их соединению Bluetooth.
В новой спецификации улучшена скорость передачи данных и механизмы ее поддержки на высоком уровне. Увеличен размер пакетов Bluetooth Smart (до 10 крат), что привело к ускорению передачи данных до двух с половиной раз. Уменьшена вероятность возникновения ошибок при передаче и повышена энергоэффективность.
Дата добавления: 2015-09-12; просмотров: 16 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |