Сетеваямаршрутизация данных по смежным узлам на основе логической нейронной сети собратными связями
WI-FI -это современная беспроводная технология передачи цифровых данных порадиоканалам. Аббревиатура Wi-Fi (Wireless Fidelity) в точном переводе означает“беспроводная преданность”. Такое название получил стандарт беспроводнойпередачи данных по радиоканалам IEEE 802.11b. Для передачи данных Wi-Fiиспользует частоту 2,4-5GHz. В качестве основных стандартов на сегодняшний деньприняты 802.11a, 802.11b и 802.11g 802.11n со скоростями 11, 54 и 108 Mbit/s иболее.
Телекоммуникационная сеть на основе технологии Wi-Fi,охватывающая значительную территорию, представлена на рис. 1.
/>
Рис. 1. Структура телекоммуникационной сети
Т. к. предполагается применение беспроводнойсвязи небольшого радиуса действия, то сеть характеризуется рассмотрением лишь «близких»связей со смежными узлами и исключением транзитивных связей.
Таким образом, предполагается, что каждый узел связансо множеством смежных узлов. Любая передача пакета данных из узла-отправителяузлу-адресату осуществляется с помощью последовательности передач междусмежными узлами. Так что маршрут не формируется весь сразу, а реализуетсядинамически с учётом приоритетного обращения к смежным узлам и загрузки этих узлов.
Первоначально выбор смежного узла для передачипо адресу производится на основе приоритетного направления для данного адресаназначения. Однако окончательный выбор производится динамически в зависимостиот текущей загрузки смежных узлов. Каждое «смещение» пакета в смежный узелнемедленно ставит вопрос о его дальнейшем «смещении» — до достижения адреса.
Отличием такой постановки задачи является то, чтопакеты не теряются. В случае перегрузки сети или её отдельных направлений,пользователю, формирующему запрос, сообщается о необходимом ожидании, т.е. онеобходимости повторной попытки передачи данных.
На каждом i-м узле есть таблица Ti предпочтительного смещения при передаче данных на всепрочие узлы (кроме, конечно, смежных). Это предпочтение обусловлено величинойсокращения расстояния до узла – адресата. Такая таблица имеет вид:Узел (адрес) передачи Вес смежного узла в направлении передачи А1 w11 w12 ..... w1K ........ ... ... ..... ... АR wR1 wR2 ..... wRK
Здесь R – количество узлов, в которыевозможна передача пакетов из данного узла через один из смежных, K – количествосмежных узлов.
Примечание 1: Если адрес передачи вдействительности совпадает с одним из смежных узлов, то дальнейшая передача,уже по адресу, выполняется безальтернативно.
Примечание 2: Может быть рассмотрен случай,когда для повышения надёжности передача пакета осуществляется не единственномусмежному узлу; в этом случае маршрут резервируется.
На рис. 2. показано распределение приоритетовсмещения из узла Ai в узел Aj. Смежные Ai узлы дляпростоты пронумерованы.
/>
При выборе весов wij учитываетсятерриториальное взаимное расположение узлов. Так, очевидно, что приоритетнойявляется та передача, при которой пакет приближается к узлу назначения, хотя вдинамике загрузки сети может оказаться, что «кружной» путь ближе «прямого».
После выбора предпочтительного смещения пакетав смежный узел, необходим анализ текущей загруженности таких узлов. Только врезультате такого анализа может быть выбран или отвергнут узел смещения.
Предполагается, что каждый узел имеет буфер, вкотором накапливаются пакеты для дальнейшей отправки. Перегрузка буферов должнаблокировать приём новых пакетов. В этом случае возможна блокировка передач понаправлениям или в сети в целом. Так как потерь информации не предполагается,то пользователь должен быть информирован о этой перегрузке для повторениязапроса позже.
Управление передачей пакетов производится спомощью логической нейронной сети, которая использует для каждого адресапредпочтительные направления передачи пакетов смежным узлам, найденные поТаблице. Веса этих смещений используются в качестве весов синапсических связей.С помощью обратных связей передаются состояния загрузки смежных узлов, которыеокончательно влияют на выбор смежного узла для передачи пакета. Нейронная сетьфрагментарно распределена между всеми узлами так, чтобы отражать лишьинформацию, связанную только с конкретным узлом. Каждый фрагмент нейронной сети(как и Таблица) реализуется вычислительными средствами узла. Как сказано выше,текущим состоянием буфера (коэффициентом загрузки буфера необработаннымизапросами) каждый узел обменивается со своими смежными узлами. Такой обменсоставляет основу обратных связей.
Типовой фрагмент логической нейронной сети,размещённый на i-м узле, представлен на рис. З. Здесь wij – предпочтительные весасмежных узлов по адресу передачи, — k – отрицательный вес обратной связи (k – коэффициент загрузки буфера смежного узла).
Функция активации:
V =/>,
если эта сумма больше h, 0 – в противном случае.
В данном случае эта функция имеет вид:
Vi= VA wij – ki, если эта разность превышает порог h, 0 впротивном случае.
Порог h выбирается экспериментально так,чтобы предпочтение могло быть выбрано между не полностью загруженными узлами.
Общим критерием эффективности управленияявляется максимизация пропускной способности сети. Частными критериямиявляются: 1) Минимум среднего времени выполнения запроса на передачу пакета всети; 2) минимум времени ожидания пользователем возможности выполнения своихзапросов.
/>
Рис. 3. Фрагмент логической нейронной сети, размещённый наузле
Моделирование должно лежать в основеобоснования количества и структуры связей между смежными узлами, времениобработки запроса на узле, требований к производительности вычислительныхсредств. Должны быть выполнены абсолютные и относительные оценки накладныхрасходов на организацию управления сетью.
Модель должна использоваться в технологиипроектирования сети Wi-Fi.