Preview

Мехатроника, автоматизация, управление

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Модификация CGR-алгоритма маршрутизации данных в коммуникационной сети группировки спутников

https://doi.org/10.17587/mau.21.75-85

Полный текст:

Аннотация

Сети связи в космических системах, предполагающих использование группировок спутников, являются DTNсетями (Delay and Disruption Tolerant Networks). Установление каналов связей в космических сетях связи обладает определенной спецификой: каналы связи могут планироваться. В связи с этим в качестве наиболее перспективного решения задачи маршрутизации данных рассматривается CGR-подход (Contact Graph Routing). В основе этого подхода с учетом указанной специфики лежит расчет плана контактов. На основе этого плана в узлах сети рассчитываются графы контактов, которые используются для поиска кратчайших маршрутов передачи данных.

В данной статье в качестве модификации данного подхода предлагаются два взаимосвязанных решения: поиск маршрутов на основе плана контактов, т. е. без расчета и использования графа контактов, и адаптивный метод поиска необходимой для маршрутизации совокупности кратчайших маршрутов. Суть первого решения состоит в следующем. В стандартном варианте CGR-подхода вершины графа соответствуют планируемым контактам между узлами сети, а ребра — процессам хранения данных в узлах сети. В отличие от этого в предлагаемом варианте вершины графа соответствуют узлам сети, а ребра графа и вес ребер графа определяются динамически, в процессе поиска кратчайших маршрутов. В основе второго решения вводится понятие фронта планирования, под которым понимается список контактов. Искомые маршруты разбиваются на определенное число пулов. В каждом пуле объединяются маршруты, в которых используется определенный контакт из фронта планирования. Фронт планирования обновляется в двух случаях. В случае изменения топологии сети происходит замещение использованных или не установленных контактов последующими контактами с теми же самыми узлами сети, ближайшими по времени. В случае роста трафика сообщений выполняется определенное расширение фронта планирования и используются дополнительные пулы маршрутов. В заключении статьи приводится описание и обоснование ожидаемых преимуществ предложенного подхода.

Об авторе

О. В. Карсаев
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук
Россия
канд. техн. наук, ст. науч. сотр.


Список литературы

1. Hanson J., Sanchez H., Oyadomari K. The EDSN Inter Satellite Communications Architecture // Proceedings of the AIAA/USU Conference on Small Satellites. 2014. SSC14-WS1.

2. URL: https://www.nasa.gov/home/hqnews/2012/nov/HQ_12-391_DTN.html.

3. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сфера_(спутниковая_система_связи).

4. Yang P., Tian C., Yu Y. Analysis on optimizing model for proactive ad hoc routing protocol // Proceedings of the IEEE Military Communications Conference. 2005. P. 2960—2966.

5. Yassein M., Damer N. Flying Ad-Hoc Networks: Rou ting Protocols, Mobility Models, Issues // International Journal of Advanced Computer Science and Applications. 2016. Vol. 7, N. 6. P. 162—168.

6. Singh J., Mahajan R. Performance analysis of AODV and OLSR using OPNET // International Journal of Computer Trends & Technologies. 2013. N. 5. P. 114—117.

7. Brown T., Doshi S., Jadhav S., Henkel D. A full-scale wireless ad hoc network test bed // Proceedings of the International Symposium on Advanced Radio Technologies. 2005. P. 50—60.

8. Kawakib K., Mohd H., Suhaidi H. Survey and Comparison of Operating Concept for Routing Protocols in DTN // Journal of Computer Science. Vol. 12, N. 3. 2016. P. 141—152.

9. URL: https://www.nasa.gov/directorates/heo/aes/index.html.

10. URL: https://tools.ietf.org/html/rfc4838.

11. Caini C. 2 — Delay-tolerant networks (DTNs) for satellite communications // Advances in Delay-Tolerant Networks (DTNs) / Ed. J. Rodrigues. Oxford: Woodhead Publishing. 2015. P. 25—47.

12. URL: https://tools.ietf.org/pdf/draft-burleigh-dtnrg-cgr-01.pdf.

13. Segui J., Jennings E., Burleigh S. Enhancing contact graph routing for delay tolerant space networking // Proceedings of the IEEE Global Telecommunications Conference. 2011. P. 1—6.

14. Dijkstra E. A note on two problems in connexion with graphs // Numerische Mathematik. 1959. Vol. 1, N. 1. P. 269—271.

15. Bezirgiannidis N., Caini C., Montenero D., Ruggieri M., Thaoussidis V. Contact graph routing enhancements for delay tolerant space communications // Proceedings of the 7th Advanced Satellite Multimedia Systems Conference and the 13th Signal Processing for Space Communications Workshop. 2014. P. 17—23.

16. Birrane E., Burleigh S., Kasch N. Analysis of the contact graph routing algorithm: bounding interplanetary paths // Acta Astronautica. 2012. Vol. 75. P. 108—119.

17. Madoery P., Fraire J., Finochietto J. Congestion management techniques for disruption-tolerant satellite networks // International Journal of Satellite Communications and Networking. 2018. Vol. 36, N. 2. P. 165—178.

18. Marchese M., Patrone F. A source routing algorithm based on CGR for DTN-nanosatellite networks // Global Communications Conference, IEEE. 2017.

19. Silva A., Burleigh S., Hirata C., Obraczka K. A survey on congestion control for delay and disruption tolerant networks // Ad Hoc Networks. Vol. 25. Part B. 2015. P. 480—494.

20. Fraire J., Finochiento J. Design Challenges in Contact Plans for Disruption-Tolerant Satellite Networks // IEEE Communications Magazine. May 2015. Vol. 53. P. 163—169.

21. Fraire J. Introducing Contact Plan Designer: A Planning Tool for DTN-Based Space-Terrestrial Networks // 6th International Conference on Space Mission Challenge for Information Technology. 2017. P. 124—127.

22. Madoery P., Fraire J., Raverta F., Burleigh S. Managing Routing Scalability in Space DTNs // 6th IEEE International Conference on Wireless for Space and Extreme Environments. 2018.

23. Fraire J., Madoery P., Burleigh S., Feldmann S., Finochietto S., Charif A., Zergainoh N., Velazco R. Assessing Contact Graph Routing Performance and Reliability in Distributed Satellite Constellations // Journal of Computer Networks and Communications. Vol. 2017. Article ID 2830542. 18 p.


Для цитирования:


Карсаев О.В. Модификация CGR-алгоритма маршрутизации данных в коммуникационной сети группировки спутников. Мехатроника, автоматизация, управление. 2020;21(2):75-85. https://doi.org/10.17587/mau.21.75-85

For citation:


Karsaev O.V. Modifi cation of the CGR-Algorithm on Data Routing in a Communication Network of Satellite Constellation. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2020;21(2):75-85. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.21.75-85

Просмотров: 51


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)