Μελέτη αδόμητων δικτύων

Abstract

The object of this dissertation is the study of ad hoc networks. As ad hoc are characterised the wireless networks that are not supported by preexisting infrastructure. This study focuses on two layers of the ISO/OSI networking stack and namely the data link and the network layer. The behaviour of the medium access protocol EY-NPMA was studied via both analytical and numerical means. Aiming at improving the efficiency, two protocols based on EY-NPMA have been designed (EY-NPMA/TP and EY-NPMA/ZP), which allow the dynamic upgrading of the priority levels of a subset of the network population. Also, a mechanism for estimating the offered load was designed and evaluated, allowing the network to use the optimal working parameters of the EY-NPMA protocol (Adaptive EY-NPMA). Adaptive EY-NPMA with variable yield further improves the protocol efficiency by allowing the interaction between the elimination and the yield phases. Finally, the performance of the EDCF medium access protocol was evaluated using numerical methods, while it was also compared with EY-NPMA and EY-NPMA/ZP. In the network layer, the research focused on the problem of routing. Using numerical methods, the value of distributed gateways was quantified in a clustered ad hoc network, while a medium access protocol which enables their usage was designed and evaluated. Also, the SNLSR routing protocol was proposed, which uses sequence numbers in order to reduce the transmission of redundant topology information in the network.

Αντικείμενο αυτής της διδακτορικής διατριβής αποτελεί η μελέτη των αδόμητων δικτύων. Ως αδόμητα ορίζονται τα ασύρματα δίκτυα που δεν υποστηρίζονται από προϋπάρχουσα υποδομή. Η μελέτη εστιάζεται σε δύο επίπεδα του μοντέλου ISO/OSI, του επιπέδου ζεύξης και του επιπέδου δικτύου. Στα πλαίσια της διατριβής μελετήθηκε η συμπεριφορά του πρωτοκόλλου πολλαπλής πρόσβασης EY-NPMA, τόσο μέσω αναλυτικών όσο και μέσω αριθμητικών μεθόδων. Με στόχο την βελτίωση της αποδοτικότητας, σχεδιάστηκαν δύο πρωτόκολλα που βασίζονται στο EY-NPMA (EY-NPMA/TP και EY-NPMA/ZP) τα οποία επιτρέπουν την δυναμική αναβάθμιση της προτε- ραιότητας μέρους του δικτυακού πληθυσμού. Επίσης, μελετήθηκε μηχανισμός εκτίμησης του προσφερόμενου φορτίου, ώστε να επιλέγει το EY-NPMA τις βέλτιστες παραμέτρους λειτουργίας σε κάθε περίσταση (προσαρμοστικό EY-NPMA). Το προσαρμοστικό EY-NPMA με μεταβλητή αποκομιδή βελτιώνει περαιτέρω την αποδοτικότητα του πρωτοκόλλου, επιτρέποντας την αλληλε- πίδραση μεταξύ των φάσεων απαλοιφής και αποκομιδής. Τέλος, μέσω προσομοιώσεων αξιολο- γήθηκε η απόδοση του πρωτοκόλλου πολλαπλής πρόσβασης EDCF, ενώ συγκρίθηκε επίσης με τα EY-NPMA και EY-NPMA/ZP. Στο επίπεδο δικτύου, η έρευνα εστίασε στο πρόβλημα της δρομο- λόγησης. Χρησιμοποιώντας αριθμητικές μεθόδους ποσοτικοποιήθηκε η σημασία των κατανεμη- μένων πυλών σε ένα κυψελοποιημένο δίκτυο, ενώ προτάθηκε πρωτόκολλο πολλαπλής πρόσβασης που επιτρέπει την ενεργοποίησή τους. Επίσης, προτάθηκε και αξιολογήθηκε το πρωτόκολλο δρομολόγησης για αδόμητα δίκτυα SNLSR, το οποίο χρησιμοποιεί τους αριθμούς ακολουθίας για την μείωση της πλεονάζουσας πληροφορίας τοπολογίας που εκπέμπεται στο δίκτυο.