Спосіб формування кластерів вузлів мобільної мережі для ієрархічної маршрутизації
Номер патенту: 107528
Опубліковано: 12.01.2015
Автори: Кулаков Юрій Олексійович, Бойченко Олег Сергійович, Воротніков Володимир Володимирович
Формула / Реферат
1. Спосіб формування кластерів вузлів мобільної мережі для ієрархічної маршрутизації, який відрізняється тим, що на етапі ініціалізації мережі визначають вузли, що підлягають кластеризації, розраховують множину можливих центральних вузлів кластерів, визначають вагу кожного кластера, а на етапі самоорганізації вузлам забезпечують можливість самостійно визначати до якого центрального вузла - голови кластера підключитись, центральним вузлам забезпечують можливість перерозподіляти поточне навантаження між сусідніми кластерами, вирівнюючи його, а у випадку зміни топології мережі, переміщення вузлів між кластерами, відключення/включення вузла етап самоорганізації ітераційно повторюють.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняються тим, що етап ініціалізації полягає у тому, що за допомогою територіально розподілених на площині вузлів розсилають на максимальному рівні потужності передавача HELLO-повідомлення з метою визначення доступних вузлів в радіусі дії, з вузлів, отримавши від сусідніх HELLO-повідомлення, відповідають один одному, про можливість підключення, визначаючи при цьому максимальну кількість вузлів, що підлягає кластеризації, шляхом поступового зменшення потужності передавачів вузлів мережі досягають регулярної структури мережі, коли усі вузли доступні і мережа є зв'язною визначають центральні вузли кластерів.
3. Спосіб за п. 2, який відрізняються тим, що центральні вузли кластерів визначають наступним чином: на енергетичному рівні потужності прийому-передачі модулів безпроводового зв'язку вузлів мережі, визначеному на етапі ініціалізації, з усіх вузлів розсилають HELLO-повідомлення з метою визначення доступних вузлів у радіусі дії стільника, з відповідей, що отримують від сусідніх вузлів, визначають максимально можливу кількість вузлів, що може бути під'єднано один до одного, а також по вибраній метриці розраховують вагу кожного кластера (кількість приєднаних до центрального мобільних вузлів, середня відстань до вузлів кластера, середня продуктивність кластера і ін.), центром якого він може бути, з вузлів розсилають "кожен-кожному" інформацію про доступні вузли і ваги можливих кластерів, забезпечують можливість кожному вузлу самостійно визначати, до якого вузла підключитись.
4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що самостійне підключення кожного вузла до конкретного кластера здійснюють наступним чином: кластеризацію мережі розпочинають з вузла мережі, який має максимальне значення можливих з'єднань, якщо кількість можливих з'єднань сусіднього вузла більша за кількість власних з'єднань, з вузла, що отримав таку інформацію повідомляють про те, що він готовий приєднатися до кластера, що утворюють вузлом із більшою зв'язністю.
5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що самостійне підключення кожного вузла до конкретного кластера відбувається наступним чином: у випадку, коли поточний вузол може бути приєднаний до декількох кластерів одночасно, його визначають як "колізійний", з такого вузла розсилають повідомлення потенціальним центрам кластерів про те, що відношення його до конкретного кластера невизначено і, після цього, виконують процедуру адаптації (вирівнювання) ваг кластерів-конкурентів.
6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що центральні вузли перерозподіляють поточне навантаження між сусідніми кластерами, вирівнюючи його наступним чином: на підставі аналізу колізійним вузлом інформації про ваги потенційних кластерів, відправляють повідомлення про приєднання до кластера з мінімальною вагою і переведення у стан резервного у всіх інших кластерах-конкурентах, процес повторюють доти, поки всі колізійні вузли не будуть розподілені по кластерах.
7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку переміщення вузлів з одного кластера в сусідній виконують "м'який" handover одним із відомих методів, а для центральних вузли кластерів, в яких відбулися зміни, разом із сусідніми повторюють процес самоорганізації у локальній області.
Текст
Реферат: Винахід належить до систем передачі даних у бездротових наземних mesh-мережах та призначений для реалізації принципу самоорганізації вузлів мережі у кластери. Спосіб формування кластерів вузлів мобільної мережі для ієрархічної маршрутизації полягає у тому, що на етапі ініціалізації визначаються кількість вузлів, що підлягають кластеризації і степінь зв'язності кожного, а на етапі самоорганізації кожен вузол визначає максимально можливу кількість вузлів, що може бути під'єднано до нього, по вибраній метриці розраховується вага кластера, центром якого він може бути; розпочинаючи з вузла мережі, який має максимальне значення можливих з'єднань починається кластеризація, вузли розсилають "кожен-кожному" інформацію про доступні вузли і ваги можливих кластерів і самостійно визначають до якого кластера приєднатися. Технічний результат полягає у формуванні кластерів вузлів мобільної мережі з центральними вузлами, що виконують функції вузлів-шлюзів між кластерними зонами та мають вирівняне між собою поточне навантаження та підвищення ефективності ієрархічної маршрутизації між абонентами мережі. UA 107528 C2 (12) UA 107528 C2 UA 107528 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить в цілому до систем передачі даних, зокрема до систем передачі даних у безпроводових наземних mesh-мережах. Mesh-мережі - новий перспективний клас широкосмугових безпроводових мереж передачі мультимедійної інформації, що знайшов широке коло застосувань при побудові локальних і розподілених безпроводових мереж (альтернатива WiMAX), при розгортанні мультимедійних сенсорних мереж тощо. Одним із головних принципів побудови mesh-мереж є принцип самоорганізації архітектури, що забезпечує такі можливості, як реалізацію повнозв'язної топології мережі "кожний з кожним"; стійкість мережі у випадку відмови окремих компонентів; масштабованість мережі - збільшення зони інформаційного покриття у режимі самоорганізації; динамічну маршрутизацію трафіку, контроль стану мережі тощо. Mesh-мережі будуються як сукупність кластерів (рис. 1). Територія покриття розділюється на кластерні зони, число яких теоретично необмежено. В одному кластері розміщується від 8 до 16 точок доступу. Одна з таких точок є центральною (gateway) і підключається до магістрального інформаційного каналу за допомогою кабелю (оптичного або електричного) або радіоканалу (з використанням систем широкосмугового доступу). Центральні точки доступу, так само як і усі інші точки доступу (nodes) у кластері, з'єднуються між собою (з найближчими сусідами) по транспортному радіоканалу. В залежності від конкретного рішення точки доступу можуть виконувати функції ретранслятора (транспортний канал) або функції ретранслятора і абонентської точки доступу. Процедура розширення мережі в межах кластера обмежується установкою нових точок доступу, що інтегруються в існуючу мережу автоматично. Самоорганізація mesh-мережі можлива за рахунок того, що кількість з'єднань в такій мережі надмірне [1], система сама вибирає оптимальні зв'язки, а ті, що залишилися переводять у резерв. Для підтримання мережі в актуальному стані використовується розділення радіочастотного діапазону: 2,4 ГГц для доступу і 5,1-5,8 ГГц для передачі. Основними відмінностями безпроводового доступу mesh-мережі від "звичайного" Wi-Fi є те, що: 1) протокол взаємодії між точками доступу mesh-мережі оригінальний (закритий) або будується з урахуванням стандарту 802.11s; 2) Handover - перехід між зонами обслуговування різних точок доступу без обриву з'єднання реалізується також за допомогою фірмових (закритих) рішень або з урахуванням стандарту 802.11k [8]. Недоліком таких мереж є те, що вони використовують проміжні пункти для передачі даних; це може викликати затримку при передачі інформації і, як наслідок, знизити якість трафіку реального часу. В зв'язку з цим у Mesh-мережах використовуються спеціальні протоколи, що дозволяють кожній точці доступу створювати таблиці абонентів мережі з контролем стану транспортного каналу і підтримкою динамічної маршрутизації трафіку по оптимальному маршруту між сусідніми точками. За умови відмови будь-якої з них, здійснюється автоматичне перенаправлення трафіку по іншому маршруту, що гарантує не лише доставку трафіку адресату, а й доставку за мінімальний час. Динамічна маршрутизація в мобільних mesh-мережах може здійснюватись на основі активних, реактивних або ієрархічних протоколів [2, 6, 7]. Активні протоколи краще працюють, коли топологія мережі змінюється повільно. Якщо мережа є занадто динамічною (велика рухливість вузлів), ці протоколи переповнюють мережу додатковими повідомленнями, намагаючись зберегти повний набір обновлюваних таблиць маршрутизації, не дивлячись на значні зміни в мережі протягом часу. Тому ці протоколи не можуть працювати при занадто великих змінах мережі у часі, в основному за причини високої рухливості вузлів і/або занадто великого розміру мережі. Принциповою проблемою використання активних протоколів в мобільних мережах є значні втрати, пов'язані з маршрутизацією в динамічних мережах. Реактивні протоколи шукають шляхи тільки тоді, коли вони необхідні, зменшуючи таким чином витрати на маршрутизацію у порівнянні з активними протоколами. Таким чином, їх витрати зростають із збільшенням мережевого трафіку, а не зі змінами мережі. Такі схеми можуть ефективно працювати у високодинамічних мережах, якщо величина трафіку не занадто висока. Проте, якщо мережа стає занадто великою, час, витрачений на знаходження маршрутів за запитом, може перевищити час, протягом якого маршрут існує, у такому випадку реактивні протоколи виявляються непрацездатними. Необхідність знаходження повного шляху в реальному масштабі часу є суттєвим обмеженням для обох цих класів протоколів. 1 UA 107528 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Ієрархічні протоколи: мережа розбивається на кластери. Маршрутизація в межах кластера виконується одним з вищезгаданих методів. Проте, прокладання маршруту до вузла, що знаходиться поза межами кластера вузла S, здійснюється шляхом передачі даних до вказаного шлюзового вузла. В даному випадку шлюзовий вузол належить до іншого кластера, а не до фіксованої мережі. Шлюзові вузли також є мобільними. Потім дані передаються від кластера до кластера через шлюзові вузли, які повинні розв'язувати задачу маршрутизації між кластерами, поки не буде досягнуто кластер, в якому знаходиться вузол D. Дані передаються в D з використанням міжкластерного протоколу. При ієрархічній маршрутизації в мережах виключено необхідність у визначені повного шляху перед передачею даних. Проте, вони стикаються із проблемами, аналогічними проблемам, що виникають в активних протоколах, тобто не можуть працювати в занадто великих і/або динамічних мережах. Причина полягає у тому, що вони повинні неодноразово розв'язувати проблему мережевого масштабу: вибирати як об'єднувати вузли в ієрархічні кластери і як прокласти маршрут між кластерами. Аналогами запропонованого способу є найбільш розповсюджені в наш час способи, що використовуються для кластеризації, в основу яких покладено зважений кластерний алгоритм [3], алгоритм зв'язної k-стрибкової кластеризації [4] і топологічний адаптивний алгоритм [5]. У зваженому кластерному алгоритмі (WCA) [3] для визначення наскільки вузол придатний для того, щоб стати центральним, приймається до уваги його степінь зв'язності, потужність передавача, динамічність (рухливість) і запас живлення. Особливостями даного алгоритму об'єднання вузлів у кластери наступні. Процедура вибору центрального вузла не є періодичною і виконується настільки рідко, наскільки це можливо. Такий підхід зменшує кількість оновлень системи і, тому зменшує необхідні обчислення і витрати на комунікації. Якщо відносні відстані між вузлами і їх центральний вузол не змінюються, то пошук нового центрального вузла не виконується. Кожний центральний вузол (точка доступу) може ідеально підтримувати лише δ (визначений поріг (кількість)) вузлів, щоб гарантувати ефективний контроль доступу до середовища (МАС) при функціонуванні. Якщо центральний вузол намагається обслугувати більше вузлів, ніж він здатний, ефективність системи знижується, оскільки вузлам приходиться довше очікувати своєї черги на обслуговування (як в технології TDMA), для отримання своєї долі ресурсу. Високу пропускну здатність можна досягти шляхом обмеження або оптимізації степені зв'язності кожного центрального вузла. Запас живлення може бути ефективно використаний на визначених відстанях між вузлами, тобто для зв'язку вузлів, що знаходяться на близьких відстанях один від одного, потрібна менша потужність. Центральний вузол споживає більшу потужність живлення, ніж звичайний вузол, оскільки він має додаткові функції. Мобільність. Щоб уникнути частих змін центрального вузла, бажано обирати для цього вузол, що переміщується не занадто швидко. Коли центральний вузол переміщується швидко, може відбутися від'єднання вузлів від нього, що має місце у випадку, коли один з мобільних вузлів залишає один кластер і приєднується до іншого. Зв'язок центрального вузла сильніший з вузлами, що розміщено на близьких відстанях в межах його дальності передачі. При віддалені вузлів від центрального вузла, зв'язок погіршується головним чином за рахунок послаблення сигналу із збільшенням відстані. Параметри, що враховуються у зваженому кластерному алгоритмі, дозволяють достатньо повно охарактеризувати кожен вузол мережі, і на підставі цього визначити центральний вузол для побудови кластера. Але при подальшому збільшенні розмірності мережі число центральних вузлів збільшується і для самоорганізації потребується більше часу. Розв'язують цю проблему шляхом розбиття мережі на зони розмірності k, в яких кожен вузол мережі зондує локальну область на відстані к ретрансляційних дільниць. В алгоритмі k-стрибкової кластеризації [4] мережа формується шляхом пошуку центральних вузлів в k-стрибковій області і знаходження вузлів-шлюзів для з'єднання центральних вузлів. Тому число центральних вузлів, що передають широкомовні повідомлення може бути зменшено. Кластери можуть бути однострибковими - в них відстань між центральним вузлом і будьяким іншим із внутрішніх дорівнює 1 стрибку. Однострибкові кластери можуть бути розширено до k-стрибкових. Існує два способи розширення. В першому такий кластер - це підмножина вузлів, які взаємно досягнуті на відстані в k стрибків. Ці кластери не мають головного вузла і взаємно перекриваються. У другому k-стрибковий кластер визначений як ряд вузлів на відстані k стрибків від їх центрального вузла. Різниця між цими двома способами у визначенні k 2 UA 107528 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 стрибків: чи є ця відстань у k стрибків між будь-якої парою вузлів у кластері або між центральним вузлом і будь-яким внутрішнім. В основному використовується друге визначення, у відповідності з якими визначаються k-стрибкові кластери, де центральні вузли формують kстрибкову домінуючу множину, при цьому вони знаходяться, на відстані не меншій k+1 стрибків один від одного. Число груп і центральних вузлів може регулюватися, зміною параметра k. Проте, на практиці важко досягти оптимального ідеального результату, використовуючи таку кількість параметрів як степінь зв'язності, мобільність, порогове значення підключених вузлів тощо. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним за прототип, є спосіб кластеризації на основі топологічного адаптивного алгоритму кластеризації (ТАСА), що висвітлено у [5]. В топологічному адаптивному параметрі, алгоритмі кластеризації для мобільних ad hoc мереж за метрику запропоновано лише 2, а саме рухомість вузла і залишковий заряд живлення. В основу алгоритму покладено наступне. Нехай v - максимально допустима швидкість вузлів мережі. За останні n переміщень вузла визначається його середня швидкість. Різниця між v і середньою швидкістю - це коефіцієнт мобільності вузла. Більший коефіцієнт мобільності засвідчує про повільніший вузол, а менший коефіцієнт указує на швидкий вузол. Доступна потужність батареї живлення - енергія, що міститься у вузлі в момент розрахунку ваги коефіцієнтів вузла. Вибрані параметри як метрику додають із різними ваговими коефіцієнтами. Алгоритм указує, що вузол з максимальною вагою серед своїх однострибкових сусідів заявляє про себе як про центральний. Такий центральний вузол називають добровільним. І його однострибкові сусіди (роль яких ще не вирішена) становляться членами добровільного центрального вузла. Множина розглянутих вузлів звільнюється від участі у наступній процедурі відбору. Даний процес повторюють доти, поки усім вузлам не будуть назначені їх ролі або як центрального вузла, або як внутрішнього вузла. Після того, як внутрішній вузол пов'язаний із центральним вузлом, він не буде приєднуватись до нового центрального вузла, доки не вийде за межі свого кластера, або поточний центральний вузол не витратить весь заряд живлення. Такий підхід знижує як число повторних переприєднань, так і вартість кластерного обслуговування. Необхідність вибору нового недобровільного центрального вузла виникає, коли діючий центральний вузол (або добровільний, або недобровільний) не витратить заряд енергії свого акумулятора до половини своєї початкової потужності, працюючи у ролі центрального вузла. В цьому випадку діючий центральний вузол вибирає одного із своїх діючих центральних вузлів з максимальною вагою і пропонує йому прийняти роль центрального вузла. Максимальна вага вузлів забезпечує низьку мобільність і високу доступну потужність батареї. Проте вибраний вузол вирішує сам чи прийняти йому роль центрального або ні, виходячи із аналізу власних доступних ресурсів. Процес відбору відбувається локально в межах кластера, тим самим зменшуючи обчислення і комунікаційні витрати. Недоліком розглянутого прототипу є те, що в ньому не враховується, що в залежності від поточної випадкової топології мережі центральні вузли, що формують кластери не завжди мають однакове навантаження (кількість приєднаних до центрального мобільних вузлів, середня відстань до вузлів кластеру, середня продуктивність кластера і ін.). Це призводить до того, що шлюзові вузли, у якості яких виступають центральні, використовувані для зв'язку між кластерами, маючи однакові ресурси, завантажуються нерівномірно. Шлюзові вузли поєднані між собою в опорну мережу, географічно розподілені і, як правило, мають не велику кількість з'єднань між собою. Якщо один із шлюзових вузлів, включений як транзитний, перевантажений порівняно із сусідніми, то при інтенсивному трафіку це призводить до зниження ефективності міжкластерного обміну. В основу винаходу поставлено задачу формування у кластери мобільних вузлів мережі, при якому сусідні кластери на основі самоорганізації вирівнюють між собою навантаження шляхом перепідключення поточного вузла до кластера, який має менше навантаження порівняно із сусідніми. Суть винаходу (корисної моделі) Самоорганізація вузлів mesh-мережі у кластери для подальшої ієрархічної маршрутизації відбувається у два етапи: етап ініціалізації і етап самоорганізації. На етапі ініціалізації територіально розподілені на площині мобільні вузли розсилають на максимальному рівні потужності передавача HELLO-повідомлення з метою визначення доступних вузлів в радіусі дії (рис. 1). 3 UA 107528 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Вузли отримавши від сусідніх HELLO-повідомлення відповідають один одному, про можливе підключення, визначаючи при цьому максимальну кількість вузлів, що підлягає кластеризації. Для насиченої мобільними вузлами мережі (сенсорні мережі) або за умови значного радіуса дії радіоканалу (наприклад WiMAX, Mesh), вважається що вузол, що знаходиться у центрі мережі на максимальній потужності передавача може зв'язатись з усіма вузлами мережі. У результаті кластеризації підлягають вузли, що знаходяться на цій території. Для такого покриття характерним є те, що між вузлами наявні чисельні зв'язки (рис. 2,а). Саме наявність великої кількості можливих з'єднань між мобільним вузлами мережі є необхідною умовою застосування винаходу. Шляхом поступового зменшення потужності передавачів вузлів мережі досягається регулярна структура мережі (рис. 2), причому усі вузли, що підлягають кластеризації, доступні і мережа є зв'язною (рис. 2, д). На рис. 3 наведено, що із збільшенням радіуса покриття мережі "топологічний центр" (центральний вузол із максимальним степенем зв'язності) мережі зміщується до географічного центру площі покриття. На рис. 4 наведено залежність покриття вузлів мережі від енергетичної потужності передавача. Винахід застосовується на мінімальному рівні потужності передачі На цьому етап ініціалізації початкової топології мережі завершено. Без етапу самоорганізації для того, щоб покрити всю мережу необхідно мінімум 13 кластерів, що забезпечать від початкового значення більше 70 % можливих з'єднань (фіг. 5). Етап самоорганізації мережі. На енергетичному рівні потужності прийому-передачі модулів безпроводового зв'язку вузлів мережі, визначеному на етапі ініціалізації (рис. 3, д), усі вузли розсилають HELLO-повідомлення з метою визначення доступних вузлів у радіусі дії стільника. З відповідей, що отримуються від сусідніх вузлів, кожен вузол визначає максимально можливу кількість вузлів, що може бути під'єднано до нього, а також по вибраній метриці розраховується вага кластера, центром якого він може бути. Вузли розсилають "кожен-кожному" інформацію про доступні вузли і ваги можливих кластерів. Для мережі із топологією, що подано на рис. 3, д, вузли за степенем зв'язності сортуються у порядку зменшення (табл.). Самоорганізація мережі розпочинається з вузла мережі, який має максимальне значення можливих з'єднань. На рис. 3, д це вузол з номером 5, степінь зв'язності якого дорівнює 9. Вага такого кластера (сума відстаней до вузлів) 630 од. Якщо кількість можливих з'єднань сусіднього вузла, більша за кількість власних з'єднань, вузол, що отримав таку інформацію повідомляє про те, що він готовий приєднатися до кластера, що утворюється вузлом із більшою зв'язністю. До кластера, що утворюється 5-им вузлом підключаються вузли: 3, 4, 6, 7, 8, 18, 19, 20, 21. Центром наступного кластера вибирається вузол з номером 20 із степенем зв'язності 8. Вага кластера 501. До його складу можуть входити вузли 5, 6, 19, 21, 22, 23, 24, 25. У випадку, коли поточний вузол може бути приєднаний до декількох кластерів одночасно, він визначається як "колізійний". В такому випадку такий вузол розсилає повідомлення потенціальним центрам кластерів повідомлення про те, що відношення його до конкретного кластера невизначено і, після цього, виконується процедура адаптації (вирівнювання) ваг кластерів-конкурентів. "Колізійними" вузлами є вузли 9, 19, 21 (фіг. 6). Модуль різниці ваг кластерів-конкурентів дорівнює |630-501|=129 ум. од. Колізійний вузол аналізує інформацію про ваги потенційних кластерів, і відправляє повідомлення про приєднання до кластера з мінімальною вагою і переведення у стан резервного у всіх інших кластерах-конкурентах. Так, приєднавшись до кластера з меншою вагою (фіг. 7), різниця ваг кластерів-конкурентів, із центральними вузлами 5-им і 20-им зменшилась до |470-501|=31 ум. од. Процес повторюється доти, поки усі вузлі не будуть розподілені по кластерах. Визначено, що для 100 % покриття вузлів мережі необхідно 9 кластерів із центральними вузлами 20(501), 5(470), 2(382), 13(339), 1(251), 11(223), 8(212), 3(201), 27(138). Результат реалізації винаходу наведено на рис. 8. 4 UA 107528 C2 5 10 15 20 25 30 У випадку переміщення вузлів з одного кластера в сусідній виконується "м'який" handover (без розриву з'єднання) одним із відомих методів. Після чого центральні вузли кластерів, в яких відбулися зміни, разом із сусідніми повторюють процес самоорганізації у локальній області. Очікуваним технічним рішенням застосування винаходу буде формування кластерів вузлів мобільної мережі з центральними вузлами, що виконують функції вузлів-шлюзів між кластерними зонами та мають відносно вирівняне між собою поточне навантаження. Список використаних джерел: 1. Кэнрайт Дж. Способ управления сетями с использованием анализа связности. RU 2394382 С2 H04J3/07, H04L1/08, 2004 [Электронный ресурс] / Кэнрайт Дж., Энгё-Монсен К., Вельтциен Осмунд// Режим доступа: http://www.findpatent.ru/239. 2. Кэнрайт Джеффри Способ маршрутизации сообщений от узла источника к узлу назначения в динамической сети. RU2331159 С2 H04L12/56, 2006. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.findpatent.ru/239. 3. Kluwer Academic Publishers. WCA: A Weighted Clustering Algorithm for Mobile Ad Hoc Networks // Cluster Computing 5. - 2002. - С. 193-204. 4. Shuhui Y. Connected k-Hop Clustering in Ad Hoc Networks / Y. Shuhui, W. Jie, С Jiannong // http://www.pdf-search-engine.com/clustering-in-ad-hoc-networks-pdf.html. 5. Suchismita Ch. TACA: A Topology Adaptive Clustering Algorithm For Mobile Ad Hoc Networks / Ch. Suchismita, K.R. Santanu // http://www.pdf-search-engine. com/clustering-in-adhoc-networkspdf.html. 6. Максимов В.В. Комбинированный алгоритм деления ad hoc сети на кластеры. / В.В. Максимов, Н.Н. Романюк, А.О. Огородник // Наукові записки УНДІЗ. - 2010. - № 1(13). - С. 94-98. 7. Ляхов А.И. Анализ совместного использования проактивного и реактивного методов распространения сетевой информации в многошаговых беспроводных сетях. /А.И. Ляхов, П.О. Некрасов, Д.М. Островский, А.А. Сафонов, Е.М. Хоров. // Информационные процессы. - Том 12, № 3. - 2012. - С. 198-212. 8. IEEE 802.11s-2011 Standard for Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks-Specific requirements-Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) specifications-Amendment 10: Mesh Networking. IEEE, 2007. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Спосіб формування кластерів вузлів мобільної мережі для ієрархічної маршрутизації, який відрізняється тим, що на етапі ініціалізації мережі визначають вузли, що підлягають кластеризації, розраховують множину можливих центральних вузлів кластерів, визначають вагу кожного кластера, а на етапі самоорганізації вузлам забезпечують можливість самостійно визначати до якого центрального вузла - голови кластера, підключитись, центральним вузлам забезпечують можливість перерозподіляти поточне навантаження між сусідніми кластерами, вирівнюючи його, а у випадку зміни топології мережі, переміщення вузлів між кластерами, відключення/включення вузла етап самоорганізації ітераційно повторюють. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняються тим, що етап ініціалізації полягає у тому, що за допомогою територіально розподілених на площині вузлів розсилають на максимальному рівні потужності передавача HELLO-повідомлення з метою визначення доступних вузлів в радіусі дії, з вузлів, отримавши від сусідніх HELLO-повідомлення, відповідають один одному, про можливість підключення, визначаючи при цьому максимальну кількість вузлів, що підлягає кластеризації, шляхом поступового зменшення потужності передавачів вузлів мережі досягають регулярної структури мережі, коли усі вузли доступні і мережа є зв'язною визначають центральні вузли кластерів. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняються тим, що центральні вузли кластерів визначають наступним чином: на енергетичному рівні потужності прийому-передачі модулів безпроводового зв'язку вузлів мережі, визначеному на етапі ініціалізації, з усіх вузлів розсилають HELLOповідомлення з метою визначення доступних вузлів у радіусі дії стільника, з відповідей, що отримують від сусідніх вузлів, визначають максимально можливу кількість вузлів, що можуть бути під'єднані один до одного, а також по вибраній метриці розраховують вагу кожного кластера (кількість приєднаних до центрального мобільних вузлів, середня відстань до вузлів кластера, середня продуктивність кластера і ін.), центром якого він може бути, з вузлів розсилають "кожен-кожному" інформацію про доступні вузли і ваги можливих кластерів, забезпечують можливість кожному вузлу самостійно визначати, до якого вузла підключитись. 5 UA 107528 C2 5 10 15 20 4. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що самостійне підключення кожного вузла до конкретного кластера здійснюють наступним чином: кластеризацію мережі розпочинають з вузла мережі, який має максимальне значення можливих з'єднань, якщо кількість можливих з'єднань сусіднього вузла більша за кількість власних з'єднань, з вузла, що отримав таку інформацію, повідомляють про те, що він готовий приєднатися до кластера, що утворюють вузлом із більшою зв'язністю. 5. Спосіб за п. 3, який відрізняється тим, що самостійне підключення кожного вузла до конкретного кластера відбувається наступним чином: у випадку, коли поточний вузол може бути приєднаний до декількох кластерів одночасно, його визначають як "колізійний", з такого вузла розсилають повідомлення потенціальним центрам кластерів про те, що відношення його до конкретного кластера невизначено і, після цього, виконують процедуру адаптації (вирівнювання) ваг кластерів-конкурентів. 6. Спосіб за п. 5, який відрізняється тим, що центральні вузли перерозподіляють поточне навантаження між сусідніми кластерами, вирівнюючи його наступним чином: на підставі аналізу колізійним вузлом інформації про ваги потенційних кластерів, відправляють повідомлення про приєднання до кластера з мінімальною вагою і переведення у стан резервного у всіх інших кластерах-конкурентах, процес повторюють доти, поки всі колізійні вузли не будуть розподілені по кластерах. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що у випадку переміщення вузлів з одного кластера в сусідній виконують "м'який" handover одним із відомих методів, а для центральних вузли кластерів, в яких відбулися зміни, разом із сусідніми повторюють процес самоорганізації у локальній області. 6 UA 107528 C2 7 UA 107528 C2 8 UA 107528 C2 9 UA 107528 C2 10 UA 107528 C2 11 UA 107528 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 12
ДивитисяДодаткова інформація
МПК / Мітки
МПК: H04H 20/00
Мітки: формування, вузлів, ієрархічної, мобільної, маршрутизації, мережі, спосіб, кластерів
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-107528-sposib-formuvannya-klasteriv-vuzliv-mobilno-merezhi-dlya-iehrarkhichno-marshrutizaci.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб формування кластерів вузлів мобільної мережі для ієрархічної маршрутизації</a>
Попередній патент: Антифрикційний матеріал для холодної обробки металів тиском
Наступний патент: Пристрій і спосіб очищення повітря від небажаних компонентів і усунення таких компонентів
Випадковий патент: Крісло механічного підіймача та установка з таким кріслом