Адаптивная пошаговая маршрутизация на основе логической нейронной сети в беспроводной телекоммуникационной транспортной системе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат наук Мохаммед Мокред Наджи Саид

• Мохаммед Мокред Наджи Саид
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Мохаммед Мокред Наджи Саид

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ АДАПТИВНОЙ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Абстрактная модель беспроводной телекоммуникационной транспортной сети и критерии эффективности адаптивной маршрутизации

1.2. Компьютерная сеть в основе управления телекоммуникационной транспортной системой беспроводной связи

1.3. Элементы адаптации в современных сетевых коммутаторах

1.4. Периодическая статическая адаптация маршрутов следования информационных пакетов в беспроводной телекоммуникационной транспортной сети

1.5. Адаптивная пошаговая маршрутизация на основе альтернативного выбора смещения информационного пакета в смежный узел

Выводы по главе 1

Г ЛАВА 2. АЛГОРИТМ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ, УПРАВЛЯЮЩЕЙ БЕСПРОВОДНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМОЙ

2.1. Адаптивная маршрутизация по смежным узлам на основе логической нейронной сети с обратными связями

2.2. Исследование элементарной подструктуры компьютерной сети, использующей альтернативную маршрутизацию

2.3. Использование безальтернативной маршрутизации

Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. МОДЕЛЬ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ УПРАВЛЕНИЯ БЕСПРОВОДНОЙ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННОЙ ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМОЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ МЕТОДА АЛЬТЕРНАТИВНОЙ

МАРШРУТИЗАЦИИ

3.1. Обоснование метода моделирования и выбор критериев эффективности

3.2. Структура информационного взаимодействия узловых компьютеров

3.3. Алгоритм модели

3.4. Алгоритмы формирования сценариев поступления заявок

3.4.1. Алгоритм формирования сценариев с равновероятным выбором адресов отправления и назначения

3.4.2. Алгоритм формирования сценариев с учётом предпочтительных направлений обмена информационными пакетами

Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ АДАПТИВНОГО АЛГОРИТМА АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ

4.1. Выбор структуры компьютерной сети для моделирования

4.2. Обоснование сценариев поступления заявок

4.3. Сравнительная оценка эффективности применения алгоритмов альтернативной и безальтернативной пошаговой маршрутизации в компьютерной сети, управляющей беспроводной телекоммуникационной транспортной системой

4.4. Модель компьютерной сети, управляющей беспроводной телекоммуникационной транспортной системой, - инструментальное средство проектирования

Выводы по главе 4

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

CI < ИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Адаптивная пошаговая маршрутизация на основе логической нейронной сети в беспроводной телекоммуникационной транспортной системе»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Беспроводные телекоммуникационные системы на транспорте, в том числе на железнодорожном транспорте, получили широкое распространение. С их помощью решаются задачи административного управления, управления перевозками, отслеживается перемещение движущихся объектов, производится поиск «пропавших» вагонов и т.д.

Особое распространение и важные перспективы обрели технологии Wi-Fi [12,13,58,62]. Они активно внедряются на всех видах транспорта: на железнодорожном транспорте и метрополитене, на авиационном, морском и даже личном транспорте. В средствах массовой информации обсуждается испытание и применение технологии Wi-Fi на железнодорожном экспрессе «Москва - Адлер», обслуживающем Олимпиаду в Сочи. В Европейском Союзе в условиях большой популярности высокоскоростного железнодорожного транспорта больше всего проектов связано именно с этой технологией.

Выход за пределы специального применения и предоставление массовых услуг пассажирам существенно увеличили нагрузку на беспроводные телекоммуникационные транспортные системы. Движение абонентов и объектов связи усиливает фактор динамической, быстро изменяющейся нагрузки на узлы связи из-за быстро меняющегося трафика.

Рассматривая классическую схему системы сотовой связи, какой является беспроводная телекоммуникационная сеть [12,13,18,44], состоящей из сети стационарных узлов и переменных (вследствие движения) множеств абонентов, связанных с каждым узлом, можно выделить две проблемы, присущие системе в целом:

• взаимодействие абонентов-пользователей и узлов сети;

в межузловое взаимодействие для реализации маршрутов движения информационных пакетов к узлу назначения, с которым в данный момент связан абонент-адресат.

Если первая задача решается технически, аппаратно, то вторая задача решается алгоритмически, то есть, предлагает ряд альтернатив, требующих привлечения вычислительных средств узловых компьютеров. На решение этой задачи - задачи маршрутизации - возлагают требования адаптации формируемого маршрута к общему текущему трафику системы. А именно, при составлении маршрута должна учитываться загрузка попутных узлов следования так, чтобы не допустить перегрузки узлов и сброс заявок с обслуживания. Такие меры сглаживания загрузки узлов призваны увеличить пропускную способность сети, снизить среднее время выполнения заявок и повысить вероятность их выполнения.

Решению этой задачи посвящена данная работа.

Объектом исследования является беспроводная телекоммуникационная транспортная сеть. Основным средством управления в ней является маршрутизация информационных пакетов (заявок), формируемых на узлах и передаваемых в узлы назначения. В основе технических принципов обработки информации в беспроводной телекоммуникационной транспортной сети лежат радиоканалы связи небольшой дальности действия, поэтому информационные пакеты следуют, смещаясь по шагам в сторону адреса назначения, по смежным узлам.

Предметом исследований является компьютерная сеть, на которой задано отношение смежности узловых компьютеров. Передача заявок возможна только между смежными компьютерами. Связь с другими компьютерами возможна только транзитом, где маршрут начинается передачей пакета некоторому смежному компьютеру. Такая сеть не может быть произвольно дополнена линиями передачи данных, связывающими напрямую узловые компьютеры, не являющиеся смежными.

Целью и задачей исследований является нахождение и оценка нового адаптивного метода и алгоритма решения и управления задачей маршрутизации в беспроводных телекоммуникационных транспортных сетях, при котором выбор смещения заявки в смежный компьютер при её следовании по адресу назначения учитывает предварительно установленное предпочтение смещения для этого

адреса, а также коэффициенты загрузки буферов смежных узловых компьютеров. Предполагается, что заявка может ожидать возможности смещения в течение допустимого времени, в случае переполнения предпочтительных буферов смежных компьютеров. Ожидается, что при такой адаптивной пошаговой маршрутизации уменьшится среднее время выполнения заявок, повысится вероятность их выполнения и пропускная способность сети.

Теории и методы, лежащие в основе исследования. Основной теорией, положенной в основу построения метода управления маршрутизацией и алгоритма альтернативного смещения, является теория логических нейронных сетей. Активно использованы:

• теория построения беспроводных тетекоммуникационных систем связи;

• теория и практика компьютерных сетей, алгоритмы управления маршрутизацией, использованные в существующих протоколах;

• теория и практика моделирования;

• методы параллельной обработки информации;

• среда моделирования Borland Pascal.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод и алгоитм альтернативного принятия решения о направлении смещения информационного пакета в смежный компьютер на основе логической нейронной сети, учитывающий приоритетное смещение и загрузку смежных узлов.

2. Системный анализ применения предложенного алгоритма с помощью имитационной детерминированной модели компьютерной сети с заданным на ней отношением смежности, реализующей как альтернативный, так и безальтернативный алгоритмы маршрутизации по случайным сценариям следования заявок.

3. Алгоритмы формирования случайных сценариев поступления заявок для моделирования.

4. Результаты сравнительной оценки эффективности альтернативного и безальтернативного способа смещения заявки в буфер смежного узлового компьютера.

Научная новизна работы:

1. Разработан адаптивный алгоритм пошаговой альтернативной маршрутизации на основе логической нейронной сети, в соответствии с которым информационный пакет смещается в буфер компьютера смежного узла в соответствии с заданным предпочтением и текущей загрузкой этого буфера.

2. Разработаны алгоритмы формирования случайных сценариев следования заявок для моделирования: а) алгоритм формирования сценария при равновероятном выборе адресов отправления и адресов назначения; Ь) алгоритм формирования сценария при известных предпочтительных направлениях обмена информацией в сети.

3. Разработана модель компьютерной сети, учитывающая параллельную работу узловых компьютеров. Для возможности сравнения модель реализует как альтернативный, так и безальтернативный алгоритм пошаговой маршрутизации.

4. В исследованной области алгоритм альтернативной маршрутизации обеспечивает среднее время выполнения заявок и вероятность их выполнения на 7 -10% лучше, чем алгоритм безальтернативной маршрутизации. Алгоритм альтернативной маршрутизации способен не менее чем на 7% увеличить пропускную способность сети.

5. Даны рекомендации по применению модели и алгоритмов формирования случайных сценариев в качестве инструментальных средств проектирования.

Тема диссертации разработана полностью.

Практическая значимость работы обусловлена предложениями и рекомендациями, обеспечивающими повышение эффективности управления маршрутизацией в беспроводных телекоммуникационных транспортных сетях.

Достоверность результатов исследований обусловлена корректным применением знаний из перечисленных выше теорий, а также корректным применением метода моделирования для достаточного количества экспериментов.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 печатных работ, из них две - в журнале из списка ВАК, две опубликованы в трудах международных конференций, две работы - в трудах конференций «Неделя науки» в МИИТ.

ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ АДАПТИВНОЙ ПОШАГОВОЙ МАРШРУТИЗАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Абстрактная модель беспроводной телекоммуникационной транспортной сети и критерии эффективности адаптивной

маршрутизации

Беспроводная телекоммуникационная транспортная сеть [44,45] представляет собой ячеистую (сотовую) структуру. Основой ячейки является ст&ционарный узел (Рисунок 1.1). Узлы автоматически устанавливают и поддерживают каналы связи, совместно создавая одноранговую архитектуру (Рисунок 1.2) [54]. Мобильные станции абонентов, находясь в зоне достижимости (устойчивого сигнала!) беспроводного канала связи узла (радиосвязи), обмениваются информационными пакетами с этим узлом для дальнейшей передачи абонентам в рамках всей сети.

Рисунок 1.1- Ячейка беспроводной телекоммуникационной транспортной сети на

базе узла

Возможно перемещение станций из ячейки в ячейку. Таким образом, в целом, в реальном времени, в сети формируется текущий трафик на базе динамически формируемого сценария обмена информационными пакетами между абонентами.

Рисунок 1.2- Телекоммуникационн :я беспроводная транспортная сеть, покрывающая ограниченную территорию (станции показаны частично)

Организация сети предполагает направленную, адресную передачу информационных пакетов между достаточно близкими смежными узлами, что обеспечивает высокий уровень сигнала, минимизацию помех, минимум энергетических затрат.

Так как узлы образуют одноранговую сеть, то исключительно важную роль играет маршрутизация потоков информационных пакетов от узлов абонентов-отправителей к узлам абонентов-получателей [42,43]. Средства и алгоритмы (протоколы) такой маршрутизации определяют качество обслуживания, надёжность и быстродействие телекоммуникационной сети.

В общем случае следует представить, что маршрутизация производится узловыми маршрутизаторами, представляющими собой специализированные вычислительные устройства - спецпроцессоры.

Под адаптированным будем понимать такой маршрутизатор, который формирует маршрут следования информационного пакета в зависимости от маршрутов следования других пакетов в телекоммуникационной сети. Такой маршрутизатор выбирает путь следования пакета в зависимости от текущего трафика сети и создаваемой им загрузки узлов. Конкретно это означает, что маршрут выбирается так, чтобы он проходил через не полностью загруженные узлы во избежание задержек. При этом должно быть задействовано минимальное число узлов.

Рассматривая функцию маршрутизации в телекоммуникационной сети абстрактно и учитывая, что в беспроводной сети используется радиосвязь для передачи пакетов по смежным узлам, следует выделить основные свойства и требования к адаптированному маршрутизатору: он должен быть динамическим, распределённым и пошаговым [51,53]. Это означает следующее:

1. Такой маршрутизатор должен постоянно отслеживать трафик, прокладывая путь информационного пакета от узла к узлу в зависимости от текущей загрузки этих узлов.

2. Адаптированный маршрутизатор должен находиться на каждом узле, отвечая за дальнейший путь следования каждого поступившего на него пакета - к адресу назначения.

3. Каждый информационный пакет подвергается пошаговой маршрутизации, при которой каждый «попутный» узел производит его передачу

одному из смежных узлов2 - в зависимости от географического предпочтения и от текущей загрузки.

В основе адаптации маршрутизатора к текущему трафику сети лежат следующие критерии оптимизации:

1. Минимизация среднего времени выполнения запроса на передачу информационного пакета от узла-|отправителя к узлу-получателю."

Твып ~> тж в (1.1)

2. Минимизация количества отказов в выполнении заявок - как на входе, так и в процессе их выполнения?

потк->тт, (1-2)^

При фиксированном времени наблюдения возможна фиксация общего количества п поступивших заявок и количество потк отказов в их выполнении. Тогда вероятность Ротк пользователю в организации связи и требования к ней выражаются:

Ротк = П0тк /п тт , (1.3) ^

Важным критерием, определяющим максимальную пропускную способность сети, является требуемая вероятность Р = 1 - Ротк обслуживания заявки:

Р>Ро, (1.4)

где Ро задаётся техническими требованиями на разработку.

2 Здесь не рассматривается возможность дублирования маршрутов для увеличения надёжности. Однако необходимо отметить, что размножение маршрутов при предлагаемом способе маршрутизации легко реализуется.

Сейчас в основе управления узлом (ячейкой) лежат маршрутизаторы (коммутаторы - по терминологии некоторых авторов) [44], по сложности функций представляющие собой специализированные вычислительные устройства. Сегодня этого достаточно для выполнения протоколов обмена данными. Однако функции узловых вычислительных средств в беспроводных телекоммуникационных сетях всё более усложняются. Это связано с развитием требований к пропускной способности сети, с требованиями по конфиденциальности, по информационной и сетевой безопасности, по энергозатратам. В локальных компьютерных сетях принято даже подобные функции [26,46], например, - аутентификации пользователя, возлагать на сетевой сервер. Однако в таких распределённых сетях, как беспроводные телекоммуникационные, с децентрализованным управлением, сконцентрированным на узлах, такое распределение функций невозможно.

Увеличение вычислительной нагрузки связано с будущей мобильностью узлов в дополнение к мобильности пользователей [63].

Узловой компьютер

Радиоканал связи

Рисунок 1.3- Ср.дства узла

На абстрактном, формальном уровне управляющие вычислительные средства телекоммуникационной сети целесообразно выделить для отдельного специального изучения.

Тогда формализованная схема взаимодействия средств узла (без мобильных станций) может быть такой, что представлена на Рисунке 1.3. Функции маршрутизатора выполняет узловой компьютер.

С учётом того, что в беспроводной связи информационные пакеты от адреса узла отправления следуют к узлу назначения по последовательности попарно смежных узлов [49], структура абстрактной компьютерной сети (с учётом ограниченной территории, близкой к изображённой на Рисунке 1.1) имеет вид, представленный на Рисунке 1.4.

п

ЛЛД

Рисунок 1.4- Формализованная структура компьютерной сети, управляющей беспроводной телекоммуникационной транспортной системой

Она повторяет известную структуру ОВС - однородных вычислительных сетей. В действительности подобная сеть покрывает территорию сложной конфигурации. Однако следует подчеркнуть, что действенные связи в ней

устанавливаются на основе смежности - по ближайшему месту нахождения других компьютеров.

Целесообразно связать объём буфера узлового коммутатора с производительностью узлового компьютера. Ведь объём буфера обусловлен количеством обрабатываемых информационных пакетов, отсылаемых далее или выдаваемых на мобильные станции пользователей-адресатов за один такт. При этом буфер решает задачи синхронизации «читатели - писатели» [40], удерживая баланс между теми и другими. В противном случае и возникает задержка пакетов на смежных узлах - до полного отказа в обслуживании абонентов узлов (сот).

Дело в том, что пакеты, хранимые в буфере, обрабатываются в едином цикле, за один такт. Эта обработка прерывается новыми пакетами от смежных узлов или мобильных станций. Запись же новых пакетов производится на место обработанных, т.е. исключённых из буфера.

В сбалансированной системе целесообразный объём буфера узла, в соответствии с количеством его сотовых абонентов, напрямую представляет требования к производительности вычислительных средств или единичного компьютера узла.

Таким образом, на абстрактном уровне предметом исследований является компьютерная сеть, на которой задано отношение смежности узловых компьютеров. Каждому узловому компьютеру соответствует множество смежных узловых компьютеров с ограниченным расстоянием до них. Непосредственная передача информационных пакетов (кадров) возможна только между смежными узловыми компьютерами. Если компьютер не принадлежит множеству смежных узлов данного компьютера, то связь с ним возможна только транзитом [4,5,37]. При этом маршрут начинается передачей пакета некоторому смежному узлу. Такая сеть не может быть произвольно дополнена линиями передачи данных, связывающими напрямую узлы, не являющиеся смежными, в соответствии с ограничением расстояния до них.

маршрутизаторах

Проводимый ниже анализ призван показать, в какой степени современные, применяемые, например, в локальных компьютерных сетях, коммутаторы способны выполнять функции адаптации к текущему трафику телекоммуникационной сети.

В [43] содержится исчерпывающая информация о принципах работы современных коммутаторов, использующих протоколы передачи данных.

Коммутаторы локальных сетей, сегодня выполняющие функции как коммутации, так и маршрутизации в телекоммуникационных сетях беспроводной связи, обрабатывают кадры (содержащие информационные пакеты) на основе алгоритма прозрачного моста, который определён стандартом IEEE 802.ID [29,32,52,61]. Работа этого алгоритма начинается с построения таблицы коммутации.

Изначально таблица коммутации пуста. При включении питания, одновременно с передачей данных, коммутатор начинает изучать расположение подключённых к нему сетевых устройств (в данном случае - смежных узлов), путём анализа MAC- адресов (стандартный адрес канального уровня - адрес устройства или узла, осуществляющего передачу, с которым связан входной порт коммутатора) источников подключаемых кадров. В таблице коммутации создаётся запись, ассоциирующая MAC- адрес узла с номером входного порта. Одновременно для каждой записи создаётся временной штамп. Он позволяет коммутатору автоматически реагировать на перемещение, добавление или удаление сетевых устройств (смежных узлов). Каждый раз, когда идёт обращение к какому-либо МАС-адресу, соответствующая запись получает новый временной штамп. Записи, по которым не было обращения в течение долгого времени, из таблицы исключаются.

Помимо динамического создания записей в таблице коммутации в процессе самообучения коммутатора, существует возможность создания статических

записей таблицы коммутации «вручную». Таким записям не присваивается временной штамп, время их жизни не ограничено.

Коммутатор использует записи в таблице коммутации для пересылки кадров. А именно, когда коммутатор получает кадр, отправленный компьютером А компьютеру В, он извлекает из него MAC- адрес приемника и ищет этот адрес в своей таблице коммутации. Как только запись, ассоциирующая MAC- адрес приемника (компьютера В) с одним из портов коммутатора, будет найдена, кадр будет передан через соответствующий выходной порт. Этот процесс называется продвижением кадра. Если выходной порт и порт-источник совпадают, кадр отбрасывается коммутатором. Этот процесс называется фильтрацией.

В том случае, если MAC- адрес приемника в поступившем кадре неизвестен (в таблице коммутации отсутствует соответствующая запись) [56], коммутатор создаёт множество копий этого кадра и передаёт их через все свои порты, за исключением того, на который он поступил. Этот процесс называется лавинной передачей. Он позволяет избежать потери кадров, когда MAC- адрес приемника неизвестен, и осуществлять процесс самообучения.

Помимо лавинной передачи одноадресных кадров, коммутаторы обеспечивают лавинную передачу многоадресных и широковещательных кадров, которые генерируются сетевыми мультимедийными приложениями.

Технология построения коммутаторов на базе коммутационных матриц с арбитражем позволяет производить одновременный обмен кадрами (информационными пакетами) многих пар узлов.

Большое значение имеет буферизация коммутаторов, позволяющая организовать промежуточное хранение кадров для предварительного их анализа и анализа возможности их продвижения. Коммутатор, прежде чем передать кадр, полностью копирует его в буфер и производит проверку на наличие ошибок [50]. Если кадр содержит ошибки (несовпадение контрольной суммы, несоответствие размеру), он отбрасывается. Если кадр не содержит ошибок, то, как отмечено выше, по MAC- адресу производится ассоциативный поиск выходного порта. В случае успешной фильтрации кадр передаётся соответствующему устройству. В

На основе изложенного видно, что, в сущности, никакая адаптация направления передачи информационного пакета - кадра к динамически складывающемуся трафику сети не производится. Выходные порты жёстко связаны с устройствами. Складывающиеся строки «MAC- адрес выходной порт» остаются неизменными в течение всей жизни. Это не позволяет принимать альтернативное решение для осуществления передачи пакета другому смежному узлу (коммутатору) в случае перегрузки буфера коммутатора, которому оказывалось предпочтение. То есть, функции маршрутизации, тем более, -альтернативной, у коммутатора весьма ограничены.

Необходимо отметить, что поскольку коммутатор на деле является довольно развитым спецпроцессором, то алгоритмы его работы могут быть кардинально изменены, в том числе - существенно дополнены функциями маршрутизатора. Наличие буферов значительно расширяют эти возможности. При этом коммутатор может обладать буферами двух типов: входными и выходными.

Тем не менее, переход к применению универсальных, многофункциональных компьютеров на узлах коммуникационной сети, связанных в компьютерную сеть, расширяет возможности адаптации динамически формируемых маршрутов следования кадров по их MAC- адресам [27].

В основу данного раздела положены работы Д.В. Иванова, Б.В. Желенкова и Сан Вин Аунга [18,19,39,40], как наиболее современные и полно отражающие состояние проблемы.

В [18,19] Д.В. Иванов обосновал показатели качества обслуживания:

• средняя задержка (время) передачи пакета;

• доля потерянных пакетов для всей сети.

Эти показатели определяют комфорт работы пользователя в беспроводной телекоммуникационной сети.

Предлагаемый метод маршрутизации по требованию приложений на первом этаае запускает процедуру обнаружение возможных маршрутов до узла назначения. При этом определяются и параметры «попутных» узлов и каналов связи. Собранные данные подаются на вход контроллера нечёткой логики, входящего в состав оборудования узла (на деле являющегося узловым компьютером) [50].

На втором этапе контроллер нечёткой логики производит выбор оптимального маршрута из числа найденных. Для этого значения параметров состояния средств, задействованных каждым маршрутом, подаются на вход контроллера, который в соответствии с установленными правилами производит операцию нечёткого вывода. На выходе контроллера получается численный рейтинг каждого маршрута. Маршрут с максимальным рейтингом считается оптимальным.

Для поиска оптимальных маршрутов разработан реактивный протокол маршрутизации, названный автором «Маршрутизация от источника по требованию». Маршрутизация от источника означает, что узел отправления пакета сам записывает в него полный маршрут - все его промежуточные узлы, -по которому следует передать пакет. Каждый промежуточный узел извлекает

адрес следующего узла на маршруте и передаёт ему пакет, в результате чего пакет достигает адресата.

Детализация алгоритма работы предложенного протокола маршрутизации заключается в следующем:

1. При поступлении запроса на соединение узел формирует пакет «запрос маршрута» {Route Request), где указывает требуемый адрес назначения и свой адрес, и рассылает этот пакет широковещательно (то есть всем смежным узлам). Устанавливается таймер ожидания ответа.

2. Узлы, получив данный пакет, проверяют, не являются ли они тем узлом, с которым запрашивающий узел хочет установить соединение. Если нет, данный узел добавляет себя в список промежуточных узлов, через которые прошёл пакет, и широковещательно рассылает этот пакет дальше. В противном случае пакет достиг узла назначения, и данный узел отправляет ответ {Rout Reply) по маршруту, записанному в пришедшем пакете Route Request.

3. Если на узел пришёл пакет Route Request повторно (узел уже отмечен в списке промежуточных узлов), он отбрасывает пакет во избежание петель.

4. В течение времени ожидания ответа, установленного на таймере, узел собирает полученные ответы (пакеты Rout R". <ly) с различными маршрутами до узла назначения.

5. При срабатывании таймера собранные маршруты передаются в контроллер нечёткой логики, который выбирает оптимальный маршрут.

6. Узел записывает сформированный оптимальный маршрут в таблицу маршрутизации на определённый период времени (кэширует маршрут).

Таким образом, производится обучение узла данному оптимальному маршруту по адресу передачи пакета. Очевидно, такое обучение может быть эффективным в течение некоторого обоснованного периода времени, в течение которого трафик сети существенно не меняемся,

Пакеты Rout Reply с найденными маршрутами следования по данному адресу содержат, кроме списка адресов промежуточных узлов, значения

различных параметров состояния узлов и каналов связи. Эти значения параметров и представляют исходные данные для нахождения оптимального маршрута.

Этими параметрами являются:

1. Доступная пропускная способность канала связи между узлами. (Предлагается довольно сложный алгоритм её нахождения.)

2. Задержка передачи пакета, как период времени, проходящий от момента отправки пакета на канальном уровне до момента прихода подтверждения его получения узлом-адресатом.

3. Загруженность пакетного буфера узла.

4. Качество связи, выражающееся в доле потерянных пакетов (на одном узле и на всём маршруте).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Мохаммед Мокред Наджи Саид, 2013 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Барский, А. Б. Логические нейронные сети: учебное пособие / А. Б. Барский. - М.: ИНТУИТ, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 352 с.

2. Барский, А. Б. Моделирование: курс лекций на электронном носителе / А. Б. Барский. - М.: МИИТ, 2002.

3. Барский, А. Б. Нейронные сети логического вывода / А. Б. Барский, курс лекций. LAP - Lambert Academic Publishing, 2011.

4. Барский, А. Б. Нейросетевые технологии на транспорте /А. Б. Барский // Мир Транспорта, - М.: № 2, 2011, с. 4 - 11.

5. Барский, А. Б. Нейросетевые технологии на транспорте /А. Б. Барский // Мир Транспорта, - М.: № 3, 2011, с. 14 - 19.

6. Барский, А. Б. Параллельные информационные технологии: / А. Б. Барский. - М.: ИНТУИТ, БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. - 352 с.

7. Бобков, А. В. Беспроводные сети Wi-Fi: учебное пособие / А. В. Бобков, В. А. Платонов [и др.]. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний , 2007. 215 с.

8. Бусленко, Н. П. Моделирование сложных систем / Н. П. Бусленко. -М.: Наука, 1978.-399 с.

9. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей и её инженерные приложения / Е. С. Вентцель, Л.А. Овчаров. - М.: Наука, 1988. - 480 с.

10. Вирт, Н. Алгоритмы и структуры данных / Н. Вирт, пер. с англ. -СПб.: Невский Диалект, 2001. - 406 с.

П.Вишневский, В. М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации / В. М. Вишневский, А.И. Ляхов, С. Л. Портной, И. В. Шахнович. - М.: Техносфера, 2005. - 592 с. 12. Горелов, Г. В. Телекоммуникационные технологии на железнодорожного транспорта / Г. В. Горелов, В.А. Кудряшов, В.В. Шмытинский // Под ред. Г. В. Горелов. - М.: УМК МПС России, 1999. - с. 576.

13. Горелов, Г.В. Таныгин Ю.И. Радиосвязь с подвижными объектами железнодорожного транспорта : учебник для вузов железнодорожного транспорта. - М.: 2006. - 263 с.

14. Дарахвелидае, П. Г. Программирование в Delphi 7 / П. Г. Дарахвелидае, Е. П. Марков. - СПб.: БХВ - Петербург, 2003. - 784 с.

15. Джим, Г. Беспроводные сети первый шаг [Электронный ресурс] / Г. Джим. - Режим доступа: http://www.lan23.ru/books/Wi-Fi_2.pdf.

16. Джон, Р. Беспроводная компьютерная сеть Wi-Fi своими руками / Р. Джон. - СПБ.: Наука и Техника, 2009. - 348 с.

17. Зайченко, Ю. П. Исследование операций / Ю. П. Зайченко. - Киев: Вища школа, 1979. - 386 с.

■18 . Иванов, Д. В. Применение аппарата нечёткой логики для маршрутизации в беспроводных ячеистых сетях / Д. В. Иванов // Телекоммуникации. - М.: Наука и технологии, 2009, №5. с. 13-18.

19. Иванов, Д. В. Разработка метода маршрутизации для беспроводной ячеистой сети с учётом качества обслуживания: дис. ... канд. т. наук: 05.13.13 / Иванов Дмитрий Викторович. - М., 2009. - 163 с.

20. Каган, Б. М. ЭВМ и системы / Б. М. Каган . - М.: Энергоатомиздат, 1991.-592 с.

21. Маршрутизация в сетях Ethernet [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.quizful.net/ post/ ethernet-routing.

22. Маршрутизация пакетов в сетях [Электронный ресурс] - Режим доступа.-http:// daremez.my 1 .ru/publ/ks/4_marshrutizacij a_paketov_v_ setjakh/1-1-0-8.

23. Мохаммед, M. Н. С. Оценка алгоритма пошаговой альтернативной маршрутизации в беспроводной телекоммуникационной сети / М. Н. С. Мохаммед // Труды научно - практической конференции Неделя науки - 2013 «Наука МИИТа - транспорту». - М.: МГУПС(МИИТ), 2013. - IV- 38. - ISBN 978-5-7876-0215-9.

24. Немнюгин, С. A. Turbo Pascal. Программирование на языке высокого уровня: учебник для вузов / С. А. Немнюгин. - СПб.: Питер, 2005. -544 с.

25. Нечеткая логика, нейронные сети и генетические алгоритмы [Электронный ресурс] - Режим доступа: http:// bookasutp.ru/ Chapter5_7 .aspx.

26. Олифер, В. Г. Компьютерные сети. Принцепы, технологии, протоколы: учебник для вузов. 3-е изд / В. Г Олифер. - СПБ: Питер, 2005. -960 с.

27. Перепелкин, Д. А. Метод адаптивной ускоренной маршрутизации для повышения эффективности функционирования корпоративных сетей [Электронный ресурс] / Д. А. Перепелкин - Режим доступа: http://tm.ifmo.ru/tm2010/src/046bs.pdf.

28. Развитие систем искусственного интеллекта [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://it-claim.ru/Education/Course/Knowledge/Files/ rl.pdf.

29. Развитие технологии беспроводных сетей: стандарт IEEE 802.11 [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.zaomtk.com/mtk/

fle/3_DOC_WIFIRus.pdf

30. Рапаков, Г. Г. Программирование на языке Pascal: учебное пособие / Г. Г. Рапаков, С. Ю. Ржеуцкая. - СПБ.: БХВ-Петербург, 2004. - 480 с.

31. Ромашкова, О. Н. Технологии сетей широкополосного беспроводного доступа на железнодорожном транспорте / О. Н. Ромашкова, Д. Ю Юрченко // ВКСС. Connect!, 200б7№2. С. 87-93.

32. Рошан, П. Основы построения беспроводных локальных систем стандарта 802.11. : Пер. с англ / П. Рошан, Д. Лиэри. - М. : Издательский дом "Вильяме", 2004. - 304 с.

33. Сайд Мохаммед, M. Н. Альтернативный алгоритм маршрутизации данных в Wi-Fi системах / M. Н. Сайд Мохаммед // Труды научно -практической конференции Неделя науки - 2011 «Наука МИИТа -

транспорту». - М.: МГУПС(МИИТ), 2011. - IV- 5. - ISBN 978-5-78760202-9.

34. Сайд Мохаммед, М. Н. Адаптивная динамическая маршрутизация в телекоммуникационных системах беспроводной связи / М. Н. Сайд Мохаммед // I международной научной конференции "современное общество: проблемы, идеи, инновации" Ставрополь.: Логос, 2012. -с]80-83. - ISBN 978-5-905519-01-7.

35. Сайд Мохаммед, М. Н. Выбор смещения при пошаговой маршрутизации в беспроводной сети / М. Н. Сайд Мохаммед, А. Б. Барский // Мир Транспорта, - М.: №2, 2013. с. 30 - 37.

36. Сайд Мохаммед, М. Н. Обосн:зание выбора предпочтений при альтернативной динамической пошаговой маршрутизации и возможности её развития / М. Н. Сайд Мохаммед // Перспективы развития информаци-онных технологий: сборник материалов X Международной научно-практической конференции / Под общ. ред. С.С. Чернова. - Новосибирск: Издательство НГТУ, 2012. - с. HI-HS.- ISBN 978-5-7782-2131-4.

37. Сайд Мохаммед, М. Н. Технология Wi-Fi и логика нейросети / М. Н. Сайд Мохаммед // Мир Транспорта, - М.: №2, 2011, с.112 - 115.

38. Сан, В. А. Критерии выбора сетевого оборудования/ В. А. Сан, Б. В . Желенков // Мир Транспорта, - М.: №1, 2012.~с 128 - 131.

39. Сан, В. А. Прогнозирование интернет - трафика / В. А. Сан, Б. В. Желенков // Мир Транспорта, - М.: № 3, 2011, с. 124 - 127.

40. Сан, В. А. Расчёт прогнозируемого трафика в сети/ В. А. Сан // Мир Транспорта, -М.: № 3, 2010, С. 130 - 133.

41. Сети и системы связи [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ccc.ru/magazine/depot/97_02/read.html70302.htm/

42. Смирнова, Е. В. Построение коммутируемых компьютерных сетей: учебное пособие / Е. В. Смирнова, А. В. Пролетарский, И. В.

Баскаков, Р. А. Федотов. - М.: Национальный Открытый Университет «ИНТУИТ»: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. - 367 с.

43. Смирнова, Е. В. Управление коммутируемой средой / Е. В. Смирнова, А. В. Пролетарский, И. В. Баскаков, Р. А. Федотов. - М.: РУСАКИ, 2011.-335 с.

44. Соловьёв, В. П. Защищённые беспроводные и мобильные коммуникации: учебное пособие / В. П. Соловьёв, Д. В. Иванов, Н. Н. Пуцко. - М.: МИИТ, 2007.

45. Столлингс, В. Беспроводные линии связи и сети / В. Столлингс. - М.: Вильяме, 2003.-640 с.

46. Столлингс, В. Современные компьютерные сети / В. Столлингс. -СПБ .: Питер, 2003. - 783 с.

47. Фаронов, В. В. Турбо Паскаль 7.0 практика программирования: учебное пособие / В. В. Фаронов. - М.: Нолидж, 1999. - 432 с.

48. Шахнович, И. В. Сети городского масштаба: решения рабочей группы IEEE 802.16 в жизнь / И. В. Шахнович // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, 2003, № 8, с. 50 - 56.

49. Шахнович, И. В. Современные технологии беспроводной связи. Издание второе, исправленное и дополненное/ И. В. Шахнович. - М.: Техносфера, 2006. - 288 с.

50. Alandjani, G. Fuzzy routing in ad hoc networks / G. Alandjani, E. Johnson // Performance, Computing, and Communications Conference: Conference Proceedings of the 2003 IEEE International. - 2003. - P.525 - 530.

51. Adaptive Routing in Wireless Comnunication Networks using Swarm Intelligence [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.marksmannet.com/RobertMarks/REPRINTS/2001 -04_AdaptiveRoutingInWireless.pdf.

52. Dai, Н. A node-centric Load balancing algorithm for wireless sensor networks / H. Dai, R. Han // Proceedings of IEEE global

telecommunications conference. - San Francisco, 2003. V. 1. - P. 548 -552.

53. Fonseca, R. Beacon Vector routing: scalable point - to point routing in wireless sensornets/ R. Fonseca [et.al.] // Proceeding of the 2nd symposium on networked systems design and implementation. - Boston, 2005. - P. 329 -342.

54. IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://www.ieee802.Org/l 1/.

55. Introduction to Artificial Neural Networks (ANN) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://dev.emcelettronica.com/introduction-to-artificial-neural-networks-ann.

56. IP маршрутизация [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.soslan.ru/tcp/tcp09.html.

57. Rea, S. Multi- metric routing decisions for ad hoc networks using fuzzy logic / S. Rea, D. Pesh // 1st International Symposium on Wireless Communication Systems. - 2004. - P. 403 - 407.

58. Real - Time Location System [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.ekahau.com/real-time-location-system/technology.

59. Spall, J. Introduction to Stochastic Search and Optimization: Estimation, Simulation and Control / J. Spall. - San - Francisco: Wiley Blackwell, 2003.-618 p.

60. Start programming Using Object Pascal [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://freepascalanswers.files.wordpress.com/2012/09/ startprog-usingpascal.pdf.

61. Status of Project IEEE 802.1 Is [Электронный ресурс] - Режим доступа: http:// grouper.ieee.org/groups/802/1 l/reports/tgs_update.htm.

62. Wi-Fi на транспорте [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.json.ru/files/news/2013-08-20_wifi_ MW_RU.pdf.

63. Zhang, Y. Broadband Mobile Multimedia: techniques and applications / Y. Zhang, S. Mao, L. Yang, T. Chen. - Boca - raton: Auerbach publications. - 2008. - 566 p.

Республика Йемен Министерство связи и информационных технологий

Акт о реализации результатов научно технических исследований Мохаммед Мокред Наджи Сайд, отражённых в диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук на тему: " Адаптивная пошаговая маршрутизация на основе логической нейронной сети в беспроводной § • телекоммуникационной транспортной системе", выполненной в московском государственном университете путей сообщения (МИИТ). Предложенный Мохаммед Мокред Наджи Сайд

алгоритм пошаговой альтернативной маршрутизации принят к использованию при проектировании беспроводной телекоммуникационной сети Республики Йемен.

Министр связи и информационных технологий Подпись

Печать: МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ РЕСПУБЛИКИ ЙЕМЕН *

И ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Бюро переводов ИП «Карнаухов Евгений Семёнович»

г. Москва, ул. Долгоруковская, 6 тел. [phone] [e-mail] Перевод выполнен переводчиком Акопян Людмилой Валерьевной / 23 октя£

Republic of Yemen

Ministry of Telecommunications and information technology

ûu^uia^sjjovuajviôOj

Ref:

¡¿»jl! ...............................................................-.¿ajll DATE: .....C^U.'i

ljaIg. /P jJaj^Jl

^Jxil dr^il ^ûli ùU Jy t^^ c^) ®JA1

2<; », ^ Ajja.j^l ■ " AjIL-ij ^â Ioujî 4jL® /d^liî

Aj^U ^a Uiiàju ¿5 ^Ij " AjiklJI 4 Wilt ^"..ib CLiVU^iVI

Ifi Jj^asJl CLlslUÎ! (JiL^ 'Liaj^sJI

^â CJVL-SJVI yi s^jlill J ¿iilb J J*^ «liaull g&z J J

444 ljjlsu |jlâjj

YôYrV iLj.fj*

rrU'i t&iSU» E-mail. [e-mail]

rrun .(jj, All TTUV .ÏLUj^Ci