·         Probe request – ההודעה הראשונה מועברת מתחנת העבודה לנקודות הגישה
( בהנחה שיש כאלה ) הקיימות ברשת. מטרת הודעה זו היא איתור רשת אלחוטית קיימת.
בהודעה זו שולחת התחנה מסגרת של Probe request המכילה אלמנטים של מידע מסוג
Support Rate SSID,.

·         Probe response – כל נקודת גישה המקבלת הודעה מסוג probe request שולחת חזרה, לתחנה ממנה קיבלה את ההודעה, הודעת probe response שמכילה את השדות:

timestamp, beacon interval, capability information וכן אלמנטי מידע של :
SSID, Support rates, FH parameter set, CF parameter set.

·         Authentication ( אימות / הזדהות )- תחנת עבודה, לאחר שמקבלת הודעת probe response,
שולחת הודעה הזדהות.

·         Deauthentication Association request ( בקשת התחברות ) – מנגנון שמאפשר ניידות לתחנות העבודה. זהו תהליך שבו תחנת עבודה מתחברת לנקודת גישה ומבקשת שירותים מהרשת האלחוטית. התחברות יכולה להתבצע רק לאחר הזדהות מוצלחת של התחנה.
ההודעה מכילה את השדות הבאים: capability information, listen interval.
ואלמנטי מידע של: SSID, Support rates.

·         Association response ( משוב להתחברות ) – נקודת גישה אשר קיבלה בקשה להתחברות, מחזירה הודעת אישור להתחברות תחנת עבודה אליה. ההודעה מכילה את השדות:
capability information, Status Code, Association ID ואלמנט מידע מסוג: Support Rates.

 

·         Reassociation request ( התחברות מחדש ) – תחנה אשר מחוברת לנקודת גישה אחת ומעוניינת לעבור לנקודת גישה שנייה, מבקשת הודעת reassociation request, שמכילה את השדות הבאים:
capability information, listen, Current AP Address, interval.
ואלמנטי מידע של: SSID, Support rates.

 

·         Reassociation response ( משוב התחברות מחדש ) – זהה לגמרי ל– Association response.

 

·          Disassociation( ניתוק ) – מכילה אך ורק את שדה ה-Reason Code  אשר מפרט את סיבת הניתוק.

·         Beacon – כדי שכל תחנה שנכנסת לתחום ה-AP תדע שיש לה AP. באמצעות ה-beacon התחנה מסונכרנת עם ה-AP, מתי ה beacon הבא, כל כמה זמן יש beacon, מה זמן / שעון של beacon.  את ההודעה שולח ה-AP. הודעת beacon לא מפריעה להודעות אחרות.

 

·         ADDRESSING

 

 

 

 

 

 

 

 

Note:

Broadcast and multicast never leave the BSS

Address 1 – כתובת יעד החבילה.

Address 2 – כתובת מקור החבילה.

Address 3 – Final destination or source when DS performs distribution

Address 4 – בשימוש רק כאשר ה-DS אל-חוטי.

 

( קיימות דוגמאות עבור BSS & IBSS בשקפים )

 

 

WEP  Wired Equivalent Privacy ) ) – תקן האבטחה הבסיסי והנפוץ ביותר כיום.
התקן מצפין את התקשרות האלחוטית ברמת הסיסמא כך שמכל רכיב רשת אלחוטי המנסה ליצור גישה לנתב, תידרש סיסמא.

 

מבצעים XOR של ה- Data עם רצף ביטים שהוא רנדומאלי אבל מבוסס על משהו.

משקופית 64 מתואר תהליך הקידוד והפענוח של המידע.

 

פיצוח ה WEP:

ע"י איסוף התעבורה ברשת, ניתן לבודד את המפתח מתוך התעבורה ע"י ביצוע XOR הפוך.

 

ישנו שיפור ל- WEP שנקרא WPA ( Wi-Fi Protected Access ) – הוא מאפשר להגריל את המפתח ( רצף הביטים ) כל פרק זמן מסוים.

זו שיטת אבטחה מתקדמת שבה בכל שליחה של פריט מידע מיוצר מפתח הצפנה חד פעמי על בסיס אלגוריתם מוגדר מראש לאותו תשדיר מידע. בצורה שכזו, נמנע מצב בו נעשה שימוש חוזר באותו מפתח רשת במשך תקופות ארוכות וההגנה משתפרת.

 

 open authentication( שקף 49 ) – עלול להיראות טיפשי, אבל המטרה שלו היא לאפשר ללקוחות לקבל גישה מהירה לרשת, בנוסף, רכיבים רבים שמשתמשים ב-802.11 הם רכיבים מעוטי-CPU, כמו קוראי-ברקוד, ואין להם יכולות לבצע אלגוריתמי אימות.

כשמשתמשים ב-WEP, המפתח עצמו משמש אלמנט של אימות, כי מי שאין לו את המפתח, למרות שהאימות הצליח, הוא לא יוכל להעביר תקשורת דרך ה-AP, ולא יוכל לפענח תקשורת שמגיעה מה-AP.

 

זה גם משמש במידה מסוימת ל-authorization, כי מי שאין לו את המפתח הסודי לא יכול להשתתף בתקשורת זו.

הלקוח שולח בקשת אימות ב-shared key auth ל-AP ב- clear text.

ה-AP שולח challenge ב- clear text. הלקוח משתמש במפתח שברשותו ( בנוי מ-IV וממפתח WEP סודי) להצפין את ה-challenge, ושולח.

AP מצפין את ה-challenge ששלח, ומשווה את תוצאת ההצפנה עם מה ששלח לו הלקוח בהודעה הקודמת. אם שוות – success, אם לא – failure

 

אחרי האותנטיקציה, יבוא Association Request ו-Association Response.

Mobile IP

 

בעיית הניידות:

להרבה אנשים יש מחשב נייד שיכול להתחבר אלחוטית לרשת האינטרנט.

מבחינת העולם המחשבים האלה מזוהים ע"י כתובת IP.

מי שרוצה לפנות אל המחשב הנייד, חייב לדעת את כתובת ה-IP  שלו.

לכל מקום שהמשתמש הולך עם המחשב הנייד שלו, הוא מקבל כתובת IP אחרת.

אם מישהו מחפש אותו, הוא מכיר רק את כתובת ה- IP שלו ברשת המקור ולשם הוא יפנה.

שם הוא נמצא רוב הזמן ורק שם יש לו כתובת קבועה.

אבל המשתמש לא נמצא במקום הקבוע, הוא עבר רשת. איך יגיעו אליו?

 

פתרון לבעיית הניידות:

צריך להפעיל איזה מנגנון שעושה "עקוב אחרי", משהו שמעדכן את הרשת הביתית של המשתמש ומודיע לה איפה המשתמש נמצא עכשיו.

כשהמשתמש יגיע לרשת החדשה, הוא יקבל כתובת IP ממנה, והיא תעדכן את הרשת הביתית שלו על המקום החדש שלו ועל הרשת החדשה שלו.

ואז הרשת הביתית של המשתמש תעשה "עקוב אחרי" לכל ההודעות שמגיעות אליה לרשת החדשה של הלקוח.

 

Indirect Routing

כשהמשתמש יחזיר תשובה, הוא ירשום בהודעה בכתובת המקור את הכתובת של הרשת הביתית שלו, כי זה מה שהצד השני מכיר. כל השיחה תתנהל דרך הרשת הביתית.

כשהמשתמש ינדוד שוב לרשת אחרת, כל התהליך הזה יקרה שוב.

כלומר, אני מודיע לרשת הביתית איפה אני עכשיו, והרשת הביתית המקורית מפנה אלי את כל ההודעות שמיועדות אלי. הרשת הביתית עוטפת את ההודעה ומעבירה אלי, ואני מחזיר תשובה ישירות למי ששלח את ההודעה במקור.

 

Direct Routing

כדי לשפר את הנושא ולמנוע מכל התעבורה לעבור דרך הרשת הביתית,

הרשת הביתית תספר לצד השני על המיקום החדש של המשתמש, ומעתה והלאה כל ההודעות יעברו ישר למשתמש ללא התערבות של הרשת הביתית שלו.

 

כשהמשתמש ינדוד שוב לרשת אחרת, יבוצע "שרשור" של הרשת האחרונה שלו עם הרשת הלפני אחרונה שלו. הצד השני יפנה לרשת הלפני אחרונה של המשתמש והיא תעביר את כל ההודעות לרשת האחרונה שלו.

 

כדי שכל זה יהיה מעשי, הנתבים של אותם אזורים צריכים לתמוך ב Mobile IP.

 

 

שיעור 17.12.08 –  היה שיעור של הרצאה חיצונית

שיעור 24.12.08

Ad-Hoc Networks

 

רשת Ad-Hoc היא רשת מבוזרת שאין לה תשתית קבועה ( לא AP ולא אנטנות סלולאריות ).

זהו אוסף של רכיבים זהים שיכולים לנוע ושיש להם יכולת עיבוד, שידור וקליטה.

הרכיבים האלה יוצרים את הרשת בינם לבין עצמם, עובדים על סוללה בהספק זהה.

כל תחנה עומדת בפני עצמה.

 

wireless ad hoc network is a collection of autonomous nodes or terminals that communicate with each other by forming a multihop radio network and maintaining connectivity in a decentralized manner. Since the nodes communicate over wireless links, they have to contend with the effects of radio communication, such as noise, fading, and interference. Each node in a wireless ad hoc network functions as both a host and a router, and the control of the network is distributed among the nodes (there is no fixed base station or access point that corresponds to the last hop wireless model). The network topology is in general dynamic, because the connectivity among the nodes may vary with time due to node departures, new node arrivals, and the possibility of having mobile nodes.

 

אנחנו לא נכנס להתנגשויות – ההנחה היא שמשדרים ברדיוס מסוים וכולם שומעים את כולם ברדיוס זה. מרחק שידור r שווה ל ²r אנרגיה שצריך להשקיע.

 

בניגוד לרשת הקשר הרגילה ( שיש בצה"ל לדוגמא ) שבה כולם שומעים את כולם, כאן יכולים לבחור האם לשדר הודעת Unicast למישהו מסוים או הודעת Broadcast לכולם.

 

משתמשים ברשת זו באזורי אסון שבהם אין רשתות רגילות או שהרשתות שקרסו.

 

הרשת תומכת ב Multi-Hop – מעבר מידע מהמקור אל היעד דרך מספר תחנות ביניים
( כאשר אני משדר למישהו מחוץ לתחום שלי, אני רוצה שמי שכן שומע יעביר את ההודעה הלאה עד ליעד ).

 

מחלקים את רשת ה- Ad-Hoc לשתי רשתות עיקריות ( ההבדל הקריטי הוא בגודל הרכיבים ) :

Manet ) Mobile Ad Hoc Network ) – כוללת רכיבים בגודל בינוני ( בגודל מחשב כך יד ).

 – Sensor Networkכוללת רכיבים קטנים, שיעבדו מספר ימים ברציפות ( בגודל מטבע או קופסת גפרורים ).

הרכיבים ברשת פועלים על סוללות אצבע ועובדים מספר רב של ימים ברציפות.

ולכן אחת הבעיות היא – "מה עוצמת השידור שצריכים לתת לכל תחנה על מנת שסכום הרדיוסים של השידור יהיה קטן ככל האפשר ויחד עם זאת הרשת תהיה קשירה".

מה שעושים ברוב המקרים זה הגדרת cluster לכל אזור כך שלכל רכיב באזור יהיה cluster head וכך כל אזור יידע להתחבר בינו לבין עצמו.

 

בעיות עם רשת Ad-Hoc:

1.      ניידות

2.      סוללה

3.      טופולוגיה דינאמית, אין תשתית

 

חוזק רשת Ad-Hoc

נניח ולרשת יש תכונה מסוימת, נשאלת השאלה עם כמה שינויים היא תצליח להתמודד ועדיין לקיים את התכונה הנ"ל. למשל יש לנו גרף קשיר k-connected ונרצה לדעת כמה צלעות אפשר להוריד ועדיין הגרף יהיה קשיר ( עץ פורש מינימאלי )

טופולוגיות הרשת

Connectivity – ( קשירות ) כולם יכולים לשדר לכולם

Multicast – קודקוד שולח מידע אל מספר קודקודים.

Converge cast – מספר קודקודים שולחים מידע אל קודקוד מסוים ( בד"כ אחרי שקודקוד שלח שאילתה למס' קודקודים ) – תהליך התכנסות.  נרצה לדעת כמה אנרגיה נצטרך להשקיע כדי שכולם יבעבעו כלפי היעד ( הודעות מכולם ).

יש צורך להעביר הודעות ברשת באמצעות טבלת ניתוב כלשהי, או שאין ידע על הניתוב ואנו רוצים רק למצוא יעד, או שילוב של 2 הדברים.

Connected-Backbone – ישנו רכיב קשיר חזק ברשת שסגור בפני עצמו, הכוונה לקליקה.

אפשרויות ניתוב הודעות ( באופן כללי )

unicast – שידור מקודקוד אחד לקודקוד אחר.
broadcast – מקודקוד מקור לכל הצמתים ברשת ע"י כתובת IP ייחודית המיועדת למטרה זו.

– multicast מקודקוד מקור לקבוצה מוגדרת מראש של צמתים שאינה בהכרח מכילה את כל הצמתים ברשת.

Routing Algorithms

An ad-hoc routing protocol is a convention, or standard, that controls how nodes decide which way to route packets between computing devices in a mobile ad-hoc network (MANET).

In ad-hoc networks, nodes do not start out familiar with the topology of their networks; instead, they have to discover it. The basic idea is that a new node may announce its presence and should listen for announcements broadcast by its neighbors. Each node learns about nodes nearby and how to reach them, and may announce that it, too, can reach them.

 

·         פרוטוקולי Proactive –

This type of protocols maintains fresh lists of destinations and their routes by periodically distributing routing tables throughout the network. The main disadvantages of such algorithms are :

1. Respective amount of data for maintenance.
2. Slow reaction on restructuring and failures

הרכיבים מחזיקים אצלם טבלת ניתוב שבהן רשום איך להגיע ליעד ומתחזקים אותה. בד"כ הטבלאות בנויות מראש.

·         פרוטוקולי Reactive –

This type of protocols finds a route on demand by flooding the network with Route Request packets. The main disadvantages of such algorithms are –

1.        High latency time in route finding.

2.        Excessive flooding can lead to network clogging.

הרכיבים מחפשים את המסלול עבור כל הודעה ששולחים.

·         פרוטוקולי Hybrid – שילוב שתי השיטות הראשונות.

This type of protocols combines the advantages of proactive and of reactive routing. The routing is initially established with some proactively prospected routes and then serves the demand from additionally activated nodes through reactive flooding. The choice for one or the other method requires predetermination for typical cases. The main disadvantages of such algorithms are –
1. Advantage depends on amount of nodes activated.
2. Reaction to traffic demand depends on gradient of traffic volume.

משלבים בין 2 השיטות ( Hybrid ) , כך שכל תחנה תחזיק אצלה בטבלה את המרחק שלה או איך להגיע ממנה לתחנות במרחק של עד 2 Hop-ים ( או רדיוס ). מעל 2 hop-ים נחפש כבר מסלול. כלומר – בין קצוות הרשת לשאר התחנות נעשה Reactive ובפנים נשתמש ב-Proactive.
הטבלה נותנת את כל התחנות ברמה של עד 2 קפיצות ( Hop-ים ). מעל 2 קפיצות נשתמש ב- Reactive, וכך יש לנו שילוב של השניים.

הפרוטוקולים הנפוצים לניתוב הם DSR ו- ZRP.

השוואה בין 4 הפרוטוקולים הנפוצים

 

·        DSR – Dynamic Source Routing

( לפי השקף בחוברת ), כאשר S רוצה לשלוח הודעה ל-D, אבל אינו יודע את המסלול ל-D, הוא מבצע פעולת route discovery ( flooding ).

Dynamic Source Routing (DSR) is a routing protocol for wireless mesh networks. It is similar to AODV in that it forms a route on-demand when a transmitting computer requests one. However, it uses source routing instead of relying on the routing table at each intermediate device. Many successive refinements have been made to DSR, including DSRFLOW.

Determining source routes requires accumulating the address of each device between the source and destination during route discovery. The accumulated path information is cached by nodes processing the route discovery packets. The learned paths are used to route packets. To accomplish source routing, the routed packets contain the address of each device the packet will traverse. This may result in high overhead for long paths or large addresses, like IPv6. To avoid using source routing, DSR optionally defines a flow id option that allows packets to be forwarded on a hop-by-hop basis.

This protocol is truly based on source routing whereby all the routing information is maintained (continually updated) at mobile nodes. It has only 2 major phases which are Route Discovery and Route Maintenance. Route Reply would only be generated if the message has reached the intended destination node (route record which is initially contained in Route Request would be inserted into the Route Reply).

To return the Route Reply, the destination node must have a route to the source node. If the route is in the Destination Node's route cache, the route would be used. Otherwise, the node will reverse the route based on the route record in the Route Reply message header (this requires that all linkes are symmetric). In the event of fatal transmission, the Route Maintenance Phase is initiated whereby the Route Error packets are generated at a node. The erroneous hop will be removed from the node's route cache, all routes containing the hop are truncated at that point. Again, the Route Discovery Phase is initiated to determine the most viable route.

Dynamic source routing protocol (DSR) is an on-demand protocol designed to restrict the bandwidth consumed by control packets in ad hoc wireless networks by eliminating the periodic table-update messages required in the table-driven approach. The major difference between this and the other on-demand routing protocols is that it is beacon-less and hence does not require periodic hello packet (beacon) transmissions, which are used by a node to inform its neighbors of its presence. The basic approach of this protocol (and all other on-demand routing protocols) during the route construction phase is to establish a route by flooding RouteRequest packets in the network. The destination node, on receiving a RouteRequest packet, responds by sending a RouteReply packet back to the source, which carries the route traversed by the RouteRequest packet received.

Consider a source node that does not have a route to the destination. When it has data packets to be sent to that destination, it initiates a RouteRequest packet. This RouteRequest is flooded throughout the network. Each node, upon receiving a RouteRequest packet, rebroadcasts the packet to its neighbors if it has not forwarded already or if the node is not the destination node, provided the packet’s time to live (TTL) counter has not exceeded. Each RouteRequest carries a sequence number generated by the source node and the path it has traversed. A node, upon receiving a RouteRequest packet, checks the sequence number on the packet before forwarding it. The packet is forwarded only if it is not a duplicate RouteRequest. The sequence number on the packet is used to prevent loop formations and to avoid multiple transmissions of the same RouteRequest by an intermediate node that receives it through multiple paths. Thus, all nodes except the destination forward a RouteRequest packet during the route construction phase. A destination node, after receiving the first RouteRequest packet, replies to the source node through the reverse path the RouteRequest packet had traversed. Nodes can also learn about the neighboring routes traversed by data packets if operated in the promiscuous mode (the mode of operation in which a node can receive the packets that are neither broadcast nor addressed to itself). This route cache is also used during the route construction phase. If an intermediate node receiving a RouteRequest has a route to the destination node in its route cache, then it replies to the source node by sending a RouteReply with the entire route information from the source node to the destination node.

Advantages and Disadvantages

This protocol uses a reactive approach which eliminates the need to periodically flood the network with table update messages which are required in a table-driven approach. In a reactive (on-demand) approach such as this, a route is established only when it is required and hence the need to find routes to all other nodes in the network as required by the table-driven approach is eliminated. The intermediate nodes also utilize the route cache information efficiently to reduce the control overhead. The disadvantage of this protocol is that the route maintenance mechanism does not locally repair a broken link. Stale route cache information could also result in inconsistencies during the route reconstruction phase. The connection setup delay is higher than in table-driven protocols. Even though the protocol performs well in static and low-mobility environments, the performance degrades rapidly with increasing mobility. Also, considerable routing overhead is involved due to the source-routing mechanism employed in DSR. This routing overhead is directly proportional to the path length.

 

·         ( AODV ) Adhoc On-demand Distance Vector –

הפרוטוקול מגדיר ניתוב Unicast & Multicast כאחד. ההתייחסות ל- Multicast :

הפרוטוקול מתחזק עץ פורש יחיד לכל קבוצת Multicast.
הרעיון המנחה בפרוטוקול הוא שמידע ניתוב עובר בין הצמתים רק לפי דרישה – כלומר רק כאשר יש דרישה של צומת מסוים לשדר לקבוצה מסוימת.

 

הפרוטוקול עושה שימוש במספרים סידוריים על מנת לקבוע עד כמה מידע הניתוב בצמתים עדכני. לכל קבוצת Multicast קיים צומת יחיד שנקרא – Multicast Group Leader,
שתפקידו ליצר ולעדכן את המספרים הסידוריים של הקבוצה שלו.
בד"כ הוא הצומת הראשון שמצטרף לקבוצה.

כאשר צומת רוצה להצטרף לקבוצה הוא משדר הודעת RREQ (route request), לכל שכניו כאשר כתובת היעד של ההודעה היא קבוצת ה-Multicast המבוקשת.
ההודעה מוצפת ברשת עד שהיא מגיעה לצומת השייך לעץ – צומת זה משדר
הודעת RREP ( route reply )  בחזרה לצומת המקורי.
כל צומת שהודעת ה-RREP מנותבת דרכו בחזרה לצומת המקורי מסמן בטבלאות
ה-Multicast Routine שלו לנתב חבילות המיועדות לקבוצה אל עבר הצומת המקורי.

סימונים אלו מגדירים מסלולים פסיביים – כלומר הצומת לא יתחיל לנתב הודעות לצומת המקורי עד שיקבל הודעה המפעילה את המסלול. הצומת המקורי יקבל (קרוב לוודאי) כמה הודעות RREP מצמתי העץ השונים ויפעיל מדיניות מסוימת לבחירת המסלול שהוא מעדיף לקבל דרכו חבילות המיועדות לקבוצה – בד"כ ההעדפה הראשונית היא מסלולים עם מספר סידורי עדכני ביותר ומביניהם המסלולים שעוברים דרך הכי פחות צמתים.
לאחר שבחר מסלול מועדף, הצומת המקורי שולח הודעת MACT (multicast activation)
אל ה– next hopבמסלול שנבחר על מנת להפעיל את המסלול.

כל צומת שמקבל הודעת MACT ואינו בעץ בוחר לפי אותה מדיניות את המסלול המועדף בהתאם להודעות ה-RREP שקיבל, ושולח MACT אל ה– next hopבמסלול הזה.
בדרך זו רק מסלול אחד הופך לאקטיבי – שאר המסלולים הפסיביים ימחקו מטבלאות הניתוב של הצמתים לאחר פרק זמן מסוים.
כאשר הודעת ה-MACT מגיעה לצומת שבעץ התהליך מופסק – הצומת המקורי הצטרף לקבוצה.

כאשר עלה בעץ רוצה להפסיק לקבל הודעות מקבוצה כלשהי הוא שולח הודעת PRUNE אל ה– next hopשלו במסלול המועדף לקבוצה. צמתים שאינם עלים לא יכולים להסיר את עצמם מן העץ מכיוון שהם צריכים עדיין לנתב חבילות לצאצאיהם.
צומת שכתוצאה מהודעת PRUNE הופך לעלה בעץ בעצמו ואינו מעוניין בחבילות מהקבוצה מבצע את תהליך ה- pruningבעצמו על מנת להתנתק מהעץ.

 

 

תכונות עיקריות:

o       הסתגלות מהירה תחת תנאי ניתוב דינאמיים.

o       צומת לא מחזיקה את הניתובים לכל הצמתים, רק למסלולים הפעילים.

o       עיכוב מנמלי בהעברת המידע.

o       ניתוב חסר לולאות (שימוש ב – destination sequence #)

o       מותאם לרשתות גדולות

 

 

 

·         ZRP – Zone Routing Protocol

Zone Routing Protocol ( ZRP ) was the first hybrid routing protocol with both a proactive and a reactive routing component. ZRP was first introduced by Haas in 1997. ZRP is proposed to reduce the control overhead of proactive routing protocols and decrease the latency caused by routing discover in reactive routing protocols. ZRP defines a zone around each node consisting of its k-neighbourhood (e. g. k=3). In ZRP, the distance and a node , all nodes within -hop distance from node belongs to the routing zone of node . ZRP is formed by two sub-protocols, a proactive routing protocol: Intra-zone Routing Protocol (IARP), is used inside routing zones and a reactive routing protocol: Inter-zone Routing Protocol (IERP), is used between routing zones, respectively. A route to a destination within the local zone can be established from the proactively cached routing table of the source by IARP, therefore, if the source and destination is in the same zone, the packet can be delivered immediately. Most of the existing proactive routing algorithms can be used as the IARP for ZRP.

For routes beyond the local zone, route discovery happens reactively. The source node sends a route requests to its border nodes, containing its own address, the destination address and a unique sequence number. Border nodes are nodes which are exactly the maximum number of hops to the defined local zone away from the source. The border nodes check their local zone for the destination. If the requested node is not a member of this local zone, the node adds its own address to the route request packet and forwards the packet to its border nodes. If the destination is a member of the local zone of the node, it sends a route reply on the reverse path back to the source. The source node uses the path saved in the route reply packet to send data packets to the destination.

 

 

בעזרת הטבלה נדע בעצם לאיזה כיוון נוכל לשלוח את ההודעה. לאחר מכן נשלח את ההודעה לכיוון הרלוונטי וכך בסופו של דבר ההודעה תעבור הלאה.

 

 

 

 

 

רשת VANET (Vehicle Ad-Hoc Network)

זוהי רשת Ad–Hoc לרכבים – ברשת זו הרכבים מדברים בינם לבין עצמם.

יוצרים כל מיני קבוצות דיבור בין רכבים. לדוגמא רכבים בקטע כביש מסוים.

לרכב ישנה אפשרות לשדר ולקלוט מידע.

ישנה אפשרות לבנות תשתית – המידע יעבור מהרכבים אל התשתית ובחזרה אל הרכבים.

 

אין כאן בעיית סוללה (ישנו מצבר יחסית גדול בכל רכב),

אבל יש כאן בעיה אחרת – הרכבים נעים מהירות גבוהה.

 

השימושים האפשריים של רשתות VANET:

·         שילוב התחשבות בעומסי תנועה במכשירי GPS קיימים – רכבים שנמצאים בפקק ישדרו מידע על הפקק.

·         רכבים שמגיעים לאזור תאונה / מכשול כלשהו בכביש, יכולים להודיע על זה לרכבים שנוסעים מאחוריהם.

·         בניית בקרת תנועה חכמה.

·         רכב שבולם מסיבה כלשהי ישדר אות בלימה אחורה, בנוסף לאור הבלמים שלו.

·         רכב יצור קשר עם מד"א כשהוא מזהה תאונה ( כריות האוויר נפתחו ליותר מ 5 שניות –
הרכב בתאונה ).

·         רכב שייקח את השליטה על הבלמים מהנהג כשהוא רואה התנגשות קרבה.

 

יש כאן נקודה בעייתית שיש עליה ויכוח בעולם – האם המערכות צריכות להיות מערכות תומכות או מערכות מחליפות נהג.

 

VANET הוא תת סעיף של ITS (Intelligent transportation system) –  מערכות תחבורה חכמות.

מערכות אלה מאפשרות לדוגמא לראות מתי מגיע האוטובוס לתחנה.

 

מושג ה Lifetime – כמה הודעות ניתן להפיץ ברשת עד שהרשת תיפול – יגמרו הסוללות למספר כזה של מכשירים, כך שהרשת תתנתק.

 

שיעור 31.12.08

 

Wireless Ad-Hoc Sensor Network

רכיב Sensor אלחוטי – רכיב תקשורת שיכול לשדר ולקלוט.

יש לו סוללה או שתיים של V1.5 ורכיבי חישה למטרות שונות (מדידת חום, רעש, תנועה).

הגודל שלו משמעותית יותר קטן מגודלו של רכיב MANET ולכן הוא הרבה יותר זול – דולרים בודדים בלבד.

 

רכיבי ה Sensor עובדים בפני עצמם, בניגוד לרכיבי MANET שצריך להדליק ולכבות וכו'.
אפשר לפזר אותם בשטח מסוים (נייח) ולקבל נתונים על אותו השטח לפי רכיבי החישה שיש עליהם.

לרוב הם 'ישנים' כל הזמן (לא קולטים ולא משדרים), כי הסוללה שלהם מאוד קטנה.

ולכן צריך להחליט בזהירות מתי 'להעיר' אותם.

 

 

Sensor Network

רשת Sensor-ים נוצרת ע"י הרכיבים. סנסור הוא פשוט מחשב קטן עם יכולת חישה (למשל מיקרופון או מד טמפרטורה) ויכולת לתקשר עם סנסורים אחרים.

 

הם עובדים בQuery  ו- Response. יש תחנה מרכזית Sink שמבקשת מהם בקשות כל פרק זמן מסוים או שמוגדר להם לשלוח איזשהו פרמטר כל פרק זמן מסוים.

 

כדי להתקרב לחזון של Smart Dust  סנסור צריך להיות מאוד קטן ( הדור הראשון היה בגודל קופסת גפרורים, הדור החדש יותר הוא בערך שליש  מזה והחדשים אמורים להיות בערך בגודל של אפון).

 

הנחות יסוד

•         סנסורים צריכים להיות זולים כדי שיהיה אפשר לפזר 1000 סנסורים בחדר הזה כאילו הם אבק.

•         אנחנו לא רוצים לבנות תשתית באזורים שבהם יפוזרו סנסורים אלא שיהיו עצמאיים.

•         לכל סנסור צריך להיות מקור אנרגיה משלו.

 

בשביל מה אנחנו צריכים את הרכיבים האלה?

חישובי טמפרטורה ממוצעת באזור מסוים, ספירת בעלי חיים, בדיקת רכבים חונים וחיוב הלקוח, זיהוי לקוחות שרוצים לחנות וההנחיה שלהם, מציאת מיקום קו אוטובוס, חישוב מספר אנשים בתור, בדיקות תזוזה.

 

לאן ה- Sensor מעביר את המידע?

מפזרים את ה- Sensor-ים באזור מסוים ושמים תחנה מרכזית שנקראת Sink.

התחנה הזאת שונה מ-  Sensorרגיל. היא אוספת את כל המידע של האזור אליה והיא יכולה להוציא בקשות למידע. היא יכולה להיות גם מחוברת לחיבור חיצוני כמו אינטרנט.

כל ה-sensor-ים משדרים ל-sink וה-sink משדר לכולם ( multi hop )

 

הבעיות שקיימות

·         סוללה

ה Sensor-ים משדרים את המידע שלהם ב- Multi–Hop. כלומר:
אחד לשני עד ליעד, ולא ישירות אל ה- Sink.

הבעיה היא שה- Sensor-ים שנמצאים צעד אחד מה- Sink, יעשו הרבה יותר עבודה כדי להעביר את המידע אל ה- Sink, כי הם יצטרכו להעביר את המידע שלהם בנוסף לכל המידע שהצטבר מכל מי שנמצא אחריהם. לכן הסוללה שלהם תגמר יותר מהר.

לא מעשי לחבר אותם לרשת החשמל כי הם פזורים בשטח ( הם לא ה-  Sink).

פתרון 1 –  לעשות Aggregation בכל Sensor.

כל אחד ייצור הודעה אחת שתהיה שקלול של כל ההודעות שהגיעו אליו + ההודעה שהוא התכוון לשלוח, וישדר את זה הלאה.

פתרון 2 –  לשנות את המסלול כל הזמן, ובכך לפזר את העומס.

 

·         מיקום

איך ה- Sensor יודע מה המיקום שלו ואיפה ה- Sensor-ים האחרים שמסביבו? :

Virtual Location – ה- Sensor-ים לא באמת יודעים איפה הם נמצאים אלא הם משערכים את המיקום שלהם יחסית לשכנים שלהם. ישנם לפחות 3 עוגנים במישור ( אחד זה ה-sink )

 

·         ניתוב

איך ה- Sensor מנתב את המידע? :

אין טבלת ניתוב בכל Sensor, וגם לא מחשבים את המסלול מחדש בכל הודעה.

כשיש הרבה חיישנים בשטח, המסלול הכי קצר מורכב מהנקודות שהכי קרובות לקו הישר מהמקור אל היעד. לחישוב המסלול 2 שיטות ( Geographical Routing ) :

1. שיטת הזוית הקטנה ביותר – נבחר את הקודקוד שמקרב אותי בזוית אל אותו קו ישר ( אפשרות למעבר דרך הרבה שכנים בדרך )

2. שיטת המרחק הקטן ביותר – נבחר את הקודקוד שמקרב אותי כמה שיותר אל היעד מבחינת כמות ה HOP-ים ( אפשרות לבזבוז אנרגיה רבה. אומנם מעט שכנים אך המרחק לשדר אליהם יכול להיות גדול )

הבעיה בשתי השיטות היא Virtual Obstacle – הגעה לאזורים שמהם אי אפשר להמשיך.

במקרה כזה מפעילים את כלל יד ימין/שמאל – אם נתקעים, 'הולכים' ימינה/שמאלה.

 

הבעיה בפתרון ל Virtual Obstacle היא היווצרות עומס בקצות ה Obstacle.

הפתרון הוא הפעלת Balance – אם הקודקוד בצד ימין עמוס מנסים לשלוח במסלולים אחרים מימין ומשמאל.