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Enrutamiento basado en asociatividad

El enrutamiento basado en asociatividad [1] [2] [3] [4] (comúnmente conocido como ABR ) es un protocolo de enrutamiento móvil inventado para redes ad hoc inalámbricas , también conocidas como redes ad hoc móviles (MANET) y redes inalámbricas en malla . ABR se inventó en 1993, se solicitó una patente en EE. UU. en 1996 y se otorgó la patente en 1999. ABR fue inventado por Chai Keong Toh mientras hacía su doctorado en la Universidad de Cambridge.

Fase de descubrimiento de ruta

El ABR consta de tres fases. La primera fase es la fase de descubrimiento de ruta. Cuando un usuario inicia la transmisión de datos, el protocolo intercepta la solicitud y transmite un paquete de búsqueda a través de las interfaces inalámbricas. A medida que el paquete de búsqueda se propaga de nodo a nodo, la identidad del nodo y la información de estabilidad se añaden al paquete. Cuando el paquete finalmente llega al nodo de destino, habrá recibido toda la información que describe la ruta desde el origen hasta el destino. Cuando eso sucede, el destino elige la mejor ruta (ya que puede haber más de una ruta desde el origen hasta el destino) y envía una RESPUESTA al nodo de origen, a través de la ruta elegida.

Tenga en cuenta que cuando el paquete se traslada en sentido inverso desde el destino hasta el origen, cada nodo intermedio actualizará su tabla de enrutamiento, lo que significa que ahora sabrá cómo enrutar cuando reciba datos del nodo ascendente. Cuando el nodo de origen recibe la RESPUESTA, la ruta se descubre y se establece correctamente. Este proceso se realiza en tiempo real y solo demora unos pocos milisegundos.

Fase de reconstrucción de ruta

El ABR establece rutas que son de larga duración o estables en cuanto a asociatividad, por lo que la mayoría de las rutas establecidas rara vez experimentarán interrupciones de enlaces; sin embargo, si uno o más enlaces se rompen, su ABR invocará inmediatamente la fase de reconstrucción de ruta (RRC). El RRC básicamente repara el enlace roto haciendo que el nodo ascendente (que detecta la interrupción del enlace) realice una reparación de ruta localizada. La reparación de ruta localizada se realiza ejecutando una consulta de difusión localizada que busca una ruta parcial alternativa de larga duración hacia el destino.

El mantenimiento de la ruta ABR consiste en:

Fase de eliminación de ruta

Cuando una ruta descubierta ya no es necesaria, el nodo de origen iniciará un paquete RD (eliminación de ruta) para que todos los nodos intermedios en la ruta actualicen sus entradas de tabla de enrutamiento y detengan la retransmisión de paquetes de datos asociados con esta ruta eliminada.

Además de usar RD para eliminar una ruta, ABR también puede implementar un enfoque de estado suave donde las entradas de ruta caducan o se invalidan después de un tiempo de espera, cuando no hay actividad de tráfico relacionada con la ruta durante un período de tiempo.

Sentido práctico

En 1998, se implementó con éxito ABR [5] [6] [7] [8] en el núcleo Linux, en varias computadoras portátiles de diferentes marcas (IBM Thinkpad, COMPAQ, Toshiba, etc.) equipadas con adaptadores inalámbricos PCMCIA WaveLAN 802.11a. Se logró una red inalámbrica ad hoc funcional de 6 nodos de ancho que abarca una distancia de más de 600 metros y el evento exitoso se publicó en la revista Mobile Computing en 1999. Se realizaron varias pruebas con la red:

  1. Transmisión de hasta 500 MBytes de datos desde el origen al destino a través de una ruta de 3 saltos.
  2. Se ha demostrado que las roturas de enlaces y las reparaciones automáticas de enlaces funcionan
  3. Descubrimiento automático de rutas
  4. Borrar ruta
  5. Servidor web en modo ad hoc: el origen es el cliente y el destino es el servidor web
  6. Transmisión de información multimedia (audio [9] y vídeo)
  7. TELNET sobre Ad Hoc
  8. FTP sobre Ad Hoc
  9. HTTP sobre Ad Hoc

Además, se realizaron mediciones del rendimiento de la red en lo siguiente:

  1. Retraso de extremo a extremo
  2. Rendimiento TCP
  3. Tasa de pérdida de paquetes
  4. Retraso en el descubrimiento de ruta
  5. Retraso en la reparación de la ruta
  6. Impacto del tamaño del paquete en el rendimiento
  7. Impacto del intervalo de señalización en el rendimiento y la duración restante de la batería

En 2002, el contratista de defensa TRW Inc. implementó una versión mejorada del protocolo en el campo [10]. Las mejoras realizadas al protocolo incluyen: (a) adiciones de calidad de servicio (QoS) en la capa de red y (b) capacidades de precedencia de ruta.

Prórrogas de patentes y obras

A ABR se le concedió la patente estadounidense 5987011 [11] y el cesionario es King's College, Cambridge , Reino Unido.

Algunos otros protocolos de enrutamiento ad hoc móviles han incorporado el concepto de estabilidad de ABR o han realizado extensiones del protocolo ABR, entre ellos:

Referencias

  1. ^ Toh, Chai-Keong (marzo de 1997). "Enrutamiento basado en asociatividad para redes móviles ad hoc". Comunicaciones personales inalámbricas . 4 (2): 103–139. doi :10.1023/A:1008812928561. S2CID  14335563.
  2. ^ Toh, Chai-Keong (marzo de 1996). Un nuevo protocolo de enrutamiento distribuido para respaldar la computación móvil ad-hoc. Actas de la Decimoquinta Conferencia Anual Internacional Phoenix sobre Computadoras y Comunicaciones del IEEE .
  3. ^ Toh, Chai-Keong (diciembre de 2001). Redes inalámbricas móviles ad hoc . Prentice Hall . ISBN 978-0-13-007817-9.
  4. ^ Enrutamiento ad-hoc de larga duración basado en el concepto de asociatividad, borrador IETF 1999
  5. ^ "Artículo de entrevista de la revista Mobile Computing: Primera implementación práctica de una red inalámbrica ad hoc en exteriores, 1999 (PDF) "
  6. ^ Toh, C.-K.; Lin, G.; Delwar, M. (2000), "Implementación y evaluación de un protocolo de enrutamiento adaptativo para redes móviles sin infraestructura", Implementación y evaluación de un protocolo de enrutamiento adaptativo para redes móviles sin infraestructura, Actas de la 9.ª Conferencia internacional sobre comunicaciones y redes informáticas, 2000. , págs. 20–27, doi :10.1109/ICCCN.2000.885465, ISBN 978-0-7803-6494-3, Número de identificación del sujeto  26834795
  7. ^ Evaluación del rendimiento de las comunicaciones de una red inalámbrica ad hoc, IEEE Transactions on Wireless Communications, 2000
  8. ^ Toh, C.-K.; Chen, Richard; Delwar, Minar; Allen, Donald (2000), "Experimentación con una red inalámbrica ad hoc, ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review, volumen 28, número 3, diciembre de 2000", ACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review , 28 (3): 21–29, doi :10.1145/377616.377622, ​​S2CID  1486812
  9. ^ Transporte de audio a través de redes inalámbricas ad hoc, Actas de la Conferencia internacional sobre comunicaciones de radio personales, en interiores y móviles, Pimrc, 2003, v. 1, p. 772-777 (PDF)
  10. ^ "Redes inalámbricas móviles tácticas ad hoc de próxima generación". Revista TRW Technology Review . 2004.
  11. ^ Un método de enrutamiento para redes móviles ad hoc, patente de EE. UU. 5987011, concedida en 1996, presentada en 1994.
  12. ^ Dube, Rohit; Rais, Cynthia D.; Wang, Kuang-Yeh; Tripathi, Satish K. (1996), Enrutamiento adaptativo basado en estabilidad de señal (SSA) para redes móviles ad-hoc
  13. ^ Mejora alternativa del enrutamiento basado en asociatividad , 2009, doi :10.1007/978-3-642-11817-3_7, S2CID  8920485
  14. ^ Enrutamiento de umbral de asociatividad optimizado , CiteSeerX 10.1.1.79.8653 
  15. ^ Protocolo de agrupamiento basado en asociatividad para redes móviles ad hoc (PDF)
  16. ^ Enrutamiento basado en asociatividad con promedio de ticks de asociatividad para redes móviles en tiempo real (PDF)
  17. ^ Vijaya Kumar, A.; Jeyapal, A. (2014), "Protocolo ABR basado en confianza autoadaptativo para MANET mediante aprendizaje Q", The Scientific World Journal , 2014 : 452362, doi : 10.1155/2014/452362 , PMC 4164804 , PMID  25254243 
  18. ^ Murad, Ayman Mansour; Al-Mahadeen, Bassam; Murad, Nuha Mansour (2008), "Adición de extensiones de calidad de servicio al protocolo de enrutamiento basado en asociatividad para redes ad hoc móviles (MANET)", Conferencia de informática de servicios de Asia-Pacífico IEEE de 2008, Apscc '08, págs. 631–637, doi :10.1109/APSCC.2008.234, ISBN 9780769534732, Número de identificación del sujeto  7026878
  19. ^ ABAM: Multidifusión basada en asociatividad bajo demanda
  20. ^ Carthy, PM; Grigoras, D. (2005), "Enrutamiento basado en asociatividad de múltiples rutas", Segunda conferencia anual sobre sistemas y servicios de redes inalámbricas bajo demanda , págs. 60-69, doi :10.1109/WONS.2005.24, ISBN 0769522904, Número de identificación del sujeto  12523282
  21. ^ Eltarras, Ramy; Eltoweissy, Mohamed (2011), "Enrutamiento asociativo para redes de sensores inalámbricos", Computer Communications , 34 (18): 2162–2173, doi :10.1016/j.comcom.2011.01.010
  22. ^ Yu, Hyun; Ahn, Sanghyun; Yoo, Joon (2013), "Un protocolo de enrutamiento estable para vehículos en entornos urbanos", Revista internacional de redes de sensores distribuidos , 9 (11): 759261, doi : 10.1155/2013/759261