MANET je typ bezdrátové sítě, která se nespoléhá na pevnou infrastrukturu, jako je router nebo přístupový bod.
Původ MANETů lze vysledovat až do 70. let 20. století, kdy výzkumníci začali zkoumat použití paketových rádiových sítí. Tyto sítě byly vytvořeny, aby poskytovaly přímou komunikaci mezi zařízeními bez použití pevné infrastruktury.
Vzhledem k tomu, že mobilní výpočetní technika a inovace bezdrátové technologie umožnily vytváření složitých a dynamických sítí, začala se utvářet myšlenka sítě ad hoc, jak ji známe dnes.
Od té doby se výzkum v oblasti MANETů nadále vyvíjel a byly vyvíjeny nové protokoly, algoritmy a aplikace, které řeší jedinečné výzvy těchto sítí.
Podívejme se, o čem tento MANET je a kde se používá.
Table of Contents
Co je MANET?
MANET je zkratka pro Mobile Ad-hoc Network. Jedná se o typ bezdrátové sítě, kde se mobilní telefony, notebooky a tablety mohou vzájemně propojit bez potřeby centralizované infrastruktury nebo již existující komunikační sítě.
Zdroj obrázku: networksimulationtools
V MANETu spolu zařízení komunikují vytvořením dočasné sítě. Každé zařízení funguje jako odesílatel i příjemce dat.
Když chce zařízení komunikovat s jiným zařízením, vysílá signál nebo zprávu všem ostatním zařízením v jeho komunikačním dosahu. Zařízení určeného příjemce zprávu přijme a odpovídajícím způsobem odpoví.
Pokud cílové zařízení není v dosahu přímé komunikace, odešle zprávu do blízkého zařízení, které ji pak předá dalšímu zařízení a tak dále, dokud zpráva nedorazí do cíle.
Zařízení v síti MANET používají směrovací protokol k dynamickému navazování a udržování síťových připojení, když se vzájemně pohybují v dosahu komunikace a mimo něj. Směrovací protokol pomáhá zařízením určit nejlepší trasu pro předávání datových paketů do cíle na základě topologie sítě, kvality spojení a dalších faktorů.
Jedním z běžných směrovacích protokolů používaných v MANETech je protokol Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV). Protokol AODV umožňuje zařízením vytvářet trasy na vyžádání a podporuje komunikaci unicast i multicast.
Dalším směrovacím protokolem používaným v MANETech je protokol Dynamic Source Routing (DSR), který je založen na směrování zdroje a umožňuje zařízením udržovat mezipaměť směrování nedávno použitých cest.
Proč člověk potřebuje MANET?
Níže jsou uvedeny některé funkce, které popisují, jak lze MANET používat.
Nedostatek infrastruktury
V situacích, kdy neexistuje žádná síťová infrastruktura, například ve vzdálených lokalitách nebo vojenských operacích, lze MANET rychle vytvořit bez spoléhání se na již existující infrastrukturu.
Flexibilita a mobilita
MANET lze snadno nastavit a přesunout podle potřeby, takže jsou ideální pro situace, kdy je potřeba síť rychle překonfigurovat.
Například ve vojenské operaci může být MANET nastaven a překonfigurován, když se jednotky pohybují přes různá místa.
Nákladově efektivní
Nasazení konvenční síťové infrastruktury může být občas extrémně nákladné, zejména v izolovaných nebo venkovských lokalitách. MANET však lze snadno nastavit pomocí již vlastněných zařízení, což z něj činí dostupnější možnost.
Automatická konfigurace
Nevyžadují žádnou ruční konfiguraci nebo nastavení. Jak se zařízení připojují k síti nebo ji opouštějí, směrovací protokol se dynamicky přizpůsobuje, aby bylo zajištěno, že všechna zařízení spolu mohou komunikovat.
Škálovatelnost
MANET lze podle potřeby zvětšovat nebo zmenšovat v závislosti na velikosti sítě a počtu zúčastněných zařízení. Díky tomu je ideální pro situace, kdy se velikost sítě a topologie může neustále měnit, například v oblasti katastrofy nebo venkovní události.
Charakteristika MANET
Mezi hlavní vlastnosti MANET patří:
Dynamická topologie
Topologie sítě se neustále mění, jak se uzly pohybují v dosahu a mimo něj, nebo se nové uzly připojují k síti nebo ji opouštějí. To ztěžuje udržování stabilní a spolehlivé sítě.
Decentralizace
V MANETech neexistuje centralizované řízení ani pevná infrastruktura, což znamená, že všechny uzly v síti musí vzájemně spolupracovat, aby bylo zajištěno správné fungování sítě.
Omezené zdroje
Mobilní zařízení mají omezenou kapacitu baterie, výpočetní výkon a kapacitu úložiště, což může ovlivnit výkon a efektivitu sítě.
Bezpečnostní výzvy
MANETy jsou zranitelné vůči různým bezpečnostním hrozbám, jako je odposlouchávání, zachycení a útoky odmítnutí služby. Absence pevné infrastruktury a decentralizovaná povaha sítě ztěžuje implementaci účinných bezpečnostních opatření.
Sebeorganizace
Uzly v síti se musí samy organizovat, aby vytvořily a udržovaly topologii sítě, což vyžaduje použití distribuovaných protokolů a algoritmů.
Omezení šířky pásma
Dostupná šířka pásma v sítích MANET je obvykle omezená a sdílená mezi všemi uzly v síti, což může ovlivnit rychlost a spolehlivost datových přenosů.
Mobilita
Na stabilitu a spolehlivost sítě může mít vliv neomezený pohyb jejích uzlů. Údržba směrovacích tabulek a zajištění správného předávání dat je obtížné kvůli mobilitě.
Aplikace MANET
MANETy mají různé aplikace, zejména v situacích, kdy není k dispozici tradiční drátová nebo bezdrátová síť. Některé z běžných aplikací MANETů jsou:
Vojenská komunikace
Používá se ve vojenských operacích k zajištění bezpečné a spolehlivé komunikace mezi vojáky a vozidly, a to i v nepřátelském nebo vzdáleném prostředí.
Sociální sítě
MANETy lze použít k vytváření spontánních komunikačních sítí v sociálních situacích, jako jsou koncerty nebo festivaly, kde mohou být tradiční sítě přetížené nebo nedostupné.
Pohotovostní služby
Tradiční komunikační infrastruktury mohou být poškozeny nebo zničeny v případě přírodních katastrof, jako jsou zemětřesení nebo hurikány. Zde mohou být MANETy použity k rychlému rozmístění komunikačních sítí na pomoc při záchraně a pomoci.
Senzorové sítě
MANETy lze použít k připojení bezdrátových senzorů v prostředích, jako je zemědělství, monitorování životního prostředí nebo zdravotnictví. Senzory pak mohou mezi sebou komunikovat a data lze shromažďovat a analyzovat pro různé účely.
Dopravní sítě
Při zlepšování bezpečnosti a efektivity dopravních systémů, jako jsou vozidla komunikující mezi sebou, aby se předešlo kolizím nebo aby poskytovaly dopravní informace.
Osobní sítě
Může být také použit pro komunikaci mezi osobními zařízeními, jako jsou smartphony, tablety a nositelná zařízení v situacích, kdy tradiční sítě nejsou dostupné.
Výukové zdroje
Na trhu je k dispozici několik knih, které poskytují komplexní přehled o MANETu, včetně jeho historie, klíčových pojmů a současných výzkumných trendů. Zde jsme uvedli některé z nich.
#1. Aplikace mobilní ad hoc sítě
Tato kniha poskytuje čtenářům široké pochopení praktických případů použití MANETů a jejich potenciálního dopadu na různé domény.
Dále kniha popisuje použití simulačního balíčku NS2 pro implementaci a experimentální práci, což by mohlo být užitečné pro výzkumníky, kteří chtějí testovat a vyhodnocovat různé směrovací protokoly v MANETech.
#2. Mobilní ad hoc sítě: současný stav a budoucí trendy
Tato kniha je uspořádána do 18 kapitol, z nichž každá je napsána předními odborníky v oblasti ad-hoc sítí. Kapitoly pokrývají širokou škálu témat souvisejících s MANETy, včetně směrovacích protokolů, bezpečnostních mechanismů, kvality služeb a multimediálních aplikací.
#3. Protokol zabezpečení uzlů pro efektivní směrování v mobilní síti ad hoc
Za prvé, tato kniha poskytuje podrobný přehled výzev, kterým čelí sítě ad-hoc, jako je nedostatek centralizované infrastruktury, omezené zdroje a jejich citlivost vůči útokům.
Následně navrhuje řešení těchto problémů prostřednictvím vývoje protokolu NSP.
Obsahuje také podrobné diagramy a příklady, které čtenářům pomohou porozumět prezentovaným pojmům.
Poznámka autora
Vzhledem k tomu, že poptávka po bezdrátové konektivitě stále roste, pravděpodobně poroste i význam MANETů.
Cílem budoucího výzkumu v této oblasti bude nalézt inovativní přístupy k řešení výzev MANET, včetně alokace zdrojů, energetického managementu a zajišťování QoS.
Celkově je oblast MANETs rychle se rozvíjející oblastí výzkumu s mnoha vzrušujícími příležitostmi pro inovace a vývoj.
Doufám, že vám tento článek pomohl při získávání informací o mobilních sítích ad hoc a jejich použití. Možná vás také bude zajímat informace o optimalizaci sítě a metodách, které můžete implementovat pro zvýšení výkonu sítě.