Réseau ad hoc
Un réseau ad hoc ( latin ad hoc , signifiant «fait pour le moment») est un réseau radio avec des nœuds radio et des liaisons radio qui relient les nœuds radio dans un réseau maillé .
Réseaux qui se construisent et se configurent automatiquement, également appelés réseaux ad hoc autonomes ( réseau ad hoc mobile anglais , MANet ) ou réseaux maillés (angl. Mesh [ mɛʃ ], allemand , maillé ' ou réseau').
Fonctionnalité
Les réseaux ad-hoc connectent des appareils fixes ou mobiles ( nœuds de réseau ) tels que
- Capteurs et actionneurs ,
- Téléphones portables et smartphones
- Assistants numériques personnels et cahiers
entre eux et avec d'autres réseaux, et - contrairement aux réseaux d'infrastructure - sans infrastructure administrative. Les données sont également transmises de nœud de réseau à nœud de réseau via plusieurs stations jusqu'à ce qu'elles aient atteint leur destinataire, ce qui signifie que la charge de données est répartie plus avantageusement que dans les réseaux en étoile avec un nœud central . Des ressources limitées telles que le temps de calcul , l'énergie et le débit de données exigent que les nœuds du réseau fonctionnent ensemble efficacement.
Un réseau radio autonome n'utilise généralement aucun point d'accès sans fil basé sur la norme WLAN . En revanche, les réseaux conformes aux normes communes peuvent être connectés à d'autres types de réseau via des passerelles .
Un réseau ad hoc moderne se configure toujours automatiquement et fonctionne ensuite de manière autonome sans instance pour la gestion du réseau . Des processus de routage spéciaux garantissent que le réseau s'adapte toujours lorsque les nœuds se déplacent, rejoignent ou échouent. L'entreprise utilise des protocoles de réseau spéciaux pour le type de réseau respectif . Les nœuds du réseau peuvent être intégrés dans des appareils connectés au moyen du protocole réseau, ou ils sont conçus comme des appareils indépendants connectés aux sources de données et aux puits de données par des câbles .
Avantages et inconvénients
Avantages:
- En cas de panne d'un terminal, la communication de données est toujours possible en réacheminant
- très puissant
- bonne répartition de la charge
- faibles coûts de réseau
- pas d'administration centrale
Désavantage:
- routage relativement complexe nécessaire
- Stockage des tables de routage dans chaque appareil terminal
- chaque terminal fonctionne comme un routeur et est donc souvent actif
- les terminaux doivent rester allumés si possible
- consommation d'énergie plus élevée dans l'appareil final.
Pour plus d'informations, voir réseau maillé .
Topologies
La structure d'un réseau ad-hoc est spécifiquement déterminée en fonction des topologies qui prennent en charge le débit dans le réseau et la disponibilité du réseau.
Connexion directe
Les nœuds individuels se voient et peuvent communiquer entre eux.
Connexion indirecte
Les nœuds individuels sont parfois si éloignés qu'ils ne peuvent pas communiquer directement les uns avec les autres. Les nœuds intermédiaires transmettent les données. De cette manière, un réseau autonome de presque n'importe quelle taille peut être créé.
Protocoles de routage
Il existe plus de 70 schémas de routage de paquets via un réseau mobile ad hoc ou maillé. Certains d'entre eux sont historiquement importants ou sont en concurrence avec les composants correspondants pour les nœuds de réseau de différents fabricants.
Il n'y a pas de classification uniforme des protocoles, mais une classification en protocoles réactifs et proactifs est répandue dans la littérature spécialisée , qui différencie la manière dont les chemins sont trouvés et échangés dans le réseau. Les classifications alternatives différencient si la position géodésique est utilisée ou combien de destinataires sont adressés. Détails à ce sujet dans ce qui suit.
Procédure d'acheminement en général
Des protocoles de routage spéciaux sont utilisés pour permettre le transfert ciblé des données dans un réseau mobile ad hoc. Ceux-ci ont pour tâche de déterminer un chemin entre la source et le nœud de destination. En fonction de la métrique utilisée , cela devrait par exemple B. être aussi court que possible ou utiliser les régions les moins polluées du réseau. D'autres exigences pour les protocoles sont des tables de routage aussi petites que possible, qui doivent être constamment mises à jour lorsque des nœuds disparaissent, se déplacent ou que de nouveaux apparaissent. Le temps et le nombre de messages nécessaires pour trouver un itinéraire doivent être aussi courts que possible.
En raison des conditions particulières d'un réseau mobile ad hoc, les algorithmes de routage habituellement utilisés sur Internet ne peuvent pas être utilisés. Les principales raisons à cela sont:
- Les nœuds n'ont aucune connaissance préalable de la topologie du réseau, ils doivent l'explorer eux-mêmes;
- pas d'instances centrales pour stocker les informations de routage;
- Mobilité des nœuds et changement constant de topologie associé ;
- modification des métriques des lignes de transmission z. B. par ingérence ;
- Ressources limitées des nœuds (par exemple, performances du système, consommation d'énergie).
Méthodes de routage basées sur la topologie
Les méthodes de routage basées sur la topologie gèrent sans informations géodésiques les positions des nœuds dans le réseau ad hoc mobile. Des informations logiques sur les relations de voisinage des nœuds leur suffisent, c'est-à-dire quels nœuds ont une connexion directe ou peuvent se connecter via un ou plusieurs nœuds intermédiaires (sauts). Ces nœuds voisins peuvent communiquer entre eux. Les informations topologiques sont généralement obtenues en envoyant des packages dits HELLO. Selon le moment auquel la base de données topologique a été configurée, il s'agit d'un routage proactif ou réactif . Un exemple de protocole de cette classe est le protocole de découverte de voisinage (NHDP), qui utilise des éléments du protocole OLSR ( Optimized Link State Routing Protocol ).
Procédures proactives
Les processus de routage proactifs déterminent les chemins à utiliser entre deux nœuds avant qu'ils ne soient requis pour la transmission des données utilisateur. Si des données utilisateur doivent ensuite être envoyées, il n'est pas nécessaire d'attendre que le chemin vers le nœud de destination soit déterminé. Cependant, il est désavantageux que ces méthodes envoient de nombreux paquets de contrôle même sans trafic de données utilisateur afin de déterminer des chemins qui ne seront peut-être pas nécessaires ultérieurement. Un exemple de protocole de cette classe est le protocole OLSR ( Optimized Link State Routing Protocol ).
Processus réactif
Contrairement à la méthode proactive, les méthodes de routage réactif pour les réseaux mobiles ad hoc déterminent uniquement les chemins requis entre deux nœuds lorsque les données utilisateur doivent être transmises. Cela signifie que le premier paquet de données d'une connexion ne peut être envoyé qu'avec un retard, car il faut d'abord attendre que la détermination de l'itinéraire soit terminée. Pour cela, cependant, les paquets de contrôle ne sont envoyés que si des données utilisateur sont envoyées et cela est nécessaire pour déterminer l'itinéraire. Cela a un effet positif sur la consommation d'énergie des nœuds. Le protocole AODV ( Ad-hoc On-demand Distance Vector ) est un exemple de protocole de cette catégorie.
Processus hybrides
Les méthodes hybrides combinent des méthodes de routage proactives et réactives. L'objectif est d'atteindre l'objectif de combiner les avantages des deux approches dans un nouveau protocole de routage. Par exemple, une approche proactive peut être utilisée dans une zone localisée tandis qu'une approche réactive peut être utilisée pour des cibles plus éloignées. Cela réduit la charge sur le réseau des paquets de contrôle qui seraient envoyés sur l'ensemble du réseau dans une procédure purement proactive. Néanmoins, les chemins sont immédiatement disponibles pour les cibles locales sans avoir à attendre leur détermination comme avec une méthode purement réactive. Le protocole de routage de zone (ZRP) est un protocole de routage qui met en œuvre cette approche.
Méthodes de routage basées sur la position
Les méthodes de routage basées sur la position utilisent des informations géodésiques sur les positions exactes des nœuds. Cette information est z. B. obtenu via un récepteur GPS . Ces informations d'emplacement peuvent être utilisées pour déterminer le chemin le plus court ou le meilleur chemin entre les nœuds source et de destination. Un exemple de protocole de routage basé sur la position est LAR .
Importance commerciale
Le marché des composants pour les réseaux ad hoc est très vaste. Il comprend des familles de composants spéciaux pour les normes industrielles des familles de protocoles réseau associées, par exemple à partir de
- Bluetooth du Bluetooth Special Interest Group (SIG)
- ANT de l'Alliance ANT
et beaucoup plus.
standardisation
L' IETF ( Internet Engineering Task Force ) dispose d'un groupe de travail pour la variété des concepts proposés , le groupe de travail MANET . Cela contrôle la publication des normes des familles de protocoles pour ces réseaux ad hoc connectés à Internet. Il existe un wiki spécial pour vous aider à démarrer.
l'histoire
En 2004, le thème des réseaux ad hoc était encore académique, il y avait presque exclusivement des projets pilotes . Le rachat de MeshNetworks , un fournisseur leader dans le domaine des réseaux mobiles ad hoc, par Motorola à la fin de 2004 a montré que l'industrie s'attendait à une croissance rapide des marchés.
Exemples d'application
Il existe de nombreuses utilisations des réseaux ad hoc. Ils sont principalement exploités dans la bande ISM 2,4 GHz sans licence .
Roadcasting
En roadcasting , un réseau mobile ad hoc est utilisé pour diffuser un programme radiophonique individualisé, mais ce logiciel n'est encore qu'un prototype.
À grande échelle, dans le cadre du projet à but non lucratif 100-Dollar-Laptop, les ordinateurs portables spécialement conçus pour les étudiants seront automatiquement mis en réseau via un réseau maillé. A cet effet, le Massachusetts Institute of Technology a installé un nouveau type de protocole sur les ordinateurs mobiles.
Voir également
liens web
- Livre blanc sur le maillage LAN sans fil (PDF; 319 Ko)
- Groupe IETF MANET (anglais)
- Projet de routeur maillé open source sans fil en Suisse
- Freifunk, projet de routeur maillé open source en Allemagne
- FunkFeuer - réseau expérimental gratuit en Autriche
- Commotion Wireless - Réseau maillé Open Source crypté
- Choix entre infrastructure et mode réseau ad hoc