Мережі MANET – це особливий тип бездротових мереж, які функціонують без потреби у стаціонарній інфраструктурі, як-от роутери чи точки доступу.
Історія MANET бере свій початок у 1970-х роках, коли науковці почали досліджувати можливості застосування пакетних радіомереж. Ці мережі були створені для забезпечення прямої взаємодії між пристроями без використання будь-якої фіксованої інфраструктури.
З розвитком мобільних обчислень та впровадженням інновацій у сфері бездротових технологій, що дозволило створювати складні та динамічні мережі, виникла концепція тимчасових мереж, якою ми її знаємо сьогодні.
З того часу дослідження в області MANET постійно прогресують, розробляються нові протоколи, алгоритми та застосування для вирішення унікальних проблем, властивих цим мережам.
Давайте розглянемо, що саме представляють собою MANET і де вони знаходять своє застосування.
Що таке MANET?
MANET розшифровується як Mobile Ad-hoc Network, що в перекладі означає мобільна спеціальна мережа. Це вид бездротової мережі, в якій мобільні пристрої, наприклад смартфони, ноутбуки та планшети, можуть взаємодіяти між собою без необхідності централізованої інфраструктури або існуючої мережі зв’язку.
У MANET пристрої працюють разом, формуючи тимчасову мережу. Кожен пристрій виступає як відправником, так і приймачем даних.
Коли пристрій хоче встановити зв’язок з іншим пристроєм, він надсилає сигнал або повідомлення всім іншим пристроям, які перебувають у зоні його дії. Цільовий пристрій отримує повідомлення та реагує на нього відповідно.
Якщо потрібний пристрій знаходиться поза зоною прямого зв’язку, повідомлення передається сусідньому пристрою, який, своєю чергою, пересилає його наступному пристрою, і так далі, доки повідомлення не досягне кінцевої точки призначення.
Пристрої в MANET використовують протокол маршрутизації для динамічного встановлення та підтримання мережевих з’єднань під час їх переміщення у радіусі дії один одного. Протокол маршрутизації допомагає пристроям визначати оптимальний маршрут для передачі пакетів даних, враховуючи топологію мережі, якість з’єднання та інші фактори.
Одним із поширених протоколів маршрутизації, що використовуються в MANET, є протокол AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector). Він дозволяє пристроям встановлювати маршрути за потреби та підтримує як одноадресну, так і багатоадресну передачу даних.
Іншим протоколом маршрутизації є DSR (Dynamic Source Routing), який базується на маршрутизації від джерела та дозволяє пристроям зберігати кеш нещодавно використаних маршрутів.
Навіщо потрібні мережі MANET?
Нижче наведено деякі особливості, які демонструють, як MANET можна використовувати у різних ситуаціях.
Відсутність необхідності в інфраструктурі
У ситуаціях, коли відсутня будь-яка мережева інфраструктура, наприклад у віддалених місцевостях або під час військових операцій, MANET можна швидко розгорнути, не залежно від існуючої інфраструктури.
Гнучкість і мобільність
Мережі MANET можна легко налаштувати та переміщувати за потреби, що робить їх ідеальними для ситуацій, коли мережу потрібно швидко переконфігурувати.
Наприклад, під час військових дій MANET можна налаштовувати та переналаштовувати під час переміщення військ різними локаціями.
Економічність
Створення звичайної мережевої інфраструктури може бути дуже дорогим, особливо у віддалених або сільських районах. Однак MANET можна легко розгорнути за допомогою вже наявних пристроїв, що робить їх більш економічно вигідним варіантом.
Автоматичне налаштування
Мережі MANET не потребують ручного налаштування. Коли пристрої приєднуються до мережі або покидають її, протокол маршрутизації динамічно пристосовується, щоб усі пристрої могли взаємодіяти між собою.
Масштабованість
Розмір MANET можна збільшувати або зменшувати за потреби, залежно від розміру мережі та кількості задіяних пристроїв. Це робить їх ідеальними для ситуацій, коли розмір і топологія мережі можуть постійно змінюватися, наприклад у зоні стихійного лиха або під час заходів на відкритому повітрі.
Характеристики MANET
Основні характеристики MANET включають:
Динамічна топологія
Топологія мережі постійно змінюється, коли вузли входять до зони дії та покидають її, або коли нові вузли приєднуються чи виходять з мережі. Це ускладнює підтримку стабільної та надійної мережі.
Децентралізація
У MANET немає централізованого контролю або стаціонарної інфраструктури, що означає, що всі вузли в мережі повинні співпрацювати між собою для забезпечення її належного функціонування.
Обмежені ресурси
Мобільні пристрої мають обмежений заряд батареї, обчислювальну потужність та обсяг пам’яті, що може впливати на продуктивність та ефективність мережі.
Проблеми безпеки
Мережі MANET вразливі до різних загроз безпеці, таких як перехоплення даних, прослуховування каналів та атаки типу “відмова в обслуговуванні”. Відсутність стаціонарної інфраструктури та децентралізований характер мережі ускладнюють застосування ефективних заходів безпеки.
Самоорганізація
Вузли в мережі повинні самостійно організовуватися для формування та підтримки топології мережі, що вимагає використання розподілених протоколів та алгоритмів.
Обмеження пропускної здатності
Доступна пропускна здатність у MANET зазвичай обмежена і розподіляється між усіма вузлами мережі, що може впливати на швидкість і надійність передачі даних.
Мобільність
Необмежений рух вузлів може впливати на стабільність і надійність мережі. Підтримання таблиць маршрутизації та забезпечення коректного пересилання даних ускладнюється через мобільність вузлів.
Застосування MANET
Мережі MANET знаходять різноманітне застосування, особливо в тих ситуаціях, коли традиційні дротові або бездротові мережі недоступні. Ось деякі з поширених застосувань MANET:
Військовий зв’язок
MANET використовуються у військових операціях для забезпечення безпечного та надійного зв’язку між військовослужбовцями та транспортними засобами, навіть у ворожому або віддаленому середовищі.
Соціальні мережі
MANET можна використовувати для створення спонтанних комунікаційних мереж у соціальних ситуаціях, таких як концерти або фестивалі, де традиційні мережі можуть бути перевантажені або недоступні.
Аварійні служби
Під час стихійних лих, таких як землетруси або урагани, традиційні комунікаційні інфраструктури можуть бути пошкоджені або зруйновані. У таких випадках MANET можна використовувати для швидкого розгортання комунікаційних мереж для підтримки рятувальних робіт та надання допомоги.
Сенсорні мережі
Мережі MANET можна використовувати для з’єднання бездротових датчиків у таких галузях, як сільське господарство, екологічний моніторинг або охорона здоров’я. Датчики можуть обмінюватися даними між собою, а ці дані можна збирати й аналізувати для різних цілей.
Транспортні мережі
MANET можуть підвищити безпеку та ефективність транспортних систем, наприклад, дозволяючи транспортним засобам спілкуватися між собою для уникнення зіткнень або надання оновлень щодо дорожньої ситуації.
Персональні мережі
MANET також можна використовувати для з’єднання між персональними пристроями, такими як смартфони, планшети та переносні пристрої, в ситуаціях, коли традиційні мережі недоступні.
Навчальні ресурси
На ринку є декілька книжок, які містять всебічний огляд MANET, включаючи історію, ключові концепції та сучасні тенденції досліджень. Ось деякі з них.
#1. Застосування мобільних спеціальних мереж
Ця книга надає читачам повне розуміння практичних випадків використання MANET та їхнього потенційного впливу на різні сфери.
Крім того, у книзі описано використання пакету моделювання NS2 для реалізації та експериментальної роботи, що може бути корисним для дослідників, які хочуть випробувати та оцінити різні протоколи маршрутизації в MANET.
#2. Мобільні спеціальні мережі: поточний стан та майбутні тенденції
Ця книга складається з 18 розділів, кожен з яких написаний провідними експертами в галузі спеціальних мереж. Розділи охоплюють широкий спектр тем, пов’язаних з MANET, включаючи протоколи маршрутизації, механізми безпеки, якість обслуговування та мультимедійні програми.
#3. Протокол захисту вузлів для ефективної маршрутизації в мобільній мережі Ad Hoc
По-перше, ця книга містить детальний огляд проблем, з якими стикаються мережі Ad-hoc, наприклад, відсутність централізованої інфраструктури, обмежені ресурси та їхня вразливість до атак.
Потім пропонується вирішення цих проблем шляхом розробки протоколу NSP.
Вона також містить докладні діаграми та приклади, які допомагають читачам зрозуміти представлені концепції.
Примітка автора
Оскільки попит на бездротове з’єднання продовжує зростати, важливість MANET, ймовірно, також зростатиме.
Метою майбутніх досліджень у цій галузі є пошук інноваційних підходів до вирішення проблем MANET, включаючи розподіл ресурсів, управління енергією та забезпечення якості обслуговування (QoS).
Загалом, сфера MANET є галуззю досліджень, що швидко розвивається, з великою кількістю захопливих можливостей для інновацій та розвитку.
Сподіваюся, ця стаття була для вас корисною та надала вам інформацію про мобільні спеціальні мережі та їхнє застосування. Можливо, вас також зацікавлять методи оптимізації мережі, які можна використовувати для підвищення продуктивності мережі.