Дослідження процесу передачі даних у безпровідних коміркових NDN мережах
Автор: Нягу Едуард Едуардович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Системне адміністрування телекомунікаційних мереж
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Зростання доступності послуг зв’язку та засобів надання, обробки та зберігання інформації розширило можливості людини, однак і зробило її певною мірою залежним від них, оскільки з вступом людства в епоху цифрової економіки, стійка робота мереж є критично важливим компонентом. Порушення працездатності мережі здатне призвести не лише до фінансових втрат, пов’язаних із призупиненням залежних від наявності зв’язку процесів, а й до ситуацій, критичних для здоров’я та життя людини. Як приклад таких умов можна представити зруйновану внаслідок стихійного лиха інфраструктуру населеного пункту, коли частина мережевих вузлів виявилася недоступною. Одним з можливих рішень, що підвищують доступність і стійкість послуг зв’язку, може бути застосування безпровідних коміркових мереж [1]. Завдяки можливості швидкого розгортання, самоорганізації та масштабованості даний тип мереж є досить перспективним способом забезпечення зв’язку в місцях, де може бути ускладнена організація інфраструктурних мереж доступу, або ж потрібне швидке відновлення послуг зв’язку. Безпровідні коміркові мережі здатні задовольняти більшість сучасних вимог додатків Інтернету речей і наноречей, проте однією з найважливіших проблем їх практичного використання в рамках мережевої моделі IP є індексація ресурсів, що знаходяться в цих мережах, та їх зіставлення з мережевими адресами. Зокрема, з відсутністю можливості підтримувати доступ до системи доменних імен (DNS) у динамічній розподіленій мережі, пошук та надання інформації може бути ускладнено. Для уникнення вищенаведених недоліків, розглядається використання нової архітектури мереж зв’язку - Named Data Networking (NDN) замість традиційної хост-орієнтованої мережевої архітектури [2,3]. Незважаючи на існуючі дослідження [4,5], досі не було приділено достатньої уваги питанню надання інформації в мережах, ізольованих від мережі Інтернет, зокрема від системи доменних імен, а також якості зв’язку в умовах, що склалися. Це зумовлює актуальність даної роботи. Об’єктом дослідження є передача даних, а предметом дослідження – безпровідні коміркові NDN мережі. Метою випускної кваліфікаційної роботи є забезпечення функціонування послуг зв’язку, що включають додатки Інтернету речей, в умовах ізольованості або обмеженої доступності мережі Інтернет . У першому розділі здійснено огляд нової мережевої архітектури - NDN, що дає змогу здійснювати маршрутизацію трафіку в умовах відсутності інформації про адресу вузла-джерела даних. Це в свою чергу дозволяє її використовувати в мережах із порушеною або нерозвиненою телекомунікаційною інфраструктурою. У другому розділі здійснено аналіз способів побудови розглянутих мереж іменованих даних - з багаторанговою та одноранговою топологією. Описано принцип роботи автономних безпровіднизх коміркових мереж іменованих даних обох топологій, а також введено характеристику "агрегатора інформації" - мережевого елемента, що виконує функції пошуку і маршрутизації трафіку в багаторангових мережах іменованих даних. Розроблено імітаційну модель мовою програмування Python, яка за алгоритмом FOREL обчислює центри кластерів безпровідної коміркової мережі з багаторанговою топологією. У третьому розділі розділі проаналізовано існуючі режими роботи шлюзів додатків Інтернету речей та Інтернету наноречей з мережею Інтернет, розглянуто їх переваги та недоліки. Розроблено алгоритм роботи шлюзу – алгоритм динамічного управління компонуванням даних. Розроблено математичну та імітаційну модель додатку Інтернету наноречей зі шлюзом, що працює в різних режимах, та проведено модуляцію роботи мережі. У четвертому розділі проаналізовано особливості майбутнього розвитку мереж на основі технології NDN, а також основні етапи та можливі проблеми модернізації сучасних мереж при переході до NDN-архітектури. Розроблено імітаційні моделі, що дають змогу оцінити характеристики безпровідної коміркової мережі, заснованої як на IP, так і на NDN архітектурі. Експериментально досліджено роботу безпровідних коміркових мереж, побудованих відповідно до двох мережевих архітектур. У п’ятому розділі здійснено економічну оцінку доцільності використання хмарних технологій для надання послуг у безпровідних мережах. На основі здійснених обчислень показано, що такий проект є рентабельним.