SlideShare a Scribd company logo
1 of 3
Download to read offline
Tilapäisverkot
ylläpitävät yhteyksiä
Yhteiskunnassa luotetaan siihen, että yhteydet toimivat oli-
vatpa käyttäjät missä tahansa ja tilanne mikä tahansa. To-
dellisuudessa korpialueet jäävät usein katveeseen ja ka-
tastrofitilanteissa yhteydet melkein poikkeuksetta kat-
keavat. Mahdollisen ratkaisun tarjoavat rakenteettomat
verkot.
Jokainen voi tänään hankkia
kännykän, tasku- tai kannetta-
van tietokoneen, joilla saa halut-
taessa langattomasti yhteyden
Internetiin. Kaupalliset ratkaisut
pohjautuvat kiinteästi langoitet-
tuun verkkoinfrastruktuuriin ja
vain viimeinen hyppy käyttäjän
päätelaitteeseen on langaton.
Rakenteettomat tai tilapäis- eli
ad hoc -verkot rakentuvat toisel-
la tavalla, dynaamisesti käyttäen
langattomia yhteyksiä ilman kiin-
teää verkkoinfrastruktuuria.
Ad hoc -järjestelmien alkujuu-
ret juontavat Yhdysvaltain puo-
lustusministeriön (DARPA) ra-
hoittamaan 1970-luvulla tehtyyn
projektiin nimeltä Packet Radio
NETworks (PRNET), jossa kes-
kityttiin automaattisesti rakentu-
van verkon muodostamiseen liit-
tyviin haasteisiin.
PRNET oli ensimmäinen toteu-
tus rakenteettomasta ja itseorga-
nisoituvasta verkosta, jonka sol-
mut olivat liikkuvia. Mikroelekt-
roniikan kehityksen myötä näyt-
tää olevan mahdollista integroida
radio, liikkuva päätelaite ja tois-
tin yhteen kannettavaan laittee-
seen. Tämä mahdollistaa ad hoc -
teknologioiden hyödyntämisen
laajemminkin kuin vain pelkäs-
tään taistelukentillä raskaissa
laitteissa.
Muutos on jatkuva
Suuri osa itseorganisoituvien ad
hoc -järjestelmien laitteista toimii
toistimena muiden viestivien lait-
teiden välillä. Jokainen verkon
laite voi liikkua ja muuttaa ver-
kon topologiaa dynaamisesti.
Myös koko verkko voi liikkua yh-
tenä kokonaisuutena, ja verkossa
voi olla myös osallisena yhdys-
käytävälaite, joka kykenee kytke-
mään ad hoc -verkon Internetiin.
Ad hoc -verkon laitteiden täy-
tyy olla kykeneviä tunnistamaan
radiokantaman päässä olevat
muut laitteet ja suorittamaan tar-
vittava signalointi yhteydenpidon
järjestämiseksi. Lisäksi laitteiden
täytyy kyetä tukemaan yhteyden-
pitoa sellaisen laitteen kanssa, jo-
hon ei ole suoraa radioyhteyttä,
vaan yhteys pitää muodostaa jon-
kin toisen laitteen kautta niin sa-
notulla monihyppy-yhteydellä.
Verkkoon kytkeytyvillä laitteil-
la on käytännössä hyvin vaihtele-
va määrä tietojenkäsittelyresurs-
seja, joten niiden täytyy myös
kyetä tunnistamaan radiolink-
kien toisessa päässä olevien lait-
teiden tyypit ja avainpiirteet.
Näin syntyvä verkko ei tukeu-
du kiinteisiin tukiasemiin ja sen
vuoksi sitä voidaan nimittää inf-
rastruktuurittomaksi. Tällaisen
ad hoc -verkon keskeisimpiä
haasteita ovat laitteiden hetero-
geenisuus, liikkuvuus, reititys,
automaattinen konfigurointi,
energiatehokkuus, suorituskyky,
turvallisuus, yhteentoimivuus ja
palvelut.
Yhteentoimivuudella tarkoite-
taan tässä yhteydessä sitä, että
dynaamisesti muodostunut ad
hoc -verkko kykenee kytkeyty-
mään Internetiin ja toimimaan
yhdessä sen kanssa. Liikkuvuu-
della taas tarkoitetaan sitä, että
dynaamisesti muodostunut ad
hoc -verkko liikkuu Internet-kyt-
kentäpisteiden välillä sekä sitä,
että verkon topologia muuttuu
ajan funktiona. Tällainen yhteen-
toiminta on tänä päivä vailla kun-
nollisia ja toimivia ratkaisuja.
Mahdollistavat
radioteknologiat
Rakenteettomien verkkojen toi-
minta perustuu tavallisimmin
broadcast-tekniikkaan, jossa
kaikki verkon lähetin- ja vastaan-
otinlaitteet toimivat ainakin aluk-
si samalla kanavalla. Ad hoc -
38 PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003
Itseorganisoituvat ad hoc -verkot
Ad hoc systemsIn the modern society telecom-
munication systems are assumed
to work independently from user
location and situation. However,
for example, in catastrophes
communication infrastructure
may be broken or overloaded
and the communication is not
possible. Hence, one potential
solution is based on the ad hoc
technologies, which may also be
possible to apply for chat and ga-
me applications.
An ad hoc network refers here
to the system, which consist of
devices dynamically connected
with each other using wireless
media. Ad hoc networks are au-
tomatically organized without
any static configuration and
centralized management. The
devices in the ad hoc network
must be able to identify the other
devices and execute the required
signaling to establish a con-
nection for information delivery
and service provisioning. In addi-
tion, communication between
the devices, where a direct radio
link does not exist, is supported
over some other intermediate
device(s) by means of the multi-
hopping function. Such kind of
ad hoc systems has been studied
and technology consensus has
been searched for example wit-
hin the Mobile Ad Hoc NETwor-
king (MANET) working group
(WG) in the Internet Enginee-
ring Task Force (IETF).
MANET group has been focu-
sed on to develop and standardi-
ze solutions for ad hoc routing
protocols. The NEtwork MObility
(NEMO) WG has been aimed to
develop solutions for mobile
networks.
The VTT's Autoconfigurable
Ad Hoc Radio Systems (Auto) -
project has also been focused on
the ad hoc technologies, espe-
cially to network and middleware
level solutions of ad hoc systems.
Objective of the project is to de-
velop a concept for ad hoc sys-
tems, which enables auto confi-
guration and dynamical self orga-
nizing system. The project will
implement an ad hoc system
testbed to validate ad hoc system
concept. In addition, simulation
models are also applied to eva-
luate the developed solutions.
Auto project is part of NETS
program of the National Techno-
logy Agency of Finland (Tekes).
Participants of the project are
VTT Electronics, Nokia Oyj, Po-
lar Electro Oy, Nethawk Oyj, CIM
Technologies Oy, Cybelius
Software Oy. The responsible di-
rector of the project is Hannu
Honka (Hannu.Honka@vtt.fi).
Juhani Latvakoski Pekka Pääkkönen,
Mika Rantonen ja Tapio Frantti
Vector (AODV) ja proaktiivisista
protokollista Destination Se-
quenced Distance Vector
(DSDV).
Kannettavien laitteiden yleis-
tyessä niiden itsekonfiguroitu-
vuus on noussut tärkeäksi haas-
teeksi, koska laitteet siirtyvät
käyttäjänsä mukana verkosta toi-
seen. Kuinka laite saadaan auto-
maattisesti asettumaan kysei-
seen verkkoon siten, että käyttä-
jän ei tarvitse tehdä mitään? Mi-
ten IP-osoitteistus hoidetaan,
kun jokaisella kannettavalla lait-
teella ei välttämättä ole staattista
IP-osoitetta?
Eräs mahdollinen toimintamal-
li on, että IP-osoitteeton liikkuva
laite voi satunnaisella hetkellä
tulla ja poistua verkosta. Laitteen
tullessa rakenteettomaan verk-
koon, laite pyrkii luomaan yksi-
löllisen IP-osoitteen kyseiseen
verkkoon. Osoitteen saanut laite
voi tämän jälkeen toimia yhtenä
normaalina rakenteettoman ver-
kon solmuna niin kauan, kunnes
se poistuu verkosta ja luovuttaa
IP-osoitteensa uudelleen käytet-
täväksi.
Internet-yhteyden luomiseksi
laitteen täytyy saada globaalisesti
reititettävä osoite, löytää raken-
teettomasta verkosta yhdyskäy-
tävänä toimiva laite ja ylläpitää
reittiä yhdyskäytävälaitteeseen
verkkojen kaltaiset järjestelmät
tarvitsevat useita radiolinkkejä,
hyppyjä, viestiäkseen toisten lait-
teiden kanssa.
Ad hoc -verkon laitteiden luku-
määrän kasvaessa signalointi-
kuorma kasvaa eksponentiaali-
sesti, minkä johdosta radiolait-
teilta vaaditaan kohtalaisen suur-
ta tiedonsiirtokykyä verkon topo-
logiatiedon ylläpitämiseksi. Ne
vaativat siis enemmän rajallista
taajuuskaistaa kommunikoidak-
seen kuin tavanomaiset radiojär-
jestelmät. Monihyppytekniikkaan
perustuvat radiojärjestelmät tar-
vitsevat jatkossa kehittyneitä lai-
tetekniikoita, kuten adaptiivisia
suuntaavia antenneja ja SDMA-
tekniikkaa (Space Division Mul-
tiple Access).
Tutkimusprojektissa käytetty
radioteknologia on 802.11b-stan-
dardin mukaista. Standardin mu-
kaiset laitteet pystyvät kommuni-
koimaan muiden langallisten
(LAN) tai langattomien (WLAN)
laitteiden kanssa eli niiden MAC-
kerros on yhteensopiva 802.x-
laitteiden (esimerkiksi 802.3 on
yleisesti käytössä oleva Ether-
net) kanssa. Tämä myös tarkoit-
taa sitä, että liikkuvuuden hallin-
ta on toteutettu MAC -kerroksen
avulla.
Pakettien yhteentörmäyksien
välttämiseksi MAC-kerros tark-
kailee ja säätelee tietoliikennettä.
Verkon eri laitteita kuunnellaan
ja lähetystä haluaville varataan
lähetyskanava käyttöön eri me-
netelmien avulla, joista tunne-
tuimpia ovat: ALOHA-, CSMA-,
CSMA/CD- ja TDMA-protokollat.
ALOHA:ssa lähettäjä saa kuit-
tauksen vastaanottajalta, jos pa-
ketti tulee perille, muussa ta-
pauksessa oletetaan tapahtuneen
törmäys ja paketti lähetetään uu-
delleen. Välttyäkseen uusilta tör-
mäyksiltä, lähetin odottaa arvo-
tun ajanjakson verran ennen uu-
delleenlähetystä. CSMA/CD-pro-
tokollassa lähettimet lisäksi
kuuntelevat kanavaa oman lähe-
tyksensä ajan. TDMA-protokol-
lissa kanava on ajallisesti jaettu
eri käyttäjien kesken.
Muita ad hoc -verkkojen raken-
tamiseen soveltuvia radioteknii-
koita ovat esimerkiksi ETSIn
standardoima viiden gigahertsin
taajuusalueella toimiva Hiper-
LAN/2 ja 2,4 gigahertsin alueella
toimiva Bluetooth. Bluetooth pe-
rustuu niin sanottuun de facto -
standardiin, jonka tekemisessä
ovat olleet mukana BSIGin (Blue-
tooth Special Interest Group) jä-
senet.
Internetiintilapäisosoitteella
Rakenteettomiin verkkoihin on
kehitetty useita erilaisia reititys-
protokollia verkon ja laitteiden
asettamien rajoitusten, laitteiden
liikkuvuuden ja käyttötarkoituk-
sen mukaan. Reitityksellä tarkoi-
tetaan pakettien siirtämistä lä-
hettävältä koneelta vastaanotta-
valle mahdollisesti useiden mui-
den koneiden kautta. Yksi tärkeä
ominaisuus onkin verkon laittei-
den toimiminen reitittimenä ver-
kossa kulkevalle liikenteelle.
Perinteiset kiinteiden verkojen
reititysprotokollat eivät sellaisi-
naan sovellu ad hoc -verkkoihin.
Tärkeimmät vaatimukset ad hoc
verkoissa toimiville reititysproto-
kollille ovat kestävyys, tehok-
kuus ja dynaamisuus. Käytännös-
sä tämä tarkoittaa reittien teho-
kasta etsimistä ja ylläpitämistä
mahdollisimman vähäisellä sig-
nalointiliikenteellä. Pohjana ovat
olleet kiinteän verkon protokol-
lat, joihin on tehty muutoksia ra-
kenteettomien verkkojen vaati-
muksia huomioiden.
MANET (Mobile Ad Hoc
Networks) työryhmän piirissä on
julkaistu useita reititysprotokol-
laehdotuksia, jotka voidaan peri-
aatteessa jakaa kahteen pääluok-
kaan: reaktiiviset ja proaktiiviset.
Proaktiiviset ylläpitävät koko
verkon topologian reititystaulus-
saan. Reaktiivisissa reitti etsitään
vasta tarvittaessa.
Esimerkkinä reaktiivisista pro-
tokollista voidaan mainita Ad
Hoc On-Demand Distance-
verkon muiden laitteiden liikku-
misesta huolimatta. Tutkimme
erilaisia reititysprotokollia ja et-
simme erityisesti sellaista, joka
mahdollistaisi pienen muistin,
pienen tehonkulutuksen ja no-
peat verkon topologiset muutok-
set.
Päädyimme reaktiiviseen
AODV-reititysprotokollaan ja ko-
keilimme sitä yhdessä IPv6-ver-
kon kanssa.
Myös verkot liikkuvat
Tänä päivänä Internetiin kytkey-
tyneiden laitteiden lukumäärän
suuren kasvun johdosta IPv4-tek-
nologian tarjoamien IP-osoittei-
den määrä näyttää käyvän vähiin,
joskin eräiden arvioiden mukaan
ne riittäisivät jopa vuoteen 2020
saakka. IPv6-teknologian yksi
luonteenpiirre on 128 -bittinen
osoiteavaruus, jonka avulla on
periaatteessa mahdollista saada
yksilöllinen IP-osoite jokaiselle
Internetissä olevalle laitteelle.
Liikkuvien ad hoc -verkkojen
laitteet liikkuvat vapaasti, joten
ne tarvitsevat kulloisenkin sijain-
nin mukaisen väliaikaisen IP-
osoitteen siirtyessään kommuni-
koimaan Internetiin eri yhdys-
käytävien kautta. Mobile IP -pro-
tokolla on kehitetty ratkaise-
maan liikkumisesta johtuvia on-
gelmia (kuten istuntojen ylläpito
osoitteen vaihtuessa). Se määrit-
telee laitteille staattisen koti-
osoitteen ja väliaikaisen osoit-
teen.
Laitteen väliaikainen IP-osoite
sijaitsee kotiagentilla, joka on ta-
voitettavissa kotiosoitteen kaut-
ta. Kotiagentti siis reitittää IP-pa-
ketit väliaikaiseen osoitteeseen.
Mobile IP mahdollistaa näin ollen
verkon laitteiden välisen kom-
munikoinnin IP-osoitteiden vaih-
tumisesta huolimatta.. Mobile IP
on määritelty sekä IPv4- että
IPv6-teknologioille.
Yksittäisten laitteiden liikkumi-
sen lisäksi on olemassa liikkuvia
verkkoja, joihin pelkkä Mobile IP
-protokolla on riittämätön. Esi-
merkkiympäristöjä tällaisille liik-
kuville verkoille ovat kulkuneu-
vot, kuten autot ja lentokoneet,
joiden sisällä on useita henkilöitä
laitteineen. IETF:n Network Mo-
bility - työryhmä määrittelee pa-
rasta aikaa protokollaa liikkuville
verkoille, joka perustuu Mobile
IPv6:een. Työryhmän tavoitteena
on luoda protokolla, joka piilot-
taa verkon liikkuvuuden siihen
kytkeytyneiltä laitteilta. Tämän
mahdollistamiseksi käytetään
liikkuvaa reititintä, jonka avulla
on mahdollista liittää liikkuva
verkko Internetiin.
Liikkuvien verkkojen solmut
Liikkuvien verkkojen sisällä ole-
vat laitteet ovat luonnostaan liik-
PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003 39
NETS
PDA
PDA PDA PDA
IPv6 Internet
Liikkuva
reititin
Tuki-
piste
Tuki-
piste
IP-palvelu
Liikkuva reititin voi kytkeä joukon liikkuvia solmuja tai verkkoja Internetiin.
A mobile router can connect a set of mobile nodes or mobile network to Internet.
kuvia (henkilöt liikkuvat junan si-
sällä) eli verkon sisäinen topolo-
gia on dynaaminen. Näin ollen on
olemassa tarve liikkuville ad hoc
-verkoille, jossa verkon sisällä
olevilla henkilöillä (laitteilla) on
tarve viestiä sekä toistensa että
Internetiin kytkeytyneen henki-
lön kanssa. Tutkimuksemme yksi
olennainen tavoite on ollut yhdis-
tää ad hoc -verkkojen dynaami-
nen reititys sekä liikkuvat verkot,
jotta edellä kuvatut käyttöta-
paukset olisivat mahdollisia.
Tavoitteen saavuttamiseksi on
rakennettu IPv6-pohjainen testi-
järjestelmä, jossa käytetään
AODV-protokollaa dynaamiseen
ad hoc -reititykseen sekä IETF:n
NEMO-työryhmän lähestymista-
paa liikkuvien verkkojen proto-
kollille.
Tähän lähestymistapaan liittyy
useita ongelmia, kuten IP-osoit-
teistus, optimaalinen reititys ja
liikkuvuus. Liikkuvaan ad hoc -
verkkoon liittyneellä Mobile
IPv6:tta ja AODV:tä tukevalle lait-
teelle on määritelty Mobile IPv6 -
kotiosoite, mahdollinen väliaikai-
nen IPv6-osoite, paikallinen link-
kiosoite (link-local) sekä AODV:n
määrittelemä ad hoc -verkon si-
säinen (site-local) MANET IP -
osoite.
Ongelmaksi muodostuu IP-
osoitteen valinta kulloiseenkin
käyttötapaukseen liittyvään vies-
tintään. Kun liikkuvaan verkkoon
kytketty laite kommunikoi Inter-
netin yli mielivaltaisen laitteen
kanssa, NEMO-lähestymistapa
vaatii liikkuvan reitittimen kotia-
gentin kautta kaksisuuntaista IP-
tunnelointia, joka mahdollistaa
verkon liikkuvuuden piilottami-
sen kyseiseltä laitteelta. Tämä
heikentää luonnollisesti yhtey-
den laatua.
Liikkuvan reitittimen yhteys In-
ternetiin voi katketa määrittele-
mättömäksi ajaksi verkon liik-
kuessa, joka johtaa siten Inter-
net-yhteyden katkeamiseen
myös liikkuvaan verkkoon liitty-
neille laitteille. Myös liikkuvan
verkon sisällä laitteiden liikku-
vuus voi aiheuttaa katkoksia
kommunikointiin.
Testijärjestelmässämme on ko-
estettu erilaisia käyttötapauksia
IP-pohjaisilla palveluilla, kuten
videon siirrolla. Olemme selvittä-
neet eri käyttötapauksiin liitty-
vien ongelmien (liikkuvuus, rei-
tin optimointi) vaikutuksia IP-
palvelujen laatuun. Lisäksi olem-
me koeluontoisesti yhdistäneet
Mobile IPv6 -, NEMO- ja AODV-
protokollat toimimaan yhdessä.
Autokonfigurointi, päästä pää-
hän yhteyden luonti ja erilaisten
laatu (Quality of Service) ominai-
suuksien arviointi ovat olleet
keskeisimpinä tutkimuksen koh-
teita tässä työssä.
Älykäs verkko
kaikkialla läsnä
Ad hoc -järjestelmien teknolo-
giat mahdollistavat uuden tyyp-
pisten sovellusten rakentamisen
myös erilaisiin kaupallisiin ym-
päristöihin taistelukenttäympä-
ristöjen lisäksi. Liikkuvan lasken-
nan lisäksi naapuritietoisten,
paikkatietoisten, yhteystietoisten
ja kontekstitietoisten sovellusten
rakentaminen helpottuu.
Tällaisia sovelluksia ovat esi-
merkiksi toimistoympäristössä
automaattinen sähköpostien ja
kalenteritietojen lataaminen, ja
lentokentillä automaattinen kir-
jautuminen ilman odottelua por-
tilla. Kotona laitteet voivat ad
hoc -yhteyksiä käyttäen ohjata
erilaisia kodin laitteita, esimer-
kiksi valaistusta, musiikin soitta-
mista, ja seurata erilaisia mittaus-
tietoja ympäristöstä sekä päivit-
tää henkilökohtaista hakemistoa
kotitietokoneessa.
Auton ja kodin yhteistoiminta
helpottuu, samoin autojen väli-
nen kommunikointi onnistuu il-
man kustannuksia aiheuttavia
verkkoyhteyksiä. Myös erilaiset
yhteistyösovellukset kuten nuori-
son nettikeskustelut ja verkkope-
lit helpottuvat ja tulevat edullisik-
si ad hoc -ympäristössä.
Nykyisin olemassa olevilla ra-
dioteknologioilla, vaikka niitä ei
olekaan erityisesti suunniteltu tä-
hän, voidaan laboratorio olosuh-
teissa rakentaa tällaisia järjestel-
miä. Arkipäivän sovellukset ja
verkkoratkaisut antavat kuiten-
kin vielä odottaa itseänsä, koska
ad hoc -järjestelmien teknologiat
ovat suurimmaksi osaksi vielä
tutkimusvaiheessa eikä kunnolli-
sia standardiratkaisuja ole ole-
massa.
Aiheesta enemmän
VTT:n Auto projekti:
http://auto.vtt.fi
IETF Mobile Ad hoc Networ-
king (MANET):
www.ietf.org/html.charters/
manet-charter.html
Network Mobility (NEMO):
www.ietf.org/html.charters/
nemo-charter.html
Radion
kantama
Internet
PDA PDALiikkuva reititin/
portti
Matkamikro
40 PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003
Itseorganisoituvat ad hoc -verkot NETS
Ad hoc -verkon solmut voivat viestiä keskenään, vaikka olisivat radiokantaman ulkopuolella (monihyppy-yhteys).
The nodes in an ad hoc network can communicate with each other even if they are out of radio coverage (multihop connection.)
GSM (GPRS, UMTS Bluetooth HomeRF HiperLAN/2 IEEE 802.11 a
HSCSD, EDGE) (UTRA) (ver. 1.1) (ver. 2.0)
Suurin siirtonopeus 0.0096 -0. 384 Mbps 2 Mbps 0,721 Mbps 10 Mbps 54 Mbps 54 Mbps
Tehollinen tiedonsiirto 0.0144 Mbps (up) 0.04 Mbps (up) 0.016 - 0.70 Mbps 25 Mbps 25 Mbps
0.04 Mbps (down) 0.384 Mbps (down)
Topologia Solukko Solukko Tähti Tähti / Hajautettu Tähti Tähti / Hajautettu
Internet-yhteys Tukiasema Tukiasema Liityntäpiste Liityntäpiste Liityntäpiste Liityntäpiste
Radiotekniikka RACH,TDMA, RACH, WCDMA (FDD) TDMA, FH CSMA/CA+ priority and OFDM, TDMA, OFDM, CSMA/CA,
FDD + TD-CDMA (TDD) (1600 Hz) time res, TDMA, FSK, TDD TDD
FH (50 Hz), (FCC)
Kantama 35000 m 30 - 20 000 m 10 - (100) m 150 m 50 - 300 m 50 - 300 m
Liikkuvuus Korkea Korkea Matala Matala Matala Matala
Verkon/solun vaihto Saumattomasti tuki- Saumattomasti tuki- Ei Saumattomasti tuki- MAC-tason siirtyminen
asemasta toiseen asemasta toiseen pisteestä toiseen
Laadun takaus Kyllä Kyllä Kyllä Kyllä Kyllä Prioriteetti
Taajuusalue [GHz] 0.900,1.800, 1.900 1.920-1980, 2110-2170 2,4 2,4 5.150-5.350 5.470-5.725 5.150-5.350
Salausavaimen pituus (bittiä) 8–128 128 56 -168 40 (RC4)
Käyttäjän tunnistus Pin-koodi Pin-koodi Käyttäjän avain 24-bittinen tunniste + Per-share
128 bittiä synkronoitu taajuushyppely Public key Ei
Soveltaminen Julkiset ja Julkiset ja Kaapelin korvike, pien-- Pientoimistot ja Yritysten tilat ja Yritysten tilat ja
yksityiset tilat yksityiset tilat toimistot ja asunnot asunnot julkiset hotspotit julkiset hotspotit
Perustietoa radioteknologioista
Kirjoittajat: erikoistutkija Juhani
Latvakoski, tutkija Pekka Pääkkö-
nen, tutkija Mika Rantonen, ryhmä-
päällikkö Tapio Frantti
Yhteyshenkilö:
Juhani.Latvakoski@vtt.fi
Tutkimus: Autokonfiguroituva
Ad hoc järjestelmä (Auto)
Yhteistyössä: Nokia, Polar
Electro, Nethawk, CIM Technolo-
gies ja Cybelius Software
Teknologiaohjelma: NETS
Taustat

More Related Content

Similar to TILAPAISVERKOT.PDF

eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessa
eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessaeduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessa
eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessaKarri Huhtanen
 
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaaCLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaaCLEEN_Ltd
 
Automaatiovayla_1_2016_28_29
Automaatiovayla_1_2016_28_29Automaatiovayla_1_2016_28_29
Automaatiovayla_1_2016_28_29Marko Elo
 
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)IxonosSuomi
 
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...Karri Vainio
 
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessa
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessaÄlykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessa
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessaTimo Rainio
 
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...Sonera
 
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-Nebula
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-NebulaEdge Computing 0204020, Telia Inmics-Nebula
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-NebulaTelia Inmics-Nebula
 
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012Timo Smura
 
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaan
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaanNETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaan
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaanVideoguy
 
Eurooppalaiste verkkosäännöt käyttösäännöt
Eurooppalaiste verkkosäännöt   käyttösäännötEurooppalaiste verkkosäännöt   käyttösäännöt
Eurooppalaiste verkkosäännöt käyttösäännötFingrid Oyj
 

Similar to TILAPAISVERKOT.PDF (13)

eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessa
eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessaeduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessa
eduroam ennen, nyt ja tulevaisuudessa
 
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaaCLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa
CLEEN SGEM loppuraportti: Älykas sähköverkko vaatii uutta teknologiaa
 
Cosmos cloud 20151031
Cosmos cloud 20151031Cosmos cloud 20151031
Cosmos cloud 20151031
 
Automaatiovayla_1_2016_28_29
Automaatiovayla_1_2016_28_29Automaatiovayla_1_2016_28_29
Automaatiovayla_1_2016_28_29
 
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)
Ixonos tiedonohjaussuunnittelu TOS (eAMS)
 
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...
KOHTI SOSIAALI- JA TERVEYSPALVELUIDEN UUDISTAMISTA KANSALLISELLA JA ALUEELLIS...
 
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessa
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessaÄlykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessa
Älykkäät koneet klusteri nyt ja tulevaisuudessa
 
Sonera Avoin Kuitu
Sonera Avoin KuituSonera Avoin Kuitu
Sonera Avoin Kuitu
 
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...
TeliaSonera uuden kehittyvän älyliikennemarkkinan palveluoperaattorina - Sone...
 
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-Nebula
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-NebulaEdge Computing 0204020, Telia Inmics-Nebula
Edge Computing 0204020, Telia Inmics-Nebula
 
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012
Lectio_Praecursoria_Smura_23.03.2012
 
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaan
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaanNETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaan
NETS-ohjelma, Mitä se oli ja mitä saatiin aikaan
 
Eurooppalaiste verkkosäännöt käyttösäännöt
Eurooppalaiste verkkosäännöt   käyttösäännötEurooppalaiste verkkosäännöt   käyttösäännöt
Eurooppalaiste verkkosäännöt käyttösäännöt
 

TILAPAISVERKOT.PDF

  • 1. Tilapäisverkot ylläpitävät yhteyksiä Yhteiskunnassa luotetaan siihen, että yhteydet toimivat oli- vatpa käyttäjät missä tahansa ja tilanne mikä tahansa. To- dellisuudessa korpialueet jäävät usein katveeseen ja ka- tastrofitilanteissa yhteydet melkein poikkeuksetta kat- keavat. Mahdollisen ratkaisun tarjoavat rakenteettomat verkot. Jokainen voi tänään hankkia kännykän, tasku- tai kannetta- van tietokoneen, joilla saa halut- taessa langattomasti yhteyden Internetiin. Kaupalliset ratkaisut pohjautuvat kiinteästi langoitet- tuun verkkoinfrastruktuuriin ja vain viimeinen hyppy käyttäjän päätelaitteeseen on langaton. Rakenteettomat tai tilapäis- eli ad hoc -verkot rakentuvat toisel- la tavalla, dynaamisesti käyttäen langattomia yhteyksiä ilman kiin- teää verkkoinfrastruktuuria. Ad hoc -järjestelmien alkujuu- ret juontavat Yhdysvaltain puo- lustusministeriön (DARPA) ra- hoittamaan 1970-luvulla tehtyyn projektiin nimeltä Packet Radio NETworks (PRNET), jossa kes- kityttiin automaattisesti rakentu- van verkon muodostamiseen liit- tyviin haasteisiin. PRNET oli ensimmäinen toteu- tus rakenteettomasta ja itseorga- nisoituvasta verkosta, jonka sol- mut olivat liikkuvia. Mikroelekt- roniikan kehityksen myötä näyt- tää olevan mahdollista integroida radio, liikkuva päätelaite ja tois- tin yhteen kannettavaan laittee- seen. Tämä mahdollistaa ad hoc - teknologioiden hyödyntämisen laajemminkin kuin vain pelkäs- tään taistelukentillä raskaissa laitteissa. Muutos on jatkuva Suuri osa itseorganisoituvien ad hoc -järjestelmien laitteista toimii toistimena muiden viestivien lait- teiden välillä. Jokainen verkon laite voi liikkua ja muuttaa ver- kon topologiaa dynaamisesti. Myös koko verkko voi liikkua yh- tenä kokonaisuutena, ja verkossa voi olla myös osallisena yhdys- käytävälaite, joka kykenee kytke- mään ad hoc -verkon Internetiin. Ad hoc -verkon laitteiden täy- tyy olla kykeneviä tunnistamaan radiokantaman päässä olevat muut laitteet ja suorittamaan tar- vittava signalointi yhteydenpidon järjestämiseksi. Lisäksi laitteiden täytyy kyetä tukemaan yhteyden- pitoa sellaisen laitteen kanssa, jo- hon ei ole suoraa radioyhteyttä, vaan yhteys pitää muodostaa jon- kin toisen laitteen kautta niin sa- notulla monihyppy-yhteydellä. Verkkoon kytkeytyvillä laitteil- la on käytännössä hyvin vaihtele- va määrä tietojenkäsittelyresurs- seja, joten niiden täytyy myös kyetä tunnistamaan radiolink- kien toisessa päässä olevien lait- teiden tyypit ja avainpiirteet. Näin syntyvä verkko ei tukeu- du kiinteisiin tukiasemiin ja sen vuoksi sitä voidaan nimittää inf- rastruktuurittomaksi. Tällaisen ad hoc -verkon keskeisimpiä haasteita ovat laitteiden hetero- geenisuus, liikkuvuus, reititys, automaattinen konfigurointi, energiatehokkuus, suorituskyky, turvallisuus, yhteentoimivuus ja palvelut. Yhteentoimivuudella tarkoite- taan tässä yhteydessä sitä, että dynaamisesti muodostunut ad hoc -verkko kykenee kytkeyty- mään Internetiin ja toimimaan yhdessä sen kanssa. Liikkuvuu- della taas tarkoitetaan sitä, että dynaamisesti muodostunut ad hoc -verkko liikkuu Internet-kyt- kentäpisteiden välillä sekä sitä, että verkon topologia muuttuu ajan funktiona. Tällainen yhteen- toiminta on tänä päivä vailla kun- nollisia ja toimivia ratkaisuja. Mahdollistavat radioteknologiat Rakenteettomien verkkojen toi- minta perustuu tavallisimmin broadcast-tekniikkaan, jossa kaikki verkon lähetin- ja vastaan- otinlaitteet toimivat ainakin aluk- si samalla kanavalla. Ad hoc - 38 PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003 Itseorganisoituvat ad hoc -verkot Ad hoc systemsIn the modern society telecom- munication systems are assumed to work independently from user location and situation. However, for example, in catastrophes communication infrastructure may be broken or overloaded and the communication is not possible. Hence, one potential solution is based on the ad hoc technologies, which may also be possible to apply for chat and ga- me applications. An ad hoc network refers here to the system, which consist of devices dynamically connected with each other using wireless media. Ad hoc networks are au- tomatically organized without any static configuration and centralized management. The devices in the ad hoc network must be able to identify the other devices and execute the required signaling to establish a con- nection for information delivery and service provisioning. In addi- tion, communication between the devices, where a direct radio link does not exist, is supported over some other intermediate device(s) by means of the multi- hopping function. Such kind of ad hoc systems has been studied and technology consensus has been searched for example wit- hin the Mobile Ad Hoc NETwor- king (MANET) working group (WG) in the Internet Enginee- ring Task Force (IETF). MANET group has been focu- sed on to develop and standardi- ze solutions for ad hoc routing protocols. The NEtwork MObility (NEMO) WG has been aimed to develop solutions for mobile networks. The VTT's Autoconfigurable Ad Hoc Radio Systems (Auto) - project has also been focused on the ad hoc technologies, espe- cially to network and middleware level solutions of ad hoc systems. Objective of the project is to de- velop a concept for ad hoc sys- tems, which enables auto confi- guration and dynamical self orga- nizing system. The project will implement an ad hoc system testbed to validate ad hoc system concept. In addition, simulation models are also applied to eva- luate the developed solutions. Auto project is part of NETS program of the National Techno- logy Agency of Finland (Tekes). Participants of the project are VTT Electronics, Nokia Oyj, Po- lar Electro Oy, Nethawk Oyj, CIM Technologies Oy, Cybelius Software Oy. The responsible di- rector of the project is Hannu Honka (Hannu.Honka@vtt.fi). Juhani Latvakoski Pekka Pääkkönen, Mika Rantonen ja Tapio Frantti
  • 2. Vector (AODV) ja proaktiivisista protokollista Destination Se- quenced Distance Vector (DSDV). Kannettavien laitteiden yleis- tyessä niiden itsekonfiguroitu- vuus on noussut tärkeäksi haas- teeksi, koska laitteet siirtyvät käyttäjänsä mukana verkosta toi- seen. Kuinka laite saadaan auto- maattisesti asettumaan kysei- seen verkkoon siten, että käyttä- jän ei tarvitse tehdä mitään? Mi- ten IP-osoitteistus hoidetaan, kun jokaisella kannettavalla lait- teella ei välttämättä ole staattista IP-osoitetta? Eräs mahdollinen toimintamal- li on, että IP-osoitteeton liikkuva laite voi satunnaisella hetkellä tulla ja poistua verkosta. Laitteen tullessa rakenteettomaan verk- koon, laite pyrkii luomaan yksi- löllisen IP-osoitteen kyseiseen verkkoon. Osoitteen saanut laite voi tämän jälkeen toimia yhtenä normaalina rakenteettoman ver- kon solmuna niin kauan, kunnes se poistuu verkosta ja luovuttaa IP-osoitteensa uudelleen käytet- täväksi. Internet-yhteyden luomiseksi laitteen täytyy saada globaalisesti reititettävä osoite, löytää raken- teettomasta verkosta yhdyskäy- tävänä toimiva laite ja ylläpitää reittiä yhdyskäytävälaitteeseen verkkojen kaltaiset järjestelmät tarvitsevat useita radiolinkkejä, hyppyjä, viestiäkseen toisten lait- teiden kanssa. Ad hoc -verkon laitteiden luku- määrän kasvaessa signalointi- kuorma kasvaa eksponentiaali- sesti, minkä johdosta radiolait- teilta vaaditaan kohtalaisen suur- ta tiedonsiirtokykyä verkon topo- logiatiedon ylläpitämiseksi. Ne vaativat siis enemmän rajallista taajuuskaistaa kommunikoidak- seen kuin tavanomaiset radiojär- jestelmät. Monihyppytekniikkaan perustuvat radiojärjestelmät tar- vitsevat jatkossa kehittyneitä lai- tetekniikoita, kuten adaptiivisia suuntaavia antenneja ja SDMA- tekniikkaa (Space Division Mul- tiple Access). Tutkimusprojektissa käytetty radioteknologia on 802.11b-stan- dardin mukaista. Standardin mu- kaiset laitteet pystyvät kommuni- koimaan muiden langallisten (LAN) tai langattomien (WLAN) laitteiden kanssa eli niiden MAC- kerros on yhteensopiva 802.x- laitteiden (esimerkiksi 802.3 on yleisesti käytössä oleva Ether- net) kanssa. Tämä myös tarkoit- taa sitä, että liikkuvuuden hallin- ta on toteutettu MAC -kerroksen avulla. Pakettien yhteentörmäyksien välttämiseksi MAC-kerros tark- kailee ja säätelee tietoliikennettä. Verkon eri laitteita kuunnellaan ja lähetystä haluaville varataan lähetyskanava käyttöön eri me- netelmien avulla, joista tunne- tuimpia ovat: ALOHA-, CSMA-, CSMA/CD- ja TDMA-protokollat. ALOHA:ssa lähettäjä saa kuit- tauksen vastaanottajalta, jos pa- ketti tulee perille, muussa ta- pauksessa oletetaan tapahtuneen törmäys ja paketti lähetetään uu- delleen. Välttyäkseen uusilta tör- mäyksiltä, lähetin odottaa arvo- tun ajanjakson verran ennen uu- delleenlähetystä. CSMA/CD-pro- tokollassa lähettimet lisäksi kuuntelevat kanavaa oman lähe- tyksensä ajan. TDMA-protokol- lissa kanava on ajallisesti jaettu eri käyttäjien kesken. Muita ad hoc -verkkojen raken- tamiseen soveltuvia radioteknii- koita ovat esimerkiksi ETSIn standardoima viiden gigahertsin taajuusalueella toimiva Hiper- LAN/2 ja 2,4 gigahertsin alueella toimiva Bluetooth. Bluetooth pe- rustuu niin sanottuun de facto - standardiin, jonka tekemisessä ovat olleet mukana BSIGin (Blue- tooth Special Interest Group) jä- senet. Internetiintilapäisosoitteella Rakenteettomiin verkkoihin on kehitetty useita erilaisia reititys- protokollia verkon ja laitteiden asettamien rajoitusten, laitteiden liikkuvuuden ja käyttötarkoituk- sen mukaan. Reitityksellä tarkoi- tetaan pakettien siirtämistä lä- hettävältä koneelta vastaanotta- valle mahdollisesti useiden mui- den koneiden kautta. Yksi tärkeä ominaisuus onkin verkon laittei- den toimiminen reitittimenä ver- kossa kulkevalle liikenteelle. Perinteiset kiinteiden verkojen reititysprotokollat eivät sellaisi- naan sovellu ad hoc -verkkoihin. Tärkeimmät vaatimukset ad hoc verkoissa toimiville reititysproto- kollille ovat kestävyys, tehok- kuus ja dynaamisuus. Käytännös- sä tämä tarkoittaa reittien teho- kasta etsimistä ja ylläpitämistä mahdollisimman vähäisellä sig- nalointiliikenteellä. Pohjana ovat olleet kiinteän verkon protokol- lat, joihin on tehty muutoksia ra- kenteettomien verkkojen vaati- muksia huomioiden. MANET (Mobile Ad Hoc Networks) työryhmän piirissä on julkaistu useita reititysprotokol- laehdotuksia, jotka voidaan peri- aatteessa jakaa kahteen pääluok- kaan: reaktiiviset ja proaktiiviset. Proaktiiviset ylläpitävät koko verkon topologian reititystaulus- saan. Reaktiivisissa reitti etsitään vasta tarvittaessa. Esimerkkinä reaktiivisista pro- tokollista voidaan mainita Ad Hoc On-Demand Distance- verkon muiden laitteiden liikku- misesta huolimatta. Tutkimme erilaisia reititysprotokollia ja et- simme erityisesti sellaista, joka mahdollistaisi pienen muistin, pienen tehonkulutuksen ja no- peat verkon topologiset muutok- set. Päädyimme reaktiiviseen AODV-reititysprotokollaan ja ko- keilimme sitä yhdessä IPv6-ver- kon kanssa. Myös verkot liikkuvat Tänä päivänä Internetiin kytkey- tyneiden laitteiden lukumäärän suuren kasvun johdosta IPv4-tek- nologian tarjoamien IP-osoittei- den määrä näyttää käyvän vähiin, joskin eräiden arvioiden mukaan ne riittäisivät jopa vuoteen 2020 saakka. IPv6-teknologian yksi luonteenpiirre on 128 -bittinen osoiteavaruus, jonka avulla on periaatteessa mahdollista saada yksilöllinen IP-osoite jokaiselle Internetissä olevalle laitteelle. Liikkuvien ad hoc -verkkojen laitteet liikkuvat vapaasti, joten ne tarvitsevat kulloisenkin sijain- nin mukaisen väliaikaisen IP- osoitteen siirtyessään kommuni- koimaan Internetiin eri yhdys- käytävien kautta. Mobile IP -pro- tokolla on kehitetty ratkaise- maan liikkumisesta johtuvia on- gelmia (kuten istuntojen ylläpito osoitteen vaihtuessa). Se määrit- telee laitteille staattisen koti- osoitteen ja väliaikaisen osoit- teen. Laitteen väliaikainen IP-osoite sijaitsee kotiagentilla, joka on ta- voitettavissa kotiosoitteen kaut- ta. Kotiagentti siis reitittää IP-pa- ketit väliaikaiseen osoitteeseen. Mobile IP mahdollistaa näin ollen verkon laitteiden välisen kom- munikoinnin IP-osoitteiden vaih- tumisesta huolimatta.. Mobile IP on määritelty sekä IPv4- että IPv6-teknologioille. Yksittäisten laitteiden liikkumi- sen lisäksi on olemassa liikkuvia verkkoja, joihin pelkkä Mobile IP -protokolla on riittämätön. Esi- merkkiympäristöjä tällaisille liik- kuville verkoille ovat kulkuneu- vot, kuten autot ja lentokoneet, joiden sisällä on useita henkilöitä laitteineen. IETF:n Network Mo- bility - työryhmä määrittelee pa- rasta aikaa protokollaa liikkuville verkoille, joka perustuu Mobile IPv6:een. Työryhmän tavoitteena on luoda protokolla, joka piilot- taa verkon liikkuvuuden siihen kytkeytyneiltä laitteilta. Tämän mahdollistamiseksi käytetään liikkuvaa reititintä, jonka avulla on mahdollista liittää liikkuva verkko Internetiin. Liikkuvien verkkojen solmut Liikkuvien verkkojen sisällä ole- vat laitteet ovat luonnostaan liik- PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003 39 NETS PDA PDA PDA PDA IPv6 Internet Liikkuva reititin Tuki- piste Tuki- piste IP-palvelu Liikkuva reititin voi kytkeä joukon liikkuvia solmuja tai verkkoja Internetiin. A mobile router can connect a set of mobile nodes or mobile network to Internet.
  • 3. kuvia (henkilöt liikkuvat junan si- sällä) eli verkon sisäinen topolo- gia on dynaaminen. Näin ollen on olemassa tarve liikkuville ad hoc -verkoille, jossa verkon sisällä olevilla henkilöillä (laitteilla) on tarve viestiä sekä toistensa että Internetiin kytkeytyneen henki- lön kanssa. Tutkimuksemme yksi olennainen tavoite on ollut yhdis- tää ad hoc -verkkojen dynaami- nen reititys sekä liikkuvat verkot, jotta edellä kuvatut käyttöta- paukset olisivat mahdollisia. Tavoitteen saavuttamiseksi on rakennettu IPv6-pohjainen testi- järjestelmä, jossa käytetään AODV-protokollaa dynaamiseen ad hoc -reititykseen sekä IETF:n NEMO-työryhmän lähestymista- paa liikkuvien verkkojen proto- kollille. Tähän lähestymistapaan liittyy useita ongelmia, kuten IP-osoit- teistus, optimaalinen reititys ja liikkuvuus. Liikkuvaan ad hoc - verkkoon liittyneellä Mobile IPv6:tta ja AODV:tä tukevalle lait- teelle on määritelty Mobile IPv6 - kotiosoite, mahdollinen väliaikai- nen IPv6-osoite, paikallinen link- kiosoite (link-local) sekä AODV:n määrittelemä ad hoc -verkon si- säinen (site-local) MANET IP - osoite. Ongelmaksi muodostuu IP- osoitteen valinta kulloiseenkin käyttötapaukseen liittyvään vies- tintään. Kun liikkuvaan verkkoon kytketty laite kommunikoi Inter- netin yli mielivaltaisen laitteen kanssa, NEMO-lähestymistapa vaatii liikkuvan reitittimen kotia- gentin kautta kaksisuuntaista IP- tunnelointia, joka mahdollistaa verkon liikkuvuuden piilottami- sen kyseiseltä laitteelta. Tämä heikentää luonnollisesti yhtey- den laatua. Liikkuvan reitittimen yhteys In- ternetiin voi katketa määrittele- mättömäksi ajaksi verkon liik- kuessa, joka johtaa siten Inter- net-yhteyden katkeamiseen myös liikkuvaan verkkoon liitty- neille laitteille. Myös liikkuvan verkon sisällä laitteiden liikku- vuus voi aiheuttaa katkoksia kommunikointiin. Testijärjestelmässämme on ko- estettu erilaisia käyttötapauksia IP-pohjaisilla palveluilla, kuten videon siirrolla. Olemme selvittä- neet eri käyttötapauksiin liitty- vien ongelmien (liikkuvuus, rei- tin optimointi) vaikutuksia IP- palvelujen laatuun. Lisäksi olem- me koeluontoisesti yhdistäneet Mobile IPv6 -, NEMO- ja AODV- protokollat toimimaan yhdessä. Autokonfigurointi, päästä pää- hän yhteyden luonti ja erilaisten laatu (Quality of Service) ominai- suuksien arviointi ovat olleet keskeisimpinä tutkimuksen koh- teita tässä työssä. Älykäs verkko kaikkialla läsnä Ad hoc -järjestelmien teknolo- giat mahdollistavat uuden tyyp- pisten sovellusten rakentamisen myös erilaisiin kaupallisiin ym- päristöihin taistelukenttäympä- ristöjen lisäksi. Liikkuvan lasken- nan lisäksi naapuritietoisten, paikkatietoisten, yhteystietoisten ja kontekstitietoisten sovellusten rakentaminen helpottuu. Tällaisia sovelluksia ovat esi- merkiksi toimistoympäristössä automaattinen sähköpostien ja kalenteritietojen lataaminen, ja lentokentillä automaattinen kir- jautuminen ilman odottelua por- tilla. Kotona laitteet voivat ad hoc -yhteyksiä käyttäen ohjata erilaisia kodin laitteita, esimer- kiksi valaistusta, musiikin soitta- mista, ja seurata erilaisia mittaus- tietoja ympäristöstä sekä päivit- tää henkilökohtaista hakemistoa kotitietokoneessa. Auton ja kodin yhteistoiminta helpottuu, samoin autojen väli- nen kommunikointi onnistuu il- man kustannuksia aiheuttavia verkkoyhteyksiä. Myös erilaiset yhteistyösovellukset kuten nuori- son nettikeskustelut ja verkkope- lit helpottuvat ja tulevat edullisik- si ad hoc -ympäristössä. Nykyisin olemassa olevilla ra- dioteknologioilla, vaikka niitä ei olekaan erityisesti suunniteltu tä- hän, voidaan laboratorio olosuh- teissa rakentaa tällaisia järjestel- miä. Arkipäivän sovellukset ja verkkoratkaisut antavat kuiten- kin vielä odottaa itseänsä, koska ad hoc -järjestelmien teknologiat ovat suurimmaksi osaksi vielä tutkimusvaiheessa eikä kunnolli- sia standardiratkaisuja ole ole- massa. Aiheesta enemmän VTT:n Auto projekti: http://auto.vtt.fi IETF Mobile Ad hoc Networ- king (MANET): www.ietf.org/html.charters/ manet-charter.html Network Mobility (NEMO): www.ietf.org/html.charters/ nemo-charter.html Radion kantama Internet PDA PDALiikkuva reititin/ portti Matkamikro 40 PROSESSORI ● ES MARRASKUU 2003 Itseorganisoituvat ad hoc -verkot NETS Ad hoc -verkon solmut voivat viestiä keskenään, vaikka olisivat radiokantaman ulkopuolella (monihyppy-yhteys). The nodes in an ad hoc network can communicate with each other even if they are out of radio coverage (multihop connection.) GSM (GPRS, UMTS Bluetooth HomeRF HiperLAN/2 IEEE 802.11 a HSCSD, EDGE) (UTRA) (ver. 1.1) (ver. 2.0) Suurin siirtonopeus 0.0096 -0. 384 Mbps 2 Mbps 0,721 Mbps 10 Mbps 54 Mbps 54 Mbps Tehollinen tiedonsiirto 0.0144 Mbps (up) 0.04 Mbps (up) 0.016 - 0.70 Mbps 25 Mbps 25 Mbps 0.04 Mbps (down) 0.384 Mbps (down) Topologia Solukko Solukko Tähti Tähti / Hajautettu Tähti Tähti / Hajautettu Internet-yhteys Tukiasema Tukiasema Liityntäpiste Liityntäpiste Liityntäpiste Liityntäpiste Radiotekniikka RACH,TDMA, RACH, WCDMA (FDD) TDMA, FH CSMA/CA+ priority and OFDM, TDMA, OFDM, CSMA/CA, FDD + TD-CDMA (TDD) (1600 Hz) time res, TDMA, FSK, TDD TDD FH (50 Hz), (FCC) Kantama 35000 m 30 - 20 000 m 10 - (100) m 150 m 50 - 300 m 50 - 300 m Liikkuvuus Korkea Korkea Matala Matala Matala Matala Verkon/solun vaihto Saumattomasti tuki- Saumattomasti tuki- Ei Saumattomasti tuki- MAC-tason siirtyminen asemasta toiseen asemasta toiseen pisteestä toiseen Laadun takaus Kyllä Kyllä Kyllä Kyllä Kyllä Prioriteetti Taajuusalue [GHz] 0.900,1.800, 1.900 1.920-1980, 2110-2170 2,4 2,4 5.150-5.350 5.470-5.725 5.150-5.350 Salausavaimen pituus (bittiä) 8–128 128 56 -168 40 (RC4) Käyttäjän tunnistus Pin-koodi Pin-koodi Käyttäjän avain 24-bittinen tunniste + Per-share 128 bittiä synkronoitu taajuushyppely Public key Ei Soveltaminen Julkiset ja Julkiset ja Kaapelin korvike, pien-- Pientoimistot ja Yritysten tilat ja Yritysten tilat ja yksityiset tilat yksityiset tilat toimistot ja asunnot asunnot julkiset hotspotit julkiset hotspotit Perustietoa radioteknologioista Kirjoittajat: erikoistutkija Juhani Latvakoski, tutkija Pekka Pääkkö- nen, tutkija Mika Rantonen, ryhmä- päällikkö Tapio Frantti Yhteyshenkilö: Juhani.Latvakoski@vtt.fi Tutkimus: Autokonfiguroituva Ad hoc järjestelmä (Auto) Yhteistyössä: Nokia, Polar Electro, Nethawk, CIM Technolo- gies ja Cybelius Software Teknologiaohjelma: NETS Taustat