Мовчан О. С., к. г. н. Кузніченко С. Д.

Одеський державний екологічний університет, Україна

МОДЕЛЮВАННЯ ТА АНАЛІЗ ДІЇ СУПУТНИКОВОГО ЗВ’ЯЗКУ

НА ОСНОВІ ПРОТОКОЛУ DTN

 

В останні роки досить актуальною і перспективною є тема створення нової космічної системи комунікацій, яка вже отримала назву «міжпланетного Інтернету». Першим кроком в цьому напрямку було тестування космічної системи IPN ( Interplanetary Internet) інженерами NASA в 2008 році.   Спеціалісти Лабораторії реактивного руху в Каліфорнії за допомогою спеціального програмного забезпечення провели сеанс зв’язку і передали на Землю більше десятка фотографій з космічного апарату NASA, який знаходиться на відстані близько 37 млн. км.

В основі   «міжпланетного Інтернету» лежить нова технологія DTN (Disruption-Tolerant Networking – стійкий до розривів передачі даних) [1]. Протокол DTN дуже схожий на TCP/IP, але в ньому відсутній основоположний принцип TCP/IP – підтвердження отримання сигналу. Якщо в земних умовах передавальний вузол відповідає на запит приймаючого тільки після того, як сам встановить з ним зв'язок, то в космосі така технологія означає надзвичайно довгі сеанси зв'язку. Особливістю DTN є можливість доставки даних не залежно від поточного стану каналів зв’язку. Для «класичних» протоколів (наприклад, ТСP або UDP) у випадку неможливості доставки даних в «поточний» момент, дані знищуються. В DTN реалізований інший принцип «збережи і передай» ( Store and Forward ). При отриманні даних для вузла, який на даний момент знаходиться поза зоною доступу, дані зберігаються. Після знаходження маршруту до одержувача (або самого одержувача) дані передаються на наступний вузол. За допомогою цього протоколу інформація може передаватися за будь-яких умов, майже на будь-яку відстань.

Особливі функції протоколу DTN реалізуються за допомогою надбудованого нового рівня у стеку протоколів, що має назву буферний рівень ( bundle layer ) [2]. У сучасному проколі TCP/IP, цей рівень буде розташовуватися під рівнем додатків ( Application ), що дасть йому змогу поєднувати та пропускати через себе усю інформацію від/до додатків, передаючи дані через складені мережі з великою відстанню та затримкою. Буферний рівень зберігає та передає дані, що надходять, або фрагменти даних поміж вузлів мережі. На рис. 1 пояснюється різниця між звичайним Інтернет-протоколом   та протоколом DTN.

 

Рис. 1 . Порівняння рівнів протоколів Інтернет та DTN

 

Буфер може бути вільної довжини і розширює ієрархію інкапсуляції даних об’єкту, що контролюються Інтернет-протоколами . Приклад на рис. 2 показує, як інкапсуляція буферного рівня працює у контексті з нижніми рівнями протоколу TCP/IP. Як і IP-пакети, що згодом розбиваються на фрагменти у дейтаграмах , порції даних буферного рівня також можуть бути фрагментовані . На кінцевому вузлі повідомлення знов збирається в одне ціле.

Метою роботи є моделювання дії супутникового зв’язку на основі протоколу DTN. Результатом моделювання є інформаційна система функціонування DTN, створена за допомогою методології SADT, та опис структури мережі, яка могла би працювати та виконувати всі поставлені до неї задачі на основі протоколу DTN.

Рис. 2. Інкапсулювання буферного рівня

 

Модель будується на 4 супутниках зв’язку:   космічному апараті Epoxi , який імітує марсіанську станцію ретрансляції, 3 супутниках типу GEO, які покриватимуть усю поверхню Землі та 6 приймачів сигналу на Землі, що імітують далекі станції прийому сигналів на кожному материку. Вузли наземних станцій приєднуються до загальної мережі через супутники VSAT, які в свою чергу надсилають/приймають інформацію до ретрансляційних вузлів мережі, а останні до Ероxi та в зворотному напрямку.

Інформаційна система функціонування DTN може подальше бути використана для розробки емуляторів DTN-мереж.

 

Список використаних джерел:

1.             V. Serf , S. Burleigh , A. Hooke , L. Torgeson , R. Durst , K. Scott , K. Faill , H. Weiss . Dalay-Tolerant Network Architecture , DTN Reserch Group Internet Draft , Draft 2, « draft_irtf_a rch_02», March 2003.

2.             Fall K. «DTN: an architectural retrospective » / K. Fall , S. Farrell // IEEE Journal on Selected Areas in Commun . – 2008. – Vol . 26. – No . 5. – June . – P. 828–836.