Niezniszczalna sieć

Koncepcja utworzenia sieci telekomunikacyjnej odpornej na awarie, zakłócenia i opóźnienia transmisji to projekt, który za kilka lat może znaleźć zastosowania nie tylko wojskowe, ale również cywilne.

Koncepcja utworzenia telekomunikacyjnej odpornej na awarie, zakłócenia i opóźnienia transmisji to projekt, który za kilka lat może znaleźć zastosowania nie tylko wojskowe, ale również cywilne.

Naukowcy z BBN Technologies rozpoczęli przygotowania do przeprowadzenia praktycznych testów bezprzewodowej sieci transmisyjnej typu DTN (Disruption-Tolerant Network), która ma być odporna na wszelkiego typu błędy, opóźnienia, zakłócenia i awarie. Testy mają zostać przeprowadzone na masowa skalę pod koniec przyszłego roku. Podobna technologia jest też niezależnie opracowywana na Uniwersytecie Massachusetts Amherst. Jak nietrudno się domyślić, idea stworzenia odpornego na przerwy, zakłócenia i błędy transmisji systemu jest wspierana głównie przez amerykańskie ministerstwo obrony (US Department of Defense). Zapowiadane testy są już trzecią fazą projektu finansowanego przez DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). W listopadzie 2007 r. zaprezentowany został pierwszy prototypowy system do obsługi sieci DTN, składający się z 20 węzłów. Na realizację obecnie przygotowywanych testów DARPA przyznała firmie BBN Technologies 9 mln USD.

Technologia, która się nie poddaje

"W sieci IP jeśli pojawia się problem z połączeniem, system się poddaje zakładając, że nadawca może ponownie wysłać nie dostarczoną wiadomość. Inaczej jest w wypadku sieci DTN, która próbuje znaleźć inną możliwość lub drogę przekazania informacji" - mówi Christopher Small, naukowiec z BBN Networking Research Group.

Za tego typu odporność na niepowodzenia transmisji odpowiedzialny jest nowy protokół routingu Bundle, opracowany przez BBN Technologies. Wykorzystuje on m.in. technikę late binding (opóźnione łączenie), która pozwala na przesłanie pakietu nawet jeśli adres IP adresata nie może być określony wskutek awarii routera lub serwera DNS. Wiadomość jest przekazywana w sieci DTN tak długo, aż adres zostanie zweryfikowany, a pakiet dostarczony do miejsca przeznaczenia za pośrednictwem dowolnego dostępnego w danej chwili łącza.

W 2007 r. przeprowadzony został polowy test systemu w jednostce wojskowej w Fort A.P. Hill. Sieć składała się z 20 przenośnych komputerów wyposażonych w łącza Wi-Fi, odbiorniki oraz oprogramowanie obsługujące protokół DTN. Większość z nich zajmowała położenie stacjonarne i miała za zadanie symulować sprzęt wykorzystywany przez żołnierzy do nawiązywania połączeń z ich centralnym dowództwem znajdującym się 2 km dalej. Niektóre węzły były zainstalowane na samochodach, które miały symulować bezzałogowe, miniaturowe samoloty krążące nad terenem opanowanym przez wroga i dostarczające informacji wywiadowczych przy wykorzystaniu zainstalowanych na ziemi, radiowych stacji bezprzewodowych.

Test wykazał, że żołnierze byli w stanie bez przeszkód i praktycznie natychmiastowo przekazywać do centrali wszelkiego rodzaju informacje taktyczne - ruchy wroga, poziom zapasów amunicji itp. Wszelkie informacje były podczas testów przesyłane zarówno w sieci DTN, jak i równolegle w klasycznej sieci IP, w celu porównania wydajności i niezawodności obu tych technologii. Jak twierdzi Christopher Small, różnice były ogromne, a sieć DTN okazała się pięciokrotnie wydajniejsza. Podsumowanie wyników zostało opublikowane przez IETF i jest dostępne na stroniehttp://www.ietf.org/proceedings/08 mar/slides/DTNRG-11.pdf .

Testy na skalę masową

Planowane na koniec przyszłego roku testy systemu wykorzystującego setki węzłów mają na celu udowodnienie, że budowa rozległej sieci DTN jest nie tylko możliwa, ale również sensowna z ekonomicznego punktu widzenia, bo system może zostać wdrożony przy wykorzystaniu standardowych, dostępnych na rynku elementów.

Z punktu widzenia DARPA, najważniejsze jest opracowanie systemu DTN umożliwiające jego łatwe i niezawodne skalowanie tak, aby mógł obsługiwać tysiące węzłów, a także zaprojektowanie i wdrożenie zupełnie nowych algorytmów pozwalających na efektywną obsługę podstawowych, ważnych dla działania wojskowej sieci zadań. Dodatkowo BBN ma współpracować z marynarką USA w celu implementacji mechanizmów DTN w mobilnych systemach transmisji opracowywanych w ramach projektu CONDOR. Są to systemy łączności nowej generacji między centrami dowodzenia a okrętami o zasięgu ok. 30-50 km.

Choć rozwój DTN jest finansowany głównie przez instytucje wojskowe i sieci takie w pierwszej kolejności znajdą zastosowania militarne, to niezależnie, na Uniwersytecie Massachusetts Amherst prowadzone są podobne badania nad sieciami DTN i pojawiają się pomysły na cywilne wykorzystanie tej technologii.

DTN w uniwersyteckich autobusach

5 razy

wydajniejsza od sieci IP okazała się sieć DTN podczas polowego jej testu w jednostce wojskowej w Fort A.P. Hill.

Na Uniwersytecie Massachusetts Amherst rozwijany jest projekt DieselNet, którego celem jest właśnie opracowanie technologii i zbudowanie odpornej na błędy i zakłócenia transmisji sieci DTN. W jego ramach przygotowywane są nowe protokoły routingu, zarządzania poborem mocy przez urządzenia mobilne, architektura systemu oraz odpowiednie aplikacje.

Pierwszym praktycznym rezultatem tych badań jest prototypowy system UMass Diverse Outdoor Mobile Environment - DOME (prisms.cs.umass.edu/dome). Składa się on z 40 autobusów, w których zainstalowane zostały komputery PC, odbiorniki GPS i radiowe stacje dostępowe Wi-Fi. Każdy z tych autobusów tworzy jeden węzeł DTN. Gdy dwa takie węzły (autobusy) znajdą się w odległości umożliwiającej komunikację, automatycznie wymieniają informację jakie inne węzły, w jakiej lokalizacji i jak często znajdują się w ich zasięgu. Na podstawie analizy tych informacji następuje wymiana wiadomości przesyłanych w sieci tak, aby jak najszybciej mogły one zostać przekazane do węzła, który jest podłączony do Internetu za pośrednictwem łącza kablowego lub też innego mobilnego węzła, jeśli jest on miejscem, do którego wiadomość jest adresowana.

Nie ulega wątpliwości, że zwiększenie stabilności i niezawodności połączeń byłoby bardzo przydatne we współczesnych sieciach IP, takich jak Internet. Wykorzystywane obecnie protokoły routingu są oparte na założeniu względnej stabilności ścieżki połączenia end-to-end. Założenie to zawodzi jednak, gdy transmisja jest wielokrotnie przerywana i pojawiają się duże opóźnienia w przesyłaniu pakietów, co może być powodowane przez awarie sprzętowe, niekorzystne warunki atmosferyczne lub pojawiające się zakłócenia transmisji. W takich przypadkach działanie sieci IP i przekazywanie danych mogą ulec przerwaniu. I może właśnie sieci DTN, takie jak opracowywane przez BBN lub na Uniwersytecie Massachusetts Amherst, będą na to lekarstwem umożliwiającym zasadniczą poprawę niezawodności transmisji.