Rețea de întârziere tolerantă

Rețeaua tolerantă la întârziere sau DTN ( retea tolerantă la întârziere în engleză) este o arhitectură de rețea de telecomunicații , în prezent în curs de dezvoltare ^[1] , care își propune să facă independentă, reciproc incompatibilă și care nu aparține internetului (definită în acest context ca o interconectare globală continuă reţea).

Aceste rețele sunt caracterizate de întârzieri de transmisie lungi și foarte variabile, de perioade de pierdere de conexiune arbitrare lungi, de rate de eroare ridicate și de asimetrie puternică a transmisiei de date în cele două direcții. Exemple clasice ale acestui tip de rețele sunt de exemplu sistemele de comunicații între Pământ și dispozitivele din spațiu, cum ar fi sondele , sau sistemele de comunicație directă între dispozitivele din spațiu, ca de exemplu în cazul comunicațiilor dintre sateliți , stații spațiale și sonde. interplanetar pentru care protocoalele normale utilizate pentru internet nu sunt potrivite pentru a face față condițiilor extreme, cum ar fi distanțe foarte mari, întârzieri semnificative de transmisie, obscurarea semnalului, de exemplu, după interpunerea corpurilor cerești, perturbări mari datorate câmpurilor electromagnetice planetare și radiației cosmice combinate cu pierderea puterii semnalului pe distanțe astronomice etc.

Aplicarea conceptelor și tehnologiilor de tip DTN permite teoretic interconectarea acestor rețele pentru a permite schimbul de informații exact așa cum se întâmplă pe internet, îmbunătățind totodată calitatea și gama de comunicații. Domeniul natural de aplicare este, prin urmare, cel al explorării spațiului și, din acest motiv, aceste studii sunt susținute în mod activ de NASA ^[2] .

Principiul tehnic

Arhitectura DTN definește o serie de mecanisme care vă permit să efectuați următoarele operații:

minimizați efectele finale ale întârzierii transmisiei și ale întreruperii comunicării, indiferent dacă acestea apar în cadrul unei rețele sau în schimbul între diferite rețele
minimizați efectele finale ale erorilor, distorsiunilor și corupției semnalului
ocoliți incompatibilitățile dintre diferitele rețele prin intermediul unui mecanism adecvat de traducere a informațiilor

Spre deosebire de Internet, care se bazează pe un transfer de date de comutare a pachetelor (zdrobirea informațiilor de pe pachete care sunt apoi direcționate autonom) acceptat de protocolul TCP / IP , DTN utilizează un tip de transfer de tip de comutare a mesajelor de stocare și redirecționare . Cu acest mecanism, fiecare nod stochează permanent întregul conținut al informației ( stochează mesajul ) sau o segmentare brută a acestuia, apoi îl transferă în bloc ( mesaj de redirecționare ) către următorul nod, care la rândul său are aceeași capacitate. Mecanismul de transfer se bazează pe sesiuni, adică pe un schimb de informații care poate continua fără a necesita neapărat un mesaj de confirmare de la nodul de primire, mai degrabă decât pe conversații (schimb de informații care poate continua numai dacă nodul de recepție comunică transmițătorului de nod recepția corectă a blocului elementar de date). Stocarea persistentă (adică pentru o perioadă nedeterminată) este esențială pentru compensarea oricăror perioade lungi de pierdere a comunicării în cadrul unei rețele sau către nodul adiacent, pentru a compensa chiar diferențe semnificative în viteza de transmisie / recepție a datelor între noduri, pentru retransmiterea conținutului informațional în caz de nevoie sau cerere de către nodul următor chiar și după ceva timp.

Transferul de date între nod și nod necesită, prin urmare, mai întâi o reconstrucție a conținutului informațional, care este, de asemenea, întotdeauna disponibil pentru orice retransmisie. Dacă două noduri adiacente aparțin unor subrețele diferite, efectul final al acestui mecanism este că întârzierile, pierderile de comunicare și erorile legate de subrețeaua specifică căreia îi aparține nodul sursă sunt compensate și făcute invizibile pentru nodul de destinație, care trebuie să compenseze doar întârzierile și erori legate numai de secțiunea de conexiune cu celălalt nod. În plus, întârzierile, erorile și pierderile în comunicarea între rețele sunt, de asemenea, depășite datorită retransmiterii complete a informațiilor, activată prin stocarea permanentă.

Odată ce mecanismul de transfer a fost identificat, următorul pas este interconectarea diferitelor rețele, care sunt de obicei incompatibile între ele. Acest lucru este posibil prin identificarea nodurilor de interconectare din cadrul fiecărei rețele capabile să comunice între ele cu un mecanism de stocare și redirecționare utilizând un protocol comun. Prin urmare, nu este necesară extinderea acestei capacități la toate nodurile fiecărei rețele unice, care, prin urmare, își poate folosi în mod liber propriile protocoale în cadrul acesteia în mod independent.

Un alt mecanism important al DTN este exploatarea așa-numitei „comunicații programate”: dacă subrețele care trebuie puse în comunicare sunt în mișcare între ele și traiectoriile lor sunt predictibile (ca în cazul rețelelor formate din obiecte care călătoresc sub control în spațiu), apoi, prin furnizarea DTN-ului cu un mecanism de sincronizare a datei și orei, este posibil să se stabilească în prealabil perioadele de timp favorabile pentru schimbul de informații și să se planifice execuția acestora în momentul cel mai potrivit. Acest mecanism integrează și înlocuiește parțial mecanismul „comunicării oportuniste”, adică mecanismul care permite două rețele care nu sunt în mod normal în contact să facă schimb de date între ele chiar în momentul în care este detectată posibilitatea schimbului de date, într-un mod nespecificat și maniera aparent aleatorie.

Rezultatul final este, prin urmare, un sistem interconectat de rețele independente și, în principiu, incompatibil unul cu celălalt, în care, trecând de la o rețea la alta, semnalul este cumva „regenerat” și curățat de întârzieri și erori, crescând astfel calitatea și integritatea datele primite la destinația finală. Acest sistem constituie actualul DTN.

Primul nod

Notă

^ IETF RFC4838 , Delay-Tolerant Networking Architecture, aprilie 2007
^ JPL-NASA DTN Flight Validation Experiment , Vint Cerf explică modul în care funcționează rețelele DTN, 2008

Bibliografie

( EN ) Forrest Warthman, Warthman Associates, Delay Tolerant Networks (DTNs), Un tutorial ( PDF ), pe ipnsig.org , 3-3-2003 (arhivat din original la 17 mai 2008) .
( EN ) IETF RFC4838 , Delay-Tolerant Networking Architecture, aprilie 2007