Tiivistelmä

Ensimmäiset tutkimukset rakenteettomista (ad hoc) verkoista esiintyivät nimellä monihyppypakettiradioverkot, ja ne koskivat pääasiassa verkkokerroksen alapuolella olevia tietoliikennekerroksia, mutta nykyiset tutkimukset ovat kuitenkin keskittyneet pääasiassa reititysprotokolliin. Tämä on sikäli ymmärrettävää, että reititys on hyvin haasteellista tämän tyyppisissä dynaamisissa verkoissa, mutta ongelma on, että käytetyt alempien kerrosten mallit ovat usein hyvinkin yksinkertaistettuja, mikä voi johtaa epätarkkoihin tai jopa vääriin tuloksiin. Tämän lisäksi nykyiset ehdotetut rakenteettomien verkkojen ratkaisut ovat usein tehottomia, sillä käytettyjä alempien kerrosten ratkaisuja ei ole tarkoitettu tällaisiin verkkoihin. Niinpä rakenteettomien verkkojen suorituskykyä voidaan parantaa huomattavasti kiinnittämällä huomiota alempien kerrosten suunnitteluun. Verkkojen rakenteettomuus on ajatuksena houkutteleva useissa käyttökohteissa (esimerkiksi sotilasympäristössä, viranomaiskäytössä, käyttäjien välisissä suorissa yhteyksissä ja sensoriverkoissa), mutta suorituskyky ei useinkaan ole riittävällä tasolla käytännön sovelluksiin.

Työssä tutkitaan pääasiassa alempien kerrosten toiminnallisuuden vaikutusta rakenteettomien verkkojen suorituskykyyn ottaen huomioon myös ylemmät kerrokset, kuten sovellustason mallit. Työssä esitellään ja analysoidaan koodijakomonikäyttöön (CDMA, Code Division Multiple Access) perustuva kaksikanavainen tasaisen rakenteettoman verkon ratkaisu, jossa hyödynnetään kaikkien kolmen alimman kerroksen välistä keskinäistä viestintää. Ratkaisun ydin on BCCA-menetelmä (Bi-Code Channel Access), jossa käytetään kahta kanavaa tiedonsiirtoon. Yksi kanava on tarkoitettu kaikille yhteiseksi kontrollikanavaksi (esimerkiksi reitinmuodostus voi käyttää tätä kanavaa), kun taas toinen kanava on käyttäjäkohtainen kanava, jota käytetään suoraan viestittämiseen kyseiselle käyttäjälle (varsinainen data yms.). Tämän lisäksi esitellään myös BCCA-menetelmää varten suunniteltu kanavakontrollimenetelmä sekä verkkotasolla toimiva hajotuskooditiedon jakamiseen tarkoitettu menetelmä. Näiden uusien menetelmien etu on se, että ne on suunniteltu nimenomaan rakenteettomiin verkkoihin.

Kattavan testivalikoiman avulla osoitetaan, että esitetty uusi ratkaisu peittoaa tyypilliset IEEE 802.11 -standardiin pohjautuvat rakenteettomien verkkojen ratkaisut. Testeissä käytetään erityyppisiä verkkorakenteita, ympäristöjä, mallinnusmenetelmiä ja parametreja. Yksityiskohtaisissa simuloinneissa ajetaan eri testitapauksia ja selvitetään, miten alempien kerrosten eri menetelmät missäkin tapauksessa vaikuttavat suorituskykyyn. Alempien kerrosten mallinnuksessa on syytä olla tarkkana, sillä työssä käy ilmi, että mallinnusvirheillä voi olla suurikin vaikutus myös ylempien kerrosten suorituskykyyn. Työ myös paljastaa useita mielenkiintoisia ilmiöitä ja vuorovaikutussuhteita, jotka liittyvät tutkittujen menetelmien ja yleisesti rakenteettomien verkkojen toimintaan.