Redes Ad-Hoc
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O documento discute redes ad-hoc, que são redes sem fio formadas por nós móveis que se comunicam sem infraestrutura fixa. Essas redes foram desenvolvidas inicialmente para fins militares e possuem características como topologia dinâmica, mobilidade e instalação rápida. O documento também descreve protocolos de roteamento e camadas de rede relevantes para redes ad-hoc, além de aplicações e desafios dessas redes.
Redes Ad-Hoc
- 1. Eng. Caio Pereira Especialista em Sistemas Inatel Competence Center Redes Ad-Hoc FETIN 2014
- 2. Redes Ad-Hoc Uma coleção de “nós” geograficamente distribuídos que se comunicam uns aos outros através de um meio sem fio Foi desenvolvido para fins militares Normal as redes Ad-hoc são dinâmicas
- 3. http://en.wikipedia.org/wiki/File:SRI_Packet_Radio_Van.jpg http://www.rockwellcollins.com/~/media/Files/Unsecure/Products/Product%20Brochures/Communcation%20and%20Networks/Communication%20Radios/VRC-100%20data%20sheet.aspx http://alpsayin.com/master_thesis/literature/Low%20Cost%20Packet%20Radio.pdf História As pesquisas em redes sem fio Ad hoc móveis iniciaram-se em 1972 com o projeto PRNet(Packet Radio Network) desenvolvido pela DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). Em 1983 o projeto PRNet foi estendido para SURAN (Survivable Radio Networks) com objetivo de resolver problemas pendentes como escalabilidade, segurança, gerenciamento de energia, trabalho com clusters dinâmicos e utilização de tecnologia Low- cost Packet Radio a (LPR).
- 6. Características / Vantagens • Topologia Dinâmica • Autonomia e ausência de Infraestrutura • Roteamento distribuído através de múltiplos saltos • Mobilidade • Robustez • Operação com restrições de energia • Instalação rápida e de baixo custo
- 7. Características / Desvantagens • Complexidade das estações • Baixa taxa de transmissão • Rápida mudança de topologia • Grande variação das condições do meio de transmissão
- 8. Tipos de redes Ad-Hoc • MANET (Mobile Ad-hoc NETworks) • VANETs (Vehicular Ad-hoc NETworks) • WSN (Wireless Sensor Networks) • WMN (Wireless Mesh Networks)
- 9. Aplicações Redes Táticas – Comunicações Militares no campo de batalha. Rede de Sensores – Sensores que possibilitam a monitoração e coleta de dados que possuem restrições de consumo de energia e baixa mobilidade. Serviços de emergência – Missões de busca e salvamento em casos de desastres e catástrofes naturais. Redes Veiculares – Informações de trânsito, acidentes e anúncio de serviços. Uso pessoal ou corporativo – Utilização para comunicação entre dispositivos tais como: Notebooks, smartphones e dispositivos “wearables”.
- 16. Eficiência da rede Ad-hoc Existem certas características que podem determinar a eficiência e eficácia de uma rede Ad-hoc. Tempo de estabilização da rede Tempo de entrada/saída de um “nó” participante Tempo de recuperação das rotas Frequência de atualização da topologia Mobilidade (velocidade) Quantidade de memória / processamento requerido Escalabilidade da Rede Segurança de Rede Possibilidade de trafegar áudio/vídeo em tempo real Restrições de consumo de energia
- 17. Modelo OSI
- 18. Medium Access Control (MAC) MAC – Medium Access Control: A Camada MAC é responsável por controlar e regular o compartilhamento do meio físico (canal de rádio) entre os participantes. A Performance da rede Ad-hoc é extremamente dependente da eficiência do protocolo MAC utilizado. Classificação: Transmissão agendada • FDMA – Frequency Division Multiple Access • TDMA – Time Division Multiple Access • CDMA – Code Division Multiple Access Acesso Aleatório: CSMA-CA - Carrier Sense Multiple Access – Colision Avoidance (Utilizando nos padrões Wifi e Bluetooth)
- 19. Protocolo MAC CSMA / CA – Carrier Sense Multiple Access Collision (Acesso Múltiplo com Verificação de Portadora com prevenção de Colisões)
- 20. Nest/Home – Dispositivo de origem da informação Food – Destino final da informação Obstacle – Obstáculos físicos que dificultam ou impossibilitam a comunicação Formigas – Nós da rede Ad-Hoc Roteamento e Mobilidade Uma breve comparação entre Formigas e Roteamento em redes Ad- hoc:
- 21. Roteamento e Mobilidade Três características importantes para a Formiga: Descoberta da Rota (Route Discovery) Busca de lugares aonde há comida. Encaminhamento de pacotes (Packet Forwarding) Retornar com a comida para o ninho. Manutenção de Rotas (Route Maintenance) Quando a comida muda de lugar.
- 22. Roteamento Ad-hoc Os algoritmos convencionais de roteamento não são eficientes para as Redes Ad-hoc devido a necessidade de atualização de rotas constante através transmissão de conteúdo constante em broadcast. Problemas: Atualizações periódicas da topologia de rede aumenta o overhead da rede Transmissão de informação tem alto custo energia A quantidade de informação de sincronização é proporcional ao número de nós da rede, prejudicando portanto a escalabilidade Rotas redundantes acumulam-se sem necessidade Tempo de resposta às rápidas mudanças na topologia de rede
- 23. Roteamento Ad-hoc Mobilidade vs Eficiência Espectral • Os algoritmos de roteamento Ad-hoc são específicos para cada finalidade. • Quanto maior o dinamismo da rede, mais frequente as atualizações de roteamento devem ocorrer. Roteamento Eficiênte = Desafio
- 24. Algoritmos Reativos (On Demand) São conhecidos como protocolos reativos, pois as rotas somente são estabelecidas quando isto é solicitado Algoritmos Pró-ativos (Table Driven) São conhecidos como protocolos pró-ativos porque informações sobre as rotas são negociadas mesmo que as rotas nunca tenham sido utilizadas • Geográficos • Hierárquicos • Outros.... Tipos de algoritmos de roteamento
- 25. Tipos de Algoritmos de Roteamento
- 27. Protocolo Pró-Ativo: OLSR Envio de mensagem broadcast Envio de mensagem através de MPR’s
- 28. Modelo OSI (Teórico) Otimização Cross-Layer Otimização Cross-Layer Para aumentar a eficiência da rede Ad-hoc é necessário a integração e adaptação entre as camadas, Física, MAC, Rede , Transporte e Aplicações para obter maior desempenho da rede.
- 29. Redes IP
- 30. Otimizações do protocolo IP • Compressão de cabeçalho do protocolo IP • Adaptação do endereçamento • Adaptação de QoS • Compressão de cabeçalhos dos protocolos de transporte (TCP, UDP) • Adaptação do protocolo TCP (Controle de Fluxo, Ack, SYNC...) • Adaptação das aplicações de “serviço de rede” (DHCP, DNS) • Adaptação de Codecs de áudio e vídeo
- 31. Protocolo TCP
- 32. Acelerador do Protocolo TCP
- 33. Emuladores/Simuladores Emuladores CORE Cooja Simuladores NS2 NS3 Opnet OMneT++
- 34. Emulador CORE – Common Open Research Emulator
- 35. Perguntas ?