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Prof. Marco Aurélio Spohn UFCG/DSC 2010.1
Redes Ad Hoc Sem Fio Prof. Marco Aurélio Spohn UFCG/DSC 2010.1
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Informações para contato
Professor: Marco Aurélio Spohn Sala: DSC 214 Página do curso:
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Objetivo do curso Introdução a redes ad hoc sem fio (Mobile Ad Hoc Networks, MANETs) Ênfase nas camadas: Enlace (MAC) Rede (Roteamento) Transporte
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Tópicos Introdução. Questões de nível MAC Roteamento:
unicast multicast broadcasting (“roteamento?!”) Questões do nível de transporte
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MANETs Mobile, (wireless), multi-hop ad-hoc networks.
Comunicação sem fio (“wireless”): transmissão de ondas de rádio Não assume nenhuma infraestrutura de apoio Fonte de energia limitada (i.e., baterias) Rotas entre nós podem conter múltiplos saltos (“hops”) Nós tem a liberdade de locomoção: rotas podem mudar ao longo do tempo!
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Multi-hop Pode ser necessário trafegar por múltiplos nós intermediários para chegar ao destino
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Multi-hop A mobilidade dos nós pode afetar as rotas
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Por que MANETs ? Implantação:
Fácil Rápida Pouca ou nenhuma dependência de infraestrutura fixa!!!
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Aplicações Ambiente militar: Ambiente civil: Operações de emergência:
Soldados, tanques, aviões. Ambiente civil: Rede de taxi Salas de reunião, conferências Estádios de esporte Operações de emergência: Procura-e-Resgate Policiamento e bombeiros Monitoramento e Vigilância
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Muitas variantes Ambiente totalmente simétrico
todos os nós tem as mesmas capacidades e responsabilidades: Bateria (energia) Rádio (alcance de transmissão) Processamento Roteamento
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Muitas variantes (cont.)
Capacidades assimétricas: Alcance de transmissão e rádios podem diferir Vida da bateria pode diferir Nós podem ter diferentes capacidades de processamento Nós podem ter diferentes padrões de velocidade e mobilidade
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Muitas variantes (cont.)
Responsabilidades assimétricas: Somente alguns nós podem rotear pacotes Alguns nós podem atuar como líderes para outros nós próximos (e.g., cluster- head)
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Muitas variantes (cont.)
Características de tráfego podem diferir em diferentes redes ad hoc:. Taxa de transmissão (i.e., bit rate) Limitações de pontualidade Requisições de confiabilidade Unicast, multicast, broadcast Podem coexistir e cooperar com uma rede baseada em infraestrutura fixa!
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Muitas variantes (cont.)
Padrão de mobilidade pode diferir: Pessoas sentadas na sala de espera em um aeroporto Taxistas em uma cidade Estudantes se deslocando no campus Movimentos de militares
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Muitas variantes (cont.)
Características de mobilidade Velocidade, Predição de movimento direção padrão Uniformidade (ou não) das características de mobilidade entre os nós
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Desafios Os membros da rede devem coordenar-se sem utilizar nenhuma infraestrutura fixa: descobrir vizinhança roteamento controle de topologia
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Desafios Transmissão com alcance (radio range) limitado
Transmissão “broadcast” por natureza (assumindo antenas omnidirecionais!) Problema do terminal escondido (“hidden terminal problem”) Perda de pacotes devido a erros de transmissão: Multi-path fading (devido a obstáculos) Outras fontes de interferência
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Desafios (cont.) Perda de pacotes devido a mobilidade dos nós:
Vizinhos movendo além do “alcance” de transmissão! Mudanças de rota devido a mobilidade dos nós: Suscetível a mudanças na topologia!
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Desafios (cont.) Limitações de energia (battery constraints)
minimizar a transmissão de pacotes de controle Problemas de segurança intrínsecos a transmissão sem fio “todos podem escutar o meio”
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Hidden Terminal Problem
C Nós A e C não podem “ouvir” um ao outro Transmissões originadas em A ou C podem colidir em B Nós A e C estão escondidos um do outro (hidden from each other)
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Somente Carrier Sense não funciona!
B C Antes de começar a transmitir um nó evita colisões sentindo o meio. A contençao é relevante no receptor, não no transmissor. Colisões acontecem quando múltiplos sinais interferem no receptor. Carrier Sense não pode evitar colisões no receptor!
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Terminais expostos (exposed terminals)
B C D B sends to A, C wants to send to D C senses an “in-use” medium, thus C waits But A is outside the radio range of C, therefore waiting is not necessary Therefore, C is “exposed” to B
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MANET: pesquisa X interesses
Quem tem Interesse: Nos EUA, provavelmente os mais interessados são o próprio governo e os militares: maior parte do fomento à pesquisa vem do governo e agências militares!
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MANET: pesquisa X interesses
Variações em capacidades & responsabilidades Variações nas características de tráfego, modelos de mobilidade, etc. Critérios de desempenho: otimizar vazão, reduzir consumo de energia, reduzir latência, overhead, etc.
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“One-size-fits-all”? Talvez utilizando uma abordagem híbrida que possa se adaptar a uma situação em particular. Difícil solução! As soluções existentes geralmente cobrem um sub-espaço do domínio do problema.
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Referências (parcial)
Tutorial elaborado por Nitin Vaidya (“search google”). Slides das disciplina “Wireless and mobile networking” e “Wireless and mobilie networks”, Profa. Katia Obraczka, University of California at Santa Cruz (UCSC)
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