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1 Redes Ad Hoc Sem Fio Prof. Marco Aurélio Spohn UFCG/DSC 2010.1.

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1 1 Redes Ad Hoc Sem Fio Prof. Marco Aurélio Spohn UFCG/DSC

2 2 Informações para contato Professor: Marco Aurélio Spohn Sala: DSC 214 Página do curso:

3 3 Objetivo do curso Introdução a redes ad hoc sem fio (Mobile Ad Hoc Networks, MANETs) Ênfase nas camadas: Enlace (MAC) Rede (Roteamento) Transporte

4 4 Tópicos Introdução. Questões de nível MAC Roteamento: unicast multicast broadcasting (roteamento?!) Questões do nível de transporte

5 5 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!

6 6 Multi-hop Pode ser necessário trafegar por múltiplos nós intermediários para chegar ao destino

7 7 Multi-hop A mobilidade dos nós pode afetar as rotas

8 8 Por que MANETs ? Implantação: Fácil Rápida Pouca ou nenhuma dependência de infraestrutura fixa!!!

9 9 Aplicações Ambiente militar: 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

10 10 Muitas variantes Ambiente totalmente simétrico todos os nós tem as mesmas capacidades e responsabilidades: Bateria (energia) Rádio (alcance de transmissão) Processamento Roteamento

11 11 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

12 12 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)

13 13 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!

14 14 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

15 15 Muitas variantes (cont.) Características de mobilidade Velocidade, Predição de movimento direção padrão Uniformidade (ou não) das características de mobilidade entre os nós

16 16 Desafios Os membros da rede devem coordenar-se sem utilizar nenhuma infraestrutura fixa: descobrir vizinhança roteamento controle de topologia

17 17 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

18 18 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!

19 19 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

20 20 Hidden Terminal Problem 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) BAC

21 21 Somente Carrier Sense não funciona! 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! BAC

22 22 Terminais expostos (exposed terminals) BAC 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 D

23 23 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!

24 24 MANET: pesquisa X interesses Pesquisa: 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.

25 25 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.

26 26 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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