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

Informações para contato Professor: Marco Aurélio Spohn E-mail: maspohn@dsc.ufcg.edu.br Sala: DSC 214 Página do curso: http://www.dsc.ufcg.edu.br/~maspohn/teaching.html

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

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

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!

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

Multi-hop A mobilidade dos nós pode afetar as rotas

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

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

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

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

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)‏

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!

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

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

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

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

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!

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”

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)‏

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!

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

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!

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.

“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.

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)‏