Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del...

Estudio del encaminamiento basado Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace en en la estabilidad del enlace en

protocolos de redes protocolos de redes Ad Ad HocHoc

Realizado por:Realizado por:Irene Nieves PIrene Nieves Péérezrez

Dirigido por:Dirigido por:Eduardo Eduardo CasilariCasilari PPéérezrez

UNIVERSIDAD DE MUNIVERSIDAD DE MÁÁLAGALAGA

ESCUELA TESCUELA TÉÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROSCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS

DE TELECOMUNICACIDE TELECOMUNICACIÓÓNN

Dpto. TecnologDpto. Tecnologíía Electra Electróónica Mnica Máálaga, Junio 2006laga, Junio 2006

ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).Protocolos de encaminamiento en redes Protocolos de encaminamiento en redes Ad Ad HocHoc..Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la norma.n la norma.Protocolos de encaminamiento basados en Protocolos de encaminamiento basados en potencia.potencia.Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.

Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace eEstudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace en protocolos de redes Ad n protocolos de redes Ad HocHoc. 1. 1

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc((MANETsMANETs))

Redes inalRedes inaláámbricas que no requieren mbricas que no requieren infraestructura fija ni administraciinfraestructura fija ni administracióón n centralizada.centralizada.Naturaleza dinNaturaleza dináámica. La topologmica. La topologíía de la red a de la red cambia con el tiempo.cambia con el tiempo.Red inalRed inaláámbrica mbrica multisaltomultisalto..Necesidad de nuevos protocolos de Necesidad de nuevos protocolos de encaminamiento.encaminamiento.


Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc((MANETsMANETs))

Dispositivos fuera de Dispositivos fuera de rango de transmisirango de transmisióón n necesitan de otros necesitan de otros intermedios para intermedios para establecer la establecer la comunicacicomunicacióón.n.

Dispositivos fuera de Dispositivos fuera de rango de transmisirango de transmisióón n necesitan de otros necesitan de otros intermedios para intermedios para establecer la establecer la comunicacicomunicacióón.n.


CaracterCaracteríísticas MANETsticas MANET

Vulnerables sufren ataques o escuchasVulnerables sufren ataques o escuchasTratamientos de Tratamientos de seguridadseguridad

Capacidad inferior redes fijas o cableadas. Capacidad inferior redes fijas o cableadas. Efectos desvanecimientos, Efectos desvanecimientos, ruruíídodo, ,

interferenciasinterferencias……

Ancho de banda Ancho de banda limitacolimitaco

Algunos o todos los nodos cuentan con Algunos o todos los nodos cuentan con baterbateríías extraen la energas extraen la energíía.a.

Requisitos energRequisitos energííaa

Los nodos se mueven arbitrariamente con Los nodos se mueven arbitrariamente con velocidades diferentes La topologvelocidades diferentes La topologíía a

de la red cambia.de la red cambia.TopologTopologíía dina dináámicamica

DescripciDescripcióónnCaracterCaracteríísticassticas


Aplicaciones MANET (I)Aplicaciones MANET (I)

Trabajo Trabajo colaborativocolaborativo–– AmbitoAmbito de los negocios, de los negocios,

redes de redes de áárea personal, rea personal, teltelééfonos celulares, fonos celulares, portportáátilestiles……

Aplicaciones Aplicaciones militaresmilitares–– Uso en el campo de Uso en el campo de

batalla de un territorio batalla de un territorio desconocido donde desconocido donde otras infraestructuras otras infraestructuras no pueden ser no pueden ser desplegadas.desplegadas.


Aplicaciones MANET (II)Aplicaciones MANET (II)

Situaciones de Situaciones de crisiscrisis–– Desastres naturales Desastres naturales

donde las donde las intraestructurasintraestructurasexistentes han sido existentes han sido inhabilitadas o inhabilitadas o destrudestruíídasdas

Aplicaciones Aplicaciones civilesciviles–– Redes de servicio de Redes de servicio de

transporte, sensores de transporte, sensores de fuego, bfuego, búúsqueda de squeda de personas, barcos, personas, barcos, pequepequeññas aeronaves, as aeronaves, etcetc……


Pila de Protocolos MANETPila de Protocolos MANET

Debido a la Debido a la naturaleza naturaleza dindináámica de las mica de las redes Ad redes Ad HocHoc, no , no es viable la es viable la utilizaciutilizacióón de n de protocolos de protocolos de encaminamiento encaminamiento implementados implementados para las para las tradicionales redes tradicionales redes fijasfijas


ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).

Protocolos de encaminamiento en Protocolos de encaminamiento en redes Ad redes Ad HocHoc..Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la norma.n la norma.Protocolos de encaminamiento basados en Protocolos de encaminamiento basados en potencia.potencia.Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.

Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace eEstudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace en protocolos de redes Ad n protocolos de redes Ad HocHoc. 8 . 8

Encaminamiento Ad Encaminamiento Ad HocHoc

Protocolos Protocolos ProactivosProactivos:: Cada nodo de la red mantiene Cada nodo de la red mantiene costantementecostantemente actualizada informaciactualizada informacióón de encaminamiento.n de encaminamiento.

–– MMíínimo retardo. nimo retardo. –– Alto consumo de ancho de banda.Alto consumo de ancho de banda.–– Alto Alto overheadoverhead por mensaje de encaminamiento.por mensaje de encaminamiento.–– Eficiente cuando la red es pequeEficiente cuando la red es pequeñña.a.

Protocolos Reactivos:Protocolos Reactivos: Encaminamiento bajo Encaminamiento bajo demanda, crean rutas sdemanda, crean rutas sóólo cuando las necesitan.lo cuando las necesitan.

–– Consumen menos ancho de banda.Consumen menos ancho de banda.–– Aumenta el retardo para conseguir una ruta.Aumenta el retardo para conseguir una ruta.–– OverheadOverhead bajo.bajo.

Protocolos HProtocolos Hííbridos:bridos: CombinaciCombinacióón de encaminamiento n de encaminamiento proactivoproactivo y encaminamiento reactivo.y encaminamiento reactivo.

–– Reducen el retardo reactivo y disminuyen el Reducen el retardo reactivo y disminuyen el overheadoverhead proactivoproactivo..


Principales Protocolos de Principales Protocolos de EncaminamientoEncaminamiento


ComparaciComparacióónn

Todos garantizan rutas libres de bucles.Todos garantizan rutas libres de bucles.DSR y TORA permiten mDSR y TORA permiten múúltiples rutas.ltiples rutas.DSR es el DSR es el úúnico que admite enlaces nico que admite enlaces unidereccionalesunidereccionales y no implementay no implementa broadcastbroadcastperiperióódicodico


ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).Protocolos de encaminamiento en redesProtocolos de encaminamiento en redesAd Ad HocHoc..

Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la n la norma.norma.Protocolos de encaminamiento basados en Protocolos de encaminamiento basados en potencia.potencia.Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.

Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace eEstudio del encaminamiento basado en la estabilidad del enlace en protocolos de redes Ad n protocolos de redes Ad HocHoc. 1 2. 1 2

DSRDSR

Protocolo de encaminamiento diseProtocolo de encaminamiento diseññado ado especespecííficamente para redes Ad ficamente para redes Ad HocHocinalinaláámbricas comunicacimbricas comunicacióón n multisaltomultisalto..OverheadOverhead bajo.bajo.Soporte para mSoporte para múúltiple rutas.ltiple rutas.Rutas libre de bucles.Rutas libre de bucles.Asegura una tasa de reparto de paquetes de Asegura una tasa de reparto de paquetes de datos elevadas.datos elevadas.Compuesto de dos mecanismos:Compuesto de dos mecanismos:–– Descubrimiento de ruta.Descubrimiento de ruta.–– Mantenimiento de ruta.Mantenimiento de ruta.


Descubrimiento de Ruta en Descubrimiento de Ruta en DSR (I)DSR (I)

EL nodo iniciador del proceso transmite un paquete de EL nodo iniciador del proceso transmite un paquete de peticipeticióón de n de ruta (RREQ)ruta (RREQ) como paquete como paquete broadcastbroadcast..Estos paquetes deEstos paquetes de broadcasbroadcastt serseráán recibidos por todos los nodos que n recibidos por todos los nodos que se encuentren se encuentren denrodenro del rango de transmisidel rango de transmisióón inaln inaláámbrico del nodo mbrico del nodo iniciador.iniciador.


B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

[S]

Descubrimiento de Ruta en Descubrimiento de Ruta en DSR (II)DSR (II)

En el nodo H se pueden producir colisiones al recibir paquetes En el nodo H se pueden producir colisiones al recibir paquetes RREQ RREQ procedentes de vecinos distintos como son B y C.procedentes de vecinos distintos como son B y C.Un nodo sUn nodo sóólo reenvlo reenvíía el paquete RREQ si es la primera vez que lo a el paquete RREQ si es la primera vez que lo recibe. C recibe un paquete de G y H que no serrecibe. C recibe un paquete de G y H que no seráá reenviado. reenviado.


B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

[S,E]

[S,C]

B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

[S,C,G]

[S,E,F]

Descubrimiento de Ruta en Descubrimiento de Ruta en DSR (III)DSR (III)

J y K reenvJ y K reenvíían el paquete al nodo destino D. Si dichas an el paquete al nodo destino D. Si dichas retransmisiones colisionasen, no se podrretransmisiones colisionasen, no se podríía repartir el paquete a D.a repartir el paquete a D.El nodo D ya no reenvEl nodo D ya no reenvíía el paquete puesto que es el nodo destino.a el paquete puesto que es el nodo destino.Nodos como Z, no recibirNodos como Z, no recibiráán nunca RREQ procedentes de S porque se n nunca RREQ procedentes de S porque se encuentra fuera de los correspondientes rangos de cobertura.encuentra fuera de los correspondientes rangos de cobertura.


B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

[S,C,G,K]

[S,E,F,J]B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

[S,E,F,J,M]

Descubrimiento de Ruta en Descubrimiento de Ruta en DSR (IV)DSR (IV)

Cuando el nodo destino recibe la peticiCuando el nodo destino recibe la peticióón de ruta, devuelve un n de ruta, devuelve un paquete de paquete de respuesta de ruta (RREP) respuesta de ruta (RREP) al nodo iniciador del al nodo iniciador del proceso que almacenarproceso que almacenaráá esta ruta en su cachesta ruta en su cachéé..El paquete RREP se envEl paquete RREP se envíía hacia el origen siguiendo la ruta invertida a hacia el origen siguiendo la ruta invertida que fue aque fue aññadida al paquete RREQ. Si no se puede, se iniciaradida al paquete RREQ. Si no se puede, se iniciaráá un un nuevo proceso de descubrimiento de ruta por parte de D.nuevo proceso de descubrimiento de ruta por parte de D.


B

A

S EF

H

J

D

C

G

IK

Z

Y

M

N

L

RREP [S,E,F,J,D]

Descubrimiento de Ruta en Descubrimiento de Ruta en DSR (V)DSR (V)

BufferBuffer de envde envíío Contiene una copia de cada paquete o Contiene una copia de cada paquete que no se puede enviar porque el nodo no dispone de una que no se puede enviar porque el nodo no dispone de una ruta hacia el destino.ruta hacia el destino.Si al nodo que llega un RREQ , ya llegSi al nodo que llega un RREQ , ya llegóó recientemente otro recientemente otro RREQ con el mismo identificador de peticiRREQ con el mismo identificador de peticióón y direccin y direccióón n destino se descarta el paquete.destino se descarta el paquete.Si al nodo llega un RREQ cuya direcciSi al nodo llega un RREQ cuya direccióón estn estáá incluida en dicho incluida en dicho paquete se descarta el paquete.paquete se descarta el paquete.En otro caso se aEn otro caso se aññade la propia direcciade la propia direccióón del nodo al n del nodo al paquete RREQ y se propaga mediantepaquete RREQ y se propaga mediante broadcastbroadcast..El paquete RREP se puede enviar por la ruta invirtiendo la El paquete RREP se puede enviar por la ruta invirtiendo la ruta del paquete RREQ si y solo si se consideran enlaces ruta del paquete RREQ si y solo si se consideran enlaces bidireccionalesbidireccionales..Si los enlaces son unidireccionales, se inicia un proceso de Si los enlaces son unidireccionales, se inicia un proceso de descubrimiento de ruta para el RREP descubrimiento de ruta para el RREP piggybackpiggyback del del paquete RREP dentro del paquete RREQ.paquete RREP dentro del paquete RREQ.


Mantenimiento de Ruta en Mantenimiento de Ruta en DSR (I)DSR (I)

A es responsable del enlace entre A y B, B serA es responsable del enlace entre A y B, B seráá responsable del responsable del enlace entre B y C y asenlace entre B y C y asíí sucesivamente.sucesivamente.Un mensaje Un mensaje acknowledgementacknowledgement ((ackack)) proporciona confirmaciproporciona confirmacióón de n de si un enlace es capaz de soportar datos.si un enlace es capaz de soportar datos.Si C no recibe un Si C no recibe un ackack de D despude D despuéés de varias peticiones, devolvers de varias peticiones, devolverááun un error de ruta (RERR)error de ruta (RERR) a A y a cualquier otro nodo que pueda a A y a cualquier otro nodo que pueda usar dicho enlace de C a D.usar dicho enlace de C a D.


Mantenimiento de Ruta en Mantenimiento de Ruta en DSR (II)DSR (II)

Cuando el nodo A Cuando el nodo A recibe el recibe el error de error de ruta RERRruta RERR elimina elimina aquellas rutas que aquellas rutas que contienen el salto contienen el salto errerróóneo de su neo de su cachcachéé de rutasde rutasPara enviar otros Para enviar otros paquetes al mismo paquetes al mismo destino E, A puede destino E, A puede usar otra ruta a E usar otra ruta a E que permanezca que permanezca almacenada en su almacenada en su cachcachéé..


Mantenimiento de Ruta en Mantenimiento de Ruta en DSR (I)DSR (I)

A es responsable del enlace entre A y B, B serA es responsable del enlace entre A y B, B seráá responsable del responsable del enlace entre B y C y asenlace entre B y C y asíí sucesivamente.sucesivamente.Un mensaje Un mensaje acknowledgementacknowledgement ((ackack)) proporciona confirmaciproporciona confirmacióón de n de si un enlace es capaz de soportar datos.si un enlace es capaz de soportar datos.Si C no recibe un Si C no recibe un ackack de D despude D despuéés de varias peticiones, devolvers de varias peticiones, devolverááun un error de ruta (RERR)error de ruta (RERR) a A y a cualquier otro nodo que pueda a A y a cualquier otro nodo que pueda usar dicho enlace de C a D.usar dicho enlace de C a D.


Respuesta a peticiones de Respuesta a peticiones de ruta usando la cachruta usando la cachéé

El nodo F recibe una RREQ para el nodo E y a su vez F tiene ya eEl nodo F recibe una RREQ para el nodo E y a su vez F tiene ya en n su cachsu cachéé una ruta desde una ruta desde éél mismo a E.l mismo a E.La concatenaciLa concatenacióón de la ruta almacenada en el paquete RREQ y la n de la ruta almacenada en el paquete RREQ y la encontrada en la cachencontrada en la cachéé de F, incluirde F, incluiráá el nodo C duplicado.el nodo C duplicado.F en este caso editarF en este caso editaráá la ruta para eliminar la duplicacila ruta para eliminar la duplicacióón.n.


LLíímite de saltos de RREQ y mite de saltos de RREQ y salvamento de paquetessalvamento de paquetes

TimeTime--toto--LiveLive (TTL)(TTL) Utilizado para limitar el Utilizado para limitar el nnúúmero de nodos intermedios permitidos a los que reenviar la mero de nodos intermedios permitidos a los que reenviar la copia de un paquete RREQ.copia de un paquete RREQ.ParParáámetro que puede afectar a la carga de la red. Se metro que puede afectar a la carga de la red. Se proponen dos tproponen dos téécnicas usadas en las implementaciones de cnicas usadas en las implementaciones de bbúúsqueda de destino:squeda de destino:–– NonNon--PropagatingPropagating–– ExpandingExpanding ringring

SalvagingSalvaging Cuando un nodo intermedio que Cuando un nodo intermedio que reenvreenvíía un paquete detecta que el siguiente salto en la ruta a un paquete detecta que el siguiente salto en la ruta original para ese paquete se ha roto, el nodo debe guardar original para ese paquete se ha roto, el nodo debe guardar ese paquete en lugar de desecharlo si dicho nodo contiene en ese paquete en lugar de desecharlo si dicho nodo contiene en su cachsu cachéé otra ruta alternativa hacia el destino del paquete.otra ruta alternativa hacia el destino del paquete.


Acortamiento de rutas Acortamiento de rutas automautomááticotico

Las rutas en uso se pueden acortar automLas rutas en uso se pueden acortar automááticamente si uno o mticamente si uno o máás s nodos intermedios en la ruta llegasen a no ser necesarios.nodos intermedios en la ruta llegasen a no ser necesarios.El nodo D escucha un paquete de datos que se estEl nodo D escucha un paquete de datos que se estáá transmitiendo transmitiendo desde B a C. Si D estdesde B a C. Si D estáá en la ruta fuente del paquete, D supone que en la ruta fuente del paquete, D supone que el nodo anterior a el nodo anterior a éél, es decir C, no se va a necesitar ml, es decir C, no se va a necesitar máás.s.D debe enviar una respuesta de rutaD debe enviar una respuesta de ruta gratuitousgratuitous a A con la nueva a A con la nueva ruta sin pasar por C: A B D Eruta sin pasar por C: A B D E


Establecimiento de flujos en Establecimiento de flujos en DSRDSR

Flujo Flujo Ruta desde el nodo origen al nodo Ruta desde el nodo origen al nodo destino representada por cada uno de los reenvdestino representada por cada uno de los reenvííos os producidos salto por salto en cada nodo de la ruta.producidos salto por salto en cada nodo de la ruta.Identificado unIdentificado uníívocamente por:vocamente por:–– DirecciDireccióón del nodo fuenten del nodo fuente–– DirecciDireccióón del nodo destinon del nodo destino–– Identificador de flujo Identificador de flujo ((flowflow ID)ID)

Pueden existir diferentes flujos para alcanzar un Pueden existir diferentes flujos para alcanzar un mismo destino. Uno de estos flujos es el que se mismo destino. Uno de estos flujos es el que se considera como considera como flujo por defecto.flujo por defecto.Utilidad de definir flujos:Utilidad de definir flujos:–– Se suprime la lista fuente de la cabecera del paquete Se suprime la lista fuente de la cabecera del paquete

reduce el reduce el overheadoverhead del protocolo.del protocolo.


CachCachéé de rutas en DSRde rutas en DSR

Cada nodo implementado en DSR debe mantener una cachCada nodo implementado en DSR debe mantener una cachéé..–– AAññade informaciade informacióón conforme aprende nuevos enlaces entre nodos n conforme aprende nuevos enlaces entre nodos

en la red.en la red.–– Elimina informaciElimina informacióón conforme aprende que enlaces en la red se han n conforme aprende que enlaces en la red se han

roto.roto.CaraterCarateríísticastica sobre otros protocolos como AODV capacidad sobre otros protocolos como AODV capacidad para soportar almacenamiento de mpara soportar almacenamiento de máás de una ruta para cada s de una ruta para cada destino en la cachdestino en la cachéé..Distintas alternativas para buscar en la cachDistintas alternativas para buscar en la cachéé y seleccionar la y seleccionar la mejor ruta de entre todas la encontradas hacia el destino.mejor ruta de entre todas la encontradas hacia el destino.TamaTamañño cacho cachéé puede ser fijo o variable. Distintas polpuede ser fijo o variable. Distintas polííticas ticas para el manejo de entradas y de reemplazos.para el manejo de entradas y de reemplazos.Dos tipos de organizaciDos tipos de organizacióón de la cachn de la cachéé::–– OrganizaciOrganizacióón de tipo n de tipo pathpath cachecache–– OrganizaciOrganizacióón de tipo n de tipo link link cachecache


Tablas en DSRTablas en DSR

Tabla de peticiTabla de peticióón de rutan de ruta Almacena Almacena informaciinformacióón sobre los RREQ que han sido generados o n sobre los RREQ que han sido generados o reenviados por un nodo. reenviados por un nodo.

Tabla de respuestas de ruta Tabla de respuestas de ruta gratuitousgratuitousAlmacena informaciAlmacena informacióón sobres RREP n sobres RREP gratuitousgratuitous

enviados por ese nodo como parte del proceso de enviados por ese nodo como parte del proceso de acortamiento de rutas automacortamiento de rutas automáático. tico.

Tabla de flujosTabla de flujos Almacena informaciAlmacena informacióón acerca n acerca de los flujos que han sido utilizados por los paquetes enviados de los flujos que han sido utilizados por los paquetes enviados o reenviados recientemente por ese nodo.o reenviados recientemente por ese nodo.

Tabla de identificadores de flujo por Tabla de identificadores de flujo por defectodefecto Almacena informaciAlmacena informacióón para cada n para cada prejaprejaorigenorigen--destino para la cual un nodo reenvdestino para la cual un nodo reenvíía paquetes.a paquetes.


Formato cabecera de Formato cabecera de opciones DSRopciones DSR

Incluida en la cabecera IP del paquete.Incluida en la cabecera IP del paquete.Cabecera de opciones DSR Cabecera de opciones DSR PorciPorcióón de n de longitud fija + secuencia de ceros o mlongitud fija + secuencia de ceros o máás opciones s opciones DSR.DSR.


OpciOpcióón de Peticin de Peticióón de Rutan de Ruta

Direcciones [1Direcciones [1……n]n] DirecciDireccióón del in del i--éésimosimo nodo nodo grabado en la opcigrabado en la opcióón de peticin de peticióón de ruta.n de ruta.


OpciOpcióón de Respuesta de n de Respuesta de RutaRuta

Direcciones [1Direcciones [1……n]n] Ruta fuente que estRuta fuente que estáásiendo devuelta en la respuesta de ruta.siendo devuelta en la respuesta de ruta.


OpciOpcióón de Error de Rutan de Error de Ruta

Tipo de errorTipo de error Actualmente se definenActualmente se definen–– Node_UnreachableNode_Unreachable–– Flow_State_Not_SupportedFlow_State_Not_Supported–– Option_Not_SupportedOption_Not_Supported


ExtensiExtensióón de opciones para n de opciones para estado de flujo en DSRestado de flujo en DSR

La extensiLa extensióón para estado de flujo es opcional en n para estado de flujo es opcional en DSR. DSR.

Requiere un nuevo tipo de cabeceraRequiere un nuevo tipo de cabecera CabeceraCabecerade estado de flujo de DSR.de estado de flujo de DSR.Lleva informaciLleva informacióón del identificador de flujo y el n del identificador de flujo y el contador de saltos del flujo que sigue el paquetecontador de saltos del flujo que sigue el paquete


GeneraciGeneracióón de un paqueten de un paquete

Cuando se genera un paquete el nodo de Cuando se genera un paquete el nodo de encaminamiento debe buscar en su cachencaminamiento debe buscar en su cachéé una una ruta para la direcciruta para la direccióón destino n destino

I.I. Si la encuentra selecciona una de ellas para Si la encuentra selecciona una de ellas para enviar el paquete. El paquete no contendrenviar el paquete. El paquete no contendráá opciopcióón de n de peticipeticióón de ruta. Si la longitud es mayor que 1 se n de ruta. Si la longitud es mayor que 1 se insertarinsertaráá la opcila opcióón de ruta fuente DSR.n de ruta fuente DSR.

II.II. Si no se encuentra alguna ruta en la cachSi no se encuentra alguna ruta en la cachéé se se inicia un proceso de descubrimiento de ruta hacia dicho inicia un proceso de descubrimiento de ruta hacia dicho destino.destino.

a)a) Se aSe aññade la opciade la opcióón de peticin de peticióón de ruta en la cabecera de n de ruta en la cabecera de opciones DSR del paquete y se reemplaza el campo de opciones DSR del paquete y se reemplaza el campo de direccidireccióón IP con la direccin IP con la direccióón de n de broadcastbroadcast..

b)b) O se salva el paquete en el buffer de envO se salva el paquete en el buffer de envíío y se inserta la o y se inserta la peticipeticióón de ruta en otro paquete .n de ruta en otro paquete .


Procesado de un paquete Procesado de un paquete recibidorecibido

Cuando un nodo recibe un paquete reenviado, Cuando un nodo recibe un paquete reenviado, escuchado o como destino finalescuchado o como destino final

I.I. Si el paquete contiene una cabecera de opciones DSR Si el paquete contiene una cabecera de opciones DSR el nodo debe procesar cualquiera de las posibles el nodo debe procesar cualquiera de las posibles opciones contenidasopciones contenidas

OpciOpcióón de respuesta de rutan de respuesta de rutaOpciOpcióón de peticin de peticióón de rutan de rutaOpciOpcióón de error de rutan de error de rutaOpciOpcióón de reconocimienton de reconocimientoOpciOpcióón de ruta fuenten de ruta fuente

II.II. Si la direcciSi la direccióón IP de la cabecera coincide con la n IP de la cabecera coincide con la direccidireccióón IP del paqueten IP del paquete

El nodo elimina la cabecera de opciones DSR y El nodo elimina la cabecera de opciones DSR y todas las opciones DSR todas las opciones DSR incluincluíídasdasPasa el resto del paquete al nivel de redPasa el resto del paquete al nivel de red


ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).Protocolos de encaminamiento en redes Protocolos de encaminamiento en redes Ad Ad HocHoc..Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la norma.n la norma.

Protocolos de encaminamiento Protocolos de encaminamiento basados basados en potencia.en potencia.Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.


Rotura de enlacesRotura de enlaces

Cuando Cuando una ruta una ruta se se rompe rompe hay que hay que iniciar iniciar un un nuevo nuevo proceso proceso de de descubridescubrimiento miento de rutade ruta

Generar nuevos paquetes de control con Generar nuevos paquetes de control con lo que se incrementa el lo que se incrementa el overheadoverhead..

Aumenta el retardo que sufren los Aumenta el retardo que sufren los paquetes para ser entregados en espera paquetes para ser entregados en espera del nuevo descubrimiento de rutadel nuevo descubrimiento de ruta

Se pueden producir pSe pueden producir péérdidas de paquetesrdidas de paquetes

Disminuye el rendimiento de la redDisminuye el rendimiento de la red

Aumenta el consumo de potencia de los Aumenta el consumo de potencia de los dispositivos mdispositivos móóvilesviles


Objetivo protocolos de Objetivo protocolos de encaminamientoencaminamiento

ObjetivoObjetivo Mantener en funcionamiento la red tanto Mantener en funcionamiento la red tanto tiempo como sea posible.tiempo como sea posible.

Se necesita por tanto que la Se necesita por tanto que la duraciduracióónn de la ruta elegida por el de la ruta elegida por el protocolo de encaminamiento sea la protocolo de encaminamiento sea la mmááxima posiblexima posible, es decir, , es decir, que el que el tiempo de vidatiempo de vida de la ruta sea de la ruta sea mmááximoximo..

ParParáámetro del que depende la estabilidad del enlace metro del que depende la estabilidad del enlace la la movilidad de los nodos.movilidad de los nodos.

Un enlace se rompe un nodo sale fuera del rango de Un enlace se rompe un nodo sale fuera del rango de transmisitransmisióón del otro.n del otro.


Tiempo de vida de las rutas Tiempo de vida de las rutas (I)(I)

AsunciAsuncióón:n:Tiempo de duraciTiempo de duracióón ruta Estabilidad ruta Tiempo de vidan ruta Estabilidad ruta Tiempo de vida

Ruta estRuta estáá compuesta de mcompuesta de múúltiples enlaces inalltiples enlaces inaláámbricos Si uno mbricos Si uno se rompe, la ruta deja de ser se rompe, la ruta deja de ser úútiltil..

Probabilidad de fallo de un enlace Probabilidad de fallo de un enlace PPfallo_enlacefallo_enlace(i(i))

Probabilidad de fallo de una ruta compuesta de N enlaces:Probabilidad de fallo de una ruta compuesta de N enlaces:


∏=

−−=N

ienlacefallorutafallo PP

1__ ))1(1(1

Tiempo de vida de las rutas Tiempo de vida de las rutas (II)(II)

Reducir la Reducir la tasa de tasa de fallos en fallos en rutasrutas

Disminuir la tasa de fallos de enlacesDisminuir la tasa de fallos de enlaces

Disminuir el nDisminuir el núúmero de enlaces que mero de enlaces que componen la ruta.componen la ruta.


Si se quiere reducir el nSi se quiere reducir el núúmero de enlaces Se tiende a mero de enlaces Se tiende a seleccionar enlaces entre nodos alejados Incrementa tasseleccionar enlaces entre nodos alejados Incrementa tasa a de fallos de los enlaces.de fallos de los enlaces.

Si se seleccionan enlaces cortos Ruta total tiene mayorSi se seleccionan enlaces cortos Ruta total tiene mayornnúúmero de nodos Incrementa el retardo y la tasa de mero de nodos Incrementa el retardo y la tasa de error de los paquetes debido a colisiones.error de los paquetes debido a colisiones.

Tiempo de vida de las rutas Tiempo de vida de las rutas (III)(III)

Ruta con enlaces alejados.Ruta con enlaces alejados.–– EnvEnvíío de paquetes con bajo o de paquetes con bajo

retardoretardo–– Un pequeUn pequeñño movimiento de un o movimiento de un

nodo rompernodo romperíía la ruta a la ruta incrementando el retardo total incrementando el retardo total de transmiside transmisióónn

Ruta con enlaces cercanos.Ruta con enlaces cercanos.–– Longitud total de la ruta es Longitud total de la ruta es

mayor pero los enlaces son mmayor pero los enlaces son máás s establesestables

–– Se pueden producir mSe pueden producir máás errores s errores de transmiside transmisióón en los paquetesn en los paquetes


Tiempo de vida de las rutas Tiempo de vida de las rutas (IV)(IV)

En una red Ad En una red Ad HocHoc de alta densidad Las rutas mde alta densidad Las rutas máás cortas s cortas compuesta de enlaces alejados suelen ser mcompuesta de enlaces alejados suelen ser máás inestables.s inestables.

Los nodos estLos nodos estáán localizados en el borde del rango de transmisin localizados en el borde del rango de transmisióón n de otros nodos. Un pequede otros nodos. Un pequeñño movimiento provoca la rotura del o movimiento provoca la rotura del enlaceenlace Efecto bordeEfecto borde ((edgeedge effecteffect))


Conocimiento Conocimiento a priori sobre a priori sobre la rotura de la rotura de rutasrutas

ReconfiguraciReconfiguracióónn anticipada incrementa anticipada incrementa overheadoverhead

ReconfiguraciReconfiguracióónn retrasada incrementa retardoretrasada incrementa retardo

Modelos de movilidad (I)Modelos de movilidad (I)


El tiempo El tiempo de vida de de vida de las rutas las rutas dependedepende

Velocidad de los nodosVelocidad de los nodos

DirecciDireccióón de movimiento de los nodosn de movimiento de los nodos

El modelo de movilidad de los nodos juega un papel esencial en El modelo de movilidad de los nodos juega un papel esencial en el encaminamiento Ad el encaminamiento Ad HocHoc..

Si el patrSi el patróón de movimiento es n de movimiento es determinista determinista Se puede Se puede determinar analdeterminar analííticamente el tiempo de vida de las rutas. Resulta ticamente el tiempo de vida de las rutas. Resulta altamente improbable.altamente improbable.

Si el patrSi el patróón de movimiento es n de movimiento es aleatorioaleatorio SSóólo se puede lo se puede hacer una estimacihacer una estimacióón del tiempo de vida. Ann del tiempo de vida. Anáálisis lisis probabilprobabilíísticostico..

Longevidad de las rutas en Longevidad de las rutas en funcifuncióón de los modelos de n de los modelos de

movilidadmovilidad

Varios modelos para estudiar sus efectos en la longevidad de las rutas.Algunos tienen soluciones analíticas y otros no.– Determinista – Parcialmente determinista – Movimiento de Brownian– Movimiento Brownian con deriva – Random Waypoint


Protocolos basados en Protocolos basados en potencia (I)potencia (I)

Si se consigue predecir el movimiento de los nodos se podrían conseguir rutas más estables.

Actualmente existen métodos para conocer la posición de los nodos en cada instante de tiempo:

– GPS (Global Position System) Costoso

Se intentan buscar alternativas que de forma indirecta proporcionen información acerca de dicha posición.– Potencia de la señal recibida


Protocolos basados en Protocolos basados en potencia (II)potencia (II)

Objetivo protocolo basados en potencia:– Conseguir rutas más estables

Algunos ejemplos:– SSA (Signal Stability-Based Adaptive Routing).– RABR (Routelifetime Assessment Based Routing).– RFCP (Route Fragility Coefficient Protocol).– MPSR (Multipath Power Sensitive Routing Protocol).– FAR (Flow Augmentation Routing Protocol).– OMMP (Online Max-Min Routing Protocol).– PLRP (Power-Aware Localized Routing Protocol).– MERP (Minimum Energy Routing Protocol).


ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).Protocolos de encaminamiento en redes Protocolos de encaminamiento en redes

Ad Ad HocHoc..Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la norma.n la norma.Protocolos de encaminamiento basados Protocolos de encaminamiento basados

en potencia.en potencia.

Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.


SIMULADORES DE REDESSIMULADORES DE REDES

Cada vez mCada vez máás necesarioss necesarios

Simuladores de redes Simuladores de redes actuaclesactuacles–– GloMoSimGloMoSim (Global (Global MobileMobile

InformationInformation SystemSystemSimulationSimulation LibraryLibrary))

–– NCTUnsNCTUns ((NationalNational ChiaoChiaoTungTung UniversityUniversity ofof TaiwanTaiwanNetworkNetwork Simulator)Simulator)

–– OMNeTOMNeT++ ++ ((ObjectiveObjectiveModular Modular NetworkNetwork TetbedTetbed in in C++)C++)

–– OPNET OPNET ((OptimizedOptimized NetworkNetworkEngineeringEngineering ToolsTools))

–– NSNS--2 2 ((NetowrkNetowrk SimulatorSimulator--2)2)


NSNS--2 (2 (NetworkNetwork Simulator 2)Simulator 2)

Simulador de eventos discretosSimulador de eventos discretosImplementa los principales protocolos como IP, Implementa los principales protocolos como IP, TCP, UDP, FTP, TCP, UDP, FTP, HTTPHTTP……Permite tasa de trPermite tasa de trááfico constante CBR y variable fico constante CBR y variable VBR.VBR.Funciona tanto para redes fijas como inalFunciona tanto para redes fijas como inaláámbricas.mbricas.Amplia elecciAmplia eleccióón en cuanto a escenarios de n en cuanto a escenarios de simulacisimulacióón. n. Posee interfaz grPosee interfaz grááfico de usuario conocido como fico de usuario conocido como NAM.NAM.SoftwareSoftware libre.libre.Herramienta pionera en su campo y por tanto muy Herramienta pionera en su campo y por tanto muy divulgada.divulgada.


NSNS--2 (2 (NetworkNetwork Simulator 2)Simulator 2)

Desarrollado por la universidad de Berkeley en C++ t OTcl(Lenguaje de scripts orientados a objeto).Actualmente forma parte del proyecto VINT.Estructura bEstructura báásica del NSsica del NS


GeneraciGeneracióón n ScriptScript (I)(I)

Para simular los escenarios de simulaciPara simular los escenarios de simulacióón en este n en este proyecto se necesitproyecto se necesitóó generar generar scriptsscripts..–– DefiniciDefinicióón n opciones opciones canal, tipo de propagacicanal, tipo de propagacióón, n,

tipo de interfaces de red y capa MAC, disciplinas de cola, tipo de interfaces de red y capa MAC, disciplinas de cola, tipos de antenas de los nodos, dimensiones topologtipos de antenas de los nodos, dimensiones topologíía a escenarios, nescenarios, núúmero de nodos a simular, tiempo de mero de nodos a simular, tiempo de simulacisimulacióónn…………

–– Crear instancia Crear instancia objeto simuladorobjeto simulador crean nodos y crean nodos y enlaces, conectan componentes de red creados, crean enlaces, conectan componentes de red creados, crean conexiones entre los conexiones entre los agentesagentes……

–– Crear Crear objetos de trazasobjetos de trazas construyen archivos de construyen archivos de salida de la simulacisalida de la simulacióón y directorio de trabajo donde se n y directorio de trabajo donde se alamacenanalamacenan..

–– Crear Crear objeto simulador de eventosobjeto simulador de eventos almacena almacena informaciinformacióón global sobre el estado del medio, la red o los n global sobre el estado del medio, la red o los nodos.nodos.


GeneraciGeneracióón n ScriptScript (II)(II)

GeneraciGeneracióón de n de scriptsscripts::–– CreaciCreacióón de n de nodosnodos y su y su configuraciconfiguracióón n posicionamiento en el posicionamiento en el

entorno de simulacientorno de simulacióón y dotacin y dotacióón de direccin de direccióón y velocidad de n y velocidad de movimiento.movimiento.

–– GeneraciGeneracióón de n de trtrááficofico comportamiento del escenario comportamiento del escenario


NS proporciona herramientas para la generación automática

Generador de movimiento de los nodos Random Waypoint

Generador de tráfico CBR.

AnAnáálisis de los resultados lisis de los resultados generadosgenerados

DespuDespuéés de arrancar la simulacis de arrancar la simulacióón, NS genera unos archivos n, NS genera unos archivos de salida que contienen los resultados del ande salida que contienen los resultados del anáálisis.lisis.

–– Archivo con extensiArchivo con extensióón .n .trtr–– Archivo con extensiArchivo con extensióón. n. namnam


Misma información pero en formato distinto

Estudio de ficheros resulta largo y tedioso AnEstudio de ficheros resulta largo y tedioso Anáálisis ejecutando lisis ejecutando programa en lenguaje programa en lenguaje PERLPERL ((PracticalPractical ExtractionExtraction andand reportreportLanguajeLanguaje))

-- Utilizado para filtrar, obtener informaciUtilizado para filtrar, obtener informacióón de ficheros y realizar n de ficheros y realizar bbúúsquedas.squedas.

Se empleSe empleóó en este proyecto para:en este proyecto para:-- Filtrado por trFiltrado por trááfico CBR (paquetes de datos y control)fico CBR (paquetes de datos y control)-- Filtrado por nivel de redFiltrado por nivel de red-- Filtrado por paquetes enviados y recibidosFiltrado por paquetes enviados y recibidos-- Almacenamiento datos en estructura de tipo Almacenamiento datos en estructura de tipo HASHHASH

ModificaciModificacióón de la n de la implementaciimplementacióón de DSRn de DSR

ModificaciModificacióón de la n de la cabecera de los paquetescabecera de los paquetes para para almacenar informacialmacenar informacióón sobre la potencia de recepcin sobre la potencia de recepcióón de n de dicho paquete en un nododicho paquete en un nodo–– CreaciCreacióón de un nuevo campo de potencia y mn de un nuevo campo de potencia y méétodos para todos para

acceder a ella (lectura y escritura)acceder a ella (lectura y escritura)–– Desarrollo Desarrollo softwaresoftware para inicializacipara inicializacióón y actualizacin y actualizacióón de dicha n de dicha

potenciapotenciaModificaciModificacióón de la n de la estructura de rutasestructura de rutas usada por DSR.usada por DSR.–– ImplementaciImplementacióón propiedad de potencia asociada a cada rutan propiedad de potencia asociada a cada ruta–– ModificaciModificacióón n softwaresoftware para inicializacipara inicializacióón y actualizacin y actualizacióón de dicha n de dicha

propiedadpropiedad–– Desarrollo Desarrollo softwaresoftware para insercipara insercióón de rutas en la cachn de rutas en la cachéé de rutas de rutas

de DSR.de DSR.DiseDiseñño o softwaresoftware para para eleccieleccióón de rutasn de rutas en la cachen la cachéé::–– ModificaciModificacióón del tipo de bn del tipo de búúsqueda de rutas en la cachsqueda de rutas en la cachéé–– ElecciEleccióón de ruta deseadan de ruta deseada


ObjetivosObjetivos

Dos nuevas estrategias de encaminamientoDos nuevas estrategias de encaminamiento–– CMPMCMPM o Camino de Mo Camino de Mááxima Potencia Mxima Potencia Míínimanima–– CMSMPM CMSMPM o Camino de Menor No Camino de Menor Núúmero de Saltos con mero de Saltos con

MaximaMaxima Potencia MPotencia Míínimanima

ParParáámetros a medir para la evaluacimetros a medir para la evaluacióón de estas n de estas nuevas mnuevas méétricas de encaminamientotricas de encaminamiento–– Porcentaje de pPorcentaje de péérdidas de Paquetes Parrdidas de Paquetes Paráámetro metro

opuesto al PDR opuesto al PDR ((PacketPacket DeliveryDelivery Ratio)Ratio)–– Retardo ExtremoRetardo Extremo--ExtremoExtremo ((EndEnd--ToTo--EndEnd DelayDelay))–– Sobrecarga Sobrecarga ((OverheadOverhead))


Escenarios de SimulaciEscenarios de Simulacióónn


Espacio LibreModelo de Propagación

802.11b RTS/CTS habilitadoNivel de enlace

64 paquetesTamaño cola interna

DSRProtocolo Ad Hoc

3Nº de ejecuciones por punto

250mRango transmisión inalámbrico

1000 sTiempo de simulación

10 fuentes CBRTasa = 10 paquetes/sTamaño de paquete = 512 Bytes

Modelo de tráfico

Modified Random WayPointVelocidad máxima = [1,10] m/sVelocidad mínima = 1 m/s

Patrón de movilidad

50Nº Terminales

1500m x 300mÁrea de simulación

Resultados: Porcentaje de Resultados: Porcentaje de paquetes recibidospaquetes recibidos


Resultados: RetardoResultados: Retardo


Resultados: SobrecargaResultados: Sobrecarga


ÍÍndicendice

Redes MRedes Móóviles Ad viles Ad HocHoc ((MANETsMANETs).).Protocolos de encaminamiento en redes Protocolos de encaminamiento en redes

Ad Ad HocHoc..Especificaciones DSR segEspecificaciones DSR segúún la norma.n la norma.Protocolos de encaminamiento basados Protocolos de encaminamiento basados

en potencia.en potencia.Estudio por simulaciEstudio por simulacióón.n.

Conclusiones.Conclusiones.LLííneas futuras.neas futuras.


ConclusionesConclusiones

El comportamiento de las redes Ad El comportamiento de las redes Ad HocHoc se ve afectado por diversos se ve afectado por diversos parparáámetros, en especia, por el movimiento de los nodos.metros, en especia, por el movimiento de los nodos.No siempre la elecciNo siempre la eleccióón de la ruta por menor nn de la ruta por menor núúmero de saltos es la mero de saltos es la mejor aunque es un factor importante.mejor aunque es un factor importante.Una mejora en la estabilidad de los enlaces provoca:Una mejora en la estabilidad de los enlaces provoca:

–– Un aumento del tiempo de vida de las rutas.Un aumento del tiempo de vida de las rutas.–– ReducciReduccióón del n del overheadoverhead asociado.asociado.–– DisminuciDisminucióón de la probabilidad de colisiones de los n de la probabilidad de colisiones de los pquetespquetes–– Se reduce el retardo promedio que tarda un paquete en ser Se reduce el retardo promedio que tarda un paquete en ser

entregado a su destinoentregado a su destinoSe ha escrito un artSe ha escrito un artíículo firmado por culo firmado por A.TriviA.Triviññoo, , I.NievesI.Nieves, , E.Casilari,FJE.Casilari,FJ. Gonz. Gonzáález y titulado lez y titulado ““RoutingRouting Ad Ad HocHoc basado en la basado en la estabilidad de las rutasestabilidad de las rutas”” aceptado en la URSI 2006. Oviedoaceptado en la URSI 2006. Oviedo


LLííneas Futurasneas Futuras

Simulaciones con distintos parSimulaciones con distintos paráámetros de la red, trafico, metros de la red, trafico, tiempo de pausa de los nodos, distintos patrones de tiempo de pausa de los nodos, distintos patrones de movimientomovimiento……Mismo diseMismo diseñño de eleccio de eleccióón de rutas usando otra n de rutas usando otra alternativa de estructura de la cachalternativa de estructura de la cachéé basada en basada en linkslinks..Modificaciones a las mModificaciones a las méétricas de encaminamientotricas de encaminamiento–– Respuesta a paquetes RREQ en base al campo de tiempo de Respuesta a paquetes RREQ en base al campo de tiempo de

vida (TTL) como alternativa a la potencia de recepcivida (TTL) como alternativa a la potencia de recepcióón.n.–– Sondeo de la distancia entre nodos viendo el tiempo de Sondeo de la distancia entre nodos viendo el tiempo de

respuesta a paquetes enviados. En funcirespuesta a paquetes enviados. En funcióón a este tiempo se n a este tiempo se pueden seleccionar rutas mpueden seleccionar rutas máás estables.s estables.


FinFin


Estudio del encaminamiento basado en la estabilidad del...

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