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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARCENTRO DE CINCIAS EXATAS E NATURAIS
COLEGIADO DO CURSO DE CINCIA DA COMPUTAO
Weverton Luis da Costa Cordeiro
Provisionamento de Qualidade de Servio em Redes Ad Hoc Sem Fio Utilizando Medio de
Retardo de Enlace
Belm
2007
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARCENTRO DE CINCIAS EXATAS E NATURAIS
COLEGIADO DO CURSO DE CINCIA DA COMPUTAO
Weverton Luis da Costa Cordeiro
Provisionamento de Qualidade de Servio em Redes Ad Hoc Sem Fio Utilizando Medio de
Retardo de Enlace
Trabalho de Concluso de Curso
apresentado para obteno do grau
de Bacharel em Cincia da
Computao.
Orientador: Prof. Dr. Antnio Jorge
Gomes Abelm
Belm
2007
2UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARCENTRO DE CINCIAS EXATAS E NATURAIS
COLEGIADO DO CURSO DE CINCIA DA COMPUTAO
Weverton Luis da Costa Cordeiro
Provisionamento de Qualidade de Servio em Redes Ad Hoc Sem Fio Utilizando Medio de
Retardo de Enlace
Trabalho de Concluso de Curso apresentado para obteno
do grau de Bacharel em Cincia da Computao.
Data da defesa: 23/02 /2007
Conceito: ExcelenteBanca Examinadora
Prof. Dr. Antnio Jorge Gomes AbelmDepartamento de Informtica/UFPA - Orientador
Prof. Dr. Kelvin Lopes Dias
Departamento de Engenharia Eltrica e Computao /UFPA - Membro
Prof. Msc. Elisngela Santana AguiarUniversidade da Amaznia - Membro
3Aos meus pais, Weliton de Lima
Cordeiro e Ana Margarete da
Costa Cordeiro, meus irmos
Werley da Costa Cordeiro e Lis
Marina da Costa Cordeiro. Minha
tia Marins Vieira da Costa e
Aldete das Graas Serra da Costa
e Ladislau Cavalheiro da Costa.
4AGRADECIMENTOS
Agradeo primeiramente a Deus por todas as oportunidades que Ele me
ofereceu, desde o incio em Itaituba, Par, at o presente momento. Bem sei que
tudo o que consegui em toda a minha vida foi com a ajuda dEle, e que Ele sempre esteve e sempre estar comigo durante toda a minha vida. Toda a honra e toda a
glria seja dada ao Nosso Senhor Jesus Cristo.
Agradeo aos meus pais, Weliton e Ana Margarete, e meus irmos Werley e
Lis Marina, pelo apoio incondicional que sempre tive em todos os momentos da
minha vida. Quero que vocs saibam que eles so muito especiais para mim.
Agradeo minha tia Marins Vieira da Costa, a qual foi a primeira pessoa
a me apoiar aqui em Belm, tanto materialmente quanto espiritualmente.
Agradeo a Deus por ter colocado a senhora no meu caminho.
Agradeo tambm Aldete das Graas e ao Ladislau Cavalheiro da Costa,
os quais me adotaram como um filho durante a minha estadia em Belm. Meus
especiais agradecimentos tambm Ana Carolina Serra da Costa, Anderson Jorge
Serra da Costa e Maria Auxiliadora da Silva Tavares.
Aos professores Antnio Jorge Gomes Abelm, Carla Alessandra Lima Reis
e Rodrigo Quites Reis, pela grande e valorosa amizade e pelo apoio prestado durante todo o curso.
Por fim, agradeo a todos que sempre estiveram comigo durante esses
cinco anos, especialmente aos meus grandes amigos do GERCOM e do LABES.
Tambm aos meus amigos e colegas da universidade, pessoas com quem
compartilhei inesquecveis momentos . Muito obrigado a todos.
5I haven't failed. I've just found 10,000 ways that don't work.
Thomas Alva Edison
You'll never get to heaven if
you're scared of gettin' high...
Kylie Minogue
The important thing is not to
stop questioning.
Albert Einstein
With men this is impossible: but
with God all things are possible.
Matthew 19:26
6SUMRIO
LISTA DE TABELAS......................................................................................................................8LISTA DE FIGURAS......................................................................................................................9LISTA DE SIGLAS......................................................................................................................11RESUMO..................................................................................................................................13ABSTRACT...............................................................................................................................14
1. INTRODUO .......................................................................................................................15
1.1. MOTIVAO......................................................................................................................161.2. OBJETIVOS........................................................................................................................18
1.3. ORGANIZAO...................................................................................................................18
2. PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PARA REDES AD HOC SEM FIO..................................................202.1. TIPOS DE PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PARA REDES AD HOC...............................................21
2.1.1. Protocolos Pr- Ativos ..........................................................................................21
2.1.2. Protocolos Reativos ...............................................................................................22
2.1.3. Protocolos Hbridos ..............................................................................................23
2.2. ANLISE COMPARATIVA......................................................................................................24
2.3. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO...................................................................................27
3. ESTIMATIVA DE CAPACIDADE DE ENLACE................................................................................283.1. TCNICAS ATIVAS..............................................................................................................30
3.1.1. CapProbe ..................................................................................................................31
3.1.2. AdHoc Probe ...........................................................................................................32
3.1.2.1. Problema de Sincronizao do Relgio do Sistema ...............................33
3.2. TCNICAS PASSIVAS............................................................................................................34
3.2.1. TFRC Probe ..............................................................................................................353.2.2. TCP Probe ................................................................................................................36
3.3. ANLISE COMPARATIVA......................................................................................................37
3.4. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO...................................................................................38
4. O PROTOCOLO DE ROTEAMENTO OLSR................................................................................39
74.1. EXTENSES PARA O PROTOCOLO OLSR................................................................................43
4.1.1. Alteraes no Algoritmo de Seleo de MPRs...............................................44
4.1.2. QOLSR.......................................................................................................................454.1.3. OLSR- ETX................................................................................................................48
4.1.3.1. A Mtrica ETX..................................................................................................48
4.1.3.2. O Protocolo OLSR- ETX..................................................................................52
4.1.4. OLSR- ML..................................................................................................................544.2. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO...................................................................................57
5. UMA EXTENSO PARA O PROTOCOLO OLSR BASEADO NA MTRICA DE RETARDO DE TRANSMISSO DO ENLACE.........................................................................................................58
5.1. EXTENSO PROPOSTA.........................................................................................................595.2. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO...................................................................................64
6. ESTUDO DE CASO................................................................................................................656.1. O PROJETO REMESH..........................................................................................................656.2. O CENRIO ESTUDADO E CONFIGURAES DA SIMULAO......................................................666.3. METODOLOGIA EMPREGADA.................................................................................................696.4. ANLISE DOS RESULTADOS..................................................................................................70
6.4.1. Avaliao do Atraso Mdio .................................................................................736.4.2. Avaliao do Jitter Mdio ....................................................................................766.4.3. Avaliao da Vazo Mdia ...................................................................................806.4.3. Avaliao da Probabilidade Mdia de Bloqueio .............................................84
6.5. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULO...................................................................................877. CONCLUSES.......................................................................................................................88
7.1. RESUMO DAS CONTRIBUIES..............................................................................................88
7.2. ANLISE CRTICA DO MODELO............................................................................................897.3. QUESTES ABERTAS E TRABALHOS FUTUROS.........................................................................907.4. CONSIDERAES FINAIS.......................................................................................................91
REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS....................................................................................................93
8LISTA DE TABELAS
TABELA 2.1: PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PR- ATIVOS.............................................................25
TABELA 2.2: PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO REATIVOS.................................................................26TABELA 2.3: PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PR- ATIVOS.............................................................27TABELA 3.1: ALGORITMOS DE ESTIMATIVA DE CAPACIDADE DE ENLACE...........................................38TABELA 6.1: PARMETROS UTILIZADOS NA SIMULAO...............................................................67TABELA 6.2: CONFIGURAO DAS CHAMADAS VOIP..................................................................69TABELA 6.3: CONFIGURAO DOS TRFEGOS DE SEGUNDO PLANO................................................70
9LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1.1: EXEMPLO DE REDE AD HOC. AS ARESTAS INDICAM A CONECTIVIDADE BIDIRECIONAL ENTRE
OS COMPUTADORES DA REDE.......................................................................................................16FIGURA 4.1: FORMATO BSICO DE UM PACOTE DE CONTROLE DO OLSR (CLAUSEN, 2003) ............39FIGURA 4.2: ALGORITMO DE SELEO DE MPRS DO PROTOCOLO OLSR TRADICIONAL (LEGUAY, 2006) ...................................................................................................................................41FIGURA 4.3: MENSAGEM HELLO (A) CAMPO DIVULGANDO INFORMAES SOBRE GRUPO DE VIZINHOS DO N ATUAL. (B) FORMATO DO CAMPO DE CDIGO DO ENLACE, CONTIDO NA MENSAGEM HELLO, INFORMANDO QUAL O TIPO DE COMUNICAO QUE EXISTE ENTRE O N ATUAL E O GRUPO DE VIZINHOS
SUBSEQUENTES (CLAUSEN, 2003) ..............................................................................................42FIGURA 4.4: FORMATO DA MENSAGEM DE CONTROLE DE TOPOLOGIA (TC) DEFINIDA PELO PROTOCOLO OLSR (CLAUSEN, 2003) ........................................................................................................42FIGURA 4.5: ALGORITMO DE SELEO DE MPRS DO PROTOCOLO QOLSR (LEGUAY, 2006) ........46FIGURA 4.6: REDE AD HOC SIMPLES FORMADA POR 4 ESTAES....................................................51FIGURA 4.7: NOVO FORMATO DA MENSAGEM HELLO, LQ_HELLO...........................................53FIGURA 4.8: NOVO FORMATO DA MENSAGEM TC, LQ_TC.........................................................54FIGURA 4.9: REDE AD HOC COMPOSTA POR QUATRO ESTAES......................................................55FIGURA 5.1: PACOTE OLSR COM INFORMAES GERADAS PELO ALGORITMO ADHOC PROBE...........61FIGURA 5.2: MENSAGEM OLSR HELLO COM INFORMAES SOBRE RETARDO DE TRANSMISSO.......62FIGURA 5.3: MENSAGEM OLSR TC COM INFORMAES SOBRE RETARDO DE TRANSMISSO..............62FIGURA 6.1: CENRIO UTILIZADO PARA EXPERIMENTAO (AGUIAR, 2006) ................................68FIGURA 6.2: VISO GERAL DO DESEMPENHO DOS PROTOCOLOS.......................................................71FIGURA 6.3: PROBABILIDADE DE BLOQUEIO MEDIDA EM CADA UM DOS PROTOCOLOS..........................72FIGURA 6.4: ATRASO MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR...................................73FIGURA 6.5: ATRASO MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ETX.........................73FIGURA 6.6: ATRASO MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ML...........................74FIGURA 6.7: ATRASO MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- LD...........................74FIGURA 6.8: GRFICO DE TENDNCIA DE ATRASO PARA CADA UM DOS FLUXOS DE CHAMADA VOIP...75
10
FIGURA 6.9: JITTER MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR.....................................77FIGURA 6.10: JITTER MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ETX.........................77FIGURA 6.11: JITTER MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ML...........................78FIGURA 6.12: JITTER MDIO DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- LD...........................78FIGURA 6.13: GRFICO DE TENDNCIA DE JITTER PARA CADA UM DOS FLUXOS DE CHAMADA VOIP...79FIGURA 6.14: VAZO MDIA DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR..................................81FIGURA 6.15: VAZO MDIA DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ETX........................81FIGURA 6.16: VAZO MDIA DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- ML..........................82FIGURA 6.17: VAZO MDIA DAS CHAMADAS VOIP NO PROTOCOLO OLSR- LD..........................82FIGURA 6.18: GRFICO DE TENDNCIA DE VAZO PARA CADA UM DOS FLUXOS DE CHAMADA VOIP. .83FIGURA 6.19: PROBABILIDADE MDIA DE BLOQUEIO NO PROTOCOLO OLSR....................................84FIGURA 6.20: PROBABILIDADE MDIA DE BLOQUEIO PROTOCOLO OLSR- ETX...............................85FIGURA 6.21: PROBABILIDADE MDIA DE BLOQUEIO NO PROTOCOLO OLSR- ML............................85FIGURA 6.22: PROBABILIDADE MDIA DE BLOQUEIO NO PROTOCOLO OLSR- LD............................86FIGURA 6.23: GRFICO DE TENDNCIA DE PROBABILIDADE DE BLOQUEIO PARA CADA UM DOS FLUXOS DE CHAMADA VOIP......................................................................................................................86
11
LISTA DE SIGLAS
ACK AcknowlegdementADR Average Dispersion Rate
AODV Ad Hoc On Demand Distance VectorAP Access Point
CGSR Clusterhead Gateway Switch RoutingDARPA Defense Advanced Research Projects AgencyDSDV Destination Sequenced Distance VectorDSR Dynamic Source RoutingETX Estimated Transmission Count
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
IETF Internet Engineerig Task Force
IP Interet Protocol
LANMAR LandMark AdHoc Routing
LQ Link QualityMAC Media Access ControlML Minimum Losses
MPR MultiPoint Relay
MTU Maximum Transfer Unit
NLQ Neighbor Link QualityPSH PushOLSR Optimized Link State RoutingOWD One Way delayQoS Quality of ServiceQOLSR QoS- enhanced OLSRRDMAR Relative Distance Microdiversity Routing
RFC Request for CommentsRNP Rede Nacional de Ensino e Pesquisa
12
RTS Retardo de Transmisso SuavizadoRTT Round Trip Time
SHARP Sharp Hybrid Adaptive Routing ProtocolSSNR Smoothed Signal to Noise RatioSSR Signal Stability RoutingSTAR Source Tree Adaptive RoutingTC Topology ControlTCP Transmission Control ProtocolTFRC TCP- Friendly Rate ControlTORA Temporary Ordered Routing AlgorithmTTL Time to Live
UDP User Datagram Protocol
UFF Universidade Federal Fluminense
UFPA Universidade Federal do Par
VoIP Voice Over IP
WLAN Wireless Local Area Network
WRP Wireless Routing Protocol
ZRP Zone Routing Protocol
13
RESUMO
Redes ad hoc sem fio so redes formadas espontaneamente e que no
possuem uma infra- estrutura central de acesso, por exemplo um ponto de acesso
(do ingls Access Point, AP). Existem diversas propostas de protocolos de roteamento na literatura especficos para este tipo de redes. Entretanto, no
existe atualmente um protocolo de roteamento perfeitamente adequado aos
diferentes cenrios de aplicao.
Um dos principais problemas existentes neste tipo de rede prover
garantias de qualidade de servios especficas para aplicaes multimdia,
principalmente devido a fatores como o desvanecimento do sinal de rdio entre
os ns da rede e a mobilidade dos mesmos.
Uma idia para melhorar a qualidade de servio em redes ad hoc prover
ao algoritmo de roteamento mtricas que indiquem o retardo de transmisso, de
modo que enlaces com menor retardo sejam utilizados na composio de rotas.Neste trabalho apresentada uma modificao ao protocolo Optimized
Link State Routing (OLSR), um dos principais protocolos de roteamento para redes ad hoc , baseada em um algoritmo para o clculo do retardo de transmisso
entre ns participantes da rede. Simulaes da proposta realizadas com o
objetivo de validar a proposta feita neste trabalho mostraram que protocolo OLSR- Link Delay, a proposta de extenso ao OLSR deste trabalho, teve um
desempenho consideravelmente superior em relao ao OLSR original em termos
de vazo, atraso, variao de atraso e probabilidade de bloqueio.
PALAVRAS- CHAVE : Redes Ad Hoc Mveis Sem Fio, OLSR, Qualidade de Servio, Retardo de Transmisso do Enlace.
14
ABSTRACT
Wireless ad hoc network is a temporally and self- organized network
without the aid of any established infrastructure or centralized administration,
for example an Access Point (AP). There are several proposals of routing protocols tailored to the requirements of this kind of networks. Nevertheless,
there is not a routing protocol that performs well in different scenarios.
One of the main issues in ad hoc networks is the provisioning of quality of
service that meets the requirements of multimedia application's traffics, mainly
due to the radio signal vanishing among nodes and the high degree of mobility.
An idea to improve quality of service provided by this protocol is enabling
the routing algorithm calculate the routing table using the estimated link delay
metric, thus allowing that short delay links have better chances of being selected
over longer delay ones.
In this work it is presented an extension to the Optimized Link State
Routing (OLSR) protocol, one of the major protocols for ad hoc networks, based on an algorithm for link delay calculation. Simulations performed aiming to
validade this proposal have shown that OLSR- Link Delay protocol, the proposed
extension to OLSR, performed considerably better in comparison to original OLSR
in terms of throughput, delay, jitter and loss probability.
KEYWORDS : Mobile Ad Hoc Networks, OLSR, Quality of Service, Link Delay.
15
1. INTRODUORedes sem fio podem proporcionar aos usurios de dispositivos mveis a
capacidade de comunicao ubqua e fcil acesso informao, independente da
localizao. Segundo Royer & Toh (1999), existem atualmente duas variaes das redes sem fio. A primeira conhecida como rede sem fio infra- estruturada, isto
, aquelas redes com gateways fixos e cabeados, a partir dos quais os dispositivos
que fazem parte da rede sem fio ganham acesso a outras redes. Aplicaes tpicas
para este tipo de rede incluem redes locais sem fio (do ingls Wireless Local Area Network, WLAN ) e redes celulares.
O segundo tipo de redes mveis sem fio so as redes que no possuem
qualquer infra- estrutura de acesso central. Segundo Corson & Macker (1999), esse tipo de redes so geralmente conhecidas como redes auto- organizveis, redes ad
hoc mveis, redes sem fio mveis de mltiplos saltos, redes mveis de pacotes de
rdio e redes mesh mveis.
Atualmente, em funo do crescimento do segmento de computadores
pessoais portteis e da conseqente diminuio dos custos de produo desses
dispositivos, a rea de redes ad hoc sem fio tem recebido ateno especial por
parte da comunidade cientfica.
Liu (2005) define redes mveis ad hoc como sendo redes mveis sem fio formadas espontaneamente, nas quais a comunicao entre os dispositivos
envolve tipicamente o estabelecimento de rotas multihop (i.e., rotas contendo mltiplos saltos) temporrias, com cada um dos dispositivos presente na rede utilizando um ao outro como roteadores, e sem fazer uso de qualquer infra-
estrutura fixa, por exemplo um AP.
Este tipo de rede bastante flexvel, sendo largamente empregadas para
compartilhamento temporrio de informaes em conferncias, aes militares e
em aes de resgate em locais onde ocorreram desastres. Alm desses usos, as
redes ad hoc experimentam um significativo aumento de uso de cunho comercial
(Pereira, 2006).
16
Uma rede ad hoc sem fio composta por uma coleo de dispositivos
mveis (ou terminais) com a habilidade de comunicar - se entre si. Os terminais da rede so responsveis pelo estabelecimento de comunicao entre todos os
outros dispositivos que fazem parte da rede, isto , atuam como roteadores da
rede, ao mesmo tempo em que executam aplicaes para o usurio do
dispositivo, atuando tambm como estaes de trabalho.
1.1. MOTIVAOEm redes ad hoc sem fio, dada a limitao da modalidade de comunicao
via rdio, freqente a ocorrncia de situaes em que uma estao A no tenha
comunicao via rdio direta com outra estao B, dentro de uma mesma rede ad
hoc sem fio, conforme pode ser ilustrado na Figura 1.1. Neste caso, os outros
dispositivos da rede atuaro como roteadores temporrios, de modo que uma
comunicao entre o dispositivo A e o dispositivo B seja estabelecida. Nesse contexto, a tarefa dos dispositivos que fazem parte da rede encontrar a melhor
rota entre os dispositivos A e B, bem como identificar formas de manter os canais
de comuni cao j estabelecidos.
Figura 1.1: Exemplo de rede ad hoc . As arestas indicam a conectividade
bidirecional entre os computadores da rede
Entretanto, o roteamento multihop , a constante mobilidade dos dispositivos
que fazem parte da rede ad hoc e outras caractersticas inerentes a redes ad hoc
17
implicam em um grande overhead no processo de descoberta e manuteno de
rotas entre os dispositivos (Gerasimov, 2002). Este problema agravado pela limitao dos recursos disponveis, por exemplo energia, poder computacional
dos dispositivos e largura de banda, o que dificulta o provisionamento de
Qualidade de Servio (do ingls Quality of Service, QoS) nestas redes.Os protocolos de roteamento existentes na literatura de redes ad hoc
podem ser divididos em trs categorias principais: pr- ativos, reativos e hbridos.
Os protocolos pr- ativos mantm para cada dispositivo presente na rede uma
viso atualizada da topologia da mesma, de modo que a melhor rota entre dois
dispositivos quaisquer pode ser estabelecida de forma rpida, entretanto ao custo
da excessiva troca de mensagens de controle entre os dispositivos participantes
da rede. Considerando a limitao de recursos mencionada anteriormente, essa
soluo pode se tornar invivel em certos contextos, por exemplo em redes de
sensores sem fio.
Os protocolos reativos, ao contrrio, requerem um nmero muito menor de
troca de mensagens de controle entre os dispositivos, uma vez que as rotas so
estabelecidas por demanda, entretanto ao custo do aumento no tempo necessrio
para o estabelecimento da rota entre dois dispositivos quaisquer da rede. Em
ambos os casos, o provisionamento de QoS severamente prejudicado pela mobilidade dos dispositivos nestas redes, o que torna a busca por solues no
sentido de prover QoS que satisfaam os requisitos de aplicaes multimdia um dos principais temas de pesquisa em redes ad hoc .
Os protocolos hbridos so aqueles que renem as principais caractersticas
dos protocolos pr- ativos e reativos.
Segundo Albuquerque (2005), o desenvolvimento de um protocolo de roteamento que fornea garantias de QoS deve ser baseado em um conjunto de princpios bsicos. Esse conjunto de princpios inclui a transparncia, de tal forma que as aplicaes possam ser isoladas da complexidade das especificaes
e gerenciamento de QoS, a integrao entre as diversas camadas de protocolo, de forma que a QoS seja configurvel e previsvel fim- a- fim, e a separao de
18
funes, ou seja, a transferncia, o controle e o gerenciamento devem ser vistos como atividades distintas do ponto de vista da arquitetura. Entretanto, as
condies mencionadas anteriormente inerente s redes ad hoc tornam
extremamente complicada a busca por um mecanismo que satisfaa os requisitos
mencionados anteriormente.
1.2. OBJETIVOSConsiderando o empenho da comunidade cientfica na busca por uma
soluo para o provisionamento de QoS em redes ad hoc , este trabalho visa apresentar uma contribuio para rea, ao investigar uma extenso para o
protocolo OLSR (Clausen, 2003). A principal direo a ser tomada no processo de desenvolvimento da extenso o uso de estimativas de retardo de transmisso
do enlace entre pares de ns participantes da rede. Essas estimativas sero
obtidas a partir de variaes de tcnicas de medio de capacidade de enlace
baseadas em pares de pacotes presentes na literatura.
A estimativa de capacidade de enlace tem sido amplamente investigada
pela comunidade cientfica (Kapoor et al., 2004; Chen et al., 2004; Persson et al., 2005 ). Em adio a esse fato, h um considervel nmero de propostas que visam integrao de mtricas de capacidade de enlace ao funcionamento dos
protocolos de roteamento para redes ad hoc mais conhecidos. Entretanto, a
maioria das propostas utilizam mtricas obtidas a partir da camada fsica, o que
especialmente difcil quando utilizada a camada MAC (Media Access Control) do IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 (Leguay, 2006). Este trabalho adota como diretriz, portanto, uma variao da proposta de estimativa
de capacidade de enlace proposto em (Chen et al., 2005a).
1.3. ORGANIZAOO trabalho est organizado como segue. O Captulo 2 apresenta uma
discusso sobre os tipos e os principais exemplos de protocolos de roteamento
19
para redes ad hoc existentes. O Captulo 3 apresenta um conjunto de propostas existentes na literatura para a medio da capacidade de enlaces de comunicao.
O Captulo 4 discute com um maior grau de detalhamento o protocolo OLSR e as
principais variaes do protocolo listadas na literatura. O Captulo 5 apresenta uma extenso ao protocolo OLSR a partir do uso de uma tcnica de medio de
retardo de transmisso entre pares de ns, adequada para o cenrio de redes ad
hoc . O Captulo 6 apresenta simulaes realizadas para validar a proposta. Como fechamento, o Captulo 7 apresenta as concluses observadas a partir das
simulaes realizadas, bem como propostas de trabalhos futuros.
20
2. PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PARA REDES AD HOC SEM FIOOs protocolos de roteamento existentes para redes cabeadas no so
adequados para o cenrio de redes ad hoc , uma vez que redes ad hoc so
formadas espontaneamente, no possuem qualquer infra - estrutura fixa de
comunicao e a topologia da rede pode mudar constantemente devido a
mobilidade dos dispositivos que fazem parte da rede (principalmente com respeito entrada e sada de dispositivos na rede).
De acordo com Corson & Macker (1999), outros fatores que tornam as propostas de protocolos de roteamento para redes cabeadas no adequadas para
redes ad hoc so: a instabilidade do canal de comunicao (ocasionada por interferncia e atenuao do sinal de rdio), limitao de recursos (por exemplo, energia e poder computacional do dispositivo), falta de escalabilidade da rede e de uma entidade central, entre outros problemas que no so comuns em redes
cabeadas.
Os protocolos de roteamento para redes ad hoc devem prover, portanto,
uma srie de caractersticas de modo a tornar funcional a rede ad hoc na qual o
mesmo empregado. Entre as funcionalidades necessrias cabe destacar (i) a deteco e resposta a mudanas na topologia da rede e servios, (ii) a disseminao de informao a respeito dessas mudanas para uso na construo
de rotas, (iii) o gerenciamento de mobilidade, (iv) a construo e seleo de rotas e (v ) o encaminhamento de trfego de acordo com as rotas selecionadas. Aliado a essas caractersticas, o protocolo deve ser capaz de maximizar a capacidade da
rede para o encaminhamento de trfego dos usurios e minimizar o atraso de
encaminhamento de pacotes.
Desde o advento das redes baseadas em pacotes de rdio desenvolvido pela
DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), vrias propostas de protocolos de roteamento para redes ad hoc foram apresentadas, cada uma
baseada em diferentes aspectos de otimizao e situaes (Chen, 1998). Algumas das propostas apresentadas so adaptaes de algoritmos tradicionais utilizados
21
no roteamento em redes cabeadas, por exemplo as baseadas nos algoritmos de
estado de enlace e vetor de distncia. No entanto, as propostas visam resolver
problemas especficos de redes ad hoc .
2.1. TIPOS DE PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PARA REDES A D HOCOs protocolos de roteamento para redes ad hoc podem ser classificados de
acordo com a abordagem utilizada para a descoberta de rotas. As categorias em
que os mesmos podem ser classificados so protocolos pr- ativos (ou orientados a tabela de roteamento), protocolos reativos (ou orientados demanda de rotas) e protocolos hbridos (renem caractersticas dos protocolos das duas classes anteriores).
2.1.1. Protocolos Pr- AtivosOs protocolos desta classe mantm sempre uma viso atualizada sobre a
topologia da rede, atravs do envio e recebimento de mensagens de controle.
Essas mensagens de controle informam, entre outros, quais so os ns
atualmente ativos na rede, e ns que podem ser utilizados para alcanar outros
ns na rede.
Um n pode, neste tipo de protocolo, enviar mensagens de controle
informando que o mesmo est ativo na rede (geralmente estas mensagens tem TTL (Time to Live) igual a 1, de modo a no congestionar a rede) e enviar mensagens de controle divulgando os ns com os quais ele tem alcanabilidade
(este tipo de mensagem geralmente possui TTL maior que 1, de modo que a mensagem possa chegar a ns que estejam mais distantes). A partir das informaes de controle recebidas da rede, cada n pode ento calcular a sua
tabela de roteamento interna, utilizando como parmetro mtricas pr-
determinadas pelo prprio protocolo.
A principal vantagem deste tipo de protocolo que rotas para diversos ns
que fazem parte da rede esto sempre disponveis, e o mesmo extremamente
22
sensvel a mudanas na topologia na rede. Essa caracterstica evita a quebra de
comunicao entre dois ns devido a sada ou mesmo a perda de comunicao
com ns intermedirios que faziam parte da rota utilizada.
As desvantagens deste tipo de protocolo so (i) a necessidade de troca de mensagens de controle, que impem um overhead adicional rede, (ii) o fato de que muitas das rotas calculadas pelo protocolo no so efetivamente utilizadas
para fins de roteamento de dados de aplicaes, e (iii) restries de poder computacional do n e mesmo de energia podem tornar essa soluo de
roteamento extremamente cara para a rede que a utiliza.
Os protocolos de roteamento pr- ativos tm sido largamente utilizados
como solues para redes mesh , como pode ser verificado em (Bruno, 2005), (Santivanez, 2003) e (Tsarmpopoulos, 2005). Um dos principais motivos o fato de que os roteadores mesh so estacionrios, alm de no apresentarem
restries quanto ao consumo de energia.
Entre as principais propostas de protocolos de roteamento pro - ativos
esto o Destination Sequenced Distance Vector (DSDV) (Perkins, 1994), Wireless Routing Protocol (WRP) (Murthy, 1996), Clusterhead Gateway Switch Routing (CGSR) (Chiang, 1997), Source Tree Adaptive Routing (STAR) (Garcia- Luna-Aceves, 1999) e o Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) (Clausen, 2003).
2.1.2. Protocolos Reativos
Os protocolos desta classe apenas criam rotas para um destino quando elas
so necessrias para que o n atual possa iniciar um fluxo de comunicao com
um destino arbitrrio na rede. O n atual, nesse caso, inicia um processo de
descoberta de rota na rede. Esse processo apenas termina quando uma rota
encontrada ou quando todas as permutaes possveis de rotas so avaliadas
(com o objetivo de encontrar a melhor rota dentre todas as rotas identificadas).Uma vez que uma rota descoberta e estabelecida, ela mantida pelo
mecanismo de manuteno de rotas at que a rota no seja mais necessria ou ento at que todas as possibilidades de rotas entre o n atual e os ns de
23
destino sejam avaliadas (caso em que o n de destino passa a ser considerado inacessvel).
Os protocolos dessa classe so especialmente interessantes em cenrios em
que h limitao de recursos (por exemplo, energia, poder de processamento ou capacidade de comunicao), uma vez que a rede no inundada com mensagens de controle e nem os ns que fazem parte dessa rede tm a obrigao de enviar
constantemente mensagens de difuso para informar que os mesmos esto ativos
na rede.
A principal desvantagem dos protocolos desta classe, no entanto, que a
comunicao entre os ns na rede apenas pode ser iniciada quando uma rota
estiver disponvel, o que ocasiona um determinado atraso para a aplicao que
far uso da rota.
Entre as principais propostas de protocolos de roteamento reativos esto o
Signal Stability Routing (SSR) (Dube, 1997), Dynamic Source Routing (DSR) (Johnson, 2007), Temporary Ordered Routing Algorithm (TORA) (Park, 1997) e Ad Hoc on Demand Distance Vector Routing (AODV) (Perkins, 2003).
2.1.3. Protocolos HbridosOs protocolos desta classe renem as principais caractersticas encontradas
nos protocolos pr- ativos e reativos. Esses protocolos so especialmente
interessantes em redes ad hoc cujo comportamento varia com o passar do tempo.Por exemplo, uma rede, em um determinado momento, pode possuir todos
os ns igualmente ativos, o que requer que a tabela de roteamento seja constantemente atualizada. Entretanto, com o passar do tempo, a maioria dos ns
da rede podem tornar - se menos ativos ou at mesmo no ativos, fazendo assim
com que uma abordagem reativa seja mais adequada nesse novo contexto.Outra questo em relao aos protocolos das classes anteriores est na
escalabilidade. medida que aumentam o nmero de ns da rede, os protocolos pr- ativos tendem a tornar no escalveis, devido ao grande nmero de
mensagens de controle propagadas utilizando pacotes de difuso . Entretanto, em
24
grandes redes a latncia para a descoberta e manuteno de uma rota passa a se
tornar um estrangulador da rede.
Entre as principais propostas existentes nessa classe de protocolos esto os
protocolos adaptativos, por exemplo, o Sharp Hybrid Adaptive Routing Protocol
(SHARP) (Ramasubramanian, 2003), e protocolos que utilizam roteamento baseado em zonas, como por exemplo o Zone Routing Protocol (ZRP) (Haas, 1997).
O SHARP um protocolo que identifica o comportamento que a rede possui
no momento e automaticamente muda a abordagem de funcionamento, ora
agindo como um protocolo pr- ativo, ora funcionando como um protocolo
reativo.
O ZRP um protocolo que divide os ns em zonas de roteamento, e que
utiliza uma abordagem pr- ativa para o roteamento intra- zona e uma abordagem
reativa para o roteamento inter - zonas.
2.2. ANLISE COMPARATIVAA escolha do melhor protocolo de roteamento est inerentemente ligada ao
cenrio e ao tipo de aplicao que ser feito da rede ad hoc em questo. As
tabelas a seguir tem o objetivo de apresentar um resumo das caractersticas dos protocolos de roteamento para redes ad hoc discutidos neste captulo. A Tabela
2.1 rene os protocolos pr- ativos; a Tabela 2.2 rene os protocolos reativos e a
Tabela 2.3 rene os protocolos hbridos. Em cada uma das tabelas so
enumeradas as principais caractersticas de cada um dos protocolos.
25
Tabela 2.1: Protocolos de roteamento pr- ativos
Protocolo Classificao FuncionamentoBsico Principaiscaractersticas
CGSR Prativo
Baseadonoprotocolo
DSDV.Nsso
organizadosem
clusters.
Mensagensdecontrole
utilizadasparadivulgao
dosmembrosdeclusters.
DSDV Prativo
Baseadonoalgoritmo
deroteamentode
BellmanFord.
Mensagensdecontrole
utilizadaspara
comunicaodatabelade
roteamento.
OLSR Prativo
Baseadonoalgoritmo
deestadodeenlaces
enoconceitode
MultipointRelays.
Usodemensagensde
controleparaoprocesso
dedescobertadevizinhos
edivulgaode
informaesdetopologia.
STAR Prativo
Duasabordagenspara
clculodatabelade
roteamento:
priorizandooclculo
derotastimasoua
diminuiono
overheaddetrocade
mensagensde
controle.
Nsenviammensagens
informandoarvorede
caminhosutilizadospor
elesmesmosparaalcanar
determinadosdestinos.
26
Tabela 2.2: Protocolos de roteamento reativos
Protocolo Classificao FuncionamentoBsico Principaiscaractersticas
AODV Reativo
Baseadonoprotocolo
DSDV,pormapenas
estabelecendorotas
sobdemanda.
Mensagensderequisiode
rotassoenviadasatodos
osnsdarede.Utiliza
apenasenlacessimtricos.
DSR Reativo
Usodemensagens
RouteRequeste
RouteReplyparao
estabelecimentode
rotas.
Naoutilizamensagens
HELLO,diferentementede
outrosprotocoloson
demand.Nsmantmcache
derotasdescobertas.
SSR Reativo
Protocolode
roteamentosob
demandabaseadonos
algoritmosDynamic
RoutingProtocole
StaticRouting
Protocol.
Seleoderotasfeita
deacordocoma
intensidadedosinalentre
nseaestabilidadedo
mesmo.
TORA Reativo
Protocolode
roteamentoadaptativo
eescalvelbaseado
noconceitode
reversodeenlace.
baseadoemtrsfunes
bsicas:criao,
manutenoeexclusode
rotas.Acriaoderotas
realizadasobdemandae
utilizandopacotesQRYe
UPD.
27
Tabela 2.3: Protocolos de roteamento hbridos
Protocolo Classificao FuncionamentoBsico Principaiscaractersticas
SHARP Hbrido
Baseadoemabordagens
prativasextradas
dosprotocolosDSDVe
TORAeemabordagens
reativasextradasdo
protocoloAODV.
Procuraumpontode
balanceamentonarede
entreumaabordagempr
ativaereativa,apartir
docomportamentodosns
quefazempartedarede.
ZRP Hbrido
Utilizaumaabordagem
prativaemuma
vizinhanadeatn
saltoseuma
abordagemreativa
paransdedestino
foradessa
vizinhana.
Casoondedestino
estejadentroda
vizinhanaatnsaltos,o
nenviaopacote
diretamente.Caso
contrrio,ummecanismode
RouteRequestdisparado.
2.3. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULONeste captulo foram discutidas as principais abordagens utilizadas pelos
protocolos de roteamento para redes ad hoc sem fio, as abordagens pr- ativas,
reativas e hbridas. Exemplos de protocolos que utilizam cada uma das
abordagens mencionadas foram apresentados para completar a discusso sobre
cada uma das classes.
28
3. ESTIMATIVA DE CAPACIDADE DE ENLACEO conhecimento da capacidade do enlace uma caracterstica
especialmente til em diversos cenrios.
Uma aplicao multimdia, baseada em informaes das camadas mais
baixas a respeito da capacidade atual do enlace utilizado para o trfego de
informao multimdia, pode adaptar a taxa de transmisso de quadros de modo
a fazer o melhor uso da banda disponvel.
Um servidor de fluxo de dados contnuo, por outro lado, pode identificar
qual a melhor taxa de dados a ser utilizada para cada um dos seus clientes,
baseado na capacidade do enlace mais estreito existente no caminho entre o
cliente e o servidor. Um terceiro exemplo pode ser relacionado transmisso de
um jogo de futebol pela Internet utilizando multicast . Atravs do conhecimento da capacidade do caminho entre o servidor e cada um dos assinantes, o servidor
poder identificar quais os formatos de dados que devem ser enviados na rede
para aquele evento, e as direes em que os mesmos devem ser enviados.
Mais ainda, tendo conhecimento a respeito da capacidade de um caminho
fim- a- fim, protocolos que utilizam controle de congestionamento
nomeadamente o protocolo TCP (Transmission Control Protocol) podem prover um melhor controle de congestionamento, ao passo que promovem uma melhor
utilizao dos recursos de banda disponveis para o fluxo.
Segundo Persson et al. (2005), a capacidade de um caminho da Internet refere- se a menor capacidade fsica de um enlace dentre todos os enlaces que
fazem parte desse caminho (isto , a capacidade do enlace de gargalo do caminho).
Ainda de acordo com Persson, uma observao importante que essa
informao diferente da informao sobre banda disponvel, que o mnimo de
banda no utilizada ao longo do caminho, e que, portanto, um valor que varia
ao longo do tempo, conforme o uso que est sendo feito da rede.
Existem alguns requisitos que devem ser atendidos pelas tcnicas de
29
medio de capacidade de enlace. Alm de possuir uma baixa complexidade, o
processo de estimativa deve (i) ser independente de trfego cruzado (isto , o fato de pares de pacotes de amostra ficarem separados, na fila de roteadores
intermedirios, por pacotes pertencentes ao trfego do usurio, no deve afetar
no resultado obtido pela tcnica); (ii) ser adequada para a medio de capacidade de trfego de caminhos que misturem enlaces cabeados e sem fio; e (iii) a aplicao deve ser no- intrusiva, ao ponto de no perturbar o trfego de
aplicaes do usurio que estejam fluindo pela rede.A estimao de capacidade de enlace tem sido extensivamente estudada em
redes cabeadas. As primeiras pesquisas no estudo de capacidade de enlace
utilizavam essencialmente a variao do atraso entre pacotes (Jacobson, 2006) ou disperso entre os pacotes (Dovrolis, 2001) (Lai, 1999).
Paxson (1997) mostrou que a distribuio de disperso pode ser multi -modal (por exemplo, em enlaces multi - canais), e props o uso de Packet Bunch Modes , uma tcnica que envolve o uso de trens de pacotes de diferentes
comprimentos.
Dovrolis (2001) mostrou que as distribuies de disperses podem certamente ser multi - modal sem multi - canais, e que o modo mais representativo
na distribuio multi - modal da disperso pode corresponder ou (1) a capacidade do enlace, (2) a uma disperso "comprimida", superestimando a capacidade do enlace, ou (3) numa Taxa de Disperso Mdia (do ingls Average Dispersion Rate, ADR ), que corresponde a um valor menor que a capacidade real. Kapoor et al. (2004) props uma abordagem baseada em pares de pacotes chamada CapProbe , a qual combina atrasos e medidas de disperses para estimar a capacidade do
enlace.
Devido rpida variao das condies dos canais em redes ad hoc sem fio,
mobilidade dos ns, e caminhos de mltiplos saltos formados essencialmente por
enlaces sem fio, as propostas utilizadas em redes cabeadas no se mostraram
adequadas para o cenrio de redes ad hoc sem fio. Chen et al. (2005a) endereou esse problema ao propor o AdHoc Probe , uma tcnica baseada nos mesmos
30
princpios do CapProbe para a estimao de capacidade de enlaces em redes ad
hoc de mltiplos saltos.
3.1. TCNICAS ATIVASAs tcnicas ativas de medio de capacidade de enlace injetam pacotes
extras na rede de modo a obter amostras para poder calcular a capacidade do
enlace estudado. Entre os conceitos geralmente utilizados pelas tcnicas ativas
esto o "par de pacotes" e o "trem de pacotes". Embora intrusivas, elas
apresentam um baixo tempo de convergncia e medies mais precisas sobre a
capacidade real do enlace analisado.
As tcnicas baseadas em pares de pacotes so tcnicas que dependem do
envio simultneo de dois pacotes de mesmo tamanho em um nico sentido do
enlace. O objetivo medir a diferena de tempo com que o par de pacotes chega ao dispositivo de destino (outra ponta do enlace). A partir dessa informao a capacidade do enlace ser calculada.
As tcnicas baseadas em trens de pacotes, por outro lado, tem como
objetivo inundar o enlace com pacotes UDP (User Datagram Protocol) e verificar, na outra ponta do enlace, qual a maior vazo obtida. O maior valor medido
corresponder capacidade do enlace analisado.
Pathrate e CapProbe so as duas tcnicas ativas mais representativas. A
principal diferena entre as tcnicas que Pathrate utiliza o conceito de "trem de
pacotes" para estimar a capacidade de um enlace, enquanto que o CapProbe
utiliza a tcnica de "pares de pacotes". Kapoor et al. (2004) mostrou que a tcnica CapProbe menos intrusiva, possui um menor tempo de convergncia, e menos
complexa que Pathrate , enquanto que mantm o mesmo grau de preciso que a
segunda tcnica. Outra proposta ativa de estimativa de capacidade de enlace o
AdHoc Probe (Chen et al., 2005a), especialmente desenvolvida para os propsitos e peculiaridades das redes ad hoc sem fio.
31
3.1.1. CapProbeO CapProbe (Kapoor et al., 2004) uma tcnica para a estimao da
capacidade do enlace de gargalo em um caminho formado por mltiplos saltos.
Essa tcnica fundamenta - se no fato de que quando dois pacotes so enviados na
rede em modo de ida e volta (round- trip ), eles so sempre separados no enlace de gargalo por um intervalo relacionado capacidade de gargalo. Se tal intervalo
mantido at o destino final do pacote, ele ir permitir calcular a capacidade do
enlace que gerou esse intervalo.
Segundo Dovrolis (2001), um dos principais problemas que podem ocorrer nesses tipos de amostras a interferncia causada pelo enfileiramento de pacotes
em enlaces congestionados. Tal interferncia pode fazer com que a capacidade do
enlace calculada pelo algoritmo seja superestimada ou subestimada.Para filtrar amostras que tenham sofrido perturbaes causadas por
trfego cruzado, o CapProbe combina o uso de medidas de intervalo de tempo e
medidas de atraso fim- a- fim.
Dovrolis (2001) define que um valor incorreto da estimao de capacidade apenas pode ocorrer se trfego cruzado interferir no caminho do pacote. Neste
caso, atrasos causados por enfileiramento e atrasos de um ou ambos os pacotes
sero maiores que o mnimo observado na ausncia de trfego cruzado. A soma
dos atrasos dos pacotes no par de pacotes definida como soma de atraso. Uma
soma de atraso, que no inclui quaisquer atrasos de enfileiramento induzidos por
trfego cruzado, referenciado como soma de atraso mnimo. Portanto,
quaisquer somas de atrasos que sejam maiores que o mnimo calculado devem ter sofrido perturbaes ocasionadas por trfego cruzado e devem ser
descartadas.
Calculado a soma de atraso mnimo, a capacidade pode ser calculada
utilizando a frmula apresentada no Quadro 3.1, onde P o tamanho do pacote de amostra e T o intervalo entre pacotes com soma de atraso mnimo.
32
C = P/TQuadro 3.1 frmula de clculo de capacidade de enlace
3.1.2. AdHoc ProbeEmbora exista considervel nmero de estudos sobre estimativa de
capacidade de enlace listadas na literatura especializada, a maioria
essencialmente orientada ao estudo de estimativa de capacidade em enlaces
cabeados ou redes com ultimo salto composto por enlaces sem fio.
Segundo (Chen et al., 2005a), as propostas de estimativa de capacidade de enlace mencionadas anteriormente no podem ser diretamente aplicadas na
estimativa de capacidade de caminhos em redes ad hoc de mltiplos saltos,
devido s caractersticas intrnsecas deste ltimo tipo de rede.
Primeiro, a capacidade do enlace pode variar dinmica e rapidamente
devido a uma srie de fatores, como interferncia, mobilidade ou mudana nas
polticas de economia de energia adotadas pelos ns da rede. Em adio a esse
fato, somam - se a alta complexidade das principais propostas existentes, o alto
tempo requerido para convergncia, e o fato de que as abordagens que trabalham
com round- trip no so adequadas para o cenrio de redes ad hoc .
Ainda segundo (Chen et al., 2005a), embora simulaes e experimentos tenham mostrado que o CapProbe seja uma proposta adequada para a estimao de capacidade em redes cabeadas, o fato de ser geralmente utilizado em modo
round- trip para estimar a capacidade do enlace nas duas direes o torna
inadequado para redes ad hoc . O modo round- trip inadequado para redes ad
hoc pelo fato de que o primeiro pacote enviado pelo n de origem pode colidir
com o segundo pacote originado pelo n de destino do primeiro pacote.
O AdHoc Probe uma proposta para estimar capacidade de enlaces em
redes ad hoc de mltiplos saltos, que utiliza a mesma abordagem de par de
pacotes utilizada pelo CapProbe (Kapoor et al., 2004). A proposta capaz de identificar a variao da capacidade de um enlace levando em considerao as
principais caractersticas de uma rede ad hoc , sendo, de acordo com Chen et al.
33
(2005a), uma proposta com complexidade e tempo de convergncia menor que as demais propostas relacionadas existentes na literatura.
Diferentemente do CapProbe , que baseado no modo round- trip , o AdHoc
Probe apenas utiliza pares de pacotes enviados em um nico sentido. Outra
diferena que o AdHoc Probe mede a capacidade mxima de transferncia de
dados que pode ser alcanada em um enlace no utilizado, isto um enlace que
no est sendo disputado com trfego cruzado, durante a realizao das
medies. Tal mtrica especialmente interessante em situaes em que polticas
de qualidade de servio devem ser adotadas.
No AdHoc Probe , pares de pacotes de tamanho fixo so enviados em uma
direo nica, com o tempo de envio registrado em cada pacote transmitido. Com
a informao sobre o momento em que o pacote foi enviado, o destino pode
ento calcular o atraso de via nica (do ingls One Way Delay, OWD), e por conseqncia a capacidade do enlace em um sentido.
O receptor do pacote mede o OWD de cada pacote como a diferena entre o
tempo em que o pacote foi recebido (identificado no receptor do pacote) e o tempo em que o mesmo foi enviado (o qual registrado no pacote pelo emissor do mesmo). Com isso, a soma de OWD calculada. Da mesma forma que a soma de atraso no CapProbe , somas de OWD podem ser descartadas no AdHoc Probe ,
caso as mesmas sejam maiores que a soma de OWD mnimo calculada. Por fim, a capacidade dada pela frmula apresentada no Quadro 3.1.
3.1.2.1. Problema de Sincronizao do Relgio do Sistema
A medida do OWD problemtica em um testbed real. Diferentemente da
sincronizao perfeita de relgios dos diferentes ns participantes da rede
existente no ambiente de simulao, no existem meios de garantir que os
relgios de diferentes ns pertencentes a uma rede ad hoc estejam sempre sincronizados. Como resultado, o OWD medido ser diferente do OWD real.
Para lidar com diferenas de sincronizao de relgio, o algoritmo AdHoc
Probe utiliza clculos matemticos para absorver do valor de OWD a constante de
34
deslocamento de tempo entre o emissor e receptor de pacotes. Como essa
constante no varia para todos os pares de pacotes enviados do emissor ao
receptor, Chen et al. (2005a) mostra que a presena da constante para todos os pares de pacotes no interfere no resultado final da estimativa.
Suponha que seja a constante de deslocamento de tempo entre o emissor e o receptor de uma rede ad hoc . Para o ensimo par de pacotes de amostra o
tempo de envio estampado como Tsend,i, e o tempo de recepo dos pacotes (no receptor) estampado como Trecv1,i para o primeiro pacote e Trecv2,i para o segundo pacote, respectivamente. Portanto, a soma do OWD medida pelo algoritmo (S') e a soma do OWD real (S) para o ensimo par de pacotes apresentado nos Quadros 3.2 e 3.3, respectivamente.
S'i = (Trecv1,i - T send,i) + (Trecv2,i - T send,i)Quadro 3.2 soma OWD medida pelo algoritmo AdHoc Probe
Si = (Trecv1,i - T send,i - ) + (Trecv2,i - T send,i - ) = S'i - 2 Quadro 3.3 soma OWD real
Portanto a diferena entre Si e S'i uma constante 2 para todos os pares
de pacotes. Se Sk = min i= 1..nSi para k [1..n], ento S'k = min i= 1..nS'i, e vice versa. Ao filtrar as amostras que no sejam um valor mnimo de S', fcil identificar as boas amostras que possuam valores mnimos para S' e S, e a capacidade do
enlace calculada utilizando o intervalo de tempo entre o par de pacotes.
3.2. TCNICAS PASSIVASA principal desvantagem das tcnicas ativas de estimao de capacidade de
enlace o fato de o trfego extra inserido na rede para a estimao da capacidade
poder perturbar no trfego de aplicaes que esto concorrendo para o uso do
35
meio de transmisso.
De acordo com Chen et al. (2004), essa desvantagem mostra que as tcnicas de estimao de capacidade de enlace, alm de fornecerem estimativas corretas
sobre a capacidade do enlace, devem tambm ser capazes de trabalhar
passivamente sem adicionar overhead excessivo na rede, identificar mudanas na
rede em tempo real, e gerar resultados que possuam uma semntica fim- a- fim.
As tcnicas passivas de medio de capacidade de enlace procuram tirar
vantagens do prprio trfego de aplicaes que flui pela rede. Apesar de ser
baseadas nas mesmas teorias que as tcnicas ativas (disperso de pacotes e atraso fim- a- fim), as tcnicas passivas no impem overhead adicional rede. Entretanto, elas apresentam um maior tempo de convergncia que as tcnicas
ativas, e um menor grau de preciso sobre a capacidade real do enlace analisado.
Entre as tcnicas passivas de estimao de capacidade de enlace listadas na
literatura existem as baseadas no CapProbe , como por exemplo o TFRC Probe
(Chen et al., 2004) e o TCP Probe (Persson et al., 2005).O TFRC Probe uma proposta de protocolo que estima passivamente a
capacidade do enlace, resultando da combinao do TFRC (Floyd, 2000), um protocolo de stream unicast baseado no UDP, com o CapProbe .
O TCP Probe , por sua vez, uma extenso do protocolo TCP facilmente
adaptvel s variantes do TCP existentes na literatura, e que utiliza o par de
pacotes que possuem as indicaes PSH (Push) e ACK (Acknowledgement) para estimar passivamente a capacidade do caminho fim a fim, de modo a melhorar o
controle de congestionamento do TCP.
3.2.1. TFRC ProbeO TFRC Probe (Chen et al., 2004) uma tcnica de monitorao de
capacidade de enlace em tempo real resultante da integrao do algoritmo
CapProbe (Kapoor et al., 2004) no protocolo TFRC (Floyd, 2000). O TFRC um protocolo para fluxos unicast que utiliza um mecanismo prprio para o controle
de congestionamento, de modo a permitir o uso eficiente de banda em um
36
ambiente da Internet baseado em protocolos de melhor esforo.
O TFRC razoavelmente justo quando compete por banda com outros trfegos TCP na rede, entretanto apresenta uma variao menor na taxa de
transmisso ao longo do tempo quando comparado com o TCP, o que o torna
uma alternativa adequada para aplicaes tais como telefonia ou streaming de
mdias.
Diferentemente da natureza do algoritmo CapProbe , o TFRC Probe
projetado para monitorar a capacidade do enlace apenas no sentido de ida, uma vez que apenas essa informao necessria para que o servidor de stream possa
ajustar a sua taxa de envio de dados e qualidade de mdia enviada.Para estimar a capacidade do enlace no sentido de ida, a cada n pacotes
enviados pelo protocolo TFRC, um par de pacotes de amostra criado.
Adicionalmente, com o objetivo de alcanar o valor estimado da capacidade do enlace no sentido de ida, os pacotes de amostra so marcados com a estampa de
tempo de envio. A partir da aplicao da tcnica do CapProbe , a capacidade
estimada pode ento ser enviada para o servidor, ou utilizando um pacote ACK
enviado pelo prprio protocolo, ou ento enviado um pacote extra.
3.2.2. TCP ProbeO TCP Probe (Persson, 2005) uma extenso para todas as variantes
existentes do TCP para o monitoramento da capacidade do enlace, de modo a
melhorar o mecanismo de controle de congestionamento. Conhecendo a
capacidade do enlace, o controle de congestionamento pode utiliz - lo como um
parmetro para ajustar a janela de conteno, de modo a aproveitar melhor a capacidade mxima de transmisso que pode ser alcanada no caminho.
O TCP Probe estima a capacidade do enlace utilizando uma variao do
algoritmo CapProbe , e como pacotes de amostra so utilizados os prprios
pacotes enviados pelo protocolo TCP, o que torna o TCP Probe uma tcnica
passiva de estimao de capacidade de enlace. As medidas sobre capacidade de
enlace calculado pelo TCP Probe possuem uma semntica fim- a- fim, o que
37
permite que os valores estimados sobre a capacidade do enlace possam ser
efetivamente utilizados.
Alguns problemas precisam ser resolvidos para que o algoritmo CapProbe
possa ser efetivamente utilizado no TCP. O Primeiro o mecanismo de Delayed
ACK utilizado pelo TCP, que permite que maiores taxas de transmisso possam
ser alcanadas, a partir do envio de um nico pacote ACK para um conjunto de pacotes de dados enviados pela fonte. Isso resolvido invertendo a ordem dos
pacotes na origem. Desta forma, o destino ir utilizar um ACK separado para
cada pacote, como uma resposta do protocolo a uma possvel perda que tenha
ocorrido na rede.
Outro problema quanto ao tamanho dos pacotes. O pacote enviado pela
origem tem tamanho varivel, enquanto que o tamanho do pacote de ACK tem
um tamanho geralmente fixo e inferior ao tamanho do pacote de dados enviado.
Para contornar essa caracterstica, empregado o mecanismo de calculo de
capacidade em enlaces assimtricos proposto em (Chen et al., 2005b). Desta forma, os resultados obtidos pelo TCP Probe sero correspondentes capacidade
de um enlace assimtrico.
3.3. ANLISE COMPARATIVAEmbora as tcnicas de estimativa de capacidade de enlace geralmente
apresentem vantagens em relao uma outra, o que define a melhor tcnica de
estimativa de capacidade de enlace o cenrio de aplicao e as possibilidades de
obteno de amostras para o clculo das estimativas, e considerando tambm o
cenrio de aplicao e as restries operacionais. A Tabela 3.1 rene as tcnicas
de estimativa de capacidade de enlace mencionadas no decorrer deste captulo,
realando as suas principais caractersticas.
38
Tabela 3.1: Algoritmos de estimativa de capacidade de enlace
Algoritmo Classificao Caractersticasbsicas
AdHocProbe TcnicaAtiva
BaseadonoalgoritmoCapProbe,entretanto
adaptadoparaocenrioderedesadhoc.
Medeacapacidadeociosadeumenlaceem
apenasumsentidodomesmo.
CapProbe TcnicaAtiva
Estimaacapacidadedeidaevoltado
enlacedegargalodeumcaminhobaseadona
tcnicadedispersodeparesdepacotes.
TCPProbe TcnicaPassiva
Estimaacapacidadedeidaevoltado
enlacedegargalodeumcaminho,utilizando
comobaseoalgoritmoCapProbeeuma
alteraonoprotocoloTCP.
TFRCProbe TcnicaPassiva
Resultantedaintegraodoalgoritmo
CapProbenoprotocoloTFRC.Acapacidadedo
enlacedegargalomedidaemapenasuma
via,ecomunicadofontededados
utilizandopacotesTFRCACK.
3.4. CONSIDERAES FINAIS DO CAPTULONeste captulo foi discutida a importncia do conhecimento da capacidade
de um enlace e algumas das principais tcnicas listadas na literatura para a
estimao de capacidade de enlace.
O principal foco da discusso foi o algoritmo proposto por Kapoor et al.
(2004) e suas variaes presentes na literatura, entre as quais o AdHoc Probe , a tcnica de estimao de capacidade de enlace que ser empregada para os fins
deste trabalho.
39
4. O PROTOCOLO DE ROTEAMENTO OLSRO protocolo OLSR (Clausen, 2003) uma adaptao do algoritmo de estado
de enlace tradicional para os fins de redes mveis ad hoc sem fio. Ele age como
um protocolo pr- ativo, orientado tabela de roteamento, por meio da troca de
mensagens sobre informao da topologia da rede com outros ns que tambm
fazem parte da rede. O formato bsico de qualquer mensagem de controle do
OLSR, omitindo informaes sobre o cabealho IP e UDP, mostrado na Figura
4.1.
Figura 4.1: Formato bsico de um pacote de controle do OLSR (Clausen, 2003)
Um nico pacote bsico do OLSR capaz de transportar vrias mensagens
definidas pelo protocolo OLSR at que o tamanho mximo de pacote permitido
pela rede seja alcanado, o qual definido pela unidade mxima de transferncia (do ingls Maximum Transfer Unit, MTU) da interface de rede. Isso permite um
40
menor overhead para o envio de diferentes mensagens por um mesmo n da rede
em um determinado momento. Maiores informaes sobre cada campo do
formato bsico de mensagem do OLSR podem ser obtidas em (Clausen, 2003).O conceito chave do protocolo OLSR que o torna adequado para redes ad
hoc o nmero limitado de pacotes de difuso de controle enviado pelo
protocolo. Essa otimizao alcanada a partir do conceito de MultiPoint Relays
(MPRs). Cada n na rede seleciona ns pertencentes na rede para fazerem parte de seu conjunto de MPRs (MPR set) entre os seus vizinhos de 1 salto que possuem comunicao simtrica (isto , possuem comunicao bidirecional). A seleo de MPRs ajuda a evitar que a rede seja inundada por mensagens de controle geradas pelo protocolo.
No protocolo OLSR, os vizinhos de um n N que no esto em seu conjunto de MPRs podem receber e processar mensagens de difuso de controle enviadas
pelo n N, entretanto eles no retransmitem essas mensagens.
O conjunto de MPRs selecionado de forma que ele possa cobrir todos os ns que estejam a dois saltos de distncia do n atual, que tenham comunicao simtrica com cada um dos ns que esto a um n de distncia do n atual, e que
estejam dispostos a encaminhar pacotes em benefcio da rede (parmetro willigness diferente de WILL_NEVER).
O mecanismo de seleo de MPRs reduz substancialmente as mensagens de
controle e de difuso utilizadas para manter informaes de topologia da rede
em comparao com as propostas tradicionais de protocolos baseados no
algoritmo de estado de enlace. O algoritmo de seleo de MPRs do protocolo
OLSR apresentado na Figura 4.2.
41
Figura 4.2: Algoritmo de seleo de MPRs do protocolo OLSR tradicional (Leguay, 2006)
Em adio ao conjunto de MPRs, cada n mantm um outro conjunto, o conjunto de ns que selecionaram o n atual como MPR (MPR selector set ). A informao sobre quais ns atualmente selecionaram o n atual como MPR pode
ser obtida a partir das mensagens HELLO enviadas periodicamente na rede. Os
ns que foram selecionados como MPR por outros ns da rede divulgaro essa
mensagem nas mensagens TC, mensagens utilizadas para a divulgao de
informaes sobre a topologia da rede. O formato bsico da mensagem HELLO
apresentado na Figura 4.3, enquanto que o formato bsico da mensagem TC
aprese ntado na Figura 4.4.
42
Figura 4.3: Mensagem HELLO (a) Campo divulgando informaes sobre grupo de vizinhos do n atual. (b) Formato do campo de cdigo do enlace, contido na
mensagem HELLO, informando qual o tipo de comunicao que existe entre o n
atual e o grupo de vizinhos subsequentes (Clausen, 2003)
Figura 4.4: Formato da mensagem de controle de topologia (TC) definida pelo protocolo OLSR (Clausen, 2003)
43
Existe ainda outro tipo de mensagem de controle do protocolo OLSR, as
mensagens de declarao de interface, que serve para associar vrios endereos a
um endereo principal. Ela especialmente utilizada em ocasies em que um
nico n possui mais de uma interface sem fio participando da rede ad hoc
utilizando o protocolo OLSR.
A proposta do OLSR tradicional utiliza o nmero de saltos como critrio
para otimizao do roteamento de pacotes. O nmero de saltos utilizado para
computar a menor distncia (e, portanto, a melhor rota) para um destino arbitrrio, utilizando mapas de topologia que consistem de todos os seus
vizinhos e MPRs para todos os outros ns que no forem vizinhos diretos (1 hop neighbor ).
Segundo Leguay (2006), uma vantagem do protocolo OLSR do ponto de vista de QoS que a sua natureza pr - ativa permite que rotas estejam disponveis antes mesmo que a fonte precise iniciar um fluxo de pacotes para um
n de destino arbitrrio. Essa caracterstica especialmente interessante em
redes ad hoc que precisam oferecer suporte a aplicaes multimdia, por exemplo
voz sobre IP (do ingls Voice over IP, VoIP), uma vez que a latncia para o estabelecimento de uma comunicao relativamente baixo.
Ainda de acordo com Leguay (2006), outra vantagem do OLSR, enquanto protocolo que utiliza o algoritmo de estado de enlace, que a computao das
rotas realizada utilizando o conhecimento sobre a topologia de toda a rede.
Essa caracterstica permite que o OLSR proporcione um melhor suporte a QoS que as propostas de protocolos de roteamento baseados no algoritmo de vetor de
distncia.
4.1. EXTENSES PARA O PROTOCOLO OLSRDe acordo com Aslam (2004), o critrio de nmero de saltos definido na
proposta original do OLSR no capaz de fornecer suporte a QoS, uma vez que um caminho selecionado baseado no menor nmero de saltos pode no satisfazer
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aos requisitos de QoS determinados pela aplicao que far uso da rede. Restries quanto a taxa de perdas de pacotes, atrasos, variao de atraso e
banda mnima no so possveis de serem garantidas selecionando rotas que,
apesar de se mostrarem menores em termos de nmero de saltos, podem ser
extremamente instveis.
Existem um nmero de propostas na literatura que visam resolver o
problema de QoS em redes ad hoc que utilizam o protocolo OLSR. As propostas que apresentam solues para o roteamento com provisionamento de QoS fazem uso de duas estratgias diferentes: modificaes internas no protocolo, de modo
que a compatibilidade com verses do protocolo que sigam estritamente o OLSR
padronizado pelo Internet Engineering Task Force (IETF) no seja quebrada, e modificaes internas e externas no protocolo (como por exemplo modificaes nas mensagens de controle), o que torna as propostas resultantes incompatveis com o OLSR padronizado pelo IETF.
4.1.1. Alteraes no Algoritmo de Seleo de MPRsA heurstica de seleo de MPRs do protocolo OLSR original visa selecionar
um conjunto mnimo de vizinhos diretos (1 hop neighbor ) que podem ser utilizados para alcanar todos os vizinhos que esto a dois saltos de distncia.
Badis et al. (2004) mostrou que essa heurstica pode fazer com que ns com baixa capacidade de comunicao sejam selecionados ao invs de ns que possuam melhores condies de comunicao com outros ns da rede (por exemplo, uma maior banda).
De acordo com Badis et al. (2004), existe uma correspondncia direta entre o conjunto de MPRs selecionados por um n e o conjunto de enlaces anunciados na rede. Apenas os enlaces anunciados na rede so utilizados para o clculo da
tabela de roteamento. A estratgia , portanto, selecionar MPRs de modo que
enlaces de alta capacidade sejam anunciados na rede, ao invs dos enlaces de baixa capacidade.
Ge (2003) prope uma heurstica alternativa para a seleo de MPRs, de
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modo que o protocolo OLSR possa encontrar caminhos que possuam a maior
banda disponvel. A idia bsica que, quando h mais de um vizinho direto que
possui visibilidade para os mesmos vizinhos distantes dois saltos, o vizinho que
tiver um enlace com o n atual de maior capacidade ser selecionado.
Esta estratgia apresenta algumas vantagens. A primeira que a
modificao na heurstica de seleo de MPRs no quebra compatibilidade com
verses padro do OLSR e com verses do OLSR que utilizem outras heursticas
para a seleo de MPRs. Outra vantagem que essa proposta no requer que
informaes adicionais sejam trocadas entre os ns que fazem parte da rede.Entre as desvantagens da proposta est o fato de que apenas uma mtrica
(ou uma combinao especifica de mtricas) pode ser levada em considerao. A proposta, portanto, no permite que o protocolo possa atender a diversas classes
de servio. E mesmo considerando a mtrica, o algoritmo continua preocupado
em selecionar as rotas que possuam um menor nmero de saltos e que so
melhores em relao mtrica informada, e no as melhores rotas em um
contexto mais amplo. Outra desvantagem que a heurstica de seleo de MPRs
desconsidera a assimetria existente na comunicao entre os ns que fazem parte
da rede.
4.1.2. QOLSRBadis et al. (2004) propuseram o QoS- enhanced OLSR (QOLSR), uma
extenso do OLSR com provisionamento de QoS. Alm de ser baseado em uma nova heurstica para a seleo de MPRs, a proposta utiliza uma variao da
mensagem de TC, a mensagem utilizada para divulgar informaes sobre a
topologia da rede, de modo a divulgar para outros ns da rede a qualidade do
enlace de comunicao que o n atual tem com os seus vizinhos diretos.
Para a seleo de MPRs, a estratgia encontrar MPRs que maximizem a
banda disponvel e minimizem o atraso fim- a- fim entre vizinhos separados por
dois saltos (2 hop neighbor ). Desta forma, o algoritmo para clculo da tabela de roteamento trabalha utilizando um conjunto melhor de enlaces que o OLSR
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tradicional.
Para aplicar esta heurstica de seleo de MPRs, os ns precisam de
algumas informaes extras sobre os vizinhos a dois saltos de distncia. As
mensagens de HELLO so modificadas para suportar a troca de informaes de
QoS entre vizinhos imediatos (1 hop neighbor ).Cada n anuncia a banda disponvel e o atraso para cada um dos seus
vizinhos imediatos. Os ns podem, opcionalmente, anunciar outras mtricas de
QoS, utilizando um campo de QoS extensvel. Tendo recebido as mensagens de HELLO estendidas, os ns podem selecionar os seus MPRs utilizando a heurstica
apresentada no algoritmo ilustrado na Figura 4.5.
Figura 4.5: Algoritmo de seleo de MPRs do protocolo QOLSR (Leguay, 2006)
No QOLSR, as mensagens TC so similares s mensagens TC do OLSR tradicional. A diferena que mtricas de QoS, no caso a banda disponvel e atraso fim- a- fim, so informadas para os enlaces anunciados, e o algoritmo de
computao da tabela de roteamento leva essas informaes em considerao
para calcular a tabela de roteamento.
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Outras mtricas de QoS anunciadas nas mensagens de HELLO tambm podem ser divulgadas utilizando as mensagens TC, e o algoritmo de calculo da
tabela de roteamento tambm pode levar em considerao essas informaes
extras.
Para o clculo da tabela de roteamento proposta uma variao do
algoritmo de Dijkstra, de modo que as rotas calculadas possam maximizar a banda disponvel (mtrica considerada cncava) e minimizar o atraso total do caminho (mtrica considerada aditiva). Entretanto, a proposta do protocolo QOLSR no define com mais detalhes como o algoritmo de Dijkstra deve ser efetivamente modificado para o clculo da tabela de roteamento.
Qayyum (2002) demonstrou que o problema de selecionar MPRs baseado em mltiplas mtricas de QoS NP- completo. Para diminuir a complexidade, o QOLSR prope utilizar a idia apresentada por Wang (1996), que consiste em selecionar rotas com o maior comprimento de banda no gargalo; em caso de
empate, rotas com o menor atraso de propagao so selecionadas. Esses tipos de
caminhos so conhecidos na literatura como shortest- widest paths (caminhos mais curtos - maior alcance).
Uma das vantagens do QOLSR que o protocolo capaz de manipular vrias mtricas de QoS. Embora apenas rotas do tipo shortest- widest paths sejam calculadas por padro, outras mtricas tambm podem ser utilizadas.
Outra vantagem que o QOLSR encontra rotas que realmente so caracterizadas como tendo maior comprimento de banda e menor atraso,
diferente da proposta do OLSR com mudana na heurstica de seleo de MPRs,
em que a rota escolhida a melhor rota das que possui o menor nmero de
saltos, e no a melhor rota em um contexto mais amplo.
Uma das desvantagens do QOLSR a incompatibilidade com as verses padro do OLSR, devido modificao nas mensagens de controle do protocolo.
Outra desvantagem do QOLSR, de acordo com Leguay (2006) que as mtricas de largura de banda e atraso, mtricas bsicas nesta variao do OLSR, so difceis
de medir quando utilizando a camada MAC IEEE 802.11.
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Embora tcnicas para estimar a capacidade de um enlace IEEE 802.11
tenham sido propostas (Deziel, 2005), Leguay (2006) considera que tais propostas so pouco confiveis em um contexto de redes ad hoc , principalmente devido a
heterogeneidade dos dispositivos que fazem parte da rede . Alm disso, o
algoritmo permite pouca flexibilidade quanto ao uso de outras mtricas, uma vez
que largura de banda e atraso so mtricas bsicas.
4.1.3. OLSR- ETXO menor nmero de saltos a mtrica mais comumente utilizada pelos
protocolos de roteamento ad hoc existentes para calcular rotas timas, tal como
feito pelo OLSR padronizado pelo IETF.
Considerando a instabilidade inerente a um ambiente sem fio, em muitas
situaes o menor nmero de saltos no uma boa escolha. Em situaes em que
a rede sem fio densa, pode haver um grande nmero de rotas com o mesmo
nmero de saltos, entretanto com diferentes qualidades de enlace. Podem
inclusive ocorrer situaes em que uma rota com um nmero maior de saltos
apresente uma qualidade maior que uma rota com um nmero menor de saltos.
Uma extenso ao protocolo OLSR proposta pelo projeto OLSR.ORG utiliza uma nova mtrica, o nmero esperado de transmisses (ETX) (De Couto et al., 2003) para selecionar as melhores rotas. Esta extenso visa encontrar rotas com o menor nmero esperado de transmisses requeridas para que um pacote possa
ser entregue e seu recebimento possa ser confirmado pelo destino final. Em caso
de empate entre um nmero de rotas, a rota com o menor nmero de saltos
escolhida, de modo a manter conformidade com a RFC (Request for Comments) 3626.
4.1.3.1. A Mtrica ETX
A mtrica Expected Transmission Count (ETX) foi proposta por De Couto et al. (2003) e indica o nmero esperado de transmisses, incluindo retransmisses, necessrias para enviar um pacote atravs de um enlace. O clculo do valor ETX
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feito primeiramente a partir da avaliao da probabilidade de perda de pacotes
em ambos os sentidos de ida e volta do enlace, denotados por p i e p v; a partir do
clculo desses valores o valor ETX do enlace calculado.
Primeiramente calculada a probabilidade da transmisso de um pacote
no ocorrer com sucesso. O protocolo 802.11 requer que, para que uma
transmisso possa ocorrer com sucesso, o pacote deve ser confirmado por meio
do envio de um pacote ACK. Considere, portanto, p como sendo a probabilidade
de uma transmisso entre os ns A e B no ocorrer com sucesso. A frmula para
o clculo desta probabilidade apresentada no Quadro 4.1.
p = 1 - (1 - p i) * (1 - p v)Quadro 4.1 probabilidade de uma transmisso no ocorrer com sucesso
O protocolo IEEE 802.11 ir retransmitir um pacote cuja transmisso no ocorreu com sucesso. Supondo que s(k) a probabilidade de uma transmisso ocorrer com sucesso entre os ns A e B aps k tentativas, temos a frmula
apresentada no Quadro 4.2.
s(k) = p k- 1 * (1 - p)Quadro 4.2 probabilidade de uma transmisso ocorrer com sucesso aps k
tentativas
Finalmente, o nmero esperado de transmisses requerido para que a
transmisso de um pacote possa ocorrer com sucesso entre dois ns A e B,
denotado por ETX, apresentado no Quadro 4.3.
ETX = k*s(k)=1 /(1 - p) k=1
Quadro 4.3 nmero esperado de transmisses em um enlace
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Para calcular a mtrica ETX, primeiramente avaliado o nmero de
seqncia dos pacotes de controles do OLSR gerados pelos vizinhos para a
deteco de perdas. A partir dessa avaliao calculada a taxa de perda de
pacotes enviados pelos ns vizinhos. O valor calculado indica a taxa de perda de
pacotes em uma direo do enlace, isto , do n vizinho ao n atual, e
conhecida como Qualidade do Enlace (Link Quality, LQ).No entanto, necessrio conhecer a qualidade do enlace na direo oposta,
isto , quantos pacotes enviados pelo n atual so atualmente recebidos pelos
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