Redes mesh

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Redes em Malha Sem Fio
Patrícia Araújo de Oliveira
araoli@ime.usp.br Mestranda em Ciência da Computação IME-USP

São Paulo, 2012

Introdução
• Um dos desafios modernos: conectar maior número de pessoas
– Diferentes alternativas: • Conexão discada • Conexão banda larga

Introdução
• Dispositivos móveis:
– Isolados:

Introdução
• Dispositivos móveis:
– Conectados ☺

Como? Como?Como?

Introdução
• Dispositivos móveis:
– Acesso sem fio

Introdução
• Dispositivos móveis:
– Crescimento do acesso por redes sem fio • Pelo aumento e barateamento de dispositivos móveis • Mais barato espalhar “ondas pelo ar” do que cabos por postes, etc.

Introdução
• Em Maio de 2006 ...

(http://computerworld.uol.com.br)

Introdução
• WLAN:

(http://4.bp.blogspot.com/) Introdução

• Rede Mesh (Rede em Malha): Comunicação feita por nós

Redes em Malha Sem Fio
• Mobilidade e Expansão
– Imaginemos o cenário:

Zezinho do IME Luisinho do IME

Huguinho do IME Eu Access Point do IME

Redes em Malha Sem Fio
• Mobilidade e Expansão
– Imaginemos o cenário:

Zezinho do IME Huguinho do IME Eu Caminhei pelo IME Luisinho do IME

Access Point do IME Redes em Malha Sem Fio
• Características:
– Auto-configurável; – Múltiplos Saltos; – Baixo Custo; – Tolerante a Falhas.

Redes em Malha Sem Fio
• Padrão IEEE 802.11s
– Finalizado em Julho de 2011 – Propõe uma solução de encaminhamento através de múltiplos saltos no nível de enlace

• Arquitetura:

Estação ou Cliente (STA) é um nó que requer serviços, mas não repassa dados, STA(Station); descoberta de caminhos feita pelos protocolos de roteamento. nem participa da Mesh Point (MP) é um nó que participa da formação e operação da rede mesh,

– MP (Mesh Point); participando das descobertas de rotas. repassando dados e
serviços a clientes (STA).

Mesh Access – MAP (Mesh Point (MAP) é um MP agregado a um ponto de acesso que provê Access Point); Mesh Portal Portal Point). – MPP(MeshPoint (MPP) é um MP com uma funcionalidade especial de atuar

como um gateway entre a rede mesh e a rede externa (internet, por exemplo).

Redes em Malha Sem Fio

Fonte: Aoki et al. (2006)

Redes em Malha Sem Fio
• Criação do backbone em malha:
– Estabelecimento de Peer Link :

Fonte: Carrano et al. (2011)

Redes em Malha Sem Fio
• Criação do backbone em malha:
– Elementos deuma rede IEEE 802.11s: • MeshID
– Identificador de rede

• Métrica de seleção de caminho
– Airtime Link Metric

• Protocolo de seleção de caminho
– HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol)

Redes em Malha Sem Fio
• HWMP e Airtime Link Metric:
– Airtime Link Metric • Estima a quantidade de tempo necessária para a transmissão de um quadro
– Taxa de transmissão – Overhead imposto pelacamada física – Probabilidade de retransmissão do quadro considerando a taxa de erro do enlace.

– HWMP: protocolo híbrido • Modo sob demanda (reativo)
– Descoberta de uma rota somente quando houver a necessidade de transmissão

• Modo pró-ativo (orientado à tabela de roteamento )
– Troca periódica de mensagens de controle de roteamento para que cada nó mantenha uma tabela de roteamentoatualizada

• Modo pró-ativo e reativo

Métrica de Roteamento
• Airtime Link Metric - Nós transmitindo em uma taxa baixa podem usar toda a banda do canal com suas longas transmissões a mesma maneira que um enlace com alta probabilidade de erro pode ocupar o meio por longo tempo devido às retransmissões.

Métrica de Roteamento
• Airtime Link Metric

Onde, O: representa a latência constante deoverhead que varia de acordo com a implementação da camada física, Bt: é o tamanho do quadro de teste, r: é a taxa de transmissão que o MP transmite o quadro de teste e ef: é a probabilidade de erro medida no envio do quadro de teste.

Redes em Malha Sem Fio
• HWMP e Airtime Link Metric:
– Airtime Link Metric • Estima a quantidade de tempo necessária para a transmissão de um quadro
– Taxa de...
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