Protocolo de Encaminhamento

Route Alternating Multipath AODV (RAM-AODV)

Justimiano Andrade Alves

Dissertao para obteno do Grau de Mestre em

Engenharia electrotcnica e de computadores

Jri:

Presidente: Professor Nuno Cavaco Gomes Horta

Orientador: Professor Antnio Manuel Raminhos Cordeiro Grilo

Co-orientador: Professor Paulo Rogerio Barreiros d'Almeida Pereira

Vogal: Professor Carlos Manuel Ribeiro Almeida

Abril 2012

I

II

Resumo

As redes mveis ad-hoc (Mobile Ad-hoc Networks - MANET) e a proliferao de dispositivos portteis com

capacidade de comunicao sem fios tm incentivado a investigao na rea dos protocolos de

encaminhamento. Devido liberdade de movimento dos ns, sua configurao imprevisvel, s

limitaes de autonomia dos dispositivos e da largura de banda da rede, as falhas de comunicao podem

tornar-se comuns neste tipo de redes.

De modo a ultrapassar estas limitaes, e com os objectivos de determinar vrios percursos, minimizar a

sobrecarga da rede e maximizar a largura de banda, neste trabalho implementou-se um protocolo Route

Alternating Multipath AODV (RAM-AODV) com encaminhamento multi-percurso. O protocolo

implementado possibilita a descoberta de mltiplos percursos entre os ns de origem e de destino, como

tambm permite especificar o nmero de percursos parcialmente disjuntos a serem descobertos, o que

permite reduzir significativamente a sobrecarga da rede. semelhana do protocolo Ad-hoc On-Demand

Distance Vector (AODV), no protocolo RAM-AODV feita monitorizao local dos vizinhos e so

descartados pedidos redundantes Route Request (RREQ) nos ns intermdios. Para comparar o

desempenho do protocolo desenvolvido com o protocolo AODV foram realizadas vrias simulaes para

diferentes cenrios, onde o protocolo implementado mostrou ter um melhor desempenho do que o

protocolo AODV. Os resultados obtidos mostram-nos que o protocolo desenvolvido eficiente na reduo

do nmero de pacotes perdidos, no tempo de atraso na comunicao e na utilizao da largura de banda.

Em todos os cenrios em que o protocolo foi testado, revelou ser mais eficiente do que o protocolo AODV.

III

IV

Abstract

The Mobile Ad-hoc Networks (MANET) and the proliferation of the portable devices capable of wireless

communication have encouraged the research in the area of communication protocols. Due to the freedom

of movement of the nodes, the undefined networks configuration, the limitations of the devices

autonomy and of the networks bandwidth, the communication failures are very common in these

scenarios.

In order to overcome these limitations, as well as with the goals of determining various routes and

minimizing overhead and maximizing the networks bandwidth, an RAM-AODV protocol (Route

Alternating Multipath AODV - RAM-AODV) with multi-path routing functionality was implemented in this

thesis project. The implemented protocol enables the discovery of multiple paths between the origin and

the destination nodes, but also offers the possibility of specifying the number of partially disjoint paths to

be discovered, which significantly reduces the networks overhead. The similarities of the developed

protocol with the Ad-hoc On-Demand Distance Vector (AODV) protocol are the local monitoring and the

discarding of the duplicated Route Requests (RREQ) at the intermediate nodes. In order to compare the

performance of the developed protocol with the AODV protocol, several simulations for different

scenarios were performed, where the implemented protocol showed to have better performance than

AODV protocol. The results show us that the developed protocol is effective in reducing of number of the

lost packets and the delivery delay, while improving the bandwidth usage. In all the scenarios in which the

RAM-AODV was tested it showed to have a much better performance than the AODV.

V

VI

ndice

1 Introduo ................................................................................................................................................ 2

1.1 Enquadramento .............................................................................................................................. 2

1.1.1 Arquitectura das redes MANET ....................................................................................... 2

1.1.2 Implementao das redes MANET ................................................................................. 4

1.2 Motivao .......................................................................................................................................... 6

1.3 Objectivos .......................................................................................................................................... 7

1.4 Estrutura da tese ............................................................................................................................ 8

2 Protocolos de encaminhamento para as redes MANET ....................................................... 10

2.1 Protocolo de encaminhamento com percurso nico para as redes MANETs ...... 10

2.1.1 Aspectos gerais.................................................................................................................... 10

2.1.2 AODV Ad-hoc On-Demand Distance Vector .......................................................... 12

2.1.3 DSR - Dynamic Source Routing ..................................................................................... 13

2.1.4 OLSR Optimized Link State Routing ........................................................................ 13

2.1.5 DSDV - Destination-Sequenced Distance-Vector ................................................... 16

2.1.6 ZRP - Zone Routing Protocol .......................................................................................... 17

2.1.7 Consideraes finais e concluso ................................................................................. 20

2.2 Protocolos de encaminhamento multi-percurso para as redes MANET ............... 21

2.2.1 Aspectos gerais.................................................................................................................... 21

2.2.2 Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector Routing (AOMDV) ............... 22

2.2.3 Optimized AOMDV routing protocol (OAOMDV) ................................................... 24

2.2.4 Mobility Prediction Ad-hoc on-demand multipath distance vector (MP-

AOMDV) .................................................................................................................................................. 28

2.2.5 New Multipath Node-Disjoint routing based on AODV protocol (NMN

AODV) 31

2.2.6 Multipath Optimized Link State Routing Protocol (MP-OLSR) ..................... 32

2.2.7 Consideraes finais e concluso ................................................................................. 34

3 Route Alternating Multipath AODV (RAM-AODV) ................................................................. 38

3.1 Formato das mensagens ........................................................................................................... 38

3.2 Estuturas de dados ..................................................................................................................... 40

3.3 Gesto de mltiplos percursos .............................................................................................. 42

3.4 Manuteno dos percursos ..................................................................................................... 43

3.5 O funcionamento do protocolo RAM-AODV ..................................................................... 44

VII

3.5.1 Processamento do RREQ ................................................................................................. 44

3.5.2 Processamento do pacote RREP ................................................................................... 45

3.5.3 Ilustrao do funcionamento do protocolo atravs de um cenrio. ............... 46

4 Resultados de Simulao .................................................................................................................. 48

4.1 Mtodo de recolha de dados ................................................................................................... 48

4.2 Cenrio 1 - Topologia esttica da rede. .............................................................................. 52

4.2.1 Teste de variao da densidade de rede ................................................................... 53

4.2.2 Teste de variao do intervalo de envio dos pacotes ........................................... 58

4.3 Cenrio 2 Topologia dinmica da rede ............................................................................ 61

5 Concluso ............................................................................................................................................... 66

6 Bibliografia ............................................................................................................................................ 70

Apndice A ...................................................................................................................................................... 74

viii

Lista figuras

Figura 1-1: Rede MANET com 5 ns [Fonte: [1]] ....................................................................................................................... 2

Figura 1-2: Rede MANET com 7 Interfaces. [Fonte: [1]] ......................................................................................................... 3

Figura 1-3: MANET: Assimetria entre as interfaces. [Fonte: [1]] ........................................................................................ 4

Figura 2-1: Categoria dos protocolos de encaminhamento para as redes MANET. ................................................. 11

Figura 2-2: Arquitectura do protocolo ZRP. [Fonte: [11]] .................................................................................................. 18

Figura 2-3: Zona de encaminhamento do n S. [Fonte: [12]] ............................................................................................ 18

Figura 2-4: Zona de encaminhamento do n. [Fonte: [12]] ................................................................................................ 19

Figura 2-5:Zona de encaminhamento do n T. [Fonte: [12]] ............................................................................................. 19

Figura 2-6:Processo de descoberta de rotas AOMDV. ....................................................................................................... 23

Figura 2-7:Processo de definio do percurso inverso protocolo OAOMDV. .......................................................... 24

Figura 2-8: Formato do pacote RREQ do OAOMDV. ............................................................................................................... 25

Figura 2-9: Formato da mensagem RREP_ACK do protocolo OAOMDV ........................................................................ 26

Figura 2-10:Processo de definio de percurso directo - protocolo OAOMDV. ......................................................... 26

Figura 2-11:Processo de definio do percurso omitido - protocolo OAOMDV. ....................................................... 27

Figura 2-12:Processo de clculo de ns disjuntos MP-AOMDV. ....................................................................................... 29

Figura 2-13:O algoritmo Dijkstra de multi-percuros. [fonte: [15]] ................................................................................. 33

Figura 2-14: Algoritmo Dijkstra com fp (c) = fe (c) = 2c. Na primeira figura foram calculados 3 percursos e

na segunda figura foram calculadas 10 percursos [fonte: [15]]. .......................................................................... 33

Figura 2-15: processo de descoberta de rota pelo n F. ....................................................................................................... 34

Figura 3-1:Formato do pacote Route Request RREQ. ......................................................................................................... 39

Figura 3-2:Formato do pacote Route Reply RREP. ............................................................................................................... 39

Figura 3-3:Formato do pacote Route Error - RRER. ............................................................................................................... 39

Figura 3-4: Formato do pacote Route Reply Acknowledgement - RREP_ACK. ............................................................. 40

Figura 3-5: Formato da tabela de encaminhamento. ............................................................................................................. 40

Figura 3-6:Formato da entrada da tabela de encaminhamento. ...................................................................................... 41

Figura 3-7:Formato da lista de prximos saltos. ..................................................................................................................... 41

Figura 3-8:Formato da tabela de vizinhos processados. ...................................................................................................... 42

Figura 3-9:Formato da tabela de RREQ Pendentes. ............................................................................................................... 42

Figura 3-10:Tabela de Contador de percurso para o n de destino. ............................................................................... 43

Figura 3-11:Fluxograma do algoritmo implementado no n de destino para processar o pacote RREQ. ..... 45

Figura 3-12: Processo de descoberta de rota do protocolo RAM-AODV. ...................................................................... 47

Figura 4-1: Exemplo de uma topologia esttica lgica e genrica da rede. ................................................................. 53

Figura 4-2: Valores mdios do atraso extremo-a-extremo em redes estticas, com nmero de ns varivel.

............................................................................................................................................................................................................ 54

Figura 4-3: Valores mdios do jitter em redes estticas, com nmero de ns varivel. ........................................ 55

ix

Figura 4-4: Valores de taxa mdia dos pacotes recebidos em redes estticas, com nmero de ns varivel.

............................................................................................................................................................................................................ 56

Figura 4-5: Valores mdios do dbito em redes estticas, com nmero de ns varivel. ..................................... 57

Figura 4-6: Valores mdios do atraso extremo-a-extremo em redes estticas, com intervalo de envio de

pacotes varivel. ......................................................................................................................................................................... 58

Figura 4-7: Valores mdios do jitter em redes estticas, com o intervalo de envio de pacotes varivel........ 59

Figura 4-8: Valores de taxa mdia de pacotes recebidos em redes estticas, com intervalo de envio de

pacotes varivel. ......................................................................................................................................................................... 60

Figura 4-9: Valores mdios do dbito em redes estticas, com intervalo de envio de pacotes varivel. ....... 60

Figura 4-10: Valores mdios do atraso extremo-a-extremo em redes dinmicas, com velocidade de

movimento dos ns varivel. ................................................................................................................................................ 63

Figura 4-11: Valores mdios do jitter em redes dinmicas, com velocidade de movimento dos ns varivel.

............................................................................................................................................................................................................ 63

Figura 4-12: Valores de taxa mdia de pacotes recebidos em redes dinmicas, com velocidade de

movimento dos ns varivel. ................................................................................................................................................ 64

Figura 4-13: Valores mdios do dbito em redes dinmicas, com velocidade de movimento dos ns

varivel. .......................................................................................................................................................................................... 65

x

Lista de tabelas

Tabela 2-1: Entrada da tabela de encaminhamento do protocolo OAOMDV. ............................................................. 25

Tabela 2-2: Estrutura da Lista de percursos do protocolo OAOMDV. ............................................................................ 25

Tabela 4-1: Definio dos parmetros constantes para os dois cenrios. .................................................................... 49

Tabela 4-2: Atributos e valores por omisso. ............................................................................................................................ 50

Tabela 4-3: Definio dos parmetros para o teste 1. ........................................................................................................... 53

Tabela 4-4:Definio dos parmetros para o cenrio da mobilidade............................................................................. 62

xi

xii

Acrnimos

ABR - Associativity Based Routing

AODV Ad-hoc On-Demand Distance Vector

AODV-DM Ad-hoc On-Demand Distance Vector - Decoupled Multipath

AODVM - Ad-hoc On-demand Distance Vector Multipath Routing Protocol

AOMDV - Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector

API - Application Programming Interface

ATM - Asynchronous Transfer Mode

BRP - Bordercast Resolution Protocol

CGSR - Cluster Gateway Switch Routing

DV Distance Vector

DSDV - Destination-Sequenced Distance Vector

DSR - Dynamic Source Routing

FSR - Fisheye State Routing

IARP - Intrazone Routing Protocol

IERP - Interzone Routing Protocol

LNH -List next hops

LS Link State

IMANET - Internet Based Mobile Ad-hoc Networks

InVANETs - Intelligent Vehicular Ad-hoc Networks

MANET - Mobile Ad-hoc Network

MMDV - Multipath and MPR based AODV routing protocol

MDA - Multipath Dijkstra Algorithm

MOLSR - Multicast Optimized Link State Routing

xiii

MPR - Multipoint Relay

MP-AOMDV - Mobility Prediction Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector

MP-DSR - Multi-Path DSR routing protocol

MP-OLSR - Multipath Optimized Link State Routing

NMN-AODV - New Multipath Node-Disjoint Routing Based on AODV Protocol

NDP - Neighbor Discovery Protocol

NS-2 Netowrk Simulator 2

NS-3 Network Simulator 3

OAOMDV- Optimized Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector

OLSR - Optimized Link State Routing

QOLSR - Quality of Service for Ad-hoc Optimized Link State Routing Protocol QoS - Quality of service

RAM-AODV - Route Alternating Multipath AODV

RREP_ACK Route Reply Acknowledgement

RREP Route Reply

RREQ - Route Request

SSA - Signal Stability-Based Adaptive Routing Protocol

TPN - Table processed neighbors

TC - Topology Control

TORA - Temporally Ordered Routing Algorithm

VANETs - Vehicular ad-hoc Networks

WMN - Wireless Mesh Network

WSN Wireless Sensor Network

WRP - Wireless Routing Protocol

xiv

ZRP - Zone Routing Protocol

1

2

1 Introduo

1.1 Enquadramento

As redes mveis ad-hoc (Mobile Ad-hoc Networks MANETs), so redes auto-configurveis que se formam

espontaneamente a partir de um conjunto de dispositivos mveis sem fios. A rede funciona de uma forma

autnoma, ou seja, sem qualquer infra-estrutura fixa pr-existente ou controlo centralizado. Nesta rede,

dois dispositivos (tambm designados por ns) podem comunicar directamente, desde que estejam

dentro do alcance rdio um do outro. Alm de efectuarem uma comunicao directa (comunicao one-

hop), os dispositivos cooperam mutuamente para garantir comunicao indirecta (comunicao multi-

hop) entre os dispositivos que no se conseguem alcanar directamente, ou seja, que esto fora do alcance

rdio. Nestes tipos de redes as ligaes so definidas pelos raios de comunicao de cada n da rede. O

raio de alcance mximo dos ns influenciado pelo tipo de equipamento de que dispem e por efeitos de

propagao e interferncia. Quando dois dispositivos (ns) se afastam, ficando fora do alcance de

comunicao um do outro, ocorre uma falha de ligao. Devido liberdade de movimento dos terminais, a

topologia est constantemente em alterao e de forma imprevisvel. No entanto, a sua rpida instalao e

configurao simplificada, fazem com que este tipo de rede seja indispensvel em situaes de catstrofe,

emergncia ou operaes militares, onde partida no existe uma infra-estrutura de rede montada. Na

Figura 1-1 est exemplificada uma rede com 5 interfaces MANET, em que a rea da cobertura de cada um

dos ns est representada por um disco simples de raio fixo. Indica-se a com cor cinza a rea de cobertura

da zona rdio de cada interface, correspondendo as reas mais escuras sobreposio de reas de

cobertura. Nesta figura a interface N1 est fora do alcance rdio da interface N5, portanto, a rede tem que

suportar a funcionalidade da comunicao multi-hop descrita previamente.

Figura 1-1: Rede MANET com 5 ns [Fonte: [1]]

1.1.1 Arquitectura das redes MANET

Dois tipos de cenrios de utilizao das redes MANET podem ser distinguidos. No primeiro cenrio, a rede

MANET est conectada pelo menos a uma rede externa (normalmente a Internet) que requer uma gama

de endereos configurados, ou seja, o uso de endereos ou prefixos derivados de um prefixo global. Um

exemplo tpico desta configurao so as redes pblicas sem-fios de pontos de acesso WLAN fixos

espalhados, que fazem parte de uma rede MANET e que funcionam como routers para utilizadores mveis.

No segundo cenrio, as redes MANETS so autnomas, ou seja, no possuem qualquer n que impe o uso

de prefixos ou endereos derivados de um prefixo global. Exemplos tpicos de redes MANET autnomas

3

so as redes privadas ou temporrias, instaladas em reas onde no existe uma infra-estrutura de

telecomunicaes (exemplo redes de emergncias para recuperao de acidentes, redes de sala de

conferncias, etc.). Para ambos os cenrios, a abordagem do ponto de vista da arquitectura semelhante.

Faz-se o estudo da arquitectura MANET, a comear por estudar algumas caractersticas importantes das

interfaces MANET, tais como: Interfaces semi-broadcast1, largura de banda partilhada, terminal

escondido e conectividade assimtrica. Para fins ilustrativos considera-se a interface N3 da Figura 1-2,

onde se pode ver que a sua zona de cobertura representada pelo disco com a cor cinzento-escuro alcana a

interface N2 e N4 (i.e. as suas transmisses podem ser recebidas pela interface N2 e N4), no entanto no

recebida pelas interfaces N1 e N5. Isto indica que as interfaces N3, N2 e N4 partilham a mesma ligao, no

entanto tm uma viso diferente da rede. O n N3 considera que faz parte da mesma ligao com a

interface N2 e N4, enquanto a interface N4 considera que partilha a mesma ligao com N3 e N5. Esta

caracterstica designada por interfaces semi-broadcast com vizinhos no transitivos. No entanto, a

transmisso da interface N3 pode ser detectada pelas interfaces N1 e N5, mas esta no descodificada

correctamente. Isto ir provocar interferncia com as possveis transmisses recebidas das interfaces N0

e N6.

Figura 1-2: Rede MANET com 7 Interfaces. [Fonte: [1]]

Dependendo da tecnologia de rdio utilizada (por exemplo IEEE 802.11), as interfaces MANET podem

interferir umas com as outras. Considerando a Figura 1-2, quando N3 est a transmitir, N2 e N4 no

podem transmitir simultaneamente porque a largura de banda disponvel partilhada entre estas

interfaces MANET [2].

A interface N2 transmite para a interface N3. O N4 no detecta esta comunicao e considera o meio livre

e transmite dados para o N3. Como este est em comunicao com o N2, resulta em uma coliso.

Considera-se que o terminal N2 est escondido em relao ao terminal N4.

Nas redes tradicionais comum assumir que a conectividade entre os ns vizinhos simtrica, no entanto

nas redes MANET o mesmo no se verifica. Por exemplo, considerando a rede MANET da Figura 1-3, em

1 Semi-broadcast- interfaces que partilham a mesma ligao, mas no partilham a mesma viso da rede.

4

que por alguma razo (potncia de transmisso, largura da antena ) a interface N1 tem uma rea de

cobertura muito ampla de modo que as suas transmisses so recebidas pela interface MANET N2. A

interface N2 tem um raio de cobertura menor, tal que as suas transmisses no so recebidas pela

interface N1, portanto o N2 considera o N1 como seu vizinho, uma vez que consegue receber as suas

transmisses. No entanto o N1 no o considera como vizinho, por no ser possvel receber as suas

transmisses. Esta uma das caractersticas das interfaces MANET designada por conectividade

assimtrica.

Figura 1-3: MANET: Assimetria entre as interfaces. [Fonte: [1]]

As interfaces MANET formam um grfico dinmico e arbitrrio entre si. Isto indica que a rede de uma

interface MANET varia ao longo do tempo, quer por razoes da mobilidade dos ns ou devido a factores

ambientais que afectam a rea da cobertura das interfaces [1].

1.1.2 Implementao das redes MANET

A utilizao das redes MANET oferece vrias vantagens, que podem variar consoante a sua

implementao. Apresentam-se de seguida os tipos de implementao das redes MANET:

Vehicular Ad-hoc Network (VANET) - so casos particulares, onde as redes MANET so

utilizadas para comunicaes entre veculos e comunicaes entre veculos e equipamentos

instalados nas auto-estradas. O objectivo destas redes de proporcionar segurana e conforto aos

viajantes. Para garantir o seu funcionamento, incorporado dentro de cada veculo um

dispositivo electrnico atravs do qual concebida a rede. Esta rede funciona perfeitamente na

ausncia de qualquer infra-estrutura fixa. Cada viatura equipada com um dispositivo VANET

funciona como um n da rede e est capacitada para receber e retransmitir informaes de/para

a rede. As preocupaes operacionais das MANETs so as mesmas para VANET, mas os detalhes

so diferentes. O movimento nas redes MANET aleatrio enquanto nas redes VANET os veculos

tendem a mover-se de uma forma organizada. A interaco com os equipamentos beira da

estrada pode tambm ser caracterizada com bastante preciso e alm disso, os veculos tm

restries de movimento.

Intelligent Vehicular Ad-hoc Network (InVANET) - descreve uma forma inteligente de utilizar

VANET. Baseia-se na integrao de mltiplas tecnologias de redes, tais como Wireless Fidelity

5

(WIFI), Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX), Bluetooth, ZigBee e outras

redes a fim de obter uma comunicao fcil, precisa, simples e eficaz entre os veculos sobre a

mobilidade dinmica. Comunicao multimdia entre veculos, bem como rastreamento

automtico de veculos tambm pode ser activado.

A piconet - uma forma fundamental de comunicao para a tecnologia sem-fios Bluetooth.

Neste tipo de rede um dispositivo equipado com Bluetooth fornece a referncia da sincronizao e

conhecido como o mestre, enquanto outros dispositivos na rede so conhecidos como escravos.

O Bluetooth uma tecnologia sem-fios normalizada de curto alcance para conectividade pessoal

de uma gama de dispositivos electrnicos.

Internet Based Mobile Ad-hoc Network (iMANET) - Tipo de rede que estabelece conectividade

entre ns fixos e ns mveis. uma tcnica emergente que combina redes com fios (Internet) com

as redes mobile Ad-hoc (MANET) para desenvolvimento de uma infra-estrutura de comunicao

ubqua2.

Atravs das vrias implementaes mencionadas, o uso da rede MANET promissor devido s grandes

vantagens:

Rpida instalao: podem ser instaladas rapidamente em locais sem nenhuma infra-estrutura

prvia.

Resistncia a falha de conexo: falha de um dispositivo pode ser facilmente seleccionado com a

reconfigurao da rede ou escolha de uma nova ligao.

Conectividade: se duas ou mais estaes esto ao alcance da onda de rdio, ento existe um canal

de comunicao entre elas. Nas redes fixas, as estaes podem estar uma ao lado dao outras, mas

s comunicam se estiverem ligadas por um meio guiado.

Custo reduzido: a ausncia da infra-estrutura fixa e de controlo centralizado reduz

consideravelmente o custo.

Interoperabilidade: uma grande vantagem que as redes Ad-hoc no se restringem apenas para

uso de computadores, podem ser ainda utilizadas para conectar, telemveis, PDA e Smartphone,

desde que estes tenham suporte para tal.

Mobilidade: constitui uma das vantagens primordiais das redes mveis.

Quando se desenvolve um protocolo para funcionar nas redes MANET h que ter em considerao

diferentes tipos de desafios presentes nestas redes. Salienta-se como os principais desafios:

2 Ubquo - Que est ao mesmo tempo em toda a parte.

6

Topologia dinmica os terminais (ns) so livres para se mover arbitrariamente. Portanto a

topologia que tipicamente multi-saltos pode variar de forma aleatria e imprevisvel vrias

vezes.

Largura de banda limitada e capacidade das ligaes variveis as redes wireless continuam

a ter capacidade de ligao significativamente menor quando comparado com os dispositivos que

operam nesta rede. Como consequncia, pode-se verificar forte congestionamento nas redes por

demasiado trfego enviado pelos ns.

Tempo de vida dos dispositivos limitada para algumas das aplicaes, em que os terminais

so equipados com baterias, tem-se como critrio a mxima optimizao da energia a fim de

aumentar o tempo de sobrevivncia da rede.

Segurana fsica limitada as redes sem fios so mais susceptveis s ameaas de segurana

quando comparadas com as redes com fios. As tcnicas de segurana existentes so aplicadas s

redes sem fios para reduzir as ameaas.

Para superar os desafios das redes MANET acima referidos, vrios estudos foram feitos aos longos dos

anos, muitos artigos foram publicados e muitos protocolos foram desenvolvidos para operar nestes tipos

de rede. Neste ltimos anos, as tecnologias de informao e telecomunicao tm-se desenvolvido num

ritmo muito acelerado. Isto tem contribudo fortemente para o aparecimento de novos dispositivos e

aplicaes para funcionar nas redes MANET. Apesar da existncia de uma vasta gama de protocolos, estes

continuam a ter algumas limitaes, como tambm surgem novas limitaes com o aparecimento de novas

tecnologias para as redes MANET. Sendo assim, existe uma necessidade contnua de no s efectuar a

actualizao dos protocolos existentes, mas tambm de desenvolver novos protocolos para poder

responder s novas exigncias dos dispositivos e aplicaes.

1.2 Motivao

A proliferao de dispositivos portteis com capacidade de comunicao sem fios (por exemplo,

802.11a/b/g, etc.) tem incentivado a investigao na rea de protocolos e aplicaes para redes MANET.

Devido liberdade de movimento dos ns na rede e o seu comportamento tipicamente imprevisvel, as

falhas de comunicao podem tornar-se comuns neste ambiente de operao. portanto necessrio ter

em conta alguns requisitos quando se desenvolve um protocolo para funcionar neste tipo de cenrio. Um

sistema destinado a funcionar numa MANET deve ser capaz de tolerar falhas de comunicao e ter em

conta as restries de processamento e memria tpicas dos dispositivos mveis. Finalmente, a largura de

banda disponvel tende a ser tambm limitada, pelo que uma distribuio uniforme da carga de

comunicao pelos ns da rede reduz o esforo individual de comunicao, processamento e consumo

energtico dos ns intervenientes. de extrema importncia realizar um protocolo que maximize a taxa

de transferncia e ao mesmo tempo imponha o mnimo de sobrecarga de controlo. Os protocolos com

encaminhamento multi-percurso actuais tentam aliviar este problema atravs do clculo e

7

armazenamento na cache de vrios percursos obtidos durante uma nica descoberta de percursos. Os

protocolos, com base num critrio (mtrica) especfico, avaliam os vrios percursos obtidos e escolhem

um como o principal. Os restantes so guardados na cache. Estes percursos apenas so utilizados quando

o percurso principal falhar. Uma nova descoberta s ser possvel quando falharem todos os percursos

guardados na cache. Alguns destes protocolos no realizam qualquer tipo de manuteno dos vrios

percursos calculados durante o processo de descoberta. Como resultado, quando um percurso alternativo

seleccionado para enviar dados, muito provvel que este tambm esteja invlido. Usando resultados

to obsoletos e percursos invlidos, resulta num aumento considervel de perdas de pacotes e num atraso

maior da comunicao. Actualmente, j existem protocolos com encaminhamento multi-percurso que

fazem manuteno dos vrios percursos concebidos durante o processo de descoberta. Em alguns destes

protocolos tais como Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector (AOMDV), Optimized Ad-hoc On-

Demand Multipath Distance Vector (OAOMDV) e New Multipath Node-Disjoint Routing Based on AODV

Protocol (NMN-AODV) a manuteno realizada localmente entre os ns vizinhos atravs do envio

peridico das mensagens hello [3], [4], [5]. No caso do protocolo Mobility Prediction Ad-hoc On-Demand

Multipath Distance Vector (MP-AOMDV), a manuteno feita ao longo do percurso desde o n de origem

at o n de destino, atravs do envio peridico da mensagem heartbeat [4].

Foi proposto para esta tese a implementao e avaliao de desempenho de um protocolo com

encaminhamento multi-percurso. O protocolo desenvolvido teve como base o protocolo Ad-hoc On-

Demand Distance Vector (AODV) (RFC 3561). Escolheu-se o protocolo AODV devido ao seu bom

desempenho em redes densas e na presena de mobilidade. O protocolo desenvolvido realiza a verificao

peridica dos vrios percursos concebidos durante o processo de descoberta. Esta verificao realizada

com base na monitorizao da conectividade local entre os ns vizinhos atravs do envio peridico da

mensagem hello. Deste modo, elimina-se a possibilidade de usar percursos alternativos invlidos. O

protocolo flexvel ao nmero de percursos que se pretende calcular durante o processo de descoberta. O

nmero mximo de percursos a ser determinado durante o processo de descoberta definido atravs da

configurao manual de um parmetro. Este parmetro foi definido com a finalidade de minimizar o fluxo

das mensagens de controlo que circulam na rede, contribuindo desta forma para reduo de sobrecarga

da rede.

1.3 Objectivos

Nesta dissertao realizado o estudo e implementao de um protocolo com encaminhamento multi-

percurso para as redes MANET. O estudo foi conduzido atravs de simulao, utilizando o Network

Simulator 3 (NS-3) [6]. Foi implementado o protocolo Route Alternating Multipath AODV (RAM-AODV)

baseando no protocolo AODV que j existe no NS-3. O protocolo RAM-AODV foi programado para

determinar vrios percursos entre o n de origem e o n de destino, num s processo de descoberta de

percursos. Os vrios percursos obtidos so actualizados e so utilizados alternadamente para enviar

dados. Com isto pretende-se alcanar os seguintes objectivos:

Minimizar o atraso de comunicao extremo-a-extremo.

8

Maximizar o dbito da rede.

Distribuio uniforme do processamento pelos vrios ns da rede, maximizando assim o tempo

de vida de cada dispositivo.

Diminuir a frequncia com que feito o pedido de aquisio de percursos.

Desta forma, espera-se que as aplicaes que correm sobre a rede MANET deixem de ser prejudicadas

pelos problemas acima referidos. Tambm se espera com este protocolo minimizar o nmero de pacotes

descartados e distribuir de forma uniforme a sobrecarga do envio de dados pela rede. Tambm se tem

como objectivo, realizar vrios testes de simulao com o propsito de avaliar o desempenho do protocolo

desenvolvido. Para isto, ir ser utilizada uma diversidade de cenrios possveis, de forma a ter em

considerao todos os casos possveis que eventualmente possam acontecer numa situao real.

1.4 Estrutura da tese

Este documento encontra-se dividido em 5 captulos.

No captulo 2 faz-se um estudo dos principais protocolos de encaminhamento com percurso nico e os

protocolos com encaminhamento multi-percurso para as redes MANET. Nesses estudos aborda-se de

forma resumida o funcionamento destes protocolos.

O captulo 3 aborda de uma forma detalhada e pormenorizada o protocolo desenvolvido. Explica

detalhadamente o modo de operao em termos de clculos dos diferentes percursos e a manuteno dos

mesmos.

No Captulo 4 apresenta-se resultados de vrios testes e simulaes, avaliando o desempenho do

protocolo desenvolvido.

No captulo 5 apresenta-se as concluses do trabalho, e indicam-se algumas melhorias que podem ser

realizadas no futuro.

9

10

2 Protocolos de encaminhamento para as redes MANET

2.1 Protocolo de encaminhamento com percurso nico para as redes

MANETs

2.1.1 Aspectos gerais

Os protocolos de encaminhamento tradicionais da Internet so algoritmos sofisticados que tm o

propsito de mapear endereos de destino em interfaces de sada por meio de tabelas. Essas tabelas so

designadas por tabelas de encaminhamento. Depois de preencher as tabelas de encaminhamento com os

endereos IP dos ns da rede, tem-se a topologia da rede construda. Tendo em considerao as

caractersticas especficas das MANETs (mobilidade, ausncia da infra-estrutura fixa), os protocolos

desenvolvidos para as redes infra-estruturadas revelaram-se ineficientes. Atualmente existe um nmero

elevado de protocolos de encaminhamento desenvolvidos para as redes MANET. Foi sempre impossvel

desenvolver um protocolo ptimo para todos os cenrios de aplicao. Neste captulo estuda-se apenas

alguns dos protocolos de encaminhamento com percurso nico mais citados para as redes MANET. Os

protocolos da rede MANET podem ser classificados por categorias:

Reactivos

Pr - activos

Hbridos

Orientados localizao

Orientados energia

Existem vantagens e desvantagens em cada uma das categorias, dependo do tipo de aplicaes. Os

protocolos reactivos (On-Demand) caracterizam-se pelo facto de nem sempre terem disponveis na sua

tabela de encaminhamento os percursos para todos os ns da rede. Estes tipos de protocolos foram

desenvolvidos para que um caminho s seja calculado apenas quando necessrio. Quando um n

necessita de enviar um pacote para outro n na rede, inicia-se um processo de descoberta dos percursos.

Este processo termina quando o percurso calculado com sucesso, ou caso no exista um percurso

disponvel nesse momento (o que pode indicar um partio na rede). A manuteno dos percursos vai

sendo realizada enquanto o n de destino permanecer alcanvel, ou at j no ser mais necessria.

Nos protocolos pr-activos (table-driven), os ns da rede mantm informaes de encaminhamento para

todos os ns da rede, de forma que quando for necessrio enviar dados para um determinado n da rede,

o caminho para este n j conhecido, eliminando desta forma o atraso provocado pelo processo de

descoberta de rota. Cada n envia mensagens de actualizaes para a rede, a fim de manter as suas tabelas

consistentes com o estado actual da rede e de poder acompanhar as mudanas da topologia. Uma vez que

11

estas mensagens so iniciadas por mecanismo de temporizao, haver sempre um nmero regular de

mensagens de actualizao enviadas para a rede em intervalos de tempo fixo, mesmo quando a rede j se

encontra em equilbrio. Desta forma, para uma rede densa, o fluxo de mensagem ser demasiado, de tal

forma que a rede ficar sobrecarregada. Recomenda-se o uso destes tipos de protocolos, apenas para as

redes em que os vrios ns esto sempre a comunicarem entre si. Sendo assim o envio peridico das

mensagens tem o propsito de diminuir o atraso devido a reconstruo peridica dos percursos. Estes

tipos de protocolos no devem ser utilizados em redes em que os equipamentos de pequena dimenso so

equipados com baterias, e nem em redes com largura de banda muito limitada.

Os protocolos hbridos so um compromisso entre os protocolos reactivos e pr-activos. Com este tipo de

protocolo pretende-se resolver os problemas dos dois tipos protocolos anteriores e aproveitar as suas

vantagens.

Os protocolos orientados localizao s podem ser aplicados quando a informao geogrfica est

disponvel (e.g. GPS). Estes protocolos so aconselhveis para redes estticas ou redes com poucas

variaes de topologia. Caso contrrio a informao indicada por um n, pode ficar invlida

imediatamente no instante a seguir devido mobilidade.

Os protocolos orientados energia fazem sentido em redes em que os equipamentos de pequena

dimenso esto equipados com uma bateria (e.g. PDAs, portteis, telemveis, RFID activo, etc.).

Como se pode verificar, o bom desempenho do protocolo est muito dependente do tipo de aplicao e das

caractersticas da rede onde ir ser utilizado. A Figura 2-1 mostra as principais categorias dos protocolos e

exemplifica com alguns dos protocolos mais utilizados nas redes MANET [7].

Protocolos de Emcaminhamneto para

Rede MANET

Pr-activo

Reactivo

Hibrido

OLSR

WRP

CGSR

DSR

TORA

ABR

ZRP

FSR

AODV

DSDV

SSA

Figura 2-1: Categoria dos protocolos de encaminhamento para as redes MANET.

Pode-se concluir que os protocolos reactivos so bons quando o trfego espordico, e so mais

escalveis desde que as condies do canal sejam aceitveis. Por outro lado, dado que no mantm a

informao para todos os ns da rede, existe sempre um atraso no incio da comunicao. Enquanto isso,

12

os protocolos pr-activos so mais robustos em relao a perdas e no tm o atraso inicial no envio de

dados provocado pelo processo de descoberta de percursos. No entanto so menos escalveis, a no ser

que se limite o nmero de destinos para os quais necessrio saber o caminho.

2.1.2 AODV Ad-hoc On-Demand Distance Vector

O AODV um protocolo reactivo, em que os percursos so determinados apenas quando so necessrios.

Quando um n de origem pretende criar um percurso para o n de destino, um pedido de descoberta de

percurso enviado para a rede. Os ns que recebam este pedido, actualizam a sua informao de

encaminhamento para o n de origem. O pedido de descoberta de percurso contm o nmero de

sequncia mais recente que o n de origem conhece em relao ao n de destino. Se um n intermdio

conhecer um percurso mais recente para o n de destino, responde ao n de origem com essa informao,

caso contrrio, retransmite este pedido para a rede. Quando um n receber um pedido de descoberta de

percurso, ou seja, quando receber o pacote RREQ com o mesmo endereo IP que j tenha processado e o

mesmo identificador de pacote, este pedido descartado. Quando um n recebe uma resposta de pedido

de descoberta de percurso, ou seja, o pacote Route Reply (RREP) de um destino, pode comear a utilizar

esse percurso para enviar dados. No entanto, se mais tarde receber uma resposta de aquisio de percurso

com um nmero de sequncia maior (ou com um nmero de sequncia igual mas com um nmero de

saltos at ao destino menor que o percurso actual) esse percurso actualizado. Um percurso apenas

mantido enquanto estiver a ser utilizado, pelo que quando um n de origem deixa de enviar dados por ele,

este ir eliminar-se por time-out. Se, no entanto, um percurso falhar enquanto estiver a ser utilizado, uma

mensagem de falha de percurso devolvida ao n de origem. O n de origem ter de reiniciar um novo

processo de aquisio de percursos.

Para a manuteno dos percursos, este protocolo definiu um novo pacote chamado hello. Este pacote

enviado periodicamente entre os ns com o propsito de averiguar se h ligaes interrompidas. Neste

pacote so enviadas as informaes relativamente ao endereo IP do n, o seu nmero de sequncia, (que

no incrementado na mensagem hello) e o campo TTL inicializado a um, indicando que apenas os

vizinhos o recebem e actualizam sua informao de conectividade local. As mensagens de hello s so

enviadas pelos ns que fazem parte de uma rota activa e que no enviaram nenhuma mensagem de

difuso dentro de um intervalo de tempo configurvel.

Quando a mensagem hello no recebida num determinado intervalo de tempo pr-configurado, ento

conclui-se que houve quebra de ligao. O n que detecta esta quebra de ligao, tem a responsabilidade

de enviar uma mensagem Route Error (RERR) para todos os ns afectados. Para alm das mensagens de

hello, tambm averiguado o estado da ligao atravs da recepo ou no do ACK (confirmao). Quando

um n enviar a mensagem Route Reply (RREP) com a flag que indica o reconhecimento da mensagem

activa, o n destino deve responder com o pacote ACK para confirmar que recebeu o pacote RREP. Se

passar um intervalo de tempo pr-configurado e n emissor do pacote RREP no receber a confirmao,

admite-se que houve uma quebra de ligao e procede-se com o processo de manuteno dos percursos

afectadas. O processo anlogo ao que se faz no caso das mensagens hello (RFC 3561 ) [8].

13

2.1.3 DSR - Dynamic Source Routing

O DSR um protocolo de encaminhamento simples e eficiente desenvolvido especificamente da

comunicao multi-hop nas redes MANET. composto por dois mecanismos essenciais de funcionamento:

A descoberta de rota (Route Discovery) e manuteno de rota (Route Maintenance). A descoberta de rota

responsvel por determinar um percurso entre um n origem a qualquer outro n da rede atravs do seu

endereo IP. O mecanismo de manuteno de rota verifica se a informao de encaminhamento de uma

dada rota ainda valida. Segue-se a explicao mais detalhada do protocolo:

Descoberta de Rota (Route Discovery): Quando um n origem S, pretende enviar uma

mensagem para um n destino D, e que no consta nas suas rotas armazenadas na cache, o n S

iniciar ento um pedido de rota (Route Request). Este pedido vai ser enviado para rede em

broadcast ( adicionado o endereo IP dos ns que encaminham o pedido) at encontrar o destino

D. O n D ir ento responder ao n origem S confirmando o seu pedido de rota, devolvendo uma

lista de ns intermdios, que formam o caminho pelo qual o n S o pode contactar.

Manuteno de Rota (Route Maintenance): Quando um n tenta enviar uma mensagem para

outro n atravs de um caminho conhecido, cada n intermdio necessita confirmar que o

prximo salto da mensagem recebe o pacote com sucesso. Em situaes de falha, este pacote ser

em princpio retransmitido pelo protocolo MAC (at um nmero mximo de vezes) se mesmo

assim falhar, um erro de rota gerado e devolvido ao n de origem. Quando o n de origem

receber a mensagem de erro de rota, remove da sua cache a informao relativa a esta rota.

Existem dois factores importantes a reter destes mecanismos. Primeiro, o processo de descoberta de rotas

muito dispendioso em termos de carga na rede, visto que inunda a rede com um pedido de procura de

um n. Segundo, a manuteno das rotas ela tambm reactiva, pelo que um n s sabe que um percurso

invlido se o tentar usar (excepto se a validade da informao na cache expirar). Cada n DSR contm

uma cache de encaminhamento onde mantm informao em como contactar outros ns. Esta informao

pode ser obtida atravs do mecanismo de descoberta de rotas, ou por overhearing de informao de

encaminhamento a ser transmitida para outros ns. Adicionalmente, um n pode receber mltiplas rotas

para comunicar com um determinado n quando efectua um pedido de rota, e como tal, as tabelas de

encaminhamento contm informao de encaminhamento redundante, o que aumenta a capacidade de

tolerar reconfiguraes topolgicas da rede (RFC 4728) [9].

2.1.4 OLSR Optimized Link State Routing

O OLSR um protocolo de encaminhamento distribudo e pr-activo, com optimizao de topologia,

desenvolvido para redes sem fios que apresentem uma arquitectura Ad-hoc. A principal caracterstica

deste protocolo est na seleco de um conjunto de ns denominados de Multipoint Relays (MPR) que so

responsveis pela difuso das mensagens topolgicas na rede, ao contrrio do originalmente definido pelo

conceito de encaminhamento link-state, em que todos os terminais difundiam esta informao razo pela

14

qual se verifica o uso deste protocolo com bastante regularidade em redes sem fios. O protocolo OLSR,

para alm das mensagens de controlo de topologia caractersticas do encaminhamento link-state, no gera

qualquer outro tipo de trfego extra para informar sobre a quebra ou a formao de uma nova ligao.

Devido ao envio peridico da topologia da rede, todos os ns ficam informados sobre as alteraes

verificados na rede. Pode assim ser considerado como um protocolo robusto a perdas. O tipo de

encaminhamento realizado salto-a-salto em que cada n utiliza a informao que possui acerca da sua

vizinhana a 1-salto para enviar pacotes, deixando o prximo n que recebe o pacote decidir qual o

prximo destinatrio do mesmo. De seguida explica-se os trs procedimentos importantes dos protocolos

OLSR:

Descoberta dos ns vizinhos.

Eleio do conjunto MPR.

Construo da tabela de encaminhamento.

Numa primeira fase, cada n precisa descobrir quais so os seus ns vizinhos a 1-salto, com os quais tem

uma ligao directa e bidireccional. Seguindo o funcionamento padro do protocolo link-state, cada n

OLSR descobre o seu vizinho atravs do envio peridico da mensagem hello. Esta mensagem difundida

em broadcast, contendo a informao sobre os seus actuais vizinhos (que podem ser classificados como

Symmetric, MPR ou Not Neighbor) e os estados das respectivas ligaes (Unspecified, Asymmetric

(Unidireccional), Symetric (Bidireccional) e Lost). Esta troca de mensagens hello permite no s o

conhecimento da vizinhana a 1-salto, mas tambm a 2-saltos. com base na informao trocada por estas

mensagens, e depois guardada numa tabela de vizinhana durante um certo perodo de tempo, que cada

n selecciona os seus ns MPR. Estes so indicados na mensagem hello com o seguinte par [vizinho MPR,

ligao bidireccional]. A troca de mensagens hello, permite que um n construa a sua tabela de MPR

Selectors, que contm todos os seus ns vizinhos que o seleccionaram como n MPR. Esta mensagem

enviada a todos os ns a 1-salto e no reencaminhada por estes. Depois de ter o conhecimento dos

vizinhos a 1-salto, procede-se eleio dos ns MPR. Assim que forem seleccionados os ns MPR

suficientes, h que informar os restantes ns, podendo por fim ser calculada a tabela de encaminhamento,

de modo a se proceder ao envio dos dados. importante realar que o clculo do conjunto de MPR

realizado de forma que consiga garantir a cobertura de todos os vizinhos a 2-saltos. Explica-se o

procedimento de eleio de ns MRP, considerando o n S como o n de referncia. Todos os vizinhos a 1-

salto do n S que apresenta willingness 3= WILL ALWAYS so automaticamente eleitos para o conjunto de

ns MPR. Existem outros critrios a ter em considerao no clculo de MPR - aconselha-se uma breve

3 Willingness O parmetro willingness (n) (interpretado por voluntariedade) est associada a cada n, e representa o

seu livre interesse em retransmitir trfego. Este parmetro pode assumir os seguintes valores, WILL NEVER, WILL

ALWAYS e WILL DEFAULT, e os seus respectivos significados so, nunca pode seleccionado como MPR, pode ser

seleccionado e por ltimo corresponde a inicializao do parmetro.

15

consulta a [10]. O clculo da eleio do MPR sempre efectuado desde que se verifiquem as seguintes

situaes:

Uma mudana na topologia da rede a 1-salto, com o aparecimento ou a quebra de uma ligao

bidireccional.

Uma mudana no subconjunto de vizinhos a 2-saltos, com o conhecimento de uma nova ligao

bidireccional.

Depois de S elaborar o seu conjunto de ns MPR, necessrio informar os seus vizinhos a 1-salto, no

prximo envio peridico da mensagem hello. Assim, cada n vizinho que receber a mensagem pode

construir a sua tabela de MPR Selectors. De forma a ser possvel a construo das tabelas de

encaminhamento, cada n difunde em modo de broadcast mensagens de controlo especificas,

denominadas de Topology Control (TC) messages. Esta mensagem apenas so difundidas e retransmitidas

pelos ns previamente seleccionados como ns MPR, enquanto o seu tempo de vida associado no expirar.

O envio desta mensagem por cada n peridico, de forma a informar a rede sobre o seu conjunto de MPR

Selector. Cada n da rede que receber esta mensagem, tem a possibilidade de construir a sua tabela de

encaminhamento. Resumidamente, o protocolo funciona do seguinte modo. Cada n S da rede selecciona

um conjunto de ns entre os seus vizinhos a 1-salto, responsveis pela retransmisso das mensagens de

topologia. Todos os outros vizinhos de S que no faam parte deste conjunto apenas recebem a mensagem,

processam-na, mas no a retransmitem. Para tal, cada n MPR mantm um conjunto de vizinhos

denominados MPR Selectors, e sempre que uma mensagem de topologia vinda de um n pertencente a

este conjunto recebida, sabe-se que deve ser retransmitida, pois o n receptor foi escolhido como MPR

pelo n emissor. Cada n escolhe o seu conjunto de ns MPR de entre todos os seus vizinhos a 1-salto que

possam garantir, em termos de alcance rdio, a total cobertura dos ns a 2-saltos. O conjunto de ns MPR

do n S, denominado de MPR (S), considerado um subconjunto da vizinhana de S que perfaz a condio

em qualquer n na vizinhana a 2-saltos de S, tem que ter uma ligao bidireccional com o conjunto MPR

(S). Quanto menor for MPR (S) maior a optimizao do protocolo, pois exige um menor numero de

retransmisses de mensagens.

Consequentemente, o nmero de retransmisses necessrias para informar todos os ns vizinhos a 2-

saltos de S reduzido. Os ns MPR no servem apenas para transmitir a informao topolgica da rede,

mas tambm o encaminhamento deve tambm ser feito pelos ns MPR. Para tal, cada n transmite

periodicamente o conjunto de ns que o seleccionaram como n MPR. Com base nesta informao, cada n

calcula e actualiza o seu percurso para cada n de destino conhecido, atravs do seu n MPR, construindo

assim sempre que possvel, um encaminhamento atravs de ns MPR. O facto de existir uma ligao

bidireccional entre os ns MPR e os seus MPR Selectors garante que a transferncia de dados se possa

realizar em ligaes bidireccionais (RFC 3626) [10].

16

2.1.5 DSDV - Destination-Sequenced Distance-Vector

O DSDV um protocolo pr-activo, inspirado no protocolo vector-distncia (VD). Este protocolo procura

manter a simplicidade do protocolo vector-distncia, mas resolvendo os dois problemas que limitam o seu

uso nas redes MANET. O primeiro a possvel criao de ciclos pelo protocolo VD. O segundo a

necessidade de um ajuste mais rpido da topologia da rede na medida em que os seus ns se movem.

Todos os ns DSDV possuem uma tabela de encaminhamento com o endereo do n de destino, o nmero

de saltos (hop) para alcanar este destino, o nmero de sequncia do n de destino, o endereo IP do

prximo salto e a identificao do n para qual mantida a tabela.

O protocolo funciona do seguinte modo: cada n da rede envia mensagens de actualizao periodicamente

ou imediatamente quando verificar alguma alterao importante na topologia da rede. Quando um n

receber uma mensagem de actualizao, se for uma mensagem nova inserida de imediato a entrada da

tabela de encaminhamento. Caso j exista uma entrada referente ao destino da mensagem de actualizao

recebida, ento procede-se com a actualizao da entrada da tabela, se verificar uma das duas seguintes

situaes:

Se o nmero de sequncia da mensagem da actualizao recebida for mais recente, ento

actualizada a informao na entrada da tabela de encaminhamento. No entanto, no enviada de

imediato, devido ao facto de haver possibilidade de receber outra rota distinta, com melhor

mtrica para o mesmo destino.

Se os nmeros de sequncia forem iguais, faz-se actualizao da informao na entrada da tabela

s no caso do nmero de saltos da mensagem de actualizao ser menor ao que j se encontra na

entrada da tabela.

Por forma a minimizar o congestionamento da rede, foram implementados dois tipos de actualizaes:

Incremental Update: Neste tipo de actualizao o n envia para o seu vizinho apenas as ltimas

actualizaes ocorridas desde o envio do ltimo pacote. O n adjacente recebe o pacote e adiciona

as suas informaes recentes sobre a topologia e retransmite para os seus vizinhos. Quando o

pacote estiver completamente preenchido e no houver mais espao, automaticamente

alternado para o segundo tipo de actualizao Full Update.

Full Update: O n envia toda a informao contida em sua tabela.

Quando um n envia a sua tabela de informao, mesmo que no seja alterada, incrementa o nmero de

sequncia de duas unidades e inicializa a sua mtrica a zero. Quando um n detectar uma falha de ligao

e consequentemente a perda de um vizinho, ento altera o nmero de sequncia referente a este vizinho

para o prximo nmero mpar (incrementa apenas uma unidade).

17

2.1.6 ZRP - Zone Routing Protocol

O ZRP um protocolo desenvolvido para resolver os problemas apresentados nos protocolos reactivos e

pr-activos. Trata-se de um protocolo hbrido, ou seja, pode ser tanto um protocolo reactivo como um

protocolo pr-activo, de maneira a aproveitar as vantagens dos dois tipos de protocolos. Como o prprio

nome indica, este protocolo baseia-se no conceito de zonas, portanto divide toda rede em zonas de

encaminhamento de tamanho R4. A zona de encaminhamento de cada n definida separadamente e de

forma independente, sendo assim, as zonas de encaminhamento de cada n podem ter tamanhos variveis

e podem estar sobrepostas. Os ns que esto separados a uma distncia menor do que o parmetro R do

n central, so designados por ns internos, e os que estiveram a uma distncia igual a R do n central so

designados por ns perifricos. O ZRP refere-se ao protocolo de encaminhamento pr-activo no interior

da zona como Intra-zone Routing Protocol (IARP) e ao protocolo de encaminhamento reactivo global

designa-se por Inter-zone Routing Protocol (IERP). O IERP e IARP no so protocolos especficos. O IARP

uma famlia protocolos de encaminhamento pr-activo Link-state de profundidade limitada. O IARP

mantm informao de encaminhamento para os ns que esto dentro da zona de encaminhamento do n

central, enquanto o IERP uma famlia de protocolos de encaminhamento reactivo que oferece maior

descoberta de percursos e servios de manuteno de percursos baseado no estado da ligao local

monitorizado por IARP. Dado que conhecida a topologia do interior da zona de cada n, pode-se reduzir

o trfego quando a descoberta de um percurso fora da zona for necessrio. Em vez de enviar os pacotes

em broadcasting, o ZRP usa um conceito chamado bordercasting. Este conceito chamado Bordercasting

utiliza a informao fornecida pela topologia IARP para solicitar uma consulta directamente aos ns

perifricos da zona, uma vez que cada n perifrico tem o conhecimento global da sua zona de

encaminhamento. O servio de pacote bordercast fornecido por Bordercast Resolution Protocol (BRP).

Considerando a arquitectura do protocolo ZRP, assim como ilustrado na Figura 2-2, o processo de

encaminhamento do protocolo ZRP inicia-se com o Neighbor Discovery Protocolo (NDP). O NDP fornecido

pela camada MAC.

4 R significa o raio da zona. Contabiliza o nmero de saltos desde o n central da zona at os ns

perifricos.

18

Figura 2-2: Arquitectura do protocolo ZRP. [Fonte: [11]]

Inicialmente cada n precisa de conhecer quais so os seus ns vizinhos e os seus ns perifricos. O n

detecta os seus vizinhos atravs do protocolo NDP e constri a sua tabela contendo os seus ns vizinhos.

Esta tabela posteriormente completada de forma pr-activa com os restantes ns que fazem parte da

zona de encaminhamento atravs do protocolo IARP. Caso haja qualquer alterao por parte dos ns

vizinhos, o protocolo NDP informa o protocolo IARP acerca do sucedido, para poder manter a sua tabela

sempre actualizada.

Dado que cada n conhece sua zona de encaminhamento e os seus respectivos ns perifricos, um pedido

de aquisio de rotas, processa da seguinte forma: considera-se a rede da Figura 2-3, o n S tem um pacote

para enviar para o n destino X, o raio da zona de 2-saltos. O n S usa a tabela de encaminhamento

fornecida pelo IARP para verificar se o n de destino pertence sua zona de encaminhamento. Como no

pertence sua zona de encaminhamento, um pedido de aquisio de rota feito usando o IERP. O pedido

enviado em bordercast para ns perifricos. Todos os ns perifricos procuram na sua tabela de

encaminhamento pelo n de destino. Assim como se encontra ilustrado na Figura 2-3, os ns perifricos

so, H, G, J e I.

Figura 2-3: Zona de encaminhamento do n S. [Fonte: [12]]

19

O n I no encontra o n de destino na sua tabela de encaminhamento, consequentemente faz o bordercast

para os seus respectivos ns perifricos. Assim como mostra o desenho da Figura 2-4, os ns perifricos

do n I so Q, R, F, S, D e T.

Figura 2-4: Zona de encaminhamento do n. [Fonte: [12]]

Devido ao mecanismo do controlo do query o pedido no enviado de volta, para os ns D, F e S.

Finalmente o pedido de aquisio de rota recebido pelo n T, no qual consegue encontrar o n destino

dentro da sua zona de encaminhamento, assim como mostra a Figura 2-4.

Figura 2-5:Zona de encaminhamento do n T. [Fonte: [12]]

O n T gera uma resposta de rota e envia-a para o n que lhe tinha interrogado sobre o n destino X. Essa

resposta faz o mesmo percurso que tinha sido feito pelo pedido de aquisio, mas no sentido inverso at

chegar ao n de origem. O caminho inverso at chegar ao n de origem possvel, devido ao facto de todos

os ns perifricos por onde passou o pedido de aquisio de rota terem inserido os seus prprios

endereos antes de reencaminharem o pedido.

De forma a no pr em causa o desempenho deste protocolo, muito importante uma boa definio do

raio da zona de encaminhamento. O raio da zona de encaminhamento pode ser definido manualmente

pelo administrador da rede. bvio que esta a forma mais fcil, mas longe de ser a mais eficiente. No

caso de uma rede que sofre poucas variaes, este mtodo pode ser eficaz. A outra forma mais eficiente a

20

configurao dinmica, isto , cada n pode definir o raio da sua zona de encaminhamento baseado em

medidas locais do trfego.

Se o valor do raio for muito grande, o protocolo ZRP converge num protocolo puramente pr-activo e

deixamos de ter os protocolos reactivos IERP e o protocolo BRP. Sendo assim, no se pode aproveitar as

vantagens dos protocolos reactivos. Por outro lado se o raio for muito pequeno, o protocolo ZRP converte-

se num protocolo puramente reactivo. Sendo assim, torna-se impossvel ter as vantagens do protocolo

IARP e continuamos com os problemas dos protocolos reactivos. O valor do raio da zona de

encaminhamento de cada n deve ser definido com o mximo de rigor, de forma a eliminar as

desvantagens dos dois tipos de protocolos reactivos e de aproveitar ao mximo as vantagens destes dois

tipos de protocolos.

2.1.7 Consideraes finais e concluso

Neste captulo apresentou-se os principais protocolos que operam nas redes MANET. Atravs dos estudos

realizados, pode-se concluir que todos os protocolos so importantes e tm as suas vantagens e

desvantagens. O que se deve ter em considerao que os protocolos foram desenvolvidos para cenrios

especficos. impossvel desenvolver um protocolo que seja bom em todos os cenrios. Existem diversas

aplicaes, cada uma com exigncias diferentes, portanto, para o desenvolvimento de um determinado

protocolo, h que ter sempre em considerao os requisitos da rede ou do tipo de aplicao para a qual

desenvolvido.

Os protocolos reactivos e pr-activos baseiam-se de alguma forma nos algoritmos de clculo de vector

distncia (DV) e de Link State (LS) utilizados nas redes tradicionais. Os protocolos do tipo DV

apresentam bons desempenhos em redes estticas, uma vez que todos os ns da rede mantm uma viso

da topologia de toda a rede. So fortemente indicados para redes estticas ou que requeiram trfego

intenso, mas no para as redes dinmicas, pois apresentam convergncia lenta e trfego de controlo

excessivo.

Os protocolos do tipo LS so mais adequados para as redes que exigem garantia de QoS, porque permitem

que se associe os custos s capacidades das ligaes, mas o seu trfego de controlo ainda maior, uma vez

que todos os ns da rede precisam conhecer a topologia completa e actualizada da rede.

O protocolo OLSR introduz uma optimizao adicional no algoritmo LS, minimizando o nmero de ns que

retransmitem o pacote de controlo, ao determinar um conjunto mnimo de ns vizinhos imediatos

(conjunto MRP) requeridos para alcanar todos os vizinhos a dois saltos.

Os protocolos reactivos, como o caso do AODV geram menor trfego de controlo que os protocolos pr-

activos porque no h necessidade de obter rotas para todos os ns da rede a priori, e no gerado

nenhum trfego de actualizao de rotas. Este tipo de protocolo apresenta melhor desempenho do que os

protocolos pr-activos, mesmo em cenrio de alta mobilidade, embora pagando o preo de uma latncia

inicial adicional para aquisio de rota. Uma outra desvantagem dos protocolos reactivos surge devido ao

21

facto de detectar quebra de uma ligao apenas quando h envio de um pacote atravs deste percurso.

Neste caso, h uma latncia maior para a aquisio de nova rota. Este o caso do protocolo DSR que utiliza

rota na origem e os ns intermedirios no precisam de saber os percursos para o destino.

O protocolo ZRP tenta mitigar os problemas no resolvidos pelos protocolos reactivos e pr-activos. Uma

vez que no se especifica qual o protocolo reactivo utilizado fora da zona de encaminhamento e no se

especifica tambm qual o protocolo pr-activo utilizado dentro da zona de encaminhamento, isto

constitui uma desvantagem do protocolo ZRP. Posto isto, podemos ter diferentes protocolos pr-activos a

funcionar nas zonas de encaminhamento e diferentes protocolos reactivos a funcionar fora da zona de

encaminhamento. Como consequncia, tem-se o problema da interoperabilidade entre os protocolos

dentro da mesma zona de funcionamento.

2.2 Protocolos de encaminhamento multi-percurso para as redes MANET

2.2.1 Aspectos gerais

O encaminhamento multi-percurso tem sido explorado em vrios domnios da comunicao. Nas redes

telefnicas tradicionais com comutao de circuitos utilizava-se o encaminhamento multi-percurso

designado por percursos de encaminhamento alternativo. Assim, cada n de origem e de destino tinham

um conjunto de percursos. Estes percursos dividiam-se em percurso primrio e percursos alternativos.

Esta tcnica foi proposta com o objectivo de diminuir o bloqueio das chamadas e aumentar a utilizao da

rede global [13].

O encaminhamento multi-percurso foi tambm utilizado em redes de dados que suportam o servio

orientado conexo com qualidade de servio (QoS). Por exemplo Asynchronous Transfer Mode (ATM),

redes que utiliza o protocolo de sinalizao, para definir mltiplos percursos entre o n de origem e o n

de destino. O encaminhamento multi-percurso pode oferecer balanceamento de carga pela rede,

tolerncia a falhas e uma maior largura de banda agregada. O balanceamento de carga pode ser

conseguido ao espalhar a carga ao longo dos vrios percursos, e por conseguinte diminui tambm o

congestionamento. O encaminhamento multi-percurso consiste em trs componentes: descoberta de

percursos, manuteno dos percursos e alocao de trfego.

A descoberta de percursos e manuteno dos percursos consiste em encontrar mltiplos percursos entre

o n de origem e o n de destino. O protocolo de encaminhamento multi-percurso determina percursos

com os ns disjuntos e percursos com ligaes disjuntas. Os percursos com os ns disjuntos so tambm

conhecidos como percursos totalmente disjuntos, no tm ligaes nem ns em comum. Os percursos com

ligaes disjuntas no tm nenhuma ligao em comum, mas podem conter ns em comum.

A alocao de trfego define as estratgias utilizadas pelos ns de origem para enviar os dados para o n

destino pelos vrios percursos disponveis. Pode-se fazer alocao de trfego por conexo, em que se

envia todo o trfego atravs de um s caminho, ou pode-se fazer alocao de trfego por pacotes, no qual

os pacotes so distribudos atravs de mltiplos caminhos. A alocao de trfegos por conexo

22

apropriada para sistemas de comunicaes que apresentam trfegos constantes (por exemplo de uma

comunicao por voz), necessitando de uma conexo dedicada para a transferncia de informaes

contnuas. A alocao de trfegos por pacotes utilizada para optimizar o uso da largura de banda da rede,

minimizar a latncia e aumentar a robustez da comunicao. Este tipo de alocao mais complexo,

apresentando maior variao na qualidade de servio, porm utiliza melhor os recursos da rede.

A seguir apresentam-se alguns protocolos de encaminhamento multi-percurso mais citados no contexto

das redes MANETs.

2.2.2 Ad-hoc On-Demand Multipath Distance Vector Routing (AOMDV)

Este protocolo uma extenso do protocolo AODV para realizar o encaminhamento multi-percurso. Ao

contrrio do AODV, cada pacote RREQ considerado pelo n de destino. Consequentemente, mltiplos

percursos podem ser descobertos num s pedido de descoberta. A entrada da tabela de encaminhamento

contm uma lista de endereos IP de ns para prximos saltos e os respectivos valores de hop-count. O

AOMDV utiliza apenas as mensagens informativas do protocolo AODV, limitando deste modo a sobrecarga

da rede durante o processo de descoberta dos vrios percursos. As nicas fontes de sobrecarga em relao

ao protocolo AODV, so as mensagens RREPs e RRERs extra para descoberta e manuteno dos vrios

percursos, juntamente com alguns campos suplementares no encaminhamento dos pacotes de controlo

(RREQs, RREPs e RRERs).

De modo a garantir que os vrios percursos calculados esto actualizados, consistentes com a informao

actual da rede e sem ciclos, o AOMDV mantm um nmero de sequncia das mensagens mais recentes

recebidas do n de destino. O AOMDV mantm o mesmo nmero de sequncia para todos os percursos

descobertos para o mesmo destino. Quando recebida uma mensagem de anncio de percurso com um

nmero de sequncia mais recente, todos os percursos mantidos para o nmero de sequncia anterior so

eliminados. A entrada da tabela actualizada com o percurso referente ao nmero de sequncia mais

recente.

Para o clculo de percursos sem ciclos, so impostas duas regras para as mensagens de anncio e

aceitao de percurso, com o nmero de sequncia igual ao nmero de sequncia da entrada da tabela de

encaminhamento:

Regra do anncio de percurso: nunca anunciar um percurso menor do que j foi anunciado.

Regra da aceitao de percurso: nunca aceitar um percurso maior do que j foi anunciado.

O protocolo AOMDV mantm vrios caminhos com o mesmo nmero de sequncia utilizando o conceito

de advertised-hop-count. Cada n mantm uma varivel chamada advertised-hop-count para cada destino.

Esta varivel representa o nmero mximo de saltos para um determinado n de destino, permitido pelos

ns e permanece inaltervel para o mesmo nmero de sequncia. No entanto, quando um Route Response

23

(RREP) recebido com um nmero de sequncia mais recente, a lista dos endereos IP dos prximos

saltos e o advertised-hop-count so actualizados [5].

Para alm de manter vrios percursos sem ciclos, o AOMDV visa encontrar percursos alternativos

disjuntos. Os percursos alternativos disjuntos (percursos com ligaes disjuntas) revelam-se mais

tolerantes as falhas da rede quando comparados com os percursos alternativos sobrepostos. O mecanismo

proposto para garantir percursos alternativos disjuntos requer a actualizao da informao do ltimo e

do prximo salto para todos os percursos. O ltimo salto de um caminho a partir de um n de origem P

para um n de destino D refere-se ao n precedendo imediatamente o n D neste percurso. O prximo

salto refere-se ao n vizinho do n P, para qual transmitido o pacote RREQ. Para um percurso com

apenas um salto, o prximo salto o n D e o ltimo salto o n P. Sendo assim, considera-se que dois

percursos do n de origem P para o n de destino D so percursos disjuntos, se possurem a unicidade no

prximo e ltimo salto. No entanto, para obter percursos com os ns disjuntos, a condio da unicidade no

prximo e no ltimo salto no suficiente. Como se pode ver na rede da Figura 2-6, apesar de existir

unicidade no prximo e no ltimo salto nos percursos (S-A-I-X-D) e (S-B-I-Y-D), estes percursos no so

percursos com os ns disjuntos (possuem n I em comum). Neste exemplo, para garantir percursos com

os ns disjuntos deve-se introduzir uma restrio adicional. Esta restrio implica que cada n intermdio

deve fazer parte apenas de um percurso.

S

B

A

D

X

I

Y

RREQ

RREQ

RREQ

RREQ

RREQ RREQ

RREQ

RREQ

Pacote descartado.

Pacote no descartado.

Figura 2-6:Processo de descoberta de rotas AOMDV.

O processo de descoberta de percurso iniciado pelo n de origem, quando este pretende enviar dados

para o n de destino e no possui nenhum percurso disponvel. O n de origem gera o pacote RREQ e

envia-o em broadcast para a rede. Quando um n intermdio recebe o pacote RREQ, se no tiver nenhum

percurso disponvel para o n destino, retransmite o pacote. No caso de o n intermdio ter percurso

disponvel para o n de destino, gera o pacote RREP e responde para o n de origem pelo percurso

inverso. O n intermdio pode responder a vrios pacotes RREQ, consoante o nmero de percursos

diferentes que tiver disponveis para o n de destino. Para cada pacote RREQ o n intermdio responde

com o pacote RREP diferente, e quando enviar todos os percursos disponveis e voltar a receber o pacote

RREQ, este descartado. O n de destino, quando recebe o pacote RREQ responde com o pacote RREP pelo

24

percurso inverso para o n de origem. Considerando a rede da Figura 2-6, temos como o n de origem o

n S e o n de destino o n D. O n S envia o pacote RREQ para a rede procura do n de destino D.

Admitindo que a cpia do pacote RREQ via o n A chega primeiro ao n I, como o primeiro pacote RREQ

que ele recebe e uma vez que ainda no tem nenhum percurso para o n de destino, retransmite o pacote

para rede. De seguida, o n I vai receber a cpia RREQ via o n B. Com base na informao do , o n I conclui que o pacote RREQ uma duplicao, portanto, descartado. O n destino D

quando recebe o pacote via n X, responde com o pacote RREP. Pouco tempo depois recebe a cpia via n

Y, este apenas garante unicidade no ltimo salto (n Y o ultimo salto, que diferente do n X). O prximo

salto o n A, que igual cpia do RREQ via o n X, portanto, a cpia via n Y descartada pelo n de

destino D. No final do processo temos determinados dois percursos no sentido directo (n de origem para

o n de destino), (S-A-I-X-D) e (S-B-I-Y-D). No sentido inverso formado apenas um percurso (D-X-I-A-S). O

percurso (D-Y-I-B-S) no foi formado, uma vez que o seu percurso directo no verifica a condio de

unicidade no prximo salto. Este fenmeno designado como problema de route cutoff e constitui uma

desvantagem do protocolo AOMDV.

2.2.3 Optimized AOMDV routing protocol (OAOMDV)

Este protocolo foi desenvolvido para resolver o problema de route cutoff do protocolo AOMDV. Quando

existe mais do que um n intermdio comum nas ligaes disjuntas entre o n de origem e o n de destino,

torna-se difcil determinar todos os percursos inversos5 existentes entre eles. Para minimizar a frequncia

com que feito o pedido de descoberta de percurso, muito vantajoso descobrir todos os percursos

directos6 e inversos disjuntos existentes entre os ns de origem e de destino.

Se houver dois percursos disjuntos com um ou mais ns intermdios em comum entre o n de origem e o

n de destino, pode-se formar ento dois percursos directos disjuntos e dois percursos inversos disjuntos.

Considerando a rede representada na Figura 2-7, possvel determinar dois percursos directos (S-A-C-E-

D) e (S-B-C-F-D) e dois percursos inversos (D-E-C-A-S) e (D-F-C-B-A) [3].

S

A

B

C D

E

F

RREQ

RREQRR

EQ(B)

RREQ(A) RREQ

(A)

RREQ(A)

RREQ

(A)

RREQ(A)

Detectao do RREQ

Caminho inverso

Figura 2-7:Processo de definio do percurso inverso protocolo OAOMDV.

5 Percurso inverso um percurso definido desde o n de destino at ao n de origem. 6 Percurso directo um percurso definido desde o n de origem at ao n de destino.

25

Para que isto seja possvel, o protocolo OAOMDV implementa um mecanismo de funcionamento diferente

do protocolo AOMDV. O pacote RREQ utilizado para determinar o percurso inverso, o pacote RREP

utilizado para determinar o percurso directo e o pacote Route Reply Acknowledgement (RREP_ACK)

utilizado para resolver o problema de route cutoff. O processo de descoberta do percurso directo inicia-

se quando um n de origem tiver que enviar dados para um determinado n de destino e no tiver

percurso disponvel. O n de origem envia o pacote RREQ em broadcast para rede. Quando um n vizinho

do n de origem receber o pacote RREQ guarda o seu endereo IP no campo Last hop do pacote RREQ,

para poder identificar os percursos disjuntos inversos, e de seguida retransmite o pacote para a rede.

TYPE

ACK

Last Hop

Hop Count

Destination IP Address

Destination Sequence Number

Originator IP Address

Lifetime

Figura 2-8: Formato do pacote RREQ do OAOMDV.

Os ns intermdios quando recebem o pacote RREQ, se tiverem um percurso disponvel para o n de

destino, geram um pacote RREP e encaminham-o para o n de origem. Caso os ns intermdios no

tenham nenhum percurso disponvel para o n de destino, ento processam o pacote RREQ. Se for o

primeiro pacote RREQ recebido do n origem, ento actualizam a entrada da sua tabela de

encaminhamento com as informaes do pacote RREQ e depois transmitem-no para rede. A Tabela 2-1 e a

Tabela 2-2 ilustram alguns dos campos da entrada da tabela de encaminhamento e da lista de percursos,

que so actualizadas com informaes do pacote RREQ.

Tabela 2-1: Entrada da tabela de encaminhamento do protocolo OAOMDV.

Destination

Sequence Number

Advertised hop count

Route List

Tabela 2-2: Estrutura da Lista de percursos do protocolo OAOMDV.

Hop_count1

Next_Hop1

Last_Hop1

Expiration_timeout1

Hop_count2

Hop_count2

Last_Hop1

Expiration_timeout2

Caso no seja o primeiro pacote RREQ, ento este processado consoante a informao disponvel nos

campos Last hop e hop-count. O n intermdio apenas aceita RREQ com diferentes valores de Last

hop e com hop-count inferior ao advertisid-hop-count mantido na entrada da tabela de encaminhamento

para o destino do RREQ. O n de destino quando recebe o pacote RREQ pela primeira vez, actualiza a

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entrada da sua tabela de encaminhamento e gera o pacote RREP para enviar para o n de origem. Para

salvaguardar a situao de route cutoff, o valor do campo Last hop do pacote RREQ copiado para o

campo ACK do pacote RREP. O percurso directo definido medida que o n de destino envia o pacote

RREP para o n de origem. O vizinho do n de destino quando recebe o pacote RREP, adiciona o seu

prprio endereo no campo Last hop para poder identificar mltiplos percursos disjuntos directos para

o n de destino. Quando o n de origem receber o pacote RREP, ficam definidos os percursos directos e

inversos. Para resolver o problema de route cutoff ou do percurso omitido, este protocolo criou um novo

pacote de encaminhamento designado por Route Reply Acknowledgement (RREP_ACK).

A Figura 2-9 mostra os campos do pacote RREP_ACK. O campo LAST RPHOP contm o endereo IP do n

vizinho do n de origem e o campo LAST FPHOP contm o endereo IP do n vizinho do n de destino.

TYEPE ORIGINATOR SEQUENCE NUMBERORIGINATOR IP ADDRESSDESTINATIO IP ADDRESSLAST FPHOPLAST RPHOP

Figura 2-9: Formato da mensagem RREP_ACK do protocolo OAOMDV

Para ilustrar melhor como o protocolo resolve o problema do route cutoff, considera-se o exemplo da

rede da Figura 2-10. Assumindo que o n S o n de origem e o n D o n de destino e o pacote RREQ

com o Last hop X designado por RREQ (X). O n S ir fazer o broadcast do pacote RREQ para a rede.

Quando o n A e B recebem o pacote RREQ, estes adicionam os seus prprios endereos no campo Last

hop dos seus respectivos pacotes. O n A faz broadcast do RREQ (A) e n B faz broadcast de RREQ (B).

Depois de o n C receber o RREQ (A) e RREQ (B), so formadas duas ligaes disjuntas inversas (C-A-S) e

(C-B-S). O n C ir enviar em broadcast o RREQ (A) caso no tenha nenhum percurso disponvel para o n

de destino, caso contrrio responde com o pacote RREP para o n S. Quando o n E e F recebem o pacote

RREQ (A), estes formam respectivamente os caminhos inversos (E-C-A-S) e (F-C-A-S). Por ltimo o n de

destino D recebe sucessivamente RREQ (A) de E e F. Se D receber primeiro RREQ (A) de E, definido o

percurso inverso (D-E-C-A-S). Quando ele recebe o segundo RREQ (A) de F, na qual tem o mesmo Last

hop no formado o percurso inverso (D-F-C-A-S).

S

A

B

C D

E

F

RREP

(E)

RREP (E)

RREP (E)

RREP (E)

RREP (F)

RREP

(F)

RREP (F)

RREP

(F)

Direo do RREQ

Percurso directo

Figura 2-10:Processo de definio de percurso directo - protocolo OAOMDV.

27

O n de destino D responde para E com o pacote RREP, depois de ter copiado o Last hop do RREQ (A)

para dentro do campo ACK do pacote RREP (ACK =A). Quando o n E receber o RREP, ir adicionar o seu

endereo no campo Last hop do pacote RREP para identificar o percurso disjunto no sentido directo de

transmisso. formado o percurso directo (E-D) e o n E retransmite o RREP (E) para o prximo next-

hop. Como o caminho inverso (D-E-C-A-S) via E j esta bem definido, ento onext-hop1 o n C. O n C

ir formar o percurso (C-E-D) e transmitir o pacote RREP (E) para seus prximos ns (next-hop1 = A ou

next-hop2=B). Por ltimo quando o n origem S receber RREP (E), ser formado o percurso directo (S-A-

C-E-D). O n D ir receber RREQ (A) do n F pouco tempo depois e responde para F com um RREP. O

campo ACK do pacote RREP definido com o valor do Last hop do pacote RREQ (A). O N F conhece o

percurso para o n de origem S gerado pelo pacote RREQ durante o processo de descoberta, portanto,

considera como o next-hop1 o n C. Quando o n C receber o RREP (F), define-se o percurso directo (C-F-

D) e depois procura o prximo salto para de origem S. O N C tem duas ligaes disjuntas no percurso

inverso (C-A-S) e (C-B-S) uma das quais j tinha sido utilizado para transmitir o RREP (E).

Consequentemente, ir transmitir o pacote para o percurso via o n B. Finalmente um outro percurso

directo (S-B-C-F-D) ir ser considerado pelo n de origem S, uma vez que o Last hop de RREP (F)

diferente de RREP (E).

S

A

B

C D

E

F

Direo do RREQ

Percurso directo

Percurso inverso

RREP_ACK

RREP_

ACK

RREP_

ACK

RREP_ACK

Figura 2-11:Processo de definio do percurso omitido - protocolo OAOMDV.

Na Figura 2-11, quando o n origem S receber o primeiro pacote RREP (E) do seu vizinho A, ele ir