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Protocolo de Roteamento RPL
06/04/2016
Jeferson Cotrim
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Introdução
• Internet das Coisas
• Redes de Sensores sem Fio
• O RPL
• Mobilidade
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Internet das Coisas • Definição: presença de uma enorme variedade de dispositivos que
possuem um endereço único e que compartilham informações podendo assim cooperar entre si de forma a atingir um objetivo comum.
• Definição CASAGRAS: "Uma infraestrutura de rede global, conectando objetos reais e virtuais através da exploração da captura de dados e capacidades de comunicação. Esta infraestrutura inclui a Internet atual e sua evolução, e o desenvolvimento das redes. Isto oferecerá identificação específica ao objeto, capacidades de conexão e sensoriamento como as bases para o desenvolvimento de serviços e aplicações cooperativas independentes. Esta infraestrutura será caracterizada por um alto grau de captura autônoma de dados, transferência de eventos, conectividade de rede e interoperabilidade".
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Internet das Coisas - Aplicações
• Transporte e Logística;
• Saúde;
• Ambientes Inteligentes;
• Aplicações Pessoais e Sociais.
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IoT – Protocolos e Padronizações • Zigbee;
• BlueTooth;
• 6LowPAN;
• CoAP;
• RPL.
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Redes de Sensores sem Fio • Estruturada ou Não Estruturada;
• 5 tipos de WSN: Terrestre;
Subsolo;
Subaquática;
Multimídia;
Móveis.
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WSN - Roteamento • Dividido em Estrutura da Rede ou Operação:
• Estrutura da Rede: • Horizontal; • Hierárquico; • Localização.
• Operação: • Multi-caminho; • Perguntas; • Negociação; • QoS.
• Também são divididos em Proativos, Reativos e Híbridos.
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WSN - Mobilidade • Classificação:
• Elemento Móvel;
• Tipos de Movimento;
• Nível do Protocolo;
• Controlador de Mobilidade;
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RPL • RPL - IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Network
• RFC 6550;
• Protocolo de roteamento de vetor de distâncias
• Foi desenvolvido para atender as necessidades das LLNs
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RPL • Define uma árvore de roteamento utilizando o conceito de gráfos
acíclicos direcionados, DAG;
• Cada nó pode se associar a mais de um nó, o que difere o RPL dos demais protocolos baseados em árvores;
• A organização é orientada ao destino, ou seja, a rede possui um nó raiz que concentra o recebimento dos dados dos demais nós;
• Essa estrutura recebe o nome de DODAG (Destination-Oriented Directed Acyclic Graph);
• A rede é formada por um ou mais DODAGs, formando uma instancia RPL
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Características do RPL • Auto Configuração;
• Auto Cura;
• Detecção e impedimento de loops;
• Independência e Transparência;
• Múltiplos roteadores de borda;
• 3 modelos de nós: • Roteadores de Borda;
• Roteadores;
• Hosts.
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Funções Objetivo • O RPL não define nenhuma métrica ou restrição;
• As Funções Objetivo desempenham esse papel;
• OF0;
• MRHOF (Minimum Rank with Hysteresis Objective Function);
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Mensagens de Controle
• DIO – DODAG Information Object
• DIS - DOGAG Information Solicitation
• DAO - Destination Advertisement Object
• DAO-ACK - Destination Advertisement Object Acknowledgement
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Formação do DODAG
1
Com base na OF o nó raiz (1) calcula seu Rank. Nó 1 envia DIO para nós vizinhos informando seu Rank e a OF que será utilizada.
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1
2 2
Nós 2 recebem o DIO do nó 1, calculam o seu Rank e disparam DIOs para os vizinhos. Nó 2 elege o nó 1 como pai preferido Nó 1 recebe o DIO enviado pelo nó 2 e ignora a mensagem pois o seu Rank é menor que o recebido.
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1
333
4 4 4 4
2 2
O processo de envio dos DIOs continua até que todos os nós da rede tenham recebido e enviado seus Ranks. Ao término desse processo, todos os nós já escolherem seus pai preferidos, ou seja, para qual nó vão enviar seus pacotes. É possível que cada nó armazene informações dos demais nós para poder trocar de pai preferido caso necessário. Novas mensagens DIO são enviadas periodicamente (Trickle Timer) para atualizar a rede.
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1
333
4 4 4 4
2 2
A mensagem DAO é enviada pelos nós para o nó raiz. Essa mensagem permite fechar o caminho entre o nó e o nó raiz. Uma mensagem DAO-ACK pode ser solicitada pelos nós a fim de garantir a entrega do DAO. Um nó ingressante na rede envia um DIS, solicitando um DIO aos demais nós.
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Cabeçalho DIO
64 bits
128 bits
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Cabeçalho DAO
32 bits
128 bits
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Mobilidade
Nó
Raiz1 2
7 8
3 4 5 6
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Taxa de Entrega de Pacotes
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ETX
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Consumo de Energia