Redes Ubíquas Avançadas Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa [email protected] Depto. de...

Redes Ubíquas AvançadasRedes Ubíquas Avançadas

Luís Henrique Maciel Kosmalski CostaLuís Henrique Maciel Kosmalski [email protected]@gta.ufrj.br

Depto. de Eletrônica e de Computação - Escola PolitécnicaDepto. de Eletrônica e de Computação - Escola Politécnica

Programa de Engenharia Elétrica - COPPEPrograma de Engenharia Elétrica - COPPE

Apoio: CNPq, CAPES, FAPERJ e FUJB.

IntroduçãoIntrodução

Redes Sem FioRedes Sem Fio MobilidadeMobilidade Baixo custoBaixo custo de infra-estrutura de infra-estrutura

UbiqüidadeUbiqüidade Em qualquer lugar Em qualquer lugar A qualquer momentoA qualquer momento

Em casa: Redes DomésticasEm casa: Redes Domésticas

Acesso à InternetAcesso à Internet Em todos os cômodosEm todos os cômodos

Em vários aparelhosEm vários aparelhos

SensoresSensoreso SegurançaSegurançao ConfortoConforto

Em várias mídiasEm várias mídiaso Cabeamento telefônico, elétrico (Cabeamento telefônico, elétrico (baixo custobaixo custo))

Acesso à InternetAcesso à Internet Em todos os cômodosEm todos os cômodos

Em vários aparelhosEm vários aparelhos

SensoresSensoreso SegurançaSegurançao ConfortoConforto

Em várias mídiasEm várias mídiaso Cabeamento telefônico, elétrico (Cabeamento telefônico, elétrico (baixo custobaixo custo))

Na cidade: Redes em Malha Sem FioNa cidade: Redes em Malha Sem Fio

Extensão da Internet convencionalExtensão da Internet convencional Cenários de aplicaçãoCenários de aplicação

Campi universitáriosCampi universitários Redes comunitáriasRedes comunitárias

Extensão da Internet convencionalExtensão da Internet convencional Cenários de aplicaçãoCenários de aplicação

Campi universitáriosCampi universitários Redes comunitáriasRedes comunitárias

Redes em Malha Sem FioRedes em Malha Sem Fio

Backbone formado por roteadores Backbone formado por roteadores sem fiosem fio Encaminhamento por múltiplos saltosEncaminhamento por múltiplos saltos

Alta conectividadeAlta conectividade

Meio compartilhadoMeio compartilhadoo Controle de acesso ao meioControle de acesso ao meio

Desafios das Redes em MalhaDesafios das Redes em Malha

Capacidade de transmissão limitadaCapacidade de transmissão limitada

InterferênciaInterferência

EscalabilidadeEscalabilidade

Capacidade de transmissão limitadaCapacidade de transmissão limitada

InterferênciaInterferência

EscalabilidadeEscalabilidade

Wireless Proactive Routing (WPR)Wireless Proactive Routing (WPR)

Redução da sobrecarga de controleRedução da sobrecarga de controle

Particularidades da Rede em MalhaParticularidades da Rede em Malha

o Roteadores estacionáriosRoteadores estacionários

o Tráfego concentrado na direção Tráfego concentrado na direção do do gatewaygateway

− Topologia semelhante a uma árvoreTopologia semelhante a uma árvore

Algoritmo de Inundação ControladaAlgoritmo de Inundação Controlada

Idéia chaveIdéia chave Concentrar as mensagens Concentrar as mensagens

de roteamento nos de roteamento nos enlaces mais usadosenlaces mais usados

Nó i Nó i Encaminha mensagens dos Encaminha mensagens dos

ascendentes (Aascendentes (Aii) e ) e

descendentes (Ddescendentes (Dii))

Ai

Nó i

Algoritmo de Inundação ControladaAlgoritmo de Inundação Controlada

Di

Nó i

Idéia chaveIdéia chave Concentrar as mensagens Concentrar as mensagens

de roteamento nos enlaces de roteamento nos enlaces mais usadosmais usados

Nó i Nó i Encaminha mensagens dos Encaminha mensagens dos

ascendentes (Aascendentes (Aii) e ) e

descendentes (Ddescendentes (Dii))

No carro: Redes VeicularesNo carro: Redes Veiculares

Reprodução do Car-to-Car Consortium (http://www.car-to-car.org)

ComunicaçãoComunicação Entre veículos (V2V – Entre veículos (V2V – vehicle to vehiclevehicle to vehicle)) Entre veículos e infra-estrutura (V2R – Entre veículos e infra-estrutura (V2R – vehicle to roadsidevehicle to roadside))

ComunicaçãoComunicação Entre veículos (V2V – Entre veículos (V2V – vehicle to vehiclevehicle to vehicle)) Entre veículos e infra-estrutura (V2R – Entre veículos e infra-estrutura (V2R – vehicle to roadsidevehicle to roadside))

Redes VeicularesRedes Veiculares

AplicaçõesAplicações SegurançaSegurança ConveniênciaConveniência

Com infra-estruturaCom infra-estrutura

Sem infra-estruturaSem infra-estrutura Redes ad hoc veiculares (VANETs – Redes ad hoc veiculares (VANETs – Vehicular Ad Vehicular Ad

Hoc NetworksHoc Networks))

AplicaçõesAplicações SegurançaSegurança ConveniênciaConveniência

Com infra-estruturaCom infra-estrutura

Sem infra-estruturaSem infra-estrutura Redes ad hoc veiculares (VANETs – Redes ad hoc veiculares (VANETs – Vehicular Ad Vehicular Ad

Hoc NetworksHoc Networks))

VANETsVANETs

DesafiosDesafios Alta mobilidade dos nósAlta mobilidade dos nós

Tempo de contatoTempo de contato

Comunicação por múltiplos saltosComunicação por múltiplos saltos

o Quebra de conexõesQuebra de conexões

Soluções propostasSoluções propostas Novos padrões, p. ex. IEEE 802.11pNovos padrões, p. ex. IEEE 802.11p

Protocolos de roteamentoProtocolos de roteamento

VVehicular Pehicular Peereer Selection Algorithm Selection Algorithm (Veer)(Veer)

Aplicação-alvoAplicação-alvo Sistemas par-a-par (P2P) de transferência de Sistemas par-a-par (P2P) de transferência de

arquivosarquivos

EstratégiaEstratégia Agendar transferênciasAgendar transferências Evitar quebras de conexõesEvitar quebras de conexões

CenárioCenário Trajetórias conhecidasTrajetórias conhecidas

ResultadosResultados Aumento da taxa de entrega de dadosAumento da taxa de entrega de dados

Aplicação-alvoAplicação-alvo Sistemas par-a-par (P2P) de transferência de Sistemas par-a-par (P2P) de transferência de

arquivosarquivos

EstratégiaEstratégia Agendar transferênciasAgendar transferências Evitar quebras de conexõesEvitar quebras de conexões

CenárioCenário Trajetórias conhecidasTrajetórias conhecidas

ResultadosResultados Aumento da taxa de entrega de dadosAumento da taxa de entrega de dados

Medidas ExperimentaisMedidas Experimentais

Estudo de viabilidade das VANETsEstudo de viabilidade das VANETs Estudo de viabilidade das VANETsEstudo de viabilidade das VANETs

Equipamentos convencionaisEquipamentos convencionais Laptop “no colo”Laptop “no colo” Placas de rede IEEE802.11 Placas de rede IEEE802.11

PCMCIAPCMCIA Sem antena externaSem antena externa

Equipamentos convencionaisEquipamentos convencionais Laptop “no colo”Laptop “no colo” Placas de rede IEEE802.11 Placas de rede IEEE802.11

PCMCIAPCMCIA Sem antena externaSem antena externa

CenárioCenário

Ilha do Fundão Ilha do Fundão (UFRJ)(UFRJ)

Pouco tráfegoPouco tráfego (a maior parte do (a maior parte do

tempo)tempo)

Ilha do Fundão Ilha do Fundão (UFRJ)(UFRJ)

Pouco tráfegoPouco tráfego (a maior parte do (a maior parte do

tempo)tempo)

CenárioCenário

Veículos viajando em Veículos viajando em direções opostasdireções opostas

Velocidade constanteVelocidade constante

Veículos viajando em Veículos viajando em direções opostasdireções opostas

Velocidade constanteVelocidade constante

Resultados ExperimentaisResultados Experimentais

Velocidades maioresVelocidades maiores Contatos mais curtosContatos mais curtos

Adaptações necessáriasAdaptações necessárias IEEE 802.11IEEE 802.11 TCPTCP

Velocidades maioresVelocidades maiores Contatos mais curtosContatos mais curtos

Adaptações necessáriasAdaptações necessárias IEEE 802.11IEEE 802.11 TCPTCP

Quantidade total de dados transferidos em um contato, em média, usando UDP e IEEE 802.11g.

Velocidade Tamanho do pacote de dados

150 Bytes 500 Bytes 1460 Bytes

20 km/h 4,9 MB σ = 0,9 MB 9,2 MB σ = 1,2 MB 10,8 MB σ = 3,4 MB



Direções Futuras em VANETsDireções Futuras em VANETs

Medidas experimentaisMedidas experimentais Aplicações P2P são viáveisAplicações P2P são viáveis

Outras aplicaçõesOutras aplicações JogosJogos Gerenciamento de tráfegoGerenciamento de tráfego Prevenção de acidentesPrevenção de acidentes ......

Medidas experimentaisMedidas experimentais Aplicações P2P são viáveisAplicações P2P são viáveis

Outras aplicaçõesOutras aplicações JogosJogos Gerenciamento de tráfegoGerenciamento de tráfego Prevenção de acidentesPrevenção de acidentes ......

Em lugares ermos: DTNsEm lugares ermos: DTNs

Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões (DTNs - (DTNs - Delay and Disruption Tolerant Delay and Disruption Tolerant NetworksNetworks))

Cenários desafiadoresCenários desafiadores Conexão intermitenteConexão intermitente Ausência de caminho fim-a-fimAusência de caminho fim-a-fim Longos atrasos de propagaçãoLongos atrasos de propagação

Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões (DTNs - (DTNs - Delay and Disruption Tolerant Delay and Disruption Tolerant NetworksNetworks))

Cenários desafiadoresCenários desafiadores Conexão intermitenteConexão intermitente Ausência de caminho fim-a-fimAusência de caminho fim-a-fim Longos atrasos de propagaçãoLongos atrasos de propagação

Cenários de DTNsCenários de DTNs

Conectividade intermitenteConectividade intermitente Conectividade intermitenteConectividade intermitente

Ausência de um caminho fim-a-fimRede A Rede B


Conectividade intermitenteConectividade intermitente Conectividade intermitenteConectividade intermitente

200 km

Quiosque Internet


Atrasos de propagação (Atrasos de propagação (muitomuito) longos) longos Redes interplanetáriasRedes interplanetárias

Atrasos de propagação (Atrasos de propagação (muitomuito) longos) longos Redes interplanetáriasRedes interplanetárias

Terra

Vênus

Júpiter

Marte

Sol

Distância do SolDistância do Sol

VênusVênus 0,72UA0,72UA

TerraTerra 1UA1UA

MarteMarte 1,52UA1,52UA

JúpiterJúpiter 5,20UA5,20UA

Unidade Astronômica (UA) = 149.598.000 km

Velocidade da luz = 300.000 Km/s

~

~

Terra – JúpiterTerra – Júpiter

Distância Máxima = 6,20UADistância Máxima = 6,20UA 51 min51 min

Distância Mínima = 4,20UADistância Mínima = 4,20UA 35 min35 min

Em Direção à Internet UbíquaEm Direção à Internet Ubíqua

Redes sem fioRedes sem fio MobilidadeMobilidade Baixo custoBaixo custo

Desafio: RobustezDesafio: Robustez Falha dos nósFalha dos nós EscalabilidadeEscalabilidade InterferênciasInterferências Conexões intermitentesConexões intermitentes Grandes atrasosGrandes atrasos

Redes sem fioRedes sem fio MobilidadeMobilidade Baixo custoBaixo custo

Desafio: RobustezDesafio: Robustez Falha dos nósFalha dos nós EscalabilidadeEscalabilidade InterferênciasInterferências Conexões intermitentesConexões intermitentes Grandes atrasosGrandes atrasos

ReferênciasReferências

Redes em MalhaRedes em Malha Campista, M. E. M., Passos, D. G., Esposito, P. M., Moraes, I. M., de Albuquerque, C. Campista, M. E. M., Passos, D. G., Esposito, P. M., Moraes, I. M., de Albuquerque, C.

V. N., Saade, D. C. M., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - V. N., Saade, D. C. M., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "Routing Metrics and Protocols for Wireless Mesh Networks", in IEEE Network, ISSN "Routing Metrics and Protocols for Wireless Mesh Networks", in IEEE Network, ISSN 0890-8044, vol. 22, no. 1, pp. 6-12, January 2008. 0890-8044, vol. 22, no. 1, pp. 6-12, January 2008.

Campista, M. E. M., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "WPR: Um Protocolo Campista, M. E. M., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "WPR: Um Protocolo de Roteamento Pró-ativo Adaptado às Redes em Malha Sem Fio", to appear in XXVI de Roteamento Pró-ativo Adaptado às Redes em Malha Sem Fio", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008. Brazil, May 2008.

Redes VeicularesRedes Veiculares Cavalcanti, S. R., Campista, M. E. M., Abdesslem, F. B., Costa, L. H. M. K., and Cavalcanti, S. R., Campista, M. E. M., Abdesslem, F. B., Costa, L. H. M. K., and

Amorim, M. D. - "VEER: Um Algoritmo de Seleção de Pares em Redes Ad Hoc Amorim, M. D. - "VEER: Um Algoritmo de Seleção de Pares em Redes Ad Hoc Veiculares", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - Veiculares", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008. SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008.

DTNsDTNs Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O.

C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil, May 2007. Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil, May 2007.

Redes em MalhaRedes em Malha Campista, M. E. M., Passos, D. G., Esposito, P. M., Moraes, I. M., de Albuquerque, C. Campista, M. E. M., Passos, D. G., Esposito, P. M., Moraes, I. M., de Albuquerque, C.

V. N., Saade, D. C. M., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - V. N., Saade, D. C. M., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "Routing Metrics and Protocols for Wireless Mesh Networks", in IEEE Network, ISSN "Routing Metrics and Protocols for Wireless Mesh Networks", in IEEE Network, ISSN 0890-8044, vol. 22, no. 1, pp. 6-12, January 2008. 0890-8044, vol. 22, no. 1, pp. 6-12, January 2008.

Campista, M. E. M., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "WPR: Um Protocolo Campista, M. E. M., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. C. M. B. - "WPR: Um Protocolo de Roteamento Pró-ativo Adaptado às Redes em Malha Sem Fio", to appear in XXVI de Roteamento Pró-ativo Adaptado às Redes em Malha Sem Fio", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008. Brazil, May 2008.

Redes VeicularesRedes Veiculares Cavalcanti, S. R., Campista, M. E. M., Abdesslem, F. B., Costa, L. H. M. K., and Cavalcanti, S. R., Campista, M. E. M., Abdesslem, F. B., Costa, L. H. M. K., and

Amorim, M. D. - "VEER: Um Algoritmo de Seleção de Pares em Redes Ad Hoc Amorim, M. D. - "VEER: Um Algoritmo de Seleção de Pares em Redes Ad Hoc Veiculares", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - Veiculares", to appear in XXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008. SBRC'2008, Rio de Janeiro, RJ, Brazil, May 2008.

DTNsDTNs Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O. Oliveira, C. T., Moreira, M. D. D., Rubinstein, M. G., Costa, L. H. M. K., and Duarte, O.

C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio C. M. B. - "Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões", in Minicursos do Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil, May 2007. Brasileiro de Redes de Computadores - SBRC'2007, Belém, PA, Brazil, May 2007.

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Coordenação Geral:Coordenação Geral:

Artur Ziviani, LNCCArtur Ziviani, LNCC Luís Henrique M. K. Costa, UFRJLuís Henrique M. K. Costa, UFRJ

Célio Vinicius N. de Albuquerque, UFFCélio Vinicius N. de Albuquerque, UFF Marcelo G. Rubinstein, UERJMarcelo G. Rubinstein, UERJ

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