Suporte a mobilidade em redes mesh sem fio controladas por software

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA MESTRADO EM CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO Proposta de Dissertação de Mestrado Suporte a mobilidade em redes mesh sem fio controladas por software Italo Valcy da Silva Brito Orientador: Prof. Gustavo Bittencourt Figueiredo Salvador Outubro 2013

2 SUMÁRIO 1 Introdução 3 2 Revisão da Literatura Redes mesh sem fio Redes Definidas por Software e Openflow Trabalhos relacionados Objetivos e Contribuições esperadas Objetivo Geral Objetivos Específicos Metodologia Desenvolvimento e avaliação da proposta Cronograma Referências 16

3 3 1 INTRODUÇÃO O número de dispositivos portáteis (e.g. notebooks, tablets, smartphones) conectados às redes sem fio tem crescido sobremaneira nos últimos anos. Estudos apontam que até o final de 2013, a quantidade de dispositivos portáteis conectados excederá a quantidade de pessoas no planeta terra, alcançando, em 2017, uma média de 1.4 dispositivos móveis per capita (CISCO, 2013). Esse crescimento, associado à necessidade dos usuários de estarem sempre conectados (seja utilizando aplicações convencionais - ex. acesso web, transferência de arquivos - seja em aplicações de tempo real - ex. voz sobre IP, conferência de vídeo), torna evidente o requisito de mobilidade eficiente entre os pontos de acesso sem fio. No que tange à rede sem fio disponibilizada a estes dispositivos, adota-se majoritariamente o padrão IEEE (CROW et al., 1997), em modo infra-estruturado, onde pontos de acesso (do inglês access points) fazem a cobertura de zonas, geralmente sobrepostas. Todos esses pontos de acesso devem possuir conexão cabeada ao backbone da rede. Uma alternativa a esse modelo de forte conectividade cabeada no ambiente sem fio, é o uso do padrão baseada no modo ad-hoc. Em especial as redes em malha sem fio (WMN, do inglês Wireless Mesh Networks) (AKYILDIZ; WANG, 2005), ou simplesmente redes mesh, apresentam-se como opção vantajosa em termos do baixo custo e facilidade de implantação, além de maior tolerância à falhas, ou resiliência. Na rede mesh, uma pequena quantidade dos pontos de acesso está conectada à infraestrutura cabeada. A grande maioria dos nós, os quais possuem apenas conectividade sem fio, encaminha pacotes através de múltiplos saltos (AMIR et al., 2006). Tais características são importantes para cobertura de grandes cenários (zonas de cidades) a baixos custos ou para construção de redes de recuperação de desastres, além de uma vasta gama de outras aplicações (AKYILDIZ; WANG, 2005). O roteamento em redes mesh estacionárias baseia-se, comumente, em protocolos de redes ad-hoc (CLAUSEN; JACQUET, 2003; PERKINS; BELDING-ROYER; DAS, 2003). No entanto, para permitir mobilidade entre os nós, com suporte a aplicações de tempo real, dois requisitos são de importância destacável: mudança de ponto de acesso (processo também con-

4 4 hecido como handoff ) sem interrupção de conectividade (AMIR et al., 2006), e re-descoberta e re-configuração das rotas depois do handoff (SPEICHER, 2006). Outra limitação dos protocolos empregados é a dificuldade de extensão das estratégias de roteamento, não oferecendo, por exemplo, suporte a roteamento por fluxos, onde fluxos de dados direcionados a um mesmo destino podem tomar caminhos diferentes na rede, possibilitando balanceamento de carga; ou a definição de políticas de roteamento em alto nível, inclusive com métricas administrativas; dentre outras. Tal flexibilidade e facilidade de inovação na rede tem sido alcançada pela adoção do novo paradigma de Redes Definidas por Software (SDN, do inglês Software Defined Networks), através de sua implementação mais comum, o protocolo Openflow (MCKEOWN et al., 2008). O uso desse paradigma permite tornar as redes mais inteligentes e programáveis, através de uma interface padronizada. Isso é possível devido à migração da inteligência de encaminhamento para um servidor central de controle da rede, ao passo que mantêm-se os roteadores e comutadores mais simples, apenas aplicando as regras definidas pelo nó controlador. Além de viabilizar a implementação de diferentes técnicas de encaminhamento, o Openflow pode coexistir com protocolos legados, criando a possibilidade de virtualização da rede (MCKEOWN et al., 2008). Amplamente discutido e aceito para redes cabeadas, o paradigma de SDN e Openflow também tem sido abordado por alguns trabalhos recentes relacionados à redes sem fio (DELY; KASSLER; BAYER, 2011; COSTANZO et al., 2012); no entanto, ainda existem diversas questões em aberto ou passíveis de melhoria nesse contexto. Uma dessas questões refere-se à mobilidade dos nós em redes mesh, tanto em termos do handoff, quanto da estratégia de reroteamento eficientes na rede. Em adição, nas redes mesh sem fio a localização do controlador pode impor limites fundamentais na disponibilidade e tempo de convergência da rede, devido à latência no tráfego de controle, comprometendo sua escalabilidade (HELLER; SHERWOOD; MCKEOWN, 2012). Inclusive, um dos principais desafios na implantação de Openflow em WMN é o antagonismo entre o controle centralizado do Openflow e a arquitetura distribuída inerente às WMNs (CHUNG et al., 2012). Este trabalho propõe uma abordagem para melhorar a eficiência e escalabilidade das redes mesh sem fio definidas por software, com ênfase na mobilidade dos nós e no suporte à aplicações de tempo real. Afim de alcançar esses objetivos, pretende-se investigar a segmentação da WMN em subdomínios, ou zonas, com delegação do controle de cada subdomínio a um controlador que melhor atenda àquele contexto. Além disso, soluções para handoff e reroteamento eficientes serão combinadas e adaptadas visando proporcionar uma boa experiência de mobilidade, de forma que permita aos nós a execução de aplicações com requisitos estritos de desempenho, qualidade e confiabilidade, como as aplicações de tempo real (voz sobre IP,

5 5 vídeo conferência, etc). A proposta será desenvolvida como uma extensão de um framework desenvolvido pelo grupo de pesquisa GRADE 1, que é utilizado no gerenciamento e controle de uma rede mesh sem fio com canal de sinalização in-band. Esse framework permite a experimentação de novas estratégias de roteamento na WMN, disponibilizando ao experimentador, além dos mecanismos de controle dos nós através de Openflow, um grafo dirigido da topologia da WMN com informações a nível da camada física da vizinhança de cada nó (nível de sinal nas associações, carga atual, relação sinal/ruído, etc). Como não requer a existência de um outro canal para sinalização da rede de controle (e.g. múltiplos rádios, virtualização do canal sem fio com múltiplos SSIDs, etc), o framework possui aplicabilidade prática em uma vasta gama de ambientes. A validação da proposta será feita através de emulações e medições. A emulação fará uso de extensões de softwares existentes e de modelos de mobilidade amplamente utilizados pela comunidade na validação de propostas nesse mesmo contexto. Já a medição será realizada a partir de equipamentos convencionais (roteadores sem fio domésticos com OpenWRT 2 ). Ademais, será verificado a viabilidade de uso de uma testbed nacional, o projeto Fibre 3, para complementar a medição OpenWTR é uma distribuição Linux customizada para sistemas embarcados. Mais informações: 3 FIBRE é um acrônimo para Future Internet Testbeds Experimentation Between Brazil and Europe. Mais informações:

6 6 2 REVISÃO DA LITERATURA Alguns desafios da implantação de SDN e Openflow no contexto de redes sem fio têm sido abordados por trabalhos recentes, mas nenhum com foco na mobilidade em redes mesh sem fio com requisitos de desempenho, escalabilidade, resiliência e eficiência. Nesta seção serão apresentados conceitos e trabalhos relacionados a esta proposta. 2.1 REDES MESH SEM FIO Uma rede mesh sem fio (WMN, do inglês Wireless Mesh Network) é uma rede sem fio de múltiplos saltos, na qual roteadores sem fio encaminham tráfego em benefício de outros roteadores ou de clientes (AKYILDIZ; WANG; WANG, 2005). Roteadores mesh tem mínima mobilidade e formam um backbone sem fio para os clientes mesh. Uma das principais vantagens da WMN é sua arquitetura descentralizada, que incorpora maior resiliência e escalabilidade à rede. Outras vantagens dessa tecnologia são o baixo custo, fácil instalação e manutenção, e robustez. WMNs são usadas em redes residenciais, cenários de emergência e recuperação de desastre, extensão para redes corporativas, em redes metropolitanas, dentre outras (AKYILDIZ; WANG; WANG, 2005). Ainda que os roteadores mesh tenham perfil mais estacionário, a WMN deve prover suporte à mobilidade de clientes mesh, principalmente, dadas as características de portabilidade e mobilidade dos próprios equipamentos usados como cliente (e.g. tablets, smartphones, laptops). Quando um nó desloca-se na rede mesh, afastando-se do ponto de acesso ao qual estava conectado e aproximando-se de outro, ele troca sua conectividade para esse ponto de acesso mais próximo. Essa mudança de conectividade envolve uma transição (handoff ) seguida, em alguns casos, por uma atualização nas rotas relacionadas ao nó móvel nos múltiplos saltos da rede mesh. Todo esse processo é necessário para prover mobilidade. Idealmente, ele deve ser transparente aos clientes móveis, não implicando em interrupção das conexões previamente estabelecidas.

7 7 No que tange ao roteamento em redes mesh, diferentes estratégias tem sido investigadas. Algumas estratégias baseiam-se nos protocolos de redes ad-hoc (e.g. AODV (PERKINS; BELDING- ROYER; DAS, 2003) ou B.A.T.M.A.N. (JOHNSON; NTLATLAPA; AICHELE, 2008)), outras são influenciados por protocolos clássicos de LAN (e.g. OLSR (CLAUSEN; JACQUET, 2003)). Em Setembro de 2011, o IEEE aprovou uma atualização ao padrão , o padrão s, que especifica melhorias para suportar redes mesh sem fio. Nessa padronização, o roteamento é baseado na camada de enlace e usa, como mecanismo de seleção de caminhos, o protocolo híbrido HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol) (IEEE, 2011). Todos os protocolos supracitados possuem limitações quanto à extensão e inovação na estratégia de roteamento. Por exemplo, roteamento baseado em fluxos ou utilização de métricas administrativas na política de roteamento são técnicas difíceis de serem implementadas, embora possam apresentar casos de uso interessantes. Outra deficiência dos protocolos tradicionais concerne na falta de interação entre as múltiplas camadas da pilha de rede. Nesse aspecto, o gerenciamento de mobilidade dos clientes mesh poderia valer-se dessa interação multi-camada para executar de forma mais eficiente (AKYILDIZ; WANG; WANG, 2005). A inflexibilidade de alteração no processo de roteamento e encaminhamento de pacotes, acima apresentada, tem sido reconhecida pela comunidade científica e endereçada no novo paradigma Redes Definidas por Software, conforme será apresentado adiante. 2.2 REDES DEFINIDAS POR SOFTWARE E OPENFLOW A infraestrutura de rede atual, que, no geral, consiste de roteadores, comutadores, etc., tem sua lógica de funcionamento definida pelos fabricantes dos equipamentos, com base em padrões e protocolos especificados por entidades como IETF e IEEE, ou ainda em padrões proprietários. Esse modelo de plataforma fechada dificulta o ajuste ou alteração do comportamento da rede, sendo obstáculo à inovação e às novas ideias de pesquisadores. Com objetivo de alcançar uma plataforma aberta e padrão para desenvolvimento da rede, foi proposto o paradigma Redes Definidas por Software (SDN, do inglês Software-Defined Networks) (ONF, 2012b; MCKE- OWN, 2009). O paradigma SDN propõe a separação entre o plano de encaminhamento e o plano de controle da rede, permitindo que aplicações e serviços de rede possam ser diretamente programados em um controlador remoto. Esse controlador define o comportamento da rede através de uma interface de comunicação bem definida, como o Openflow (MCKEOWN et al., 2008; ONF, 2012a). Dessa maneira, é possível implementar diferentes técnicas de encaminhamento, de

8 8 forma flexível e eficiente. É possível também uma coexistência com protocolos de roteamento legados, oferecendo a capacidade de virtualização de redes (MCKEOWN et al., 2008). Uma rede Openflow é composta por i) comutadores Openflow, que são responsáveis pelo encaminhamento dos pacotes com base em regras pré-definidas; e ii) o controlador, que gerencia os comutadores Openflow, definindo suas regras de funcionamento. Cada comutador Openflow contém uma ou mais tabelas de fluxos (regras), que são usadas no casamento e encaminhamento de pacotes, e um canal seguro, que conecta o comutador ao controlador. Esse canal seguro é usado pelo controlador para gerenciar os comutadores, através do protocolo Openflow. Cada tabela de fluxos contém entradas que são usadas na comparação e encaminhamento de pacotes. Cada entrada da tabela de fluxos consiste de campos de casamento, contadores e um conjunto de instruções a serem aplicadas em pacotes correspondentes. Fica à cargo do controlador adicionar, remover ou modificar entradas nessa tabela de fluxos, bem como consultar estatísticas. Assim, quando um comutador Openflow recebe um pacote, ele consulta a tabela de fluxos para decidir o que fazer com o pacote (e.g. encaminhá-lo para uma porta, descartá-lo, encaminhálo por inundação, etc.). Caso não haja correspondência, o pacote (ou apenas seus cabeçalhos) é enviado para o controlador. O controlador, então, processa o pacote, por meio de aplicações e algoritmos que ele executa, e ensina o comutador Openflow a tratar os próximos pacotes daquele fluxo, inserindo uma nova entrada na tabela de fluxos do comutador. O paradigma SDN e o protocolo Openflow têm sido amplamente aceitos e aplicados em redes cabeadas. Alguns trabalhos recentes procuram aplicá-los também à redes sem fio. Todavia, questões importantes ainda permanecem em aberto nesse contexto: como combinar a arquitetura distribuída das redes mesh sem fio com o modelo centralizado de SDN e Openflow? Como prover mobilidade eficiente na WMN? Como implementar a rede de sinalização Openflow inband na rede de dados, eliminando a necessidade de duas interfaces de rede em cada nó sem fio? Na próxima seção, serão apresentados alguns trabalhos correlatos a esses desafios. 2.3 TRABALHOS RELACIONADOS O trabalho de Dely, Kassler e Bayer (2011) foi o primeiro a integrar Openflow e WMNs. Sua principal contribuição é a proposta de uma arquitetura para integração dessas tecnologias. A arquitetura considera duas redes sem fio virtuais, implementadas através da funcionalidade de múltiplos SSIDs, sendo a primeira rede usada exclusivamente para a sinalização de cont-

9 9 role do Openflow, e a segunda usada para os dados em si 1. A WMN usada para sinalização Openflow foi baseada no padrão e no protocolo OSLR. Compreendem o núcleo da rede nessa arquitetura: um Servidor de Monitoramento e Controle e um controlador NOX (GUDE et al., 2008). O Servidor de Monitoramento e Controle é responsável por construir a topologia da rede, a partir de informações consultadas nos clientes e roteadores mesh, além de uma base de associações e oportunidades de associações. A topologia é mapeada em um grafo de rede, podendo, inclusive, conter métricas de qualidade dos enlaces. A base de associações e oportunidades de associações pode ser usada para prover mobilidade dos nós, sendo construída a partir de informações do sistema sem fio dos roteadores mesh. Já o NOX é usado para executar as tarefas de roteamento na rede, sendo alimentado e notificado pelo Servidor de Monitoramento e Controle. A arquitetura foi validada com a implementação e avaliação de uma solução para mobilidade em um testbed real chamado KAUMesh. Ao integrar SDN/Openflow com redes mesh sem fio, alguns problemas de escalabilidade e desempenho podem surgir, devido à arquitetura distribuída das redes mesh e ao aumento na quantidade de nós, face ao modelo centralizado do Openflow. Phan, Thoai e Kuonen (2013) propõem um modelo para redes Openflow que faz uso de múltiplos domínios; cada domínio com um controlador e autonomia local (roteamento intra-domínio), trocando informações com um nó central para prover o roteamento inter-domínio. Esse modelo, chamado de RMOF, tem como componentes: os comutadores Openflow, controladores (usando a mesma plataforma e aplicações de rede) e um nó central, colaborador RMOF, que orquestra o roteamento interdomínio. Cada comutador Openflow conecta-se com o controlador mais próximo, sendo, por ele, controlado diretamente. Cada controlador, em conjunto com os swtiches a ele conectados, formam um domínio de rede. Os domínios são inter-conectados através do colaborador RMOF, que mantém uma visão global da rede, alimentada pelos controladores Openflow de cada domínio. O colaborador RMOF, então, instrui esses controladores a, eficientemente, encaminhar pacotes cujo destino pertença a outro domínio. A proposta anterior aumenta a tolerância a falhas da rede e diminui o gargalo de um único controlador central, porém, para ser aplicada em WMN, alguns pontos precisam ser levados em consideração: devido à dinamicidade da WMN, o roteamento intra e inter-domínio precisa ser otimizado, a fim de gerar um menor tráfego de controle e reagir rápido às variações na qualidade dos enlaces sem fio; é importante que, na falha do controlador de um domínio, os nós daquele domínio possam se reorganizar e eleger um novo controlador ou conectar-se à domínios adjacentes; mobilidade dos nós clientes precisa ser tratada tanto no contexto interno 1 Esse modelo de implantação do Openflow, onde há uma rede separada para a sinalização, é chamado de out-of-band. No modelo in-band, o tráfego de controle e de dados convencionais compartilham a mesma rede.

10 10 a um domínio quanto entre diferentes domínios. Outra tarefa desafiadora em WMNs é justamente suportar mobilidade dos nós clientes. De fato, mobilidade eficiente em redes mesh sem fio convencionais já foi alvo de investigação pela comunidade científica no passado (AMIR et al., 2006; SPEICHER, 2006), sendo de bom tom estudar e adaptar essas propostas ao paradigma SDN. Em particular, no trabalho de Amir et al. (2006), apresenta-se a arquitetura de uma rede mesh sem fio chamada SMesh, cujo foco principal é mobilidade dos nós clientes, com handoff transparente, ou sem interrupção (seamless handoff ), e suporte à aplicações de tempo real. Os clientes são dispositivos não modificados, que enxergam a rede mesh com a abstração de um único ponto de acesso. Para prover o handoff sem interrupção, SMesh usa túneis e árvores multicast, com duplicação de pacotes destinados ao cliente móvel durante o período de transição. A duplicação é especialmente utilizada quando os pontos de acesso não chegam a um consenso sobre qual deles pode atender melhor ao cliente. Outra característica desse trabalho é que tanto os pontos de acesso quanto os clientes são configurados em modo ad-hoc. Assim, o handoff é iniciado pelos pontos de acesso e não pelos clientes, como acontece em dispositivos no modo estruturado. Um ponto negativo dessa proposta é o uso de túneis, o que causa inflexibilidade e alta sobrecarga na rede, não integrando bem ao processo de roteamento. Já Speicher (2006), preocupa-se com o processo de roteamento pós handoff na rede mesh. Naquele trabalho propõe-se uma extensão do OLSR, o OLSR-FastSync, para diminuir o atraso, causado pela redescoberta e configuração de rotas, em WMNs depois do handoff. OLSR é um protocolo de estado de enlace, pró-ativo, comumente usado em WMNs. No OLSR as informações de topologia são enviadas periodicamente, com intervalo de atualização na magnitude de segundos, a fim de diminuir a sobrecarga. Com isso, após um handoff, pode-se levar alguns segundos até que o nó móvel seja atualizado da nova topologia. Para reduzir o atraso nesse processo, o OLSR-FastSync deve ser implantado no cliente, que passará a enviar mensagens de HELLO em intervalos bem menores e manterá informações sobre a topologia da rede. A proposta foi avaliada utilizando simulação e, apesar de apresentar bons resultados de tempo de indisponibilidade após o handoff, apresenta uma alta sobrecarga de mensagens trocadas na rede. Essa alta sobrecarga no tráfego de controle pode prejudicar o desempenho da rede, devido a contenção (AKYILDIZ; WANG; WANG, 2005).

11 11 3 OBJETIVOS E CONTRIBUIÇÕES ESPERADAS 3.1 OBJETIVO GERAL Prover suporte a mobilidade em redes mesh sem fio definidas por software, através da tecnologia Openflow, considerando requisitos de desempenho, escalabilidade, resiliência e eficiência, de forma a viabilizar a execução de aplicações de tempo real, como voz sobre IP e vídeo conferência. 3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Desenvolver ferramentas para redes mesh sem fio utilizando o paradigma de redes definidas por software, através da tecnologia Openflow, com canal de sinalização in-band e aplicação de regras de roteamento fundamentadas em um grafo de topologia da rede; 2. Propor técnicas de segmentação da rede mesh sem fio em subdomínios, com controladores SDN estruturados de forma hierárquica e distribuída, a fim de melhorar o desempenho, escalabilidade e resiliência da rede; 3. Implementar técnicas para suporte a mobilidade eficiente na rede, através da combinação e adaptação de técnicas de handoff e re-roteamento sem interrupção. Um framework para integração entre SDN/Openfow e WMN já foi desenvolvido como parte dos critérios de avaliação da disciplina Tópicos em Redes de Computadores - Internet do Futuro, do Mestrado em Ciência da Computação da UFBA, e mostrou a viabilidade e o potencial de inovação quando da adoção dessas tecnologias em conjunto. O framework desenvolvido possui aplicação prática imediata, pois utiliza um canal de controle in-band, não requerendo meios de comunicação adicionais nos nós mesh.

12 12 O principal desafio na combinação dessas tecnologias, no entanto, é o contraste do modelo de controle centralizado do Openflow/SDN e a arquitetura inerentemente distribuída das redes mesh. Nessa arquitetura, o controlador Openflow passa a ser um ponto único de falhas, impactando na resiliência da rede mesh. O framework supracitado ainda não trata essa questão. Considerando-se a escalabilidade e o desempenho da rede, McKeown et al. (2008) sugere que um controlador Openflow suporta cerca de novos fluxos por segundo e Heller, Sherwood e McKeown (2012) investigam o impacto da quantidade e localização dos controladores em uma topologia qualquer. Dessa forma, em vias de eliminar o gargalo que um controlador central poderia se tornar, propõe-se a segmentação da rede mesh em subdomínios, ou zonas, a partir de critérios como a proximidade dos nós. Cada subdomínio terá um nó de controle local, atuando de forma coordenada com os demais subdomínios. No melhor de nosso conhecimento, não existem trabalhos anteriores que abordem a distribuição do controle Openflow nesse cenário de rede, culminando em uma importante contribuição para adoção desse novo paradigma no contexto de redes mesh sem fio. Com as características de portabilidade dos potenciais clientes dessa rede mesh sem fio (usuários com tablets, smartphones e notebooks), ela deve também suportar mobilidade eficiente dos nós, onde um nó móvel mantenha suas conexões estabelecidas ao mover-se de ponto de acesso. Essa problemática já foi investigada em redes mesh convencionais (AMIR et al., 2006; SPEICHER, 2006), sendo também citada em trabalhos recentes que integram Openflow e rede sem fio (DELY; KASSLER; BAYER, 2011), porém nenhum com foco na eficiência da mobilidade de forma a suportar aplicações de tempo real. Para avaliar os benefícios de ambas as técnicas citadas, serão realizados experimentos de comparação desta proposta com soluções convencionais e trabalhos relacionados, como (AMIR et al., 2006), (SPEICHER, 2006) e (CLAUSEN; JACQUET, 2003). A comparação irá valer-se de emulação e medição. A emulação será importante para avaliar a escalabilidade e desempenho da proposta, utilizando uma quantidade significativa de nós a cada experimento, um ambiente libre de interferências e a possibilidade de fácil replicação dos cenários. Já a medição em ambiente real trará uma ideia dos desafios de implantação e execução da proposta face às limitações de equipamentos, sistemas operacionais e softwares utilizados.

13 13 4 METODOLOGIA Para realização deste trabalho, tomar-se-á como base alguns trabalhos recentes que relacionam o uso de Openflow com WMNs (DELY; KASSLER; BAYER, 2011; COSTANZO et al., 2012; CHUNG et al., 2012), referências sobre escalabilidade do modelo de controlador Openflow centralizado (PHAN; THOAI; KUONEN, 2013; HELLER; SHERWOOD; MCK- EOWN, 2012), além da literatura base de redes mesh convencionais (AKYILDIZ; WANG; WANG, 2005; IEEE, 2011; SPEICHER, 2006; CLAUSEN; JACQUET, 2003). Tais trabalhos foram selecionados a partir de fontes de consulta pública como IEEEXplorer e Portal ACM, além das citações dos próprios trabalhos ali selecionados. Todos esses trabalhos serão avaliados em maiores detalhes, bem como outros que possam ser identificados como relevantes à essa proposta. Como mecanismo de apoio à pesquisa de informações e à fundamentação teórica, serão empregados mecanismos de revisão e mapeamento sistemático (PETERSEN et al., 2008; BUDGEN et al., 2008). 4.1 DESENVOLVIMENTO E AVALIAÇÃO DA PROPOSTA Serão desenvolvidas as extensões necessárias ao framework citado na Seção 3.2, a fim de estendê-lo para suportar mobilidade e segmentação em subdomínios na WMN. A versão atual do framework encontra-se desenvolvida em linguagem Python, com o controlador POX (POX, 2013), porém pretende-se migra-lo para o controlador NOX, utilizando a linguagem C++, devido à sua maior robustez e melhor desempenho. O passo seguinte consiste na avaliação da proposta e comparação com abordagens semelhantes ou próximas desse trabalho. Algumas métricas que serão utilizadas nessa comparação são listadas abaixo, a saber: Sobrecarga do tráfego de controle na rede. É importante medir e comparar a sobrecarga do tráfego de controle Openflow na rede mesh sem fio, comparando-a com protocolos tradicionalmente utilizados, como OLSR; Tempo de convergência da rede na inicialização e falha de controladores. Neste trabalho,

14 14 o tempo de convergência consiste no tempo gasto pelos roteadores mesh para estabelecer conexão com o respectivo controlador e que os controladores alcancem um estado consistente do grafo de topologia da rede; Taxa de perda de pacotes e tempo de desconexão durante a mobilidade. Éimportante avaliar essas métricas a fim de validar a eficácia e eficiência de nossa proposta. É importante também avaliar o comportamento dessas métricas quando da mobilidade de múltiplos nós simultâneamente; Atraso e variação de atraso. Para aplicações de tempo real, essas métricas possuem rigorosas restrições que devem ser validadas; Sobrecarga na detecção de duplicação de pacotes, do ponto de vista de qualidade de experiência; Taxa de utilização e distribuição de carga na rede. A abordagem de roteamento baseado em fluxos traz como vantagem a possibilidade de balanceamento de carga na rede. Essa métrica será usada na avaliação sobre distribuição de carga na rede. Para realização dos experimentos serão utilizados as técnicas de emulação e medição. A emulação será baseada na ferramenta CORE (Common Open Research Emulator) (AHREN- HOLZ, 2010), com extensões para suportar Openflow. A medição será realizada a partir de laptops com Linux e OpenVSwitch (OPENVSWITCH, 2013). 4.2 CRONOGRAMA A Figura 4.1 apresenta o cronograma referente aos dois anos do curso.

15 15 Atividade Disciplinas obrigatórias e 01 optativa X X X X X X X Pesquisa de informações sobre Openflow e WMN X X X Desenvolvimento de framework para integração Openflow e WMN X X X Pesquisa do estado da arte e revisão da literatura X X X X Definição do tema de trabalho X X Elaboração do plano de trabalho X X Projeto de dissertação X X X X X Defesa do projeto X Elaboração de artigo sobre framework Openflow/WMN para SBRC2014 Implementação da proposta de subdomínios no framework Openflow/WMN Comparação e avaliação da proposta de subdomínios Elaboração de artigo sobre subdomínios para HotSDN/SIGCOMM X X X X X X X X X X X Implementação da proposta de mobilidade com subdomínios no framework Openflow/WMN Comparação e avaliação da proposta de mobilidade Disciplina optativa (estágio docente) X X X X X Elaboração de artigo sobre todo o trabalho para o SBRC 2015 X X X X X X X X Elaboração da dissertação de mestrado X X X X X Apresentação da Dissertação de Mestrado X Figura 4.1: Cronograma de atividades

16 16 REFERÊNCIAS AHRENHOLZ, J. Comparison of core network emulation platforms. In: IEEE. MILITARY COMMUNICATIONS CONFERENCE, 2010-MILCOM [S.l.], p AKYILDIZ, I. F.; WANG, X. A survey on wireless mesh networks. Communications Magazine, IEEE, IEEE, v. 43, n. 9, p. S23 S30, AKYILDIZ, I. F.; WANG, X.; WANG, W. Wireless mesh networks: a survey. Computer Networks, v. 47, n. 4, p , ISSN Disponível em: < AMIR, Y. et al. Fast handoff for seamless wireless mesh networks. In: ACM. Proceedings of the 4th international conference on Mobile systems, applications and services. [S.l.], p BUDGEN, D. et al. Using mapping studies in software engineering. In: Proceedings of PPIG. [S.l.: s.n.], v. 8, p CHUNG, J. et al. Experiences and challenges in deploying openflow over a real wireless mesh network. In: IEEE. Communications (LATINCOM), 2012 IEEE Latin-America Conference on. [S.l.], p CISCO. Global Mobile Data Traffic Forecast Update, Último acesso em 06 de Outubro de Disponível em: < CLAUSEN, T.; JACQUET, P. Optimized Link State Routing Protocol (OLSR). IETF, out RFC (Request for Comments, 3626). Último acesso em 06 de Outubro de Disponível em: < COSTANZO, S. et al. Software defined wireless networks: Unbridling sdns. In: IEEE. European Workshop on Software Defined Networking (EWSDN). [S.l.], p CROW, B. P. et al. Ieee wireless local area networks. Communications Magazine, IEEE, IEEE, v. 35, n. 9, p , DELY, P.; KASSLER, A.; BAYER, N. Openflow for wireless mesh networks. In: IEEE. 20th International Conference on Computer Communications and Networks (ICCCN). [S.l.], p GUDE, N. et al. Nox: towards an operating system for networks. ACM SIGCOMM Computer Communication Review, ACM, v. 38, n. 3, p , 2008.

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