Wireless Mesh Networks

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1 Wireless Mesh Networks Redes Mesh se configuram e se organizam automaticamente, com seus nós estabelecendo uma conexão ad hoc e mantendo a conectividade em malha. Isanio Lopes Araujo Santos Paradoxo: pontos de acesso WLAN são tipicamente cabeados. Possibilidade de retirar os cabos das WLAN s Vantagens Diversifica as capacidades das redes ad hoc Custo Manutenção Robustez Serviço de Cobertura Confiável Alguns pontos das Redes Mesh ainda precisam ser definidos ou revisados: de protocolos existentes A reinvenção de alguns protocolos para redes mesh Queda do Throughput com o aumento do número de nós e de saltos 1

2 Nas redes mesh existem dois tipos de nós: Mesh Routers Tem mobilidade mínima e formam o backbone para os clientes. Interfaces para suportar diversas tecnologias wireless Funcionam como Gateways e Bridges Mesh Clients Também podem funcionar como roteadores, mas não podem funcionar como gateways. Hardware mais simples que os dos roteadores Arquitetura Pode ser classificada em 3 tipos: Infra-estruturada / Backbone WMN Client WMN Híbrida Backbone WMN Backbone WMN Os mesh routers formam a infra-estrutura para os clientes e a malha de auto-correção e auto- configuração da rede Conexão com outras redes wireless ou com redes ethernet através de um link com um mesh router Pode ser ligada com a Internet, através da função de gateway do mesh router Client WMN s Redes Peer-to to-peer entre os dispositivos clientes Os nós clientes desempenham funções de roteamento e configuração Perda de desempenho dos usuários finais devido a realização de tarefas de auto- configuração e roteamento. Esta arquitetura é uma combinação das duas arquiteturas anteriores Clientes podem tanto acessar a rede via mesh routers quanto diretamente por outros clientes Enquanto uma melhora a interoperabilidade com outras redes, a outra melhora a conectividade 2

3 As redes Mesh Híbridas compreendem todas as vantagens das Redes Mesh Suporte a redes Ad Hoc e a capacidade de auto- correção e auto-configuração WMN s são redes multi-saltos (multi-hop), com uma infra-estrutura provida pelos mesh routers Mesh routers são dedicados a funções de roteamento e configuração Mobilidade de nós finais é suportada através da infra-estrutura wireless Mesh routers integram diferentes tipos de rede Restrições de consumo de energia são diferentes para mesh routers e mesh clients Fatores Críticos Alguns fatores críticos influenciam o desempenho das redes mesh como: Técnicas de Transmissão a Rádio Conectividade QoS Segurança Facilidade de Uso Compatibilidade e Interoperabilidade Desafios de Pesquisa Capacidade da Rede Camada Física Camada de Transporte Camada de Aplicação Gerenciamento da Rede Projeto Cross-Layer Para redes mesh é interessante o suporte a comunicação multi-saltos MAC necessita ser colaborativa e suportar comunicação multiponto-multiponto A Auto-organização organização da rede é necessária para melhorar a colaboração com nós vizinhos Mobilidade afeta a performance 3

4 Single-Channel Modificando Protocolos Existentes CSMA/CA Cross-Layer MAC baseada em Antena Direcional MAC com controle de Bateria Novos Protocolos MAC Revisar TDMA e CDMA para desenvolver um protocolo novo para redes mesh Multi-Channel Multi-Channel Single-Transceiver MAC Um canal está disponível no tempo em cada nó da rede Multi-Channel Multi-Transceiver MAC Suporte a Vários Canais Simultâneos Multi-Radio MAC Vários rádios totalmente independentes Assuntos em Aberto: MAC Escalável Degradação da rede Throughput e QoS MAC / Física Cross-Layer Utilizar todo o potencial da técnicas da camada física Integração da Rede com a camada MAC Desenvolvimento de Funcionalidades para permitir a integração das diversas redes sem fio , , ,... Deve possuir as seguintes características: Suportar múltiplas métricas de desempenho Robustez Roteamento Eficiente com a Infra-estrutura mesh Protocolo de Roteamento com Várias métricas Expected Transmission Count (ETX) Per-Hop RTT Per-Hop Packet Pair Roteamento Multi-Radio Weight Cumulative Expected Transmission Time (WCETT) Leva em conta a qualidade do link e minimum hop- count Roteamento Multi-Caminhos (Multi-Path) Tolerância a Falhas Roteamento Hierárquico Clusters Complexidade Roteamento Geográfico Baseado em informações de posição Mudanças na topologia tem baixo impacto 4

5 Assuntos em Aberto: Métricas de Melhor Performance Routing / MAC Cross-Layer Roteamento Mesh Eficiente Gerenciamento de Rede Gerenciamento de Mobilidade A importância de algoritmos eficientes de localização Gerenciamento de Energia Mesh routers, além de controlar a conectividade, interferência, reuso do espectro e a topologia deve economizar energia Monitoramento de Rede Algoritmos analisam os dados determinam possíveis anormalidades Referências AKYILDIZ, Ian F.; WANG, Xudong; A Survey on Wireless Mesh Networks. IEEE Radio Communications. Setembro de

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