Análise do Roteamento em uma Topologia de Rede em Malha Sem Fio

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1 Análise do Roteamento em uma Topologia de Rede em Malha Sem Fio Mauro da Silva Gomes 1, Atila Bohlke Vasconcelos 1 1 Centro Universitário Ritter dos Reis Porto Alegre RS Brasil Curso de Bacharelado em Sistemas de Informação Porto Alegre, Brasil Abstract. Wi-Fi networks with mesh topology, called mesh networks, uses multiple hopes to extend a coverage area usually encompassed by traditional networks. The present work consists in a study on the wireless mesh networks, involving matters like: routing protocols, mesh routers, IEEE s standard, security, open source mesh solutions and, as its main objective, the analysis of the impact of path length on the performance of data packets in a mesh network. Resumo. Redes Wi-Fi de topologia em malha, chamadas redes mesh, utilizamse de múltiplos saltos para estender a área de cobertura usualmente englobadas por redes Wi-Fi tradicionais. Esse trabalho faz um estudo sobre as redes sem fio mesh, abordando questões de protocolos de roteamento, roteadores mesh, padrão IEEE s, segurança, soluções mesh open source e, como objetivo principal, a análise do impacto do comprimento do caminho no desempenho de pacotes de dados em uma rede mesh. 1. Introdução As redes de computadores MANETs (Mobile Ad Hoc Networks) se caracterizam por não necessitarem de um concentrador, tal como um roteador, para encaminhar os pacotes de um computador para o outro. Essas redes também podem fazer uso do padrão IEEE que define as especificações para as redes locais sem fio, conhecido como Wireless Local Area Network (WLAN) [Gallo 2003]. O WLAN provê uma comunicação através de ondas de rádio e/ou infravermelho entre as partes comunicantes. As redes mesh (malha) são similares às redes MANETs: elas utilizam a comunicação sem fio e de múltiplos saltos entre os nós que participam da topologia. O roteamento de múltiplos saltos consiste em alcançar um nó destino, passando pelos nós intermediários. As redes mesh diferem das redes MANETs por terem um grupo de nós fixos que atuam como roteadores para os nós clientes (usuários e dispositivos conectados na rede), que podem ser móveis. As redes MANETs possuem foco nos dispositivos do usuário final e na mobilidade [Bahr 2006]. Já as redes mesh possuem seu foco na infraestrutura, em dispositivos estáticos, na confiabilidade, na capacidade da rede e na distribuição prática. As redes mesh são uma alternativa para melhorar a rede já existente em um local, aumentando a sua escalabilidade e principalmente a área de cobertura. Ela pode agregar robustez, autoconfiguração de novos nodos, fácil manutenção e baixo custo de implementação e manutenção [Lee et al. 2006]. A adoção por uma topologia mesh pode

2 servir a várias aplicações, tais como cobrir áreas inalcançáveis por cabos, ou alto custo de instalação desses; implantar rapidamente um meio de comunicação em áreas atingidas por catástrofes, como incêndios, terremotos, etc. [Bruno et al. 2005]. Segundo visão de pesquisadores da Microsoft, além da conexão das redes mesh com redes fixas para prover acesso à Internet, elas também podem ser utilizadas para aplicações como backup distribuído, cache de conteúdo da Internet e divulgação de informações da corporação e de relevância local [Eriksson et al. 2006]. Contudo, muitos desafios estão sendo enfrentados para que essa tecnologia tenha a sua padronização definida pelo IEEE s [Faccin et al. 2006]. Enquanto isso, com o intuito de suprir as demandas das redes mesh, protocolos de roteamento e hardwares de baixo custo surgiram oriundos de pesquisas feitas por universidades, corporações e grupos de pessoas interessadas nesta tecnologia. Em especial aos protocolos, não atendem a todas as demandas impostas por este tipo de rede [Kowalik et al. 2007]. Atualmente, o preço de alguns roteadores mesh torna o acesso a estes muito restritivos; espera-se que, com a padronização da tecnologia, os preços tornem-se mais acessíveis. A segurança ainda é um campo aberto no que diz respeito às redes mesh, além dos problemas normais de segurança em redes sem fio tradicionais, ainda existe o problema de garantir a privacidade dos dados que estão trafegando entre os nós. Há uma boa quantidade de evidências que as redes mesh estão ganhando popularidade, tanto na literatura acadêmica como no espaço comercial. No entanto, poucas deram prioridade em um trabalho que tivesse avaliado a viabilidade de redes implantadas e tráfego de usuários reais [Eriksson et al. 2006]. Softwares simuladores de redes carecem de fidelidade para criar um ambiente igual ao que as redes sem fio estão expostas, como interferências eletromagnéticas, barreiras temporárias, alterações atmosféricas, reflexões da onda de rádio e ruídos na rede elétrica. Na seção2 é feita uma explanação sobre a definição genérica de protocolo de roteamento, comparando características de protocolo de rede cabeada com protocolo de rede sem fio. Seguindo para a seção 2.1 uma abordagem às formas de roteamento, classificações dos protocolos mesh e suas características. A topologia da rede da implementação será abordada na seção 4, na seção 4.1 é apresentada uma explanação das métricas para a análise dos dados e na seção 5 as considerações finais. 2. Protocolo de roteamento Uma parte do software da rede é o protocolo, que determina qual a melhor rota, entre os nós que participam da rede, que um pacote de entrada deve percorrer para chegar até seu destino [Tanenbaum 1981]. As redes mesh necessitam de algoritmos muito complexos para oferecer ao roteamento o desempenho esperado para uma topologia dinâmica e alto configurável. Os protocolos usados em redes cabeadas, como os protocolos RIP (Routing Internet Protocol) do tipo distan e OSPF (Open Shortest Path First) do tipo link state), não teriam um bom desempenho se aplicados numa rede Ad Hoc [Albuquerque et al. 2006]. O fato é que as frequentes mudanças de topologias encontradas neste tipo de rede exigem atualizações constantes nas informações de roteamento. A utilização de protocolos tradicionais nessas redes geraria um alto overhead,ou seja, um alto consumo de banda e energia. Apesar das limitações, protocolos tradicionais vêm sendo aplicados em

3 soluções recentes para redes mesh, tal aplicação se dá pelo fato de que os principais nós de uma rede mesh são fixos e não móveis, como em redes Ad Hoc [Albuquerque et al. 2006]. Um algoritmo de roteamento mesh deve considerar variáveis que uma topologia pode apresentar: Perda de enlace entre dois nós por onde uma rota faz uso dos mesmos. Considerar a distribuição da carga de pacotes por rotas secundárias, sem perder o desempenho. Levar em conta o volume da carga a fim de não comprometer a capacidade da banda do canal em uso [Bahr 2006] Formas de roteamento Os protocolos usam algoritmos de roteamento que podem ser classificados em algoritmo de roteamento plano e algoritmo de roteamento hierárquico [Cordeiro and Agrawal 2002]. Roteamento Plano: Nós apresentam as mesmas responsabilidades na rede. Possuem visão global da rede. Por consequência da troca de informações a respeito da topologia, os nós aumentam a sobrecarga nos enlaces. Mecanismo de descoberta de rotas simplificado, pelo fato de cada nó conter as informações globais da rede. Roteamento Hierárquico: Dentro da mesma topologia, os nós são divididos em zonas. Cada zona conhece a rota para as demais. Dentro de cada zona um nó é designado para operar como gateway, realizando a comunicação em zonas distintas Tipos de protocolos Os protocolos de roteamento das rede Ad Hoc são divididos ainda em duas grandes categorias [Albuquerque et al. 2006]: Unicast O funcionamento de um protocolo unicast acontece na camada de rede (camada IP, na arquitetura TCP/IP) em uma rede Ad Hoc, onde um pacote vai da origem até o destino passando por nós intermediários. O processo de encaminhamento se realiza com o nó intermediário, comparando o endereço constante do cabeçalho do pacote de dados com as entradas existentes em sua tabela de roteamento, através do qual, obtém a indicação do próximo nó (nó intermediário ou nó de destino) [Albuquerque et al. 2006].

4 Multicast Os protocolos multicast são responsáveis pela comunicação entre grupos de nós e pela construção da malha multicast, que consiste de um grafo conexo acíclico contendo todos os nós da árvore pertencentes ao grupo multicast [Abelém et al. 2007]. Em uma rede cabeada, o transmissor em uma sessão multicast envia pacotes, que são encaminhados a todos os nós da árvore multicast, percorrendo cada nó e cada enlace uma única vez. A maior parte das aplicações em redes mesh está baseada em comunicações do tipo em que a estrutura multicast não é apropriada para ambientes Ad Hoc, pois a árvore pode facilmente ser rompida pela dinamicidade da rede [Abelém et al. 2007]. Os protocolos mais comumente utilizados em redes mesh são do tipo unicast [Murthy and Manoj 2004]. Sendo assim, este trabalho não abordará o mecanismo de funcionamento dos protocolos pertencentes à categoria multicast. Caso se faça necessário, informações sobre os protocolos multicast se encontram em; [Murthy and Manoj 2004], [Cordeiro and Agrawal 2002] Escolha do protocolo para a topologia de rede da implementação O protocolo de roteamento pró-ativo OLSR (Optimized Link State Routing), é a versão atual do clássico algoritmo de estado de enlace para atender às necessidades de redes sem fio Ad Hoc. Ele traz de suas origens a estabilidade do algoritmo clássico com a vantagem de ter rotas disponíveis, imediatamente, devido à sua natureza pró-ativa [Clausen and Jacquet 2003]. Nas redes mesh, nem sempre o menor caminho é o melhor em termos de capacidade e qualidade do enlace. As novas extensões do protocolo OLSR, como as encontradas em Passos et al.[2006] dão ao protocolo a capacidade de considerar o menor caminho e a menor perda de pacotes. A escolha por este protocolo foi baseada nestas características e outras mais adequadas para a proposta deste trabalho, tais como o fato do algoritmo deste protocolo reduzir o tamanho das mensagens de controle (TC) e minimizar o overhead, produzido pela inundação de tráfego de controle [Munaretto et al. 2002]; também o fato de algoritmos de estado de enlace terem melhor desempenho em cenários onde os roteadores mesh não se movimentam e nem têm restrições de energia [Passos et al. 2006] Funcionamento do protocolo OLSR, pertencente à família do grupo de protocolos unicast pró-ativos, utiliza uma técnica que diminui substancialmente o overhead causado pelas trocas de mensagens de roteamento característico de protocolos pró-ativos, através da escolha de nós para exercerem funções especiais, os MPRs (Multipoint Relays). Ao mesmo tempo o OLSR se beneficia da rápida atualização das informações topológicas da rede, muito importante em redes dinâmicas como as Ad Hoc, e da pouca latência no estabelecimento de rotas [Clausen and Jacquet 2003]. Cada nó da topologia, atuando como um seletor de outros nós, deve selecionar um conjunto de nós para atuarem como MPR. No momento em que o nó seletor for divulgar

5 uma informação pela rede (broadcast), apenas os nós MPR irão repassar os pacotes referentes a esta divulgação. Dessa forma, há um menor número de retransmissões do pacote de broadcast, tendo como consequência um menor overhead. Esta troca de mensagens que trafega pela topologia é enviada por três tipos de pacotes: hello, TC (Topology Control) e os pacotes MID (Multiple Interfaces Declaration), que servem para correlacionar os endereços das múltiplas interfaces de um nó com o seu endereço principal [Clausen and Jacquet 2003]. O processo de seleção de nós MPR deve Figura 1. Broadcast com o uso dos MPRs. (Fonte [Clausen and Jacquet 2003]) se preocupar em escolher um conjunto de MPRs que possam cobrir todos os seus vizinhos de 2 saltos, com isto ele assegura que nenhum nó irá deixar de receber os pacotes (veja a Figura 1, retirada de [Clausen and Jacquet 2003]). O protocolo OLSR, como integrante do grupo dos protocolos pró-ativos, tem a característica de enviar mensagens pela rede a fim de popular uma base de dados própria. As informações sobre seus nós vizinhos de um e dois saltos, os respectivos enlaces, nós MPRs, nós seletores e informações sobre a topologia de toda a rede são armazenados nesta base de dados repositório. Para facilitar a criação de extensões para o protocolo sem causar problemas de compatibilidade, o OLSR usa um formato de pacote único para transportar todos os tipos de mensagens. Isso possibilita o envio de vários tipos de mensagens em uma única transmissão e otimiza o uso do canal, aproveitando o tamanho máximo de pacote permitido pela rede. 3. Trabalhos Relacionados As redes sem fio mesh podem ser a solução para vários problemas no provimento de serviços de acesso em regiões fora da cobertura dos acessos mais usados, tais como ADSL e CABO, por serem flexíveis, dinâmicas e de baixo custo [Breuel 2004]. Para que esta tendência se torne efetiva, muita coisa há para ser melhorada e desenvolvida. De acordo com [RAMANATHAN], a escalabilidade pode ser definida como o nível de serviço de pacotes aceitável na presença de um grande número de nós na rede, sendo fator importante pela potencial redução de desempenho com o incremento do número de nós. Diversos trabalhos estudam as redes mesh para saberem o seu comportamento em diversos cenários reais, como em [Draves et al.2004] e [REMESH 2005]. Além desses trabalhos, outros podem ser encontrados na literatura como: [Akyildiz et al. 2005] e

6 [Faccin et al. 2006], sendo excelentes tutoriais que apresentam análises de cenários simulados sobre redes mesh. Também temos [Jiang et al. 2006] que aborda a provisão de QoS em backbones de redes mesh para acesso a rede sem fio de banda larga e [Lee et al. 2006] e [Ganguly et al. 2006], avaliando aplicações VoIP. Pesquisando diversos artigos sobre a tecnologia de rede mesh, evidenciou-se uma escassez de trabalhos que tivessem o seu foco no desempenho dessas redes em relação a sua escalabilidade. Assim, para efeito dos estudos deste trabalho, apresentam-se os seguintes autores relacionados: [Johnsen and Yu 2008] tratam de forma comparativa os protocolos de roteamento reativos e pró-ativos sob métricas como percentagem de pacotes recebidos, overhead de roteamento e melhor caminho utilizado; [Breuel 2004] que estuda em detalhes dois projetos que pretendem transformar em realidade a tecnologia das malhas sem fios e [Eriksson et al. 2006] que estuda o tráfego real de pacotes em uma rede mesh implantada em um cenário de escritório de negócios. 4. Metodologia da Implementação Na arquitetura topológica infraestruturada, conforme figura 2, o backbone da rede é composto de roteadores mesh que fornecem a infraestrutura básica para a conexão de clientes não mesh. Através deste backbone é possível interligar diferentes redes com diferentes tecnologias de transmissão. Figura 2. Arquitetura infraestruturada, onde o backbone da rede é composto por roteadores mesh que fornecem a infraestrutura básica para conexão de cliente não mesh. (Fonte [Akyildiz et al. 2005]) Para a análise do comprimento do caminho no desempenho do TCP, serão utilizados roteadores mesh, que tem o firmware em S.O. linux, com o protocolo de roteamento OLSR. Os roteadores terão o mesmo hardware, protocolo e versão de firmware, dessa forma haverá uma padronização. Uma topologia de rede mesh, diferente da topologia infraestruturada, será implementada de forma que a cobertura do enlace de rádio de cada roteador só atinja a seus nós vizinhos de um salto. Essa formação topológica permitirá

7 Figura 3. Agrupamento de nós em linha; topologia que será utilizada durante os experimentos. Cada nó só tem conexão com os seus dois vizinhos imediatos (um salto). Essa topologia permite que a comunicação do primeiro até o último nó execute o maior número de saltos possíveis. que a comunicação do primeiro até o último roteador execute o maior número de saltos possíveis, conforme a figura 3 que ilustra a topologia proposta.

8 4.1. Métricas A opção por esta topologia visa criar uma condição em que só haja uma rota, para o algoritmo do protocolo OLSR registrá-la nas respectivas tabelas de rotas dos nós. Dessa forma, pode-se estudar e tabelar as seguintes métricas: Vazão dos dados por saltos - relação entre velocidade dos dados (bps) e número de nós (saltos). BPS/Saltos Perda de pacotes por saltos - relação entre o percentual de pacotes perdidos e número de nós. Tempo de envio por saltos - relação entre o tempo de envio de pacotes e número de nós Cenário A rede foi implementada nos blocos A e D do Centro Universitário Ritter dos Reis (Uni- Ritter) campus Porto Alegre. Para seguir a topologia de rede proposta na seção 4, os roteadores foram distribuídos em diversos pontos do campus, conforme mostra a figura 4. Figura 4. Distribuição dos roteadores nos prédio A e D do campus PoA do Uni- Ritter; no prédio A (nós de 1 à 6), os roteadores foram dispostos no mesmo andar; no prédio D (nós de 7 à 9), os roteadores foram dispostos em andares diversos, onde a localização exata de cada um pode ser vista na figura 8 da sessão apêndices.

9 4.3. Coleta dos Dados A metodologia de coleta de dados empregada para medir a Vazão de Dados por Saltos consistiu na instalação de um computador executando a ferramenta de análise de rede IPERF, [Tirumala 2001], em modo servidor (conectado ao nó número um) e outro computador executando em modo cliente (conectado sequencialmente a partir do nó número dois). Para medir a vazão de dados entre os nós um e dois foram feitas 80 (oitenta) coletas sequenciais pelo IPERF, que levou aproximadamente dois minutos transferindo um total de 60 Mbytes. Para as medições seguintes, foi conectado o computador cliente no próximo nó da topologia e empregado a mesma forma de medição. A mesma metodologia de coleta de dados foi empregada para as métricas Perda de Pacotes por Saltos e Tempo de Envio por Saltos, porém a ferramenta utilizada foi o comando Ping que usa o protocolo ICMP para testar a conectividade entre os equipamentos. Seu funcionamento consiste no envio de pacotes para o equipamento de destino e na escuta das respostas. Para medir o tempo de resposta e a perda de pacotes, o comando ping foi ajustado para disparar 80 pacotes de 64 bytes. Ao todo foram feitas três coletas de toda a topologia com intervalos de espera de 15 minutos entre cada uma Resultados Nas subseções seguintes são apresentados e comentados os resultados obtidos das três métricas propostas na seção 4.1. Informações detalhadas sobre as ferramentas e a metodologia de coleta dos dados podem ser consultadas na subseção Vazão A figura 5 mostra os resultados da medição de vazão ao longo do percurso da rota. Os valores obtidos entre os nós de um a cinco revelaram que a cada salto houve uma perda de aproximadamente 40% da vazão em relação ao salto anterior. Do salto cinco ao seis houve um pequeno incremento de 9% na vazão, do seis ao sete uma perda de 85% e do salto sete ao oito houve um pequeno incremento de 20% da vazão. Essa perda de vazão a cada salto pode ser explicada pela divisão do uso do canal pelo número de nós, pois as redes sem fios utilizam o ar como meio de transmissão. Para que dois nós possam se comunicar, eles precisam utilizar a mesma frequência; devido a isso apenas um nó pode transmitir de cada vez. A vazão é dividida pelo número total de nós transmitindo naquele canal [Wang and Kar 2005]. Em redes do tipo mesh, esse problema aumenta com o número de nós em uma determinada rota, pois cada nó só pode usar 1/N do tempo para transmitir os dados ao próximo. Dessa forma, a situação dos nós que estão mais distantes do nó que possui acesso à Internet pode se tornar insustentável.

10 Figura 5. Vazão dos Dados (em Mbps) em função do número de saltos; maior é melhor. Quanto mais saltos, menor é a vazão. Na maioria dos casos a perda de vazão é de 40% a cada salto Tempo de Envio A figura 6 mostra os resultados da medição do tempo de resposta, retornado pela ferramenta ping (packet internetwork groper). Houve um aumento no tempo de resposta na ordem de 2 milissegundos a cada salto, conforme [Choi et al. 2007], este comportamento é esperado em rotas longas, pois fatores como a distância entre os nós da topologia, interferências no enlace de rádio e um retardo do sistema destino em responder à requisição de echo podem contribuir no aumento do tempo. Podemos estimar, baseando-se no tempo de resposta obtido em rotas na Internet, que diversas aplicações que dependem de um curto tempo de resposta como requisito de funcionamento poderiam rodar nos clientes conectados nesta rede mesh. Figura 6. Tempo de envio de pacotes (em milissegundos) em função do número de saltos; quanto menor o tempo, melhor. Houve um aumento médio de 2 ms a cada salto na rota.

11 Perda de Pacotes A figura 7 mostra o percentual de pacotes perdidos, observa-se uma perda a cada salto na rota, sendo mais acentuada do salto dois para o três que teve um aumento de 200%, depois do salto três para o quatro um aumento de 80%. Os saltos seguintes tiveram uma média de 30% de aumento. Esse comportamento pode ser explicado, pelos mesmos fatores citados nos resultados da medição do tempo de resposta. Também é possível estimar, baseandose nas características de funcionamento do protocolo UDP (User Datagram Protocol), encontradas em [Postel 1981], que as aplicações que usam o UDP não teriam um bom desempenho com esta alta taxa de perda, apresentada pela topologia. Figura 7. Perda de Pacotes em função do número de saltos; quanto menor a perda, melhor. 5. Considerações Finais Este trabalho mostrou que as redes mesh podem ser uma alternativa para melhorar uma rede já existente em um local, aumentando a sua escalabilidade e também por serem de fácil instalação e baixo custo. Os resultados mostrados sobre a queda de vazão indicam que a escalabilidade tem um limite sustentável, pois observa-se que o aumento do comprimento do caminho em uma topologia mesh é inversamente proporcional ao aumento do desempenho da mesma. A administração e manutenção da rede mesh ocorreram sem grandes dificuldades. Nesse ponto, a escalabilidade no tamanho da topologia não teria grandes dificuldades. Para que uma topologia de rede mesh tenha um bom desempenho, mesmo que a formação topológica seja diferente da apresentada neste trabalho, uma boa distribuição dos nós que tem acesso à Internet deve ser implementada. Quanto menor for a quantidade de saltos até um pacote chegar ao seu destino, melhor será o desempenho desta topologia. Como trabalhos futuros sugere-se experimentos com o uso de canais simultâneos em roteadores mesh. O uso simultâneo de mais de um canal pode contribuir para evitar a grande queda de vazão, vista na subseção

12 Referências Abelém, A. J. G., Albuquerque, C. V. N., Saade, D. C. M., Aguiar, E. S., Duarte, J. L., da Fonseca, J. E. M., and Magalhães., L. C. S. (2007). Mobilidade, qualidade de serviço e comunicação em grupo. UFPA,SBRC2007, 1(1): Akyildiz, I. F., Wang, X., and Wang, W. (2005). Wireless mesh networks: a survey. Computer Networks (Amsterdam, Netherlands: 1999), 47(4): Albuquerque, N. V. C., Saade, M. C. D., Leite, J., Magalhães, S. C. L., Teixeira, V. D., Neves, E. L., and Fonseca, M. E. J. (2006). Rt1 - termo de referência e estado da arte. UFF, GT-mesh, 1(1):2 35. Bahr, M. (2006). Proposed routing for ieee s wlan mesh networks. Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications], page 5. Breuel, C. M. (2004). Redes em malha sem fios. IME-USP,2004. URL acessada em Outubro, Bruno, R., Conti, M., and Gregori, E. (2005). Mesh networks: Commodity multihop ad hoc networks. Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications], 43(3): Choi, B.-Y., Moon, S., Zhang, Z.-L., Papagiannaki, K., and Diot, C. (2007). Analysis of point-to-point packet delay in an operational network. Comput. Netw., 51(13): Clausen, T. and Jacquet, P. (2003). Optimized link state routing protocol (olsr). Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications]. Cordeiro, M. C. and Agrawal, D. (2002). Mobile ad hoc networking. UFRJ,SBRC2002, 1(1): Eriksson, J., Agarwal, S., Bahl, P., and Padhye, J. (2006). Feasibility study of mesh networks for all-wireless offices. Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications], pages Faccin, S. M., Wijting, C., Kenckt, J., and A., D. (2006). Mesh wlan networks concept and system design. Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications], 13(2): Gallo, M. A. (2003). Comunicação entre Computadores e Tecnologias de Rede, volume 14. Thomson. Ganguly, S., Navda, V., Kim, K., Kashyap, A., Niculescu, D., Izmailov, R., Hong, S., and Das, S. R. (2006). Performance optimizations for deploying voip services in mesh networks. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 24(11): Johnsen, E. B. and Yu, I. C. (2008). Backwards type analysis of asynchronous method calls. J. Log. Algebr. Program, 77(1-2): Kowalik, K., Keegan, B., and Davis, M. (2007). Resource aware routing for mesh. IEEE Communications Magazine, pages Lee, M. J., Zheng, J., Ko, Y.-B., and Shrestha, D. M. (2006). Emerging standards for wireless mesh technology. Wireless Communications, IEEE [see also IEEE Personal Communications], 13(2):56 63.

13 Munaretto, A., Badis, H., Agha, K. A., and Pujolle, G. (2002). A link-state qos routing protocol for ad hoc networks. In MWCN, pages IEEE. Murthy, C. S. R. and Manoj, B. (2004). Ad Hoc Wireless Networks: Architectures and Protocols. Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, NJ, USA. Passos, D., Teixeira, D. V., Saade, D. C. M., Magalhães, L. C. S., and Albuquerque, C. V. N. (2006). Mesh network performance measurements. IITTS-Cuiabá, page 8. Postel, J. (1981). Internet datagram protocol RFC791. USC/Information Sciences Institute, RFC 791. Tanenbaum, A. (1981). Computer Networks. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ. Tirumala, A. (2001). End-to-End Bandwidth Measurement Using Iperf. ACM SIGARCH/IEEE, Denver. National Laboratory for Applied Network Research (NLANR). Wang, X. and Kar, K. (2005). Throughput modelling and fairness issues in CSMA/CA based ad-hoc networks. IEEE.

14 6. Apêndices: 6.1. Restrições e Dificuldades da Implementação Para a construção da rede mesh, foi planejado instalar os nove roteadores na laje do teto do último andar do prédio A, conforme figura 4, todos eles em linha para formar uma rota de oito saltos. Quando a etapa de analisar o alcance de enlace de rádio chegou, verificou-se que todos os roteadores tinham um enlace onde cada um cobria os demais. Foram necessárias dezenas de horas de trabalho para ajustar os pontos ideais, para cada roteador cobrir com seu enlace, somente vizinhos de um salto. Para cada ajuste foi usado a ferramenta TRACEROUTE, para comprovar que a rota até o último ponto seria a maior possível. A necessidade de um aumento na distância entre os roteadores foi tanta, que o cenário foi estendido até o prédio D do campus, inclusive fazendo uso de andares no subsolo do mesmo. Para a administração remota da rede mesh, foi usado um computador com acesso à Internet por meio de conexão 3G. Este computador foi cedido pelo DTI (Departamento de Tecnologia da Informação) do UniRitter, tinha o sistema operacional Windows XP; como a administração remota seria feita por SSH, foi necessário instalar um servidor SSH para Windows, nada fácil de se encontrar. A conexão de acesso 3G caía quase todos os dias por instabilidade de sinal na região, desta forma, ficou inviável contar com a administração remota da rede. Para dar continuidade no trabalho foi necessário administrar e coletar os dados pessoalmente no local da implementação. O roteador número nove, localizado na sala do ateliê 2 de costura, apresentava intermitência de funcionamento, depois de algumas semanas foi descoberto que havia um mau contato no cabo de rede PoE ((Power Over Ethernet)); quando os alunos ligavam as máquinas de costura a vibração dos motores provocava o mau contato. Após uma semana, o mesmo roteador número nove apresentava travamento constante, foi necessário a reinstalação do seu firmware.

15 Figura 8. Distribuic a o interna dos roteadores no cena rio; os cı rculos verdes representam os roteadores, a letra N seguida de um nu mero representa a identificac a o de cada roteador, a dista ncia (metros) entre eles esta representada pelo texto entre os cı rculos verdes.

16 Figura 9. Enumerac a o dos roteadores; informac o es de identificac a o foram escritas no corpo dos roteadores; enderec o MAC, nu mero do no, IP, matrı cula do aluno e telefone do mesmo.

17 Figura 10. Testes de enlace; teto do prédio A, o equipamento foi preparado para testes de descoberta de localização de melhor ponto. Uma bateria de central de alarme foi acoplada ao roteador, para facilitar a sua movimentação em pontos onde não havia energia disponível.

18 Figura 11. Roteador nu mero 1; localizado na sala ProPex, colocado intencionalmente em local obstruı do, para impedir que o seu sinal chegasse a mais de um salto.

19 Figura 12. Roteador nu mero 4; teto terceiro andar Figura 13. Roteador nu mero 7; sala 505 pre dio D, seu no vizinho anterior, localizado na sala da secretaria do pre dio A. O no vizinho posterior localizado a tre s andares abaixo.

20 Figura 14. Roteador número 8; sala 202 prédio D, comunica com o seu vizinho anterior a três andares acima e com o vizinho posterior dois andares abaixo.