Evoluindo para uma Rede em Malha Sem Fio

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1 Evoluindo para uma Rede em Malha Sem Fio Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFMG Linnyer Beatrys Ruiz Departamento de Engenharia Elétrica, UFMG

2 IEEE : Wi-Fi Popularização do padrão IEEE Surgimento: 1998 Freqüência de operação: ISM, 2,4 GHz (802.11b/g) 13 canais disponíveis 03 canais ortogonais Taxas de transmissão: Taxa ajustável Limite superior b: 11 Mbps g: 54 Mbps (somente modo infra-estrutura) Dois modos de operação: infra-estrutura e ad hoc 2

3 IEEE : Wi-Fi Infra-estrutura Ad hoc 3

4 IEEE : Wi-Fi Infra-estrutura Estrutura centralizada Topologia em estrela Rede limitada ao alcance do ponto de acesso Velocidade máxima: 54 Mbps (802.11g) Popular! Ad hoc Sem infra-estrutura Topologia em malha Rede formada conforme alcance dos nós Velocidade máxima: 11 Mbps Raro! 4

5 IEEE : Wi-Fi Infra-estrutura Ad hoc Ad multi-salto hoc 5

6 IEEE : Wi-Fi Infra-estrutura Estrutura centralizada Rede limitada ao alcance do ponto de acesso Velocidade máxima: 54 Mbps (802.11g) Ad hoc multi-salto Sem infra-estrutura Rede expansiva com introdução de novos nós Requer protocolo de roteamento de multisalto Velocidade máxima: 11 Mbps (802.11g) 6

7 Ad hoc multi-salto Como aumentar a cobertura da rede? Nó sem conectividade com a rede 7

8 Ad hoc multi-salto Como aumentar a cobertura da rede? Antenas direcionais Barreira que impede visada direta 8

9 Ad hoc multi-salto Roteador sem fio 9

10 Ad hoc multi-salto Roteadores Aumentam a cobertura Podem reduzir saltos Formam um backbone sem fio 10

11 Ad hoc multi-salto Wi-Fi WiMax Roteadores Aumentam a cobertura Podem reduzir saltos Formam um backbone sem fio Podem ter multiplasantenas e multiplastecnologias 11

12 Ad hoc multi-salto E as demais redes? Internet Rede cabeada da empresa Rede sem infra-estrutura, mas isolada. 12

13 Ad hoc multi-salto Ponto de acesso 13

14 Ad hoc multi-salto Pontos de acesso Formam o backhaul sem fio Integram a rede sem fio com a rede cabeada 14

15 Rede em malha sem fio Backbone cabeado de Internet Pontos de acesso Backhaul sem fio Roteadores sem fio Backbone sem fio Nós móveis 15

16 Rede em malha sem fio Backbone cabeado de Internet Pontos de acesso Backhaul sem fio Roteadores sem fio Backbone sem fio MANETs Wi-Fi Rede de Sensores Sem Fio 16

17 Rede em malha sem fio Desafios Backbone de grande capacidade Grande número de clientes Grande densidade 17

18 Rede em malha sem fio Desafios Backbone de grande capacidade Rede heterogênea Escalonamento Muitos caminhos Diferentes tráfegos Presença de nós com e sem fio 18

19 Rede em malha sem fio Desafios Backbone de grande capacidade Rede heterogênea Auto-gerenciamento Compartilhamento justo de recursos da rede Variações nas condições de canais, padrões de tráfego, contenção do canal... 19

20 Rede em malha sem fio Benefícios Redução de custo Wi-Fi Todo ponto de acesso requer cabeamento Alcance: ~ 100m (sem obstáculos) Cobertura aumentada com introdução de novos nós (inclusive clientes) 20

21 Rede em malha sem fio Benefícios Redução de custo Maior escalabilidade Roteadores energizados Multi-salto pode reduzir probabilidade de perdas 21

22 Rede em malha sem fio 22

23 Rede em malha sem fio Relação entrega por velocidade* Pacotes/segundo * Experimento realizado com interfaces b Par de nós Fonte: Aguayo et al,

24 Rede em malha sem fio Benefícios Redução de custo Maior escalabilidade Maior confiabilidade Eliminação de pontos únicos de falha Eliminação de gargalos 24

25 Rede em malha sem fio Wi-Fi - Infra-estrutura Rede em malha s/ fio 25

26 Rede em malha sem fio Wi-Fi - Infra-estrutura Ponto único de falha Apenas um único caminho entre pares de nós Ponto de acesso é o gargalo da rede 54 Mbps compartilhados com todos os nós atendidos pelo PA Rede em malha s/ fio Auto-reparo Vários caminhos disponíveis entre pares de nós Distribuição de tráfego Tráfego pode ser distribuído por diferentes caminhos 26

27 Rede em malha sem fio Benefícios Redução de custo Maior escalabilidade Maior confiabilidade Transparência Auto-configuração 27

28 Mercado Tropos MeshNetworks LocustWorld 28

29 Mercado Tropos MeshNetworks LocustWorld 300 ônibus conectados 29

30 Mercado Tropos MeshNetworks LocustWorld 30

31 Mercado Tropos MeshNetworks LocustWorld Características Rádio proprietário 6 Mbps Protocolo proprietário Incorporada à Motorola 31

32 Mercado Tropos MeshNetworks LocustWorld Crítica Maior parte das soluções são baseadas em Wi-Fi Wi-Fi não permite o potencial máximo de uma rede em malha sem fio 32

33 IEEE : Wi-Fi alcance interferência 33

34 IEEE : Wi-Fi Ad hoc multi-salto é ineficiente para multi-salto Definição de ad hoc para o padrão: Rede composta somente por estações no alcance de comunicação mútua entre cada um via meio sem fio. 34

35 Academia MIT MIT Roofnet Microsoft Rede mesh sobre b Composta por ~ 50 casas Antenas omni-direcionais Gateways com antenas direcionais Métrica especial: Caminhos com links de boa qualidade 35

36 Academia MIT Microsoft 36

37 Redes comunitárias Conexões estabelecidas entre vizinhos Surgimento em 1998 utilizando Wi-Fi Toronto Wireless Community Network 37

38 38

39 Padrões IEEE s (Wi-Fi, LAN) Conexão sem fio entre pontos de acesso IEEE TG5 (WPAN) Rede em malha com clusters IEEE a (WiMax, Broadband) Único padrão já definido! IEEE (Mobile Broadband) Banda larga com mobilidade e ubiqüidade Acima de 250 km/h 39

40 Evoluindo para uma Rede em Malha Sem Fio Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFMG Linnyer Beatrys Ruiz Departamento de Engenharia Elétrica, UFMG

41 Bibliografia Akyildiz, I. e Wang, X.. A survey on wireless mesh networks. Em IEEE Communications Magazine, Set Aguayo, D. et al. MIT Roofnet: Construction of a Community Wireless Network. Em MIT LCS/AI Student Oxygen Worshop Aguayo, D. et al. Link-level Measurements from an b Mesh Network. Em SIGCOMM'04, Ago. 2004, Portland, EUA. Manna Racing Team Bruno, R., Conti, M. e Gregori, E.. Mesh Saiba Networks: mais: Commodity Multihop Ad hoc Networks. Em IEEE Communications Magazine, Mar Microsoft Networking Research Group. Contato: MIT Roofnet. mailto: 41

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