FORMULÁRIO PARA APRESENTAÇÃO DE PROJETO DE PESQUISA - PIBIC Análise de Protocolos de Roteamento para Redes Mesh Glaucia Melissa Medeiros Campos

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1 Governo do Estado do Rio Grande do Norte Secretariado de Estado da Educação e Cultura - SEEC UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO GRANDE DO NORTE - UERN Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação PROPEG Departamento de Pesquisa Campus Universitário BR-110, KM-46 - Costa e Silva Fone: (084) Ramal CEP: TÍTULO DO PROJETO COORDENADOR Co-ORIENTADOR (Opcional) ORIENTANDO FORMULÁRIO PARA APRESENTAÇÃO DE PROJETO DE PESQUISA - PIBIC Análise de Protocolos de Roteamento para Redes Mesh Glaucia Melissa Medeiros Campos Lidiane Oliveira dos Santos Karllos Kerllenn Freitas Gurgel RENOVAÇÃO DE PROJETO * SIM NÃO 1. RESUMO DO PROJETO (até 2000 caracteres com espaço) Este projeto tem como objetivo fazer um estudo comparativo, baseado em simulação, dos principais protocolos de roteamento desenvolvidos para Redes Mesh. A importância do tema decorre da necessidade de se encontrar propostas que atendam as especificidades de baixo custo, facilidade de implantação, autoconfiguração e fornecimento de serviços de banda larga da tecnologia. Existem diversas razões que explicam a necessidade de protocolos de roteamento específicos para Redes Mesh: mobilidade de alguns dispositivos; balanceamento de carga adequado; diminuir interferências com outros dispositivos e o consumo de energia; transmissão de dados multimídia e, em tempo real, sem maiores perdas e atrasos e a necessidade de técnicas multi-rádio, ausente até então em redes ad hoc. Portanto, é imprescindível a adoção de protocolos de roteamento eficientes para que os usuários não percam a conectividade com a rede ou mesmo fiquem impossibilitados de trocar informações devido a ausência ou o congestionamento de rotas. Inicialmente, a literatura apresentava como melhores propostas para as Redes Mesh os protocolos de roteamento para redes ad hoc. No entanto, novas propostas tiveram que ser desenvolvidas para atender as características das Redes Mesh. Porém, estes protocolos devem ser previamente analisados antes mesmo da adoção em cenários de redes reais equipados com roteadores mesh. Sendo assim, este trabalho apresenta como objetivo principal fazer um comparativo entre os principais protocolos encontrados na literatura. Esta comparação dar-se-á através da simulação de cenários próximos da realidade com os protocolos que possuem implementação no Network Simulator (NS-2). Posteriormente, pode-se chegar à conclusão qual(is) o(s) protocolo(s) com melhores resultados para aplicações de videofone comparando-se a taxa de entrega, a variação do retardo e o retardo médio. 2. INTRODUÇÃO/JUSTIFICATIVA (até 7000 caracteres com espaço) Nos últimos anos, diversos estabelecimentos como shoppings, restaurantes, aeroportos e até mesmo universidades estão implantando redes sem fio para oferecer aos seus clientes acesso à Internet de banda larga e, na maioria das vezes, gratuito. O baixo custo, a facilidade de implantação, a mobilidade e a grande variedade de aplicações são os principais fatores responsáveis pela adoção destas redes. Neste contexto, surgem as Redes Mesh [1], também conhecidas como redes comunitárias de acesso sem fio. A principal diferença entre essas redes e as estruturas de redes convencionais está no backbone, que é formado por roteadores com localizações fixas, instalados no topo de edifícios que se comunicam de forma ad hoc [2], através de múltiplos saltos, encaminhando mensagens para os destinos. Estes mesmos roteadores fornecem acesso para diferentes grupos de dispositivos, como clientes de redes celulares, redes de sensores, wi-fi e até mesmo de redes cabeadas, como a Ethernet. As Redes Mesh tem sido amplamente utilizadas em diversos cenários. Projetos pilotos como o ReMesh no Brasil [3], o VMesh na Grécia [4] e o RoofNet [5] do MIT em Massachusetts foram implementados. O programa do governo Um Laptop por Criança (OLPC) [6] e os projetos de Cidades Digitais [7] apresentam fins educacionais e de Inclusão Digital, prometendo acesso irrestrito e de banda larga aos usuários. Por este motivo, as Redes Mesh foram escolhidas como infra-estrutura de redes para estes cenários. No entanto, apesar do interesse em sua utilização, as Redes Mesh ainda apresentam grandes desafios: diminuir as interferências; propor protocolos de roteamento que atendam as especificidades do ambiente; melhorar a segurança das informações do usuário e dos próprios roteadores; evitar (ou diminuir) o problema de entidades ocultas ou expostas; e fornecer garantia de qualidade dos serviços. Para prover o encaminhamento de informações entre os dispositivos, os roteadores precisam utilizar protocolos de roteamento. 1

2 Se em uma rede mesh usuários móveis não fossem usufruir do acesso, poderiam ser utilizados protocolos de roteamento para redes fixas convencionais. No entanto, a mobilidade exige a adoção de protocolos de roteamento específicos. Os protocolos de roteamento ad hoc [8, 9, 10, 11] foram considerados os principais candidatos a serem utilizados em redes mesh cliente e híbrida. No entanto, as Redes Mesh apresentam características que não foram implementadas nestes protocolos: balanceamento de carga; qualidade de serviço; técnicas de multi-rádio; alto tempo de convergência; além do próprio nível de mobilidade que difere das redes ad hoc, dependendo da arquitetura utilizada. Os resultados do trabalho [12] mostram que nem sempre os protocolos ad hoc podem ser utilizados em Redes Mesh. Considerando a necessidade de roteamento específico para Redes Mesh, diversos protocolos foram propostos com este objetivo, como por exemplo: ORRP [13], HRP [14], MRP [15] e HWMP [16]. No entanto, observa-se a ausência de trabalhos comparativos destes protocolos na literatura, principalmente em cenários de redes próximos à realidade. A relevância da continuidade deste trabalho está justamente em fazer um comparativo destes protocolos, baseado em simulação, na ferramenta Network Simulator (NS-2). Inicialmente, foi feito um levantamento destes protocolos na literatura, uma análise das ferramentas de simulação, para chegarmos à conclusão de quais protocolos simular e qual a ferramenta mais utilizada com os módulos que necessitamos. Em um segundo momento, tentou-se adaptar alguns destes módulos ao NS-2. No entanto, devido a ausência de uma máquina dedicada ao projeto, as restrições de acesso aos computadores do laboratório e a necessidade de conhecimento técnico para adaptação destes protocolos por parte dos responsáveis pela administração do laboratório, não progredimos nas atividades. Resolvidos recentemente os dois últimos problemas, agora precisamos de uma máquina dedicada e tempo para os alunos do projeto: (i) adaptar estes módulos ao NS-2; e (ii) realizar inúmeras simulações e analisar os resultados de acordo com os parâmetros convencionais de redes para uma aplicação multimídia: taxa de entrega, retardo médio e variação do retardo. * Em caso de renovação de projeto, o coordenador deverá explicitar as razões para tal, justificando com os dados preliminares. 3. OBJETIVOS (até 2200 caracteres com espaço) OBJETIVOS GERAIS Fazer uma comparação baseada em simulação, dos principais protocolos de roteamento para Redes Mesh. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Adaptar os módulos dos protocolos de roteamento para Redes Mesh no Network Simulator Fazer a simulação dos protocolos adaptados ao NS-2 Analisar os resultados de acordo com parâmetros de redes convencionais; Documentar os resultados e submetê-los a eventos; Propor mudanças de implementação nos protocolos analisados. 4. METODOLOGIA (até 4000 caracteres com espaço) A metodologia adotada para o desenvolvimento deste projeto de pesquisa consiste na divisão de atividades em três fases ou etapas específicas: 1. Fase de Adaptação do NS-2 1.1Instalação dos módulos dos protocolos de roteamento para Redes Mesh 1.2 Alterações no núcleo do NS-2 para simular cenários próximos à realidade 2. Fases de Implementação e Simulação 2.1 Criar cenários de Redes Mesh reais e implementá-los em uma ferramenta de simulação de redes; 2.2 Desenvolver programa em uma linguagem de script para filtrar estes dados; 3. Fase de Análise 3.1 Com os dados gerados, comparar os resultados de acordo com parâmetros convencionais de redes; mostrar resultados e propor novos trabalhos. 4. Fase de Documentação/Publicação 4.1 Documentação dos resultados; 4.2 Publicação dos resultados. 5. RESULTADOS E APLICAÇÕES ESPERADAS (até 4000 caracteres com espaço) Ampliação do conhecimento sobre as Redes Mesh; Estudo mais detalhado do NS-2; Indicação (caso existam) de protocolos de roteamento para Redes Mesh mais adequados para cenários próximos à realidade, baseada na análise de parâmetros adequados para aplicações multimídia; 2

3 Propor mudanças na proposta dos protocolos estudados, caso sejam identificadas características que possam produzir melhores resultados; Formação de grupos de trabalho em simulação de redes móveis Publicação dos resultados em eventos. 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS (até 3000 caracteres com espaço) [1] Akyildiz, I., F. and Wang, X. (2005) A Survey on Wireless Mesh Networks, IEEE Communications Magazine, 43(9):S23 S30. [2] Perkins, C., Ad Hoc Networking, 1st Edition. Addison-Wesley Professional, pages. [3] Projeto ReMesh. Disponível em: Acesso em abril de [4] Projeto VMESH. Disponível em: Acesso em abril de [5] Projeto ROOFNET. Disponível em: Acesso em abril de [6] OLPC One Laptop per Child. Disponível em: Acesso em abril de [7] Prado, E. Cidade Digital: "Você ainda vai ter a sua"!. Teleco Informação em Telecomunicações. Disponível em Acesso em abril de [8] Perkins, C., et al. (2003) Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing, RFC [9] Perkins, C., Bhagwat, P. (1994) Highly Dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector Routing (DSDV) for Mobile Computers. ACM Special Interest Group on Data Communications (SIGCOMM). [10] Johnson, D. B., et al. (2004) The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile Ad hoc Networks (DSR). [11] Clausen, T., et al. (2003) Optimized Link State Routing Protocol (OLSR), RFC [12] Campos, G. M. M. Roteamento em Redes Mesh. Relatório final de projeto de pesquisa, Fevereiro de [13] Cheng, B-N., Yuksel, M., Kalyanaraman, S. Orthogonal Rendezvous Routing Protocol for Wireless Mesh Networks. ICNP 2006: [14] Siddiqui, M. S., Hong, C. S., "HRP: A Hybrid Routing Protocol for Wireless Mesh Network", JCCI 2007, Phoenix Park, Korea, May [15] Jun, J., Sichitiu, M. L., "MRP: Wireless Mesh Networks Routing Protocol" Center for Advanced Computing and Communications (CACC), Raleigh, NC, Tech. Rep. TR-06/02, September [16] Bahr, M., Update on the Hybrid Wireless Mesh Protocol of IEEE s. Mobile Adhoc and Sensor Systems (MASS 2007) IEEE, Pisa, Italy, October de 2007: ORÇAMENTO RUBRICAS/DISCRIMINAÇÃO Material de Consumo Quantidade Valor Individual R$ Valor Total R$ computador com monitor, teclado, caixas de som, estabilizador e mouse 1 R$1.500,00 R$1.500,00 Total de Material de Consumo R$1.500,00 Serviço de Terceiros Pessoa Física Quantidade Valor Unitário R$ Valor Total R$ 3

4 Total de Serviço de Terceiros Pessoa Física Serviço de Terceiros Pessoa Jurídica Quantidade Valor Unitário R$ Valor Total R$ Total de Serviço de Terceiros Pessoa Jurídica Passagens/Trecho Quantidade Valor Unitário R$ Valor Total R$ Passagens Total Diárias Quantidade Valor Unitário R$ Valor Total R$ Diárias - Total Bolsa de iniciação científica Quantidade Valor Unitário R$ Valor Total R$ 2 R$200,00 R$400,00 Bolsa de Iniciação Científica - Total VALOR TOTAL DO PROJETO R$4.800,00 R$6.300,00 8. TERMO DE COMPROMISSO DO SOLICITANTE Declaro, para fins de direito, conhecer as normas gerais fixadas pelo presente edital, pelo CNPq e pela UERN para a concessão de Bolsas de Iniciação Científica. Mossoró, 27 de maio de Assinatura do(a) Coordenador(a) 4

5 5

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