Comparative Analysis of AODV Route Recovery Mechanisms in Wireless Ad Hoc Networks

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1 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 4, AUG Comparative Analysis of AODV Route Recovery Mechanisms in Wireless Ad Hoc Networks Nadilma C.V. N. Pereira and Renato M. de Moraes, Member, IEEE Abstract This work investigates the behavior of the Ad Hoc On-Demand Distance Vector (AODV) routing protocol in situations of link failures due to the mobility of nodes in wireless ad hoc networks. The AODV performance is compared when the failure repair happens locally from the node before the link break to the case where the repair is performed from the source node for four metrics: throughput (as packet delivery fraction), overhead, average packet delivery delay and average hop count, the last being only used to validate throughput and delay analyses. From the scenarios studied, it was observed that the throughput and delay for source repair have better performance, while overhead was better for local repair in sparse networks. Keywords Ad hoc Networks, AODV, route recovery. I. INTRODUÇÃO TUALMENTE vem se observando grandes avanços de Adispositivos e aplicações sem fio. A capacidade de conexão, a portabilidade e a flexibilidade apresentada por estas plataformas, entre outras características, fazem com que cada vez mais estes equipamentos sejam utilizados. Dentre os sistemas de comunicação sem fio, as redes ad hoc vêm se destacando por não necessitar de uma infra-estrutura instalada para sua operação, já que a coordenação de comunicação é distribuída entre os próprios nós. Estas características tornam este tipo de redes bastante versáteis e podem ser empregadas em cenários tais como monitoramento ambiental, monitoramento de segurança, e em cenários catastróficos ou militares, onde infra-estruturas de comunicação inexistam [1]. Nos cenários de redes ad hoc, o repasse de informação é feito através de múltiplos saltos entre os nós, desde a fonte até o destino. Diferentes protocolos de roteamento foram propostos para resolver o problema de múltiplos saltos, cada um baseado em diferentes hipóteses e conjunturas [1], [2], [3], Este trabalho foi financiado pela Fundação de Amparo à Ciência e Tecnologia do Estado de Pernambuco (FACEPE), pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), e pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES), Brasil. N. C. V. N. Pereira é doutoranda do programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), Recife, PE, Brasil ( ncvnp@gprt.ufpe.br). R. M. de Moraes é Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília (UnB), Brasília, DF, Brasil ( renatomdm@unb.br). [4]. Contudo, é importante saber como estes protocolos se comportam conforme o cenário empregado. Alguns protocolos propostos para redes ad hoc móveis usam um mecanismo de difusão para descobrir rotas através da rede [3], [4]. Uma vez que a rota é descoberta, esta pode sofrer algum tipo de mudança devido à mobilidade dos nós e implicar quebra (ou falha) de enlaces nas rotas estabelecidas e ativas. Neste sentido, o protocolo deve ser capaz de perceber qual o mecanismo de recuperação deverá ser utilizado para restabelecimento da rota tal que os dados fluam ao destino. Quando ocorre quebra de enlace em uma rota ativa, muitos dos protocolos utilizam uma mensagem de erro para notificar aos nós que estão utilizando aquela rota a inexistência da mesma. Para redes com diâmetro limitado, estas mensagens de erro podem ser propagadas de volta a fonte em um tempo relativamente rápido, para esta então tomar as ações necessárias. Porém, para redes com diâmetro maior, e conseqüentemente caminhos mais longos, a mensagem de erro poderá ter que ser propagada por mais saltos para chegar até a fonte, resultando assim uma ação não tão eficiente. Dentre os protocolos de roteamento para redes ad hoc, o AODV é certamente um dos mais referenciados na literatura [4], [5], [6], [8], [9], [10], [11]. Trabalhos anteriores propuseram novos esquemas de recuperação de falhas de rotas para o AODV tirando vantagem de informações sobre a rede [6], [8], [9], [10], [10], entretanto nenhum deles efetuou um estudo comparativo entre os mecanismos já implementados neste protocolo de roteamento conforme seu RFC (do inglês Request for Comments) [12]. Este artigo propõe avaliar o comportamento do AODV, a fim de investigar seu desempenho na recuperação de falhas de rotas. Para o estudo aqui descrito, os módulos de recuperação de rotas foram separados e avaliados, resultando em duas diferentes versões. A primeira delas é quando, ao ocorrer uma quebra de enlace, o nó predecessor à falha sempre envia uma mensagem de erro para a fonte de dados que usava aquele enlace e esta fica sempre responsável por fazer uma nova descoberta de rota, isto é, a fonte deve recuperar-se da falha. E a segunda alteração diz respeito ao nó predecessor à falha sempre ser o responsável por fazer uma reparação local e encontrar o destino desejado sem a fonte tomar conhecimento do ocorrido. Foram realizadas comparações em medidas de desempenho de redes, como sobrecarga (overhead), vazão (packet delivery fraction), atraso médio de entrega de pacotes (average packet delivery delay) e número médio de saltos das

2 386 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 4, AUG rotas construídas (average hop count). Este estudo comparativo foi motivado a fim de que sejam feitas otimizações nestas características do protocolo de roteamento AODV no futuro, como também identificar quais tipos de aplicações podem tirar proveito de acordo com o desempenho observado. Para isto, o presente trabalho avaliou alguns cenários de simulação utilizando o simulador de redes Network Simulator 2 (NS-2) [13], [14]. Em seguida, todos os resultados foram analisados e explicados. Este trabalho está organizado da seguinte forma: a Seção II apresenta uma visão geral do protocolo de roteamento AODV. A Seção III descreve os trabalhos relacionados que procuraram melhorar os mecanismos de reparação de rota. Na Seção IV é feito o estudo sobre os mecanismos de recuperação de rota do protocolo AODV, ressaltando as vantagens e as desvantagens dos casos de interesse, e os resultados obtidos das simulações. Por fim, a Seção V traz as conclusões e sugestões de trabalhos futuros. II. PROTOCOLO AD HOC ON-DEMAND DISTANCE VECTOR O AODV funciona sob demanda, ou seja, um caminho só é descoberto quando um nó fonte precisa enviar dados para um nó destino, através de mensagens de requisição de rota RREQ (do inglês route request). O nó fonte faz difusão de RREQs e espera um tempo, configurado previamente, para receber RREP (do inglês route reply) que é uma resposta confirmando uma rota. Quando um nó recebe um RREQ, ele cria ou atualiza a entrada na tabela de roteamento referente ao nó anterior, caso este não possua um número de seqüência válido, o que indica que a rota já não é a mais atual. Em seguida, o nó verifica se ele já recebeu uma requisição contendo o mesmo identificador de difusão e o mesmo endereço da fonte em um dado intervalo. Se isto ocorreu, a mensagem RREQ é descartada, pois já foi propagada para seus vizinhos. Caso o nó que receba uma nova requisição não seja o destino e nem possua uma rota válida para este, o contador de saltos contido no RREQ é incrementado em uma unidade e a requisição de rotas é encaminhada para seus vizinhos. Enquanto a requisição vai sendo propagada pela rede, caminhos reversos entre o nó fonte e os possíveis intermediários vão sendo armazenados. Desta forma, havendo a possibilidade de se atingir o destino, a rede saberá como a resposta deve retornar a fonte. Para que isto seja possível, todo o nó intermediário que propaga um RREQ guarda automaticamente o endereço do vizinho de quem recebeu o primeiro RREQ em uma entrada (ou tabela). Nesta mesma tabela, também é armazenado o número de seqüência da fonte e o tempo de expiração da rota reversa. Um nó intermediário também pode responder a uma requisição de rota caso possua em sua tabela de roteamento uma entrada ativa para o destino com número de seqüência maior ou igual ao último conhecido pela fonte. Antes de enviar o RREP, o nó de destino atualiza o seu número de seqüência para o máximo entre o seu valor atual e o seu valor que constava no RREQ [12]. O objetivo principal do protocolo é se adaptar rápido e dinamicamente às variações das condições dos enlaces da rede, por exemplo, devido à mobilidade dos nós. A. Manutenção de Rotas A movimentação de um nó que faz parte da rota pode provocar a queda de um dado enlace que estava sendo utilizado. A manutenção de rotas é implementada de forma que ao se detectar a queda de um enlace, esta informação seja propagada aos demais nós que usem este enlace em alguma rota ativa através de uma mensagem de erro RERR (do inglês route error), ou se faz uma reparação local. No mecanismo de reparação pela fonte, a mensagem de erro enviada pelo nó predecessor à quebra (RERR) deve ser difundida por toda a rede a fim de atingir todos os nós que utilizavam o enlace que caiu. Desta forma, cada nó por onde passa o RERR deve decidir se continua ou não a repassar esta mensagem, além de ter que atualizar a sua tabela de roteamento, registrando que o destino especificado na mensagem está inalcançável e atualizando os números de seqüência dos nós. Isto indica que esta informação é a mais recente [12]. No caso da reparação local, quando ocorre a quebra de enlace em uma rota ativa, o nó predecessor à quebra incrementa o número de seqüência e faz difusão de RREQ a fim de encontrar o destino. A tentativa de reparação local é imperceptível para o nó fonte, isto significa que este continua enviando pacote de dados que irão ficar armazenados no nó predecessor à quebra até que o destino desejado seja encontrado. Se ultrapassado o limite de tentativas de achar um novo caminho, será transmitida uma mensagem RERR e os pacotes que estavam transitando são descartados. No entanto, enquanto os dados que estavam armazenados no nó predecessor à quebra não expirarem seu tempo de vida, estes potencialmente poderão ainda ser entregues caso o nó descubra um caminho até o destino. Quando isto acontece, longos atrasos e grandes perdas de pacotes ocorrerão, mas o contrário garante menor sobrecarga e maior vazão [12]. III. TRABALHOS RELACIONADOS Com a dinâmica e mobilidade oriunda de uma rede ad hoc, freqüentemente ocorrem quebras de enlace. À medida que o grau de mobilidade aumenta, a rede pode apresentar mais erros. Neste aspecto, protocolos de roteamento que usam difusão para descobrir as rotas, podem vir a ser ineficientes devido às falhas freqüentes de conexões intermediárias em uma comunicação fim-a-fim. Em alguns casos, quando ocorre a quebra de um enlace em um nó intermediário, é mais vantajoso descobrir uma nova rota localmente sem recorrer a um mecanismo de descobrimento de rota pela fonte. Baseado nesta característica do protocolo AODV, algumas abordagens foram propostas [6], [7], [8], [9], [10]. Em [6], Pan et al. sugerem duas diferentes modificações no mecanismo de reparação local do protocolo AODV, o AODV Local Repair TTL (AODV-LRT) e o AODV Local Repair Quota (AODV- LRQ), a fim de melhorar a sobrecarga. A primeira modificação é decrementar a distância que um pacote de controle deverá ser propagado pela rede, ou seja, limitar o TTL, assumindo que o tamanho da rede e o alcance da transmissão são conhecidos e que o valor TTL não exceda metade do maior caminho conhecido. Por exemplo, sabendo

3 PEREIRA AND MORAES : LATINCON05 - COMPARATIVE ANALYSIS OF 387 que a área da rede é de 1500 m x 600 m, o alcance de transmissão é de 250 m e que o maior caminho conhecido é aproximadamente de 6 saltos, então TTL = (maior caminho conhecido)/2. A segunda modificação é estabelecer um limite do número de pacotes de controle para requisição de rota, isto é, limitar a quantidade de vezes que um nó encaminha RREQs numa reparação. É estabelecido um número k de vezes em que um nó pode fazer reparação de rota em um determinado tempo T. Em [7], Kim e Seo propõem uma abordagem para o mecanismo de reparação local chamado AODV-based Efficient Local Repair (AELR), que utiliza a última informação de roteamento existente no nó sucessor à quebra. Quando um nó predecessor à quebra percebe a falha, ao invés de fazer uma reparação no local para alcançar o destino, será feita uma reparação local para alcançar o nó sucessor à quebra, uma vez que este poderá ainda saber qual o caminho para alcançar o destino. Desta forma, o número de pacotes de controle enviados (RREQ) e o tempo para recuperação da rota tende a ser menor. Em [8], Youn et al. propõem um novo esquema de reparação local usando o modo promíscuo. O sistema é composto de duas partes: modo promíscuo adaptativo e o esquema de rápida reparação local. O modo promíscuo adaptativo escuta e monitora os pacotes pela rede. Este modo pode causar muito consumo de energia e redução da eficiência da rede, porém pode ser utilizado para otimizar o mecanismo de reparação local. Os nós na rede são configurados através de critérios pré-definidos para agir em modo promíscuo ou não, assim quando ocorre uma quebra de enlace o mecanismo de rápida reparação local entra em operação por utilizar a informação da conexão ativa do nó que estava operando em modo promíscuo. Outros trabalhos foram propostos a fim de alterar o AODV para torná-lo mais eficiente em relação às medidas de desempenho de vazão ou sobrecarga, aproveitando as informações sobre os vizinhos para evitar as quebras ou prover rotas sobressalentes [9], ou usando formação de aglomerados [10], ou criando rotas sobre caminhos densamente povoados de nós [11], sempre procurando restaurar rotas após ocorrências de quebras em enlaces devido à dinâmica da rede. Embora os trabalhos acima tenham novos esquemas de recuperação de rotas para o AODV no caso de quebra de enlaces, nenhum deles efetuou um estudo comparativo entre os mecanismos originais já implementados no AODV conforme sua RFC [12] e possíveis impactos para a camada de aplicação. III. COMPARAÇÃO ENTRE OS MECANISMOS DE RECUPERAÇÃO DE ROTA DO AODV A. Mecanismos de Reparação Analisados Com a quebra de enlaces em rotas ativas, se mensagens de erro forem sempre enviadas para o nó fonte toda vez que um enlace falha, isto poderá resultar em um esmagador número de reparação de rota apenas pela fonte implicando um maior número de pacotes de controle transmitidos, gerando sobrecarga na rede. Por causa destas características, protocolos de roteamento on-demand não são tão bem escaláveis. Entretanto, em casos práticos o número de nós na rede é limitado e por esta razão é importante estudar o desempenho dos mecanismos de reparação do protocolo AODV da forma que ele se encontra atualmente implementado [10] e também com alterações. Aqui foram feitas duas modificações e assim gerada duas versões distintas do AODV hoje existente no simulador de redes NS-2 versão A primeira modificação contempla a característica de reparação de rota apenas pela fonte, chamada aqui de AODV Source. Quando o nó predecessor percebe a quebra de enlace, o mesmo envia uma mensagem de erro RERR para a fonte que, se ainda desejar enviar dados para aquele destino, deverá fazer uma nova difusão de RREQ para descobrir a rota e encontrar o destino desejado. A outra modificação realizada, e aqui chamada de AODV Local, diz respeito a forçar o protocolo a fazer apenas reparação local para providenciar um caminho imediato numa rota ativa quando ocorre a quebra a partir do nó predecessor à falha. Observe que na abordagem atualmente implementada no AODV (AODV original), tanto a reparação pela fonte como a local são utilizadas, porém o protocolo escolhe entre uma e outra a depender do número de saltos envolvidos na rota em que ocorreu a quebra do enlace. Quando ocorre uma quebra de enlace em uma rota ativa, o nó predecessor à falha tem a informação de quantos saltos seriam necessários para alcançar o destino, se este número de saltos for menor que a quantidade de saltos que o pacote percorreu até o nó predecessor à quebra, o algoritmo opta por fazer reparação local e assim o nó predecessor difunde RREQs a fim de encontrar um caminho para o destino desejado. Conseqüentemente, o AODV original é uma implementação híbrida dos mecanismos de reparação local e pela fonte que aqui foram separados. B. Abiente de Simulação Para as simulações realizadas neste trabalho, foi escolhido o simulador de redes NS-2 [13], [14], [15] na versão Trata-se de um simulador de evento discreto para pesquisas em redes que fornece um substancial suporte para simulação TCP, roteamento e protocolos multicast para redes com e sem fio, além da sua larga aceitação pela comunidade acadêmica e por ser uma ferramenta de código aberto, possibilitando até mesmo implementação de novos trechos de código e alterações no código fonte original, caso seja necessário ou conveniente. Para a análise de desempenho das modificações do protocolo, foram feitas simulações utilizando 50 nós em uma área de 1500 m x 1500 m e de 1500 m x 300 m. O AODV apresenta características adequadas tanto para redes densas quanto para esparsas, visto que possui mecanismos de recuperação de rota apropriados para ambas as situações. O raio de alcance foi de 250 m, com padrão de tráfego UDP do tipo CBR para 10 e 30 conexões, variando a velocidade máxima de movimento dos nós entre 5 m/s, 20 m/s e 40 m/s, taxa de envio de 4 pacotes/segundo e com pacotes de 512 bytes de tamanho. Com e sem mobilidade dos nós, ou seja, sete distintos cenários, variando o tempo de pausa entre 0, 30, 60, 120, 300, 600 e 900 segundos empregando o modelo Random Waypoint (RWP) [16]. A taxa de transmissão de

4 388 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 4, AUG dados usada (na camada física) foi de 2 Mbps com um tempo de simulação total de 900 segundos. O modelo de propagação utilizado foi o Two-Ray Ground [17]. Estes cenários são análogos aos trabalhos desenvolvidos por outros autores que descrevem o AODV e suas características [2], [19], [20]. Cada ponto nos resultados exibidos a seguir significa uma média de dez diferentes rodadas de simulação para os mesmos parâmetros. C. Resultados e Análises Com o objetivo de produzir resultados relevantes para este estudo, foram escolhidas quatro medidas de desempenho para serem analisadas: vazão (packet delivery fraction), sobrecarga (overhead), atraso médio de entrega de pacotes (average packet delivery delay) e número médio de saltos das rotas construídas (average hop count), sendo essa última usada apenas para validar o estudo da vazão e do atraso. As medidas de desempenhos são explicadas a seguir: Vazão: a razão entre os pacotes de dados recebidos no nó destino e os pacotes de dados enviados pelo nó fonte; Sobrecarga: o total de pacotes de controle transmitidos durante a simulação; Atraso médio: inclui todos os possíveis atrasos causados desde o momento em que o pacote de dado sai do nó fonte até quando chega ao destino desejado; Número médio de saltos: cálculo do número médio de saltos (distância média) entre todos os pares origem-destino. Todas as simulações realizadas seguem o seguinte padrão: variação do número de fontes (10 e 30), variação da velocidade máxima de movimento dos nós (5 m/s, 20 m/s e 40 m/s), para a mesma taxa de envio de pacotes (4 pacotes / segundo), onde as métricas são apresentadas em função do tempo de pausa. Nas figuras apresentadas a seguir, AODV Source refere-se à reparação pela fonte, e AODV Local refere-se à reparação local. Figura 2: Vazão em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300m e 30 fontes. As Figs. 1, 2, 3 e 4 mostram a vazão em função do tempo de pausa para os cenários 1500 m x 300 m e 1500 m x 1500 m para 10 e 30 fontes e para todas as variações da velocidade máxima dos nós (5 m/s, 20 m/s e 40 m/s). De maneira geral, o AODV Source apresenta um comportamento melhor que o AODV Local. Isto acontece porque quando o mecanismo de reparação é realizado pelo nó fonte com um ciclo de mensagens de requisição e resposta de rota, o caminho obtido é baseado na informação da topologia e a localização mais recente dos nós, resultando assim em uma informação mais precisa da rota. Figura 3: Vazão em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500m e 10 fontes. Figura 1: Vazão em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300 m e 10 fontes. Ainda no mecanismo de reparação local, após uma quebra, os dados presentes no nó predecessor à falha só serão entregues ao destino se uma nova rota for estabelecida com sucesso. Uma vez que o mecanismo de reparação tem um

5 PEREIRA AND MORAES : LATINCON05 - COMPARATIVE ANALYSIS OF 389 limite de tentativas para encontrar o destino. Caso este limite seja atingido e não seja encontrada uma rota, a fonte não tem como saber da quebra do enlace e continua enviando dados que serão perdidos. Já na reparação pela fonte, os dados não entregues devido a uma quebra continuam armazenados no nó predecessor a essa quebra até seu tempo de vida expirar e potencialmente podem ser entregues, pois como o mecanismo de reparação pela fonte inunda a rede de mensagens de requisição de rota, um novo caminho até o destino poderá ser descoberto. indicando que boa parte do caminho anteriormente estabelecido pode não ser aproveitada. Figura 5: Sobrecarga em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300m e 10 fontes. Figura 4: Vazão em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 15000m e 30 fontes. Apenas para o cenário de 1500 m x 300 m com 10 fontes, a vazão apresenta um comportamento um pouco melhor para a reparação local. No entanto, os valores estão muito próximos aos encontrados pelo mecanismo de reparação pela fonte. Este comportamento semelhante entre os diferentes mecanismos é explicado pelo menor número de fontes que é proporcional ao número colisões e congestionamento na rede. Neste sentido, um menor número de fontes resulta em menos perdas de pacotes, dado que a dimensão da rede e o alcance de transmissão é o mesmo para ambos os casos. Outra observação importante para a vazão com 10 fontes é que esta apresenta melhor desempenho para todas as variações de velocidade dos cenários se comparado com um maior número de fontes, pois com 30 fontes o congestionamento e as colisões aumentam devido ao maior tráfego na rede. As Figs. 5, 6, 7 e 8 mostram a sobrecarga em função do tempo de pausa para os cenários 1500 m x 300 m e 1500 m x 1500 m para 10 e 30 fontes e para todas as variações da velocidade máxima dos nós (5 m/s, 20 m/s e 40 m/s). Na análise da sobrecarga para uma rede mais esparsa, o mecanismo de recuperação pela fonte apresenta, de maneira geral, um melhor desempenho em relação ao de recuperação local. Esta diferença de desempenho se dá porque, a reparação local utiliza mais saltos em média até o destino (conforme as Figs. 13, 14, 15 e 16), ocasionando uma quantidade maior de pacotes de controle sendo enviada para encontrar o destino, No entanto, para uma rede mais densa o oposto é observado, pois para um cenário de maior densidade o mecanismo de reparação local inunda a rede com uma quantidade de pacotes de controle equivalente ao que seria enviado em um processo de reparação pela fonte, porém com um agravante de que a rota pode não ser estabelecida com sucesso nas primeiras tentativas ou nem mesmo ser estabelecida. Figura 6: Sobrecarga em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300m e 30 fontes. Outro ponto importante para a análise da sobrecarga é que quanto maior o tempo de pausa, menor a quantidade de pacotes de controle enviados, uma vez que os nós mudam pouco ou não mudam a sua posição inicialmente estabelecida. Também é evidente que há maior sobrecarga com o aumento da velocidade máxima dos nós, pois quanto maior a

6 390 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 4, AUG velocidade, maiores as chances da configuração da rede mudar substancialmente. Figura 7: Sobrecarga em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500m e 10 fontes. As Figs. 9, 10, 11 e 12 mostram o atraso médio em função do tempo de pausa para os cenários 1500 m x 300 m e 1500 m x 1500 m para 10 e 30 fontes e para todas as variações da velocidade máxima dos nós (5 m/s, 20 m/s e 40 m/s). Na análise do atraso médio, o mecanismo de reparação pela fonte apresenta um melhor desempenho em relação ao de reparação local para todos os cenários. Isto acontece porque, uma vez que o caminho é estabelecido pelo nó fonte, o percurso construído tende a ser o menos congestionado ou o que possui menor caminho (isto é, menos número de saltos conforme as Figs. 13, 14, 15 e 16). Também no processo de reparação local, a rota pode não ser construída na primeira tentativa ou nem mesmo ser construída, e neste último caso, os dados armazenados no nó predecessor à quebra podem esperar longos períodos de tempo para potencialmente serem entregues ao destino. Figura 9: Atraso em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300m e 10 fontes. É interessante observar que, para os cenários com 30 fontes, não se observa relação entre o número médio de saltos e o atraso. Neste caso, o maior atraso pode ser melhor explicado por toda latência envolvida na rede, devido ao grande congestionamento. Figura 10: Atraso em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300m e 30 fontes. Figura 8: Sobrecarga em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500m e 30 fontes. É sabido que os dados são repassados de nó em nó através de múltiplos saltos desde a fonte até o destino. Porém, quando o cenário possui muitas fontes, é muito provável que um mesmo nó intermediário seja usado como roteador por diferentes pares fontes-destinos, o que agrega atraso de espera na fila, atraso de repasse para o próximo nó e aumenta o tempo para acessar o rádio em um meio congestionado. Isso é melhor reforçado no cenário 1500 m x 300 m e 10 fontes, uma vez que quanto menor o congestionamento mais facilmente os dados serão repassados, resultando em um menor atraso.

7 PEREIRA AND MORAES : LATINCON05 - COMPARATIVE ANALYSIS OF 391 Figura 11: Atraso em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500m e 10 fontes. Vale notar que para todos os cenários analisados, a partir de um tempo de pausa de 600 segundos, o atraso tende a diminuir. Neste caso, isso acontece porque a topologia da rede tende a ficar mais estática com poucas alterações ou quebras de enlaces. Figura 13: Número médio de saltos em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300 m e 10 fontes. IV. CONCLUSÕES Verificou-se que os resultados dos mecanismos de reparação para todos os cenários investigados apresentam um comportamento consistente comparados aos trabalhos anteriores [2], [19], [20]. Os cenários aqui investigados indicam que o processo de reparação pela fonte apresenta melhores resultados no que diz respeito à sobrecarga em redes densas e a vazão e atraso médio tanto para redes mais densas quanto para esparsas. Enquanto que o mecanismo de reparação local se mostra melhor em termos de sobrecarga para redes esparsas. Figura 12: Atraso em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500 m e 30 fontes. De todos os resultados obtidos, nota-se que em média o AODV original apresenta um desempenho intermediário entre o AODV Source e o AODV Local, uma vez que o original é um híbrido destas implementações. Figura 14: Número médio de saltos em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 300 m e 30 fontes.

8 392 IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 8, NO. 4, AUG AGRADECIMENTOS Carlos Eduardo Buarque Cruz Pimentel prestou ajuda valiosa nas simulações com o NS-2. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Figura 15: Número médio de saltos em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500 m e 10 fontes. Verificou-se também que o AODV atualmente implementado possui um desempenho intermediário em relação à reparação local e pela fonte. Figura 16: Número médio de saltos em função do tempo de pausa em uma área de 1500 m x 1500 m e 30 fontes. Os resultados verificados sugerem que outra alternativa para implementação dos mecanismos de reparação de falhas que levem em consideração as informações da camada de ap licação para escolher entre um caso ou outro podem, portanto, adequar-se melhor as situações de demanda dos usuários da rede e são importante de serem investigadas. Como trabalho futuro, será verificado o desempenho destes mecanismos de recuperação de rotas modificando-se o tamanho do buffer do nó, o tempo de espera das mensagens de resposta de rota (RREPs) e alterando-se a quantidade de vezes que um nó pode solicitar rotas (rreq_retries). [1] C. S. R. Murthy and B. S. Manoj, Ad Hoc Wireless Networks: Architectures and Protocols. Prentice Hall, [2] J. Broch, D. A. Maltz, D. B. Johnson, Y. Hu and J. Jetcheva, A performance comparison of multi-hop wireless ad hoc network routing protocols. Proceedings of ACM/IEEE International Conf. on Mobile Computing and Networking. pp , Oct [3] J. Broch and D. A. Maltz, Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks. In Mobile Computing, edited by T. Imielinsk an H. Korth, pp , Kluwer Academic Publishers, 1996 [4] C. E Perkins and E. M. Belding-Royer, Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing. Proceedings of IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, Feb [5] I. Chakeres and C. E. Perkins, Dynamic MANET On-Demand (DYMO) Routing, Internet-Draft, Mobile Ad Hoc Networks Group, March [6] M. Pan, S. Chuang and S. Wang, Local repair mechanisms for ondemand routing in mobile ad hoc networks. Proceedings of Pacific Rim International Symposium on Dependable Computing (PRDC), Dec [7] K. Ki-Hyung and S. Hyun-Gon The Effects of Local Repair Schemes in AODV-Based Ad Hoc Networks. IEICE Trans. on Commun. (Inst Electron Inf Commun Eng), [S.l.], v.e87-b, n.9, p , [8] J. Youn, J. Lee, D. Sung and C. Kang, Quick local repair scheme using adaptive promiscuous mode in mobile ad hoc networks. Journal of Networks, vol.1, n.1, pp. 1-11, May [9] J. Liu and Chun-Hung Richard Lin, RBR: refinement-based route maintenance protocol in wireless ad hoc networks. Computer Communications, vol. 28, no. 8, pp , May [10] Z. Kai; W. Neng and L. Ai-fang, A new AODV based clustering routing protocol. Proceedings of Wireless Communications, Networking and Mobile Computing (WCNM), Sept [11] Y. Noishiki, H. Yokota and A. Idoue, Efficient on-demand route establishment methods for dense ad-hoc networks. Proceedings of Autonomous and Decentralized Systems (ISADS), April [12] C. E Perkins, E. M. Belding-Royer and S. R. Das, Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing. Request for Comments: 3561, July [13] access in [14] access in [15] access in [16] C. Bettstetter e C. Wagner. The spatial node distribution of the random waypoint mobility model. In Proceedings of German Workshop on Mobile Ad Hoc networks (WMAN), Março [17] access in [18] T. Camp, J. Boleng and V. Davies, A survey of mobility models for ad hoc networks research, Wireless Communications and Mobile Computing (WCMC): Special issue on Mobile Ad Hoc Netowrking: Research, Trends and Applications, vol. 2, no. 5, pp , [19] E. M. Belding-Royer and C.K Toh, A review of current routing protocols for ad hoc mobile wireless networks. IEEE Personal Communications, April [20] C. E Perkins, E. M. Belding-Royer, S. R. Das and M. K. Marina, Performance comparison of two on-demand routing protocols for ad hoc networks wireless networks. IEEE Personal Communications, Feb 2001.

9 PEREIRA AND MORAES : LATINCON05 - COMPARATIVE ANALYSIS OF 393 Nadilma Cintra Valença Nunes Pereira Atualmente fazendo doutorado em Ciência da Computação na Universidade Federal de Pernambuco. Possui mestrado em Engenharia da Computação na Universidade de Pernambuco (2010). Possui graduação em Ciência da Computação pela Universidade Católica de Pernambuco (2007). Tem experiência na área de Ciência da Computação, com ênfase em Redes de Computadores e Inteligência Computacional, atuando principalmente nos seguintes temas: redes ad hoc, roteamento e Inteligência Computacional Renato Mariz de Moraes possui graduação em Engenharia Elétrica (modalidade Eletrônica) pela Universidade Federal de Pernambuco (1996), mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Estadual de Campinas (1998) e doutorado em Engenharia Elétrica na University of California at Santa Cruz, USA (2005). Atualmente é Professor Adjunto I do Curso de Engenharia de Redes de Comunicação do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de Brasília. É bolsista de produtividade em pesquisa do CNPq (nível 2) desde março de Renato trabalhou como membro do comitê de programa técnico (TPC) para o IWCMC 2007 e 2008, SBRC 2009, IEEE WCNC 2010, e IEEE LatinCom Ele foi convidado para atuar como IEEE SPAWC 2011 Publication Chair e tem atuado como revisor para periódicos nacionais e internacionais. Ele publicou mais de 30 publicações internacionais entre artigos científicos em periódicos, conferências, livros e capítulos de livros. Tem experiência na área de Engenharia Elétrica, com ênfase em comunicações, atuando principalmente nos seguintes temas: redes ad hoc, redes sem fio, teoria da informação e comunicações em sistemas caóticos..