Rede Universitária para Acesso Banda Larga sem Fio. Iara Machado RNP Slides: GT Mesh Prof. Débora Christina Muchaluat Saade

Transcrição

1 Rede Universitária para Acesso Banda Larga sem Fio Iara Machado RNP Slides: GT Mesh Prof. Débora Christina Muchaluat Saade

2 Roteiro Introdução Redes mesh Projetos piloto no mundo GT Mesh UFF/RNP em Niterói Construção da rede mesh Desempenho da rede Projetos em Andamento e Futuros Conclusões

3 Motivação Acesso banda larga tem custo mensal alto Exclusão digital e social Necessidade de solução de baixo custo para acesso a Internet Promover a inclusão digital para comunidade universitária Universidades têm infra-estrutura para prover acesso a Internet à comunidade universitária UFF em breve terá backbone e enlace de 1Gbps para acesso a Internet

4 Vista Parcial UFF em Niterói

5 Objetivos Desenvolver solução de baixo custo para acesso banda larga sem fio para comunidade universitária que mora nas proximidades dos campi da UFF Uso da tecnologia IEEE (WiFi) em modo ad hoc Redes Mesh (redes em malha)

6 Redes Mesh Definição Redes em malha ou mesh são redes sem fio auto-configuráveis que interconectam um conjunto de nós fixos capazes de rotear pacotes entre si. Os nós ou roteadores utilizam normalmente a tecnologia IEEE em modo ad-hoc e constroem uma malha sem fio para transmissão de dados em banda larga em localidades onde não existe infraestrutura física ou onde o custo de comunicação por outras redes é elevado.

7 Redes Mesh INTERNET Laptop Mesh Router Mesh Router PDA Mesh Router IP Phone PDA WiFi AP Mesh Router Gateway Mesh Router IP Phone Laptop Laptop Mesh Router Mesh Router Mesh Router Mesh Router PDA IP Phone PDA Laptop

8 Vantagens de Redes Mesh Não é necessário conectar todos os pontos de acesso à rede cabeada Resiliente devido aos múltiplos caminhos Não requer licenciamento, pois usa frequências abertas (wifi) Redes em malha são redes sem fio com roteamento de múltiplos saltos

9 Redes Mesh Pilotos pelo Mundo GT ReMesh [UFF Niterói] RoofNet [MIT - Boston] Google Mesh [Mountain View] Microsoft Research VMesh [Grécia] Comerciais Nortel WiMesh (Taipei, Filadelfia, ) Cisco Mesh Network (Canadá, Tiradentes, ) entre outros

10 RoofNet - MIT

11 Google Mesh Mountain View (~300 nós)

12 Microsoft Mesh Principal objetivo é interconectar redes próximas formando redes comunitárias Dispõe de um pacote proprietário com o software e ferramentas de desenvolvimento para aplicações e drivers Possui um pacote aberto: Mesh Networking Academic Resource Toolkit 2005

13 VMesh - Grécia Projeto piloto desenvolvido pelos professores N. Tsarmpopoulos e Y. Kalavros da University of Thessaly - Grécia A Low Cost and Simple-to-Deploy Peer-to-Peer Wireless Network based on Open Source Linux Routers,Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores, Fortaleza, CE, maio de Utilizaram pontos de acesso Linksys WRT54G com o sistema operacional OpenWRT Adaptando os roteadores às antenas omni-direcionais, montaram uma estrutura de teste Site do projeto:

14 Solução da Nortel - WiMesh Desenvolvida para o mercado corporativo e institucional Focado para instalação em regiões onde não há possibilidade de se instalar backbones de dados cabeados Solução proprietária Instalada nas cidades de Taipei e Filadelfia Alto custo

15 GT ReMesh - UFF R e d e U F F I n t e

16 GT-ReMesh Equipe 1a. Fase: 11/05 a 10/06 Célio Vinicius Neves de Albuquerque (IC-UFF) Débora Christina Muchaluat Saade (TET-UFF) Julius Leite (IC-UFF) Luiz Cláudio Schara Magalhães (TET-UFF) Alunos do TET e IC UFF 2a. Fase: 11/06 a 10/07 participação de outras instituições Anelise Munaretto Fonseca (UTF-PR) Antônio Jorge Gomes Abelém (UFPA e POP-PA) Mauro Sergio Pereira Fonseca (PUC-PR)

17 GT-ReMesh Rede Externa UFF: Gateway Ponto 1 no mapa: Endereço Ponto 3 no mapa: Endereço Ponto 8 no mapa: Endereço Ponto 5 no mapa: Endereço Ponto 2 no mapa: Endereço

18 GT-ReMesh Rede Externa UFF

19 GT-ReMesh Rede Externa Gateway UFF UFF

20 GT GT GT GT-ReMesh ReMesh ReMesh ReMesh Rede Rede Rede Rede Interna Interna Interna Interna TCC 5 0 LCC 1 ADD Rio 4 Dout 2 3 IC L17 L20 L3 L18 6 Midiaco m L1 L4 L2 L15 L7 L16 L6 L13 L11 L14 L5 L9 L10 L12 L8 L19

21 GT-ReMesh UFF Arquitetura do Protótipo Backbone IEEE g, 54Mbps, 2.4GHz ISM Acesso Predial Ethernet IEEE 802.3, 100Mbps Acesso Sem Fio WiFi IEEE b/g (11/54 Mbps) Autenticação por usuário via Captive Portal Protocolo de Roteamento Ad Hoc OLSR-ML

22 GT-ReMesh UFF Componentes de HW Roteadores compatíveis com OpenWRT (linux): Linksys WRT54GS e WRT54G versões 2.2 a 4.0

23 GT-ReMesh UFF Componentes de HW Antenas Omnidirecionais 2.4GHz 18.5dB Antenas Direcionais 24dB Cabo RGC dB/m Pares de conectores RP-TNC e N-Macho

24 GT-ReMesh UFF Componentes de HW Caixa hermética e tripé Módulo Power over Ethernet GT-ReMesh

25 Gateway ReMesh - UFF

26 Componentes de SW nos roteadores Sistema operacional OpenWRT (linux) Procolo Ad Hoc OLSR-ML desenvolvido pelo GT a partir do protocolo OLSR original Ferramenta iptables para roteamento das subredes utilizadas pela arquitetura Ferramenta wifidog para autenticação dos usuários ligados a cada nó da rede

27 Componentes de SW nos roteadores Plugins do procolo OLSR: httpinfo, para disponibilização de informações do nó via web dotdraw para desenho de gráficos da topologia Servidor DHCP Servidor http Diversas ferramentas para medições de desempenho: iperf, ping, ttcp e kismet.

28 GT-ReMesh UFF Componentes de HW Nó da rede mesh Pedido de associação 1 máquina PC: Servidor de autenticação WiFi-Dog Servidor de gerência (mesh.ic.uff.br) Gateway rede mesh NAT/FW Navegador é redirecionado para a página de autenticação Usuário /Senha WAN Servidor de Autenticação da rede mesh

29 Autenticação do Usuário Nó da rede mesh Associação permitida Gateway rede mesh NAT/FW Adiciona regras no iptables para liberar conexão Autenticação confirmada WAN Servidor de Autenticação da rede mesh

30 Componentes de SW nos servidores wifidog-auth e banco de dados Postgres para autenticação e gerência dos usuários Ferramentas de medição (iperf, pathchar, ttcp, cliente kismet) Servidor http Pacote graphiz para geração de gráficos da topologia Diversos scripts em bash e shell para exibição das informações dos roteadores.

31 GT-ReMesh Topologia da Rede

32 Desempenho da rede Perdas OLSR-ML OLSR-ETX 40 Loss Rate (%) Hour

33 Desempenho da rede Retardo 40 OLSR-ML OLSR-ETX 30 RTT (msec) Hour

34 Desempenho da rede Vazão IPerf Measurements TTCP measurements OLSR-ML OLSR-ETX OLSR-ML OLSR-ETX Throughput (kbps) Throughput (kbps) Number of Hops Number of Hops

35 Estatísticas de Uso da Rede Externa Rede externa em funcionamento desde abril/2006 Em torno de 60 usuários cadastrados atualmente

36 Estatísticas de Uso da Rede Externa

37 Resumo GT-ReMesh Experiência em redes mesh Acesso universitário banda larga sem fio Protótipo de roteador mesh sem fio Baixo custo (< R$ 1.000,00 por ponto mesh) Soluções comerciais cobram US$ 5.000,00 por ponto Em operação desde abril de 2006 Mais de 300GB de dados transferidos na rede externa Estável e com desempenho satisfatório

38 Projetos em Andamento 2ª fase do GT-ReMesh Objetivos principais Expansão da rede externa Uso de múltiplos gateways Testes adicionais e refinamento do protocolo de roteamento Instalação e testes em duas novas redes (Belém e Curitiba) Refinamento das ferramentas de gerência e de estatísticas Implantação de mecanismo para QoS na rede mesh VoIP em redes Mesh Refinamento do mecanismo de segurança e mobilidade

39 Projetos em Andamento Projeto MARFIM Medicina assistida por redes sem fio multimídia Uso de redes mesh para infra-estrutura hospitalar Parceria com LNCC e outras instituições brasileiras Financiamento do CNPq

40 Projetos Futuros Projeto UCA Um Computador por Aluno Projeto do Governo Federal Testes de conectividade usando redes mesh com os laptops de US$ 100 Projeto Vila Planalto Projeto do Ministério do Planejamento Uso da solução mesh da UFF para acesso banda larga na Vila Planalto (Brasília) Comparação com a solução da Cisco

41 Conclusões Potencial de redes mesh: Inclusão social e digital: rede de acesso alternativa Universidades, comunidades, POPs Cidades digitais Prefeituras, provedores, empresas, universidades Extensão e aumento de capilaridade de outras redes RedeComep Suporte a serviços VoIP, Infra-estrutura hospitalar, sistema de controle de redes de energia, TV Digital Interativa