Redes Mesh Escola de engenharia da Universidade do Minho

Transcrição

1

2 Redes Mesh Escola de engenharia da Universidade do Minho Miguel Vieira 20 Janeiro 2016

3 Tipos de Redes Wireless PAN: Personal Area Network - IR (infra vermelhos - IEEE ) Exemplo: Bluetooth (utilização limitada até 10 metros) LAN: Local Area Network - Wireless (IEEE ) Exemplo: Wi-Fi & HiperLAN (utilização típica até 50 metros) MAN: Metropolitan Area Network - WIMAX (IEEE ) Exemplo: Campus universitários, Recintos recreativos, Empresa (utilização entre 50 a 200 metros) WAN: Wide Area Network - Rede celular, Satélite, (2G, 3G, 4G etc) Exemplo: Acesso Internet (cobertura mundial) MANET (MESH): Mobile Area Network - Rede Mesh (Padrão IEEE , , etc) Exemplo: Redes auto suficientes, descentralizadas, de curto e longo alcance Firechat, Serval, Freifunk, GuiFI, Slovenija, Ninux, AlterMundi,Wirelesspt.net Ref:

4 Redes Wireless Típicas Características: Tipicamente 1 a 3 roteadores Normalmente sem protocolos de roteamento Por vezes com roteamento wds Cenários típicos: Rede ponto a ponto Rede ponto multi-ponto Rede ad-hoc Aumento de sinal com uso de repetidor Topologia cliente para gateway Problemas: Firmware limitado e pouco versátil (Rigidez no funcionamento) Administração intensiva e laboriosa (Tempo + $$$) Necessidade de hardware adicional (custos económicos) Topologia de conceito limitado e pouco versátil na implementação Necessidade de conhecimento técnico de administração de redes para a sua implementação Pouco escaláveis e baixa ou nenhuma adaptação ás alterações do ambiente onde funcionam Suscetíveis a falhas em qualquer situação prevista ou imprevista

5 Rede Ponto a Ponto Ref:

6 Rede Ponto para multiponto Ref:

7 Rede Mesh Inicialmente desenvolvido para uso no sector militar em ambiente de mobilidade (M.A.N.E.T) Conceito utilizado em conjunto com tecnologias já existentes Auto-organização e auto configuração Aumento da fiabilidade no funcionamento Elevada escalabilidade e Interoperabilidade sendo compatível com vários protocolos em simultâneo Cada nó é simultaneamente um ponto de acesso e router, repetidor Adicionalmente um nó pode tornar-se em gateway automaticamente se detetar acesso à banda larga Implementação, fácil, rápida, simples e pouco técnica Elevada viabilidade económica e custos de implementação muito baixos Muito pouca ou nenhuma necessidade de administração manual Entrada e ajuste automático de qualquer outro aparelho que se ligue á rede mesh quer seja router, cliente ou gateway Dependente do firmware utilizado, a sua instalação e inserção na rede pode ser zeroconf Ref:

8 Rede Mesh (M.A.N.E.T)

9 Protocolos utilizados

10 Protocolos Ativos & Reativos Protocolos Pro-activos (Table driven) O.L.S.R, BMX6, BABEL, DSDV, FSR, WRP, CGSR, GSR, etc Mantém-se em constante procura de outros nós para saber a melhor rota a tomar até ao destino final. Vantagens: Cada nó, cria uma tabela com todos as rotas possíveis a tomar escolhendo depois a melhor Desvantagens: Utilização elevada de recursos de hardware e software para manter informação sobre rotas Aumento de tráfego na rede especificamente destinado para conhecimento das rotas Reação mais lenta quando ocorrem falhas ou quebras na rede Protocolos Re-activos (On demand) B.A.T.M.A.N-ADV, Ad-Hoc (AODV), DSR, TORA, ABR, etc A rota a seguir até ao destino final é apenas procurada quando é necessária. Vantagens: Menor utilização de recursos de hardware e software, menos tráfego criado para saber todas as rotas Desvantagens: Cria um flood de pedidos em toda a rede para saber qual o melhor roteamento a tomar mesmo quando um nó está próximo do destino e que pode afogar a rede com o flood. Utilizando métodos como ring method esta desvantagem poderá ser minimizada Ref: Ref:

11 Protocolos Hierárquicos & Híbridos Protocolos de Hierarquia CBRPO, FSR, ZHLS Vantagens: Administrador decide como os nós se vão organizar Desvantagens: Dependem da sua organização e tipo de procura de nós desejados Reação ao tráfego depende de parâmetros administrativos da mesh Protocolos Híbridos (Table driven & On demand) HWMP (802.11s), ZHLS, ZRP Normalmente limitado a uso até 32 nós por rede Vantagens: Dependem do número de nós ativos Desvantagens: Reação ao tráfego depende do tipo de tráfego gerado pelos nós activos Ref: Ref:

12 Arquitetura da Rede Mesh Ponto para multi Ponto Multi Hop Fornecer acesso à banda larga Cobrir grandes áreas Nó da rede desempenha várias funcionalidades E Auto reconfigurável e auto ajustável Resistente a alterações na rede Baixo nível de manutenção Baixo custo de implementação Fácil e rápida implementação Descentralizada e independente Impossível de desligar completamente Fornecer serviço em locais de difícil acesso Funcional em qualquer situação ou alteração

13 Proprietário Funciona mas Tipos de firmware & software Open Source Soluções multi facetadas Raro ser 100% conceito mesh Funcionalidades limitadas Dispendioso Pouco atualizado Falhas de segurança Suporte limitado Rígido e não flexível Incompatível com outros firmwares Protocolos proprietários ou open source Suporte de hardware limitado à marca Código fonte fechado Conceito mesh personalizado Funcionalidades diversificadas Atualizado regularmente pelas comunidades Atualizações de segurança regulares Suporte comunitário e mundial Flexível, fiável e robusto Compatível com todos os seus derivados Protocolos open source Suporte de hardware a várias arquiteturas e equipamento Código fonte aberto Gratuito e fácil de utilizar Automatizado e fácil implementação Possibilita soluções DIY e derivados

14 Hardware Soluções com base open source: Compatível com firmware openwrt Qualquer router wireless existente no mercado desde à 10 anos atrás é hardware útil Existente em qualquer prateleira de qualquer loja de informática ou loja de eletrodomésticos, leilões ou até no lixo 2.4 Ghz, 5Ghz, Dual band, Wimax, etc Aquele router velhote que já ninguém quer Get it, mod it, hack it, mesh it

15 Custos de infraestrutura Routers: Single band 2.4 ghz 150N: 20 Single band 2.4 ghz 300N: 25~30 Dual band ghz 600N: 45 Antenas: Omnidirecional: 9 dbi a partir dos 5 15 dbi ~50 Grelha: até 24 dbi: 52 Periféricos: Ref: Cabos, fichas, caixa, etc: ~20 Resumo: Custos variam entre 20 e 90 Soluções mais elaboradas acima de 100

16 Fornece serviços em tempo real através de aplicações, como: video telephony, jogos online, video on demand, telecomunicações, etc Aplicações industriais: Num edifício existem muitos dispositivos que precisam de ser monitorizados e controlados como por exemplo dispositivos elétricos, incluindo a própria energia do edifício, luz, ar condicionado, elevadores, etc Cuidados de Saúde: Num hospital ou num centro médico é necessário monitorizar e atualizar a informação dos pacientes como por exemplo o histórico médico, resultados de testes, informação de seguro de saúde, etc. Aplicações Práticas Armazéns: Uma maneira de fazer controlo do stock que existe nos armazéns é usando um scanner de mão. É necessária conectividade na área. Eventos temporários: Quando decorre uma construção de um edifício, os arquitetos e engenheiros, podem manter-se em contacto utilizando uma câmara e um sistema de intercomunicação. Assim, terão uma imagem real dos avanços do projeto. Outros eventos poderão ser, comícios políticos, mercados de rua, concertos ao ar livre, onde se podem colocar e retirar WMNs em minutos Sistemas de transporte: O acesso à internet, é limitado nas estações e paragens de meios de transporte utilizados pelas pessoas. Uma rede mesh pode ajudar a estender o acesso em autocarros, aviões, barcos e comboios. Assim, os passageiros a bordo de qualquer meio de transporte poderão aceder à Internet enquanto viajam de um lugar para outro. Outros serviços como monitorização de veículos ou câmaras de segurança podem ser suportados também Hotéis e unidades de alojamento: Onde um dos serviços que costuma existir é a conectividade gratuita à Internet Construção civil: Em grandes projetos ou projetos subterrâneos onde exista a necessidade de monitorizar trabalho via ipcam ou estender acesso à Internet vinda do escritório Parques de campismo: Acesso é Internet gratuito como serviço é bastante útil e apreciado pelos campistas para fins de comunicação com a família durante as férias O céu é o limite...

17 Comunidades Mesh

18 Planeamento: 2009 WirelessPT.net Implementação: Janeiro 2011 Localidade Iniciante: Moitas Venda Existência: 5 anos em 2016 continuando ativa Pontos de acesso existentes e ativos: 19 Novos pontos de acesso planeados: 5 Links entre localidades: (em teste) Ip cams: 5 Um terço dos participantes tem 2 pontos de acesso participando na rede como forma de estender o seu acesso em casa, loja ou emprego a outro local de que são proprietários e vice versa. Equipamento utilizado: Routers 2.4 Ghz, antenas omnidirecional, grelha e planares Largura de banda: Depende da antena utilizada Link mais longo: Um laptop a 3km a 1,5 mbits (não planeado e sendo descoberto casualmente) Ultimo teste 435m com 1 netbook: 38 mbits Links mais curtos: 90 metros Links mais longos: 650 metros Largura de banda média: 8 mbits Largura de banda mais elevada: 22 mbits Protocolos: 2 anos wds. 3 anos ad-hoc + Batman-Adv Firmware: 2 anos DD-WRT. 3 anos MvWRT Investimento e desenvolvimento: Miguel Vieira (cmsv) Apoios: Pelos participantes que dela fazem parte Ref:

19

20 Battlemesh Local: Porto Data: 1 a 7 de Maio 2016 Evento técnico e social: com participantes de comunidades wireless e mesh. Atividades: Teste de vários protocolos de roteamento, observação e comparação do seu desempenho. Palestras: Variados tópicos relacionados com o ambiente de redes e wireless Ref:

21 Dúvidas e Questões? Miguel Vieira 20 Janeiro 2016