RUCA Avaliação da Rede em Malha do Projeto Um Computador por Aluno Plano de Testes da Universidade Federal Fluminense Débora Christina Muchaluat Saade Célio Vinicius Neves de Albuquerque Luiz Claudio Schara Magalhães Março de 2007
1. Introdução Os testes da tecnologia de transmissão sem fio utilizada pelos laptops O, a serem realizados no escopo do Projeto RUCA, têm como objetivos principais estabelecer a viabilidade de uso da rede dos laptops O em ambientes de alta densidade de terminais e estabelecer a viabilidade de uso dos laptops O para inclusão digital, através do acesso de locais afastados da escola, onde estará a infraestrutura de acesso à Internet. Os laptops O oferecem uma interface de rede sem fio baseada no padrão IEEE 802.11b/g, permitindo sua operação no modo infra-estruturado e ad-hoc. Para construção de redes em malha, os laptops O possuem um hardware dedicado que implementa o futuro padrão IEEE 802.11s, possibilitando a conectividade em múltiplos saltos no nível de enlace, mesmo com o laptop desligado. Este documento descreve o plano de testes a serem executados pela Universidade Federal Fluminense, de acordo com a especificação disponível no Caderno de Testes do RUCA. Os testes serão executados em três etapas distintas. Na primeira etapa, serão realizados testes de capacidade de um único laptop, medindo alcance, vazão e latência entre terminais O, com o objetivo de estabelecer um limite superior de desempenho do equipamento. Na segunda etapa, serão executados testes para avaliar a eficiência de Os em cenários de alta densidade de terminais, tais como em salas de aula, bibliotecas e dependências internas de uma escola. Na terceira e última etapa, será avaliado o desempenho de comunicação em múltiplos saltos de Os em uma ambiente de rede em malha esparsa, com o objetivo de avaliar a viabilidade de uso dos laptops O em locais afastados da escola, tais como residências dos alunos e centros comunitários em sua vizinhança. 2. Plano de Testes 2.1. Etapa 1 Capacidade do O De acordo com o Caderno de Testes, na primeira etapa, serão levantadas as capacidades básicas do terminal e detalhes de sua interconexão com a infra-estrutura, medindo alcance, vazão, latência e taxa de perda de pacotes entre: a. dois terminais O b. um terminal O e um ponto de acesso comercial com antena padrão de 2 dbi c. um terminal O e um ponto de acesso usando uma antena omnidirecional de 18 dbi d. um terminal O e um ponto de acesso usando uma antena direcional de 24 dbi Estes testes serão realizados na base aérea de Santa Cruz. Esta localidade foi selecionada por ser uma área plana, com pelo menos 1 Km de extensão, sem obstáculos e com pouca interferência na faixa de 2.4 GHz. Em cada teste será utilizado o analizador de espectro Wi-Spy para medir a interferência de outras redes na freqüência de 2.4 GHz e selecionar o canal de transmissão com menor interferência. Para a realização de testes na base aéra foi necessária uma autorização da aeronáutica, que já foi solicitada e concedida. A Figura 1 ilustra o local de testes na base. RUCA Plano de Testes - UFF 2
Figura 1. Local para testes na base aérea de Santa Cruz Para testes entre dois terminais O, a interface de rede dos laptops serão configuradas no modo adhoc tradicional (padrão IEEE 802.11b/g). Para os testes entre um terminal e um ponto de acesso, a interface de rede do laptop será configurada no modo infra-estruturado. Para os testes de alcance, será usada a ferramenta ping para verificar a conectividade entre o terminal móvel e o ponto fixo (terminal O ou ponto de acesso), variando-se a distância até a perda de conectividade. Será registrada a distância máxima em cada um dos quatro testes na localidade selecionada. Para os testes de vazão, será usada a ferramenta iperf, com o objetivo de saturar o enlace entre os terminais, verificando o impacto da distância nas medidas de vazão. verificando o impacto da distância nestas medidas. RUCA Plano de Testes - UFF 3
2.2. Etapa 2 Cenário de Alta Densidade de Os De acordo com o Caderno de Testes, na segunda etapa, será avaliado o desempenho dos equipamentos Os em um cenário de alta densidade, medindo vazão, latência e taxa de perda de pacotes entre laptops O e um servidor conectado a um ponto de acesso através de Ethernet cabeada. Todos os equipamentos ficarão localizados em um único ambiente fechado, emulando uma sala de aula. Nesta etapa, será avaliado o impacto da quantidade de terminais no desempenho da rede sem fio, variando-se o número de terminais nos testes, em redes com 5, 10, 15 e 20 terminais. No ambiente de maior densidade de terminais, será realizado um teste adicional, com um terminal móvel se afastando da área densa. O objetivo deste teste é avaliar a qualidade do acesso de um terminal afastado, quando o ponto de acesso está sob alta demanda. Estes testes serão realizados no Laboratório de Inclusão Digital da Universidade Federal Fluminense. Em cada um dos testes será utilizado o analizador de espectro Wi-Spy para medir a interferência de outras redes na freqüência de 2.4 GHz e selecionar o canal de transmissão com menor interferência. Esta etapa avalia o desempenho de Os em uma rede sem fio infra-estruturada, não sendo considerada a transmissão em múltiplos saltos, para isso, as interfaces de rede dos laptops serão configuradas no modo infra-estruturado. Para os testes de vazão, será usada a ferramenta iperf, para estabelecer um ou mais fluxos entre cada O e o servidor simultaneamente, verificando qual o impacto do número de terminais nas medidas de vazão de cada terminal e comparando as medidas de vários terminais com o objetivo de avaliar a justeza (fairness) na utilização da rede sem fio. verificando qual o impacto do número de terminais nestas medidas. 2.3. Etapa 3 Cenário de Rede em Malha Esparsa De acordo com o Caderno de Testes, na terceira etapa, será avaliado o desempenho dos equipamentos Os em uma rede em malha com transmissão através de múltiplos saltos, emulando o acesso à Internet em comunidades próximas a uma escola. Nesta etapa, os laptops O serão configurados para operar em modo mesh (IEEE 802.11s), tendo como objetivo principal avaliar o impacto do número de saltos no desempenho da rede, através de medidas de vazão, latência e taxa de perda de pacotes entre laptops O e um servidor conectado a um ponto de acesso através de Ethernet cabeada. Através deste teste, será determinada a quantidade máxima de saltos para se obter um desempenho mínimo aceitável para acesso à Internet. Estes testes serão realizados nas dependências da Escola de Engenharia da Universidade Federal Fluminense, localizando os laptops em salas de aula distintas, formando uma seqüência de saltos RUCA Plano de Testes - UFF 4
entre os laptops e o ponto de acesso, localizado no Laboratório de Inclusão Digital. Para garantir a transmissão usando múltiplos saltos, poderemos utilizar a técnica de bliding table, conforme descrito no Caderno de Testes do RUCA. Para os testes de vazão, será usada a ferramenta iperf, para estabelecer um ou mais fluxos entre cada O e o servidor separadamente, verificando qual o impacto do número de saltos nas medidas de vazão de cada terminal. Um outro teste irá estabelecer um ou mais fluxos entre cada O e o servidor simultaneamente, comparando as medidas de vários terminais com o objetivo de avaliar a justeza (fairness) na utilização da rede em malha. verificando qual o impacto do número de saltos nestas medidas. 3. Cronograma de Testes Os testes serão realizados dentro de 30 dias no período de 20 de março a 20 de abril, de acordo com o cronograma a seguir. Atividade Semana 1 Semana 2 Semana 3 Semana 4 testes da etapa 1 testes da etapa 1 testes da etapa 2 testes da etapa 2 testes da etapa 3 testes da etapa 3 Repetição de testes, se necessário RUCA Plano de Testes - UFF 5