Alexandre Mele. Um Framework para Simulação de Redes Móveis Ad Hoc. Dissertação de Mestrado

Documentos relacionados
Renato Figueiró Maia. Um Framework para Sistemas Baseados em Componentes Distribuídos. Informática DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA

Adriano Francisco Branco. Um modelo de programação para RSSF com. Dissertação de Mestrado

Estudo de Viabilidade da Implementação de Software de Roteamento para Transporte de Funcionários de Refinaria da Petrobras

Mariana Mostardeiro. Métodos de Planejamento de Sistemas Celulares WCDMA. Dissertação de Mestrado

João Paulo de Freitas Araujo. Algoritmos para acelerar a computação de Árvores de corte de Gomory e Hu. Dissertação de Mestrado

Um Estudo Sobre Middlewares Adaptáveis

Vinci Pegoretti Amorim. Uma Arquitetura Flexível para Replicação de Bases Distribuídas Heterogêneas. Dissertação de Mestrado

Bruno Loureiro Rezende. Um Framework para a Automação de Testes com Linguagens de Especificação Configuráveis DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Vanessa Ribeiro Ferreira. Mongólia: uma narrativa caótica? Dissertação de Mestrado

Um ambiente de suporte para uma linguagem de modelagem de sistemas multi-agentes

Ricardo Fukasawa. Resolução de problemas de logística ferroviária utilizando programação inteira DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Avaliação Preliminar dos Movimentos Aéreos no Aeroporto Internacional Antônio Carlos Jobim Galeão

Estabilidade e Densidade dos Difeomorfismos Morse-Smale do Círculo

Redes Ad-Hoc FEUP MPR. » Áreas remotas, reuniões ad-hoc, zonas de desastre» Custo elevado Ł Necessidade de redes ad-hoc

Entropia de Rényi e Informação Mútua de Cauchy-Schwartz Aplicadas ao Algoritmo de Seleção de Variáveis MIFS-U: Um Estudo Comparativo

Carla Jardim Dias. Um modelo estocástico para o fluxo de caixa de um plano de previdência de um indivíduo. Dissertação de Mestrado

Controle da Execução e Disponibilização de Dados para Aplicativos sobre Seqüências Biológicas: o Caso BLAST

Redes Ad-Hoc FEUP MPR. » DNS, routing pouco adequados, actualmente» IP Móvel requer rede infraestruturada; HomeAgent na rede fixa

2 Trabalhos Relacionados

Sistema para Consultas sobre Banco de Dados Relacional Baseado em Palavras-Chave

Utilização de uma estratégia para identificação de fontes de informação na fase de elicitação

Matchmaking Uma infraestrutura para alinhamento de esquemas

Bruno Siqueira Silva. Workflows dinâmicos em gerência de projetos ágeis. Dissertação de Mestrado

Efeito do erro de apontamento de antenas fixadas em plataformas móveis no desempenho de sistemas de comunicação digital por satélite

Novas Tecnologias de Redes de Computadores

QEEF-G: Execução Paralela Adaptativa de Consultas Iterativas

O CONSUMO DAS FAMÍLIAS DE BAIXA RENDA DA REGIÃO METROPOLITANA DE RECIFE: PADRÕES E EVOLUÇÃO DE 2002 A 2009

O Design de Sinalização no Brasil: a introdução de novos conceitos de 1970 a 2000

Comparação de estratégias de construção de poços marítimos incorporando incertezas

Debora Carvalho Capella. Um estudo descritivo do vocativo em linguagem oral para Português L2. Dissertação de Mestrado

Mauricio Kreczmarsky Guimarães Meinicke. Opacidade 3D na Visualização Volumétrica de Dados Sísmicos

Luzia da Costa Tonon. O Teorema de Cramér-Lundberg via martingais DISSERTAÇÃO DE MESTRADO. Programa de Pós Graduação em Matemática

Variação semântica nas construções adverbiais temporais introduzidas por quando na língua portuguesa

Geração semi-automática de massas de testes funcionais a partir da composição de casos de uso e tabelas de decisão

Geraldo da Silva Rocha Netto. Escalonamento Flexível de Workflows com Restrições Temporais. Dissertação de Mestrado

Redes (celulares) tradicionais. Redes móveis ad hoc MANET. Redes ad hoc. Para que MANETs? Aplicações. Conectividade single hop com o mundo com fio

Mercados Futuros Agropecuários no Brasil: Análise dos Contratos e da Formação dos Preços Futuros

Carlos Roberto da Costa Ferreira. Interpolação Modificada de LSF's. Dissertação de Mestrado

Uma abordagem baseada em SPH para animação interativa de águas rasas em jogos

SQLLOMining: Obtenção de Objetos de Aprendizagem utilizando técnicas de Aprendizado de Máquina

Pedro Tiago Barbosa do Couto. Resolução de problemas de transporte rodoviário de cargas utilizando programação inteira DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Jaqueline Engelmann. Teoria da Definição. Das definições reais às definições predicativas. Tese de Doutorado

Integração de Ontologia com Modelagem de Processo: Um Método para Facilitar a Elicitação de Requisitos

Davi Romero de Vasconcelos. Análise de Estratégias Utilizando Verificação Formal de Modelos. Dissertação de Mestrado

Uma investigação reflexiva sobre uma abordagem de ensino-aprendizagem baseada em gêneros discursivos: o caso de turma 601

Criação Automática de Visões Materializadas em SGBDs Relacionais

Previsão da Produção Industrial do Brasil: Uma Aplicação do Modelo de Índice de Difusão Linear

Gerenciamento de projetos no âmbito da Economia Criativa Um estudo de caso das Incubadoras Rio Criativo

Capital Requerido via Simulação Estocástica aplicado ao Seguro de Vida e Fundo de Pensão

Paulo Afonso Monteiro Velasco Júnior

Roteamento Baseado em Localização em Redes Ad Hoc

Marcelo Ribeiro de Carvalho. Modelagem da Operação de um Recinto Especial para Despacho Aduaneiro de Exportação (Redex) Dissertação de Mestrado

Uma meta-ferramenta de geração de diagramas utilizada na engenharia reversa de sistemas legados.

Augusto Seibel Machado. A questão das embalagens e sua relação com a sustentabilidade. Dissertação de Mestrado

Seminário 4. Sundaram Rajagopalan and Chien-Chung Shen. A Cross-layer Decentralized BitTorrent for Mobile Ad hoc Networks.

Simuladores para Redes Móveis

OPERADORES LOGÍSTICOS E SEUS CLIENTES: UM ESTUDO EMPÍRICO

Elicitação de requisitos de software através da utilização de questionários

Avaliação da Licitação de Lotes de Frequência para LTE Utilizando a Teoria de Opções Reais

Francisco Eduardo Torres Cursino de Moura. Uma proposta para Rendering Baseado em Imagens em celulares

Uma Aplicação de Algoritmos de Colônias de Formigas em Problemas de Roteirização de Veículos com Janelas de Tempo

Rodrigo Pereira David. Técnica de Estimação de Canal Utilizando Símbolos Pilotos em Sistemas OFDM. Dissertação de Mestrado

Jessica Quintanilha Kubrusly. Métodos Estatísticos para Cálculo de Reservas DEPARTAMENTO DE MATEMÁTICA

Suzana Soares Duprat. Entretenimento Via Celular para Baixa Renda. Dissertação de Mestrado. Dissertação apresentada ao Programa de Pósgraduação

Natália Moreira Félix

Regysane Botelho Cutrim Alves. A crítica de traduções na teoria e na prática: o caso da Versão Brasileira. Dissertação de mestrado

João Coutinho Machado. Um estudo sobre o desenvolvimento orientado a serviços

Considerações sobre a flutuação no emprego do subjuntivo em contextos orais do Português do Brasil

Sistemas Hiperbólicos de

UMA IMPLEMENTAÇÃO DO SERVIÇO WMS SOBRE A BIBLIOTECA TERRALIB

Alberto Santos Junqueira de Oliveira. Essa vez que não chega: fila e drama social no Brasil. Dissertação de Mestrado

Memes: Conceito de Conteúdo de Informação Como Alternativa de Pesquisa de Posicionamento de Marca

Marcio Guilherme Veronesi Nicolay. Uma Demonstração do Efeito Distorcivo da Política Tributária Brasileira na Atividade Logística: Estudo de Casos

Zonas de Influência Portuárias (Hinterlands) e um Estudo de Caso em um Terminal de Contêineres com a Utilização de Sistemas de Informação Geográfica

Caracterização do Canal de Propagação GPS em Ambientes Urbanos

Usando a abordagem MDA no desenvolvimento de sistemas multi-agentes

Consideração Conjunta da Atenuação por Chuvas e de Interferências Externas na Estimação dos Parâmetros de Desempenho de Enlaces Digitais Terrestres

A importância da dívida cambial no endividamento público brasileiro

Carlos Alexandre Lima Corrêa. Avaliação de Desempenho de Fluxos TCP em Redes de Serviços Diferenciados DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Efeitos de Intervenções Esterilizadas do Banco Central do Brasil sobre a Taxa de Câmbio

A ironia como estratégia narrativa: uma análise do Regresso Adiado de Manuel Rui

Iam Vita Jabour. O Impacto de Atributos Estruturais na Identificação de Tabelas e Listas em Documentos HTML. Dissertação de Mestrado

Alexandra de Gouvêa Vianna. Mais além dos paraísos artificiais: a identidade das toxicomanias na sociedade contemporânea. Dissertação de Mestrado

Um Framework para a Simulação de Redes Móveis Ad hoc

Algoritmos Distribuídos para Roteamento em Redes Ad Hoc

Thomas de Campos Tsuchida. Modelagem da localização de pólos de venda de derivados de petróleo. Dissertação de Mestrado (Opção Profissional)

O conceito de terrorismo nos jornais americanos

Zone Routing Protocol - ZRP[1]

Alexandra de Almeida. A noção de sublime em Kant e a questão da comoção na arte. Dissertação de Mestrado

DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Gustavo Pinheiro Machado. Planejamento de Cobertura de Sistemas de Rádio Acesso em Banda Larga Operando acima de 20 GHz DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Análise e Avaliação do Equity Premium Puzzle no Mercado Acionário Brasileiro sob diferentes Contextos Econômicos

A Governamentalidade e o Desenvolvimento Internacional: Um Estudo de Caso do Acordo do Nordeste de 1962

O Impacto da Adesão ao Novo Mercado da Bovespa sobre a Criação de Valor Econômico

Theo Cotrim Martins. Leis de dividendo mínimo obrigatório protegem acionistas minoritários? Dissertação de Mestrado

Marcelo de Mattos Bezerra. Interações no Ensino e na Prática do Design e da Arquitetura. Dissertação de Mestrado

Márcia Araújo Almeida

Impactos do processo de aculturação na fusão das empresas Y e Z: Uma análise quantitativa

Ana Paula Carvalho Moraes Salomão. Trabalho Infantil: análise da percepção das famílias e crianças envolvidas. Dissertação de Mestrado

Transcrição:

Alexandre Mele Um Framework para Simulação de Redes Móveis Ad Hoc Dissertação de Mestrado Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós- Graduação em Informática da PUC-Rio. Orientador: Prof. Markus Endler Rio de Janeiro, dezembro de 2002

Alexandre Mele Um Framework para Simulação de Redes Móveis Ad Hoc Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós- Graduação em Informática da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada. Prof. Markus Endler Orientador Departamento de Informática - PUC-Rio Prof. Sérgio Colcher Departamento de Informática - PUC-Rio Prof. José Ferreira de Rezende COPPE - UFRJ Prof. Ney Dumont Coordenador Setorial do Centro Técnico Científico - PUC-Rio Rio de Janeiro, 30 de dezembro de 2002

Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do autor e do orientador. Alexandre Mele Graduou-se em Matemática - Modalidade Informática - na Uerj (Universidade do Estado do Rio de Janeiro) em 1993. Foi professor na graduação em Informática da Uerj (1994) e no curso de Tecnólogo em Processamento de Dados da Faculdade Carioca (1995-1998), nas áreas de Arquitetura de Computadores, Sistemas Operacionais e Linguagens de Programação (Assembly 8086/8088). Desde 1996 vem trabalhando como consultor na área de Redes de Computadores. Mele, Alexandre Ficha Catalográfica Um framework para simulação de redes móveis Ad Hoc / Alexandre Mele; orientador: Markus Endler. - Rio de Janeiro : PUC, Departamento de Informática, 2002. [12], 97 f. : il. ; 30 cm Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Informática. Inclui referências bibliográficas. 1. Informática - Teses. 2. Simulação. 3. Redes móveis Ad Hoc. 4. Framework. 5. Protocolos de roteamento. 6. Protocolos de acesso ao meio. I. Endler, Markus. II. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Departamento de Informática. III. Título. CDD: 004

Para minha mulher Elaine e para meus pais, Vitorio e Regina, pelo amor, apoio e incentivo.

Agradecimentos Ao meu orientador, Professor Markus Endler, pelos ensinamentos, incentivo, paciência, confiança e parceria para a realização deste trabalho. À PUC-Rio, pela bolsa de isenção concedida, com a qual facilitou muito o meu estudo nesta instituição. Ao pessoal do meu trabalho, pela compreensão e companheirismo. Em especial para a minha equipe do Núcleo Superior de Estudos Governamentais (Elaine Zancanela de Oliveira e Carla Dias), e para meus clientes do Departamento de Informática do Ministério Público do Estado do Rio de Janeiro (Diretor Marcos José da Hora Faria e Gerente Marcia Cardoso de Carvalho Tujal). Ao Professor Nery Machado Filho (in memoriam), da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, pela amizade, ensinamentos, incentivo, apoio e confiança. Aos amigos Alésio Leoni Pfeifer, Luciana dos Santos Lima e Marcelo Ferreira Moreno, com os quais eu iniciei o mestrado, e compartilhamos muitos momentos juntos. Aos amigos e colegas da PUC-Rio, em especial ao pessoal do Laboratório TeleMídia, pelo apoio e ajuda. Aos Professores Sérgio Colcher e José Ferreira de Rezende, por aceitarem o convite para participar da Comissão Examinadora desta dissertação. A todos os professores e funcionários do Departamento de Informática e do CETUC da PUC-Rio, pelos ensinamentos e pela ajuda. À Deus, pela presença em todos os momentos.

Resumo Mele, Alexandre. Um Framework para Simulação de Redes Móveis Ad Hoc. Rio de Janeiro, 2002. 109p. Dissertação de Mestrado - Departamento de Informática, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. Uma rede móvel ad hoc consiste de uma coleção de dispositivos computacionais portáteis, equipados com uma interface de comunicação sem fio, com uma distribuição arbitrária e dinâmica no espaço, e onde cada host também serve de roteador para os demais hosts, descobrindo e mantendo rotas multi-hop entre os hosts. De uma forma geral, os protocolos para redes móveis ad hoc são mais complexos do que os protocolos para as redes fixas, devido à várias características destas redes, como por exemplo, a topologia dinâmica, a interferência mútua, o acesso compartilhado e a largura de banda restrita dos enlaces sem fio, bem como a operação com energia restrita e menor quantidade de recursos disponíveis nos hosts móveis. Um grande foco da pesquisa em redes móveis ad hoc tem sido o desenvolvimento, a análise e a comparação de protocolos de roteamento. Por isto, existe a demanda por ambientes para a prototipação rápida, a simulação e a depuração de protocolos de roteamento (e de outras camadas) para este tipo de redes. Preferencialmente estes ambientes devem ser flexíveis, ser simples de usar, e permitir definir vários níveis de abstrações para descrever as características físicas da rede móvel, tais como o padrão de mobilidade, os enlaces sem fio, consumo de energia, etc. Esta dissertação trata do projeto e implementação de um framework para a simulação de redes móveis ad hoc que visa facilitar a criação de ambientes para prototipação, teste, análise de desempenho e complexidade de protocolos para este tipo de redes. Palavras-chave Simulação; Redes Móveis Ad Hoc; Framework; Protocolos de Roteamento; Protocolos de Acesso ao Meio.

Abstract Mele, Alexandre. A Framework for Simulation of Mobile Ad Hoc Networks. Rio de Janeiro, 2002. 109p. MSc. Dissertation - Departamento de Informática, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro. A mobile ad hoc network consists of a set of portable computational devices, equipped with a wireless communication interface, that are randomly and dynamically distributed in space, and where each host serves as a router for the other hosts by discovering and maintaining multi-hop routes among the hosts. In general, protocols for mobile ad hoc networks are more complex than equivalent protocols for static networks, due to several properties of such networks, such as its dynamic topology, the mutual interference, concurrent access and smaller communication bandwidth of the wireless links, as well as, operation with restricted amount of energy, and scarce resources of the mobile devices. A main focus of research in mobile ad hoc networks has been the development, analysis and comparison of routing protocols for such networks. Therefore, there is some demand for environments that facilitate the rapid prototyping, the simulation and the debugging of protocols at the network and other layers for such networks. These environments should preferably be flexible, easy to use, and allow for the definition of different levels of abstractions for modeling the main characteristics of the mobile network, such as the pattern of mobility, the wireless links, the energy consumption, etc. This thesis describes the design and implementation of a framework for the simulation of mobile ad hoc networks, which aims at supporting the development of concrete simulation environments for prototyping, testing and doing the complexity and performance analysis of protocols for such networks. Keywords Simulation; Mobile Ad Hoc Networks; Framework; Routing Protocols; Medium Access Protocols.

Sumário 1 Introdução 13 1.1. Redes Móveis Ad Hoc 14 1.2. Objetivos 15 1.3. Organização da Dissertação 15 2 Trabalhos Relacionados 17 2.1. ns 17 2.2. GloMoSim 18 2.3. MobiCS 19 2.4. Outros Simuladores 22 3 Descrição do Framework 24 3.1. Requisitos 26 3.2. Os Pacotes: Uma Visão Geral 27 3.2.1. Nós da Rede (Pacote nodes) 29 3.2.2. Sistema de Comunicação (Pacote commsys) 32 3.2.3. Simulação (Pacote simulation) 34 3.2.4. Utilitário (Pacote util) 36 3.3. O Simulador 37 3.3.1. Os Eventos de Simulação 37 3.3.2. A Classe Simulator 39 3.3.3. O Escalonador 42 3.3.4. A Simulação 43 3.4. Modelos de Simulação 46 3.4.1. Modelo de Mobilidade 46 3.4.2. Modelo de Energia 49 3.4.3. Modelo de Conectividade do Canal 52 3.5. Suporte à Geração de Trace 54

4 Programação de Protocolos 58 4.1. A Classe Protocol 58 4.2. O Tratamento de Eventos nos Protocolos 61 4.3. A Camada Física 62 4.3.1. A Transmissão no Meio Físico 63 4.3.2. Uma Implementação do Physical 64 4.4. A Subcamada MAC 65 4.5. A Camada de Rede 66 4.5.1. Principais Interações entre os Componentes 67 4.5.2. Uma Possível Implementação como Protocolo do MobiCS2 69 5 Exemplo de Uso do MobiCS2 70 5.1. A Interface da SDU de um Protocolo 70 5.2. Interface de Rede 70 5.3. Conversão de Endereços 72 5.4. A Classe WiFiNode 74 5.5. Implementação do Protocolo de Roteamento DSR 76 5.6. Geração de Tráfego para a Simulação 80 5.7. Exemplo de uma Simulação 82 6 Conclusão 85 6.1. Contribuições 85 6.2. Trabalhos Futuros 86 7 Referências Bibliográficas 88 8 Apêndice Protocolos de Roteamento para MANET 92 8.1. Introdução 92 8.1.1. Classificação 93 8.2. Orientado a tabela 93 8.2.1. Destination-Sequenced Distance-Vector Routing Algorithm (DSDV)93 8.2.2. Global State Routing (GSR) 94 8.2.3. Fisheye State Routing (FSR) 96

8.2.4. Hierarchical State Routing (HSR) 97 8.2.5. Zone-based Hierarchical Link State Routing Protocol (ZHLS) 99 8.3. Sob demanda 99 8.3.1. Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV) 100 8.3.2. Dynamic Source Routing (DSR) 102 8.3.3. Cluster Based Routing Protocol (CBRP) 105 8.3.4. Temporally-Ordered Routing Algorithm (TORA) 106

Lista de figuras Figura 1 Implementação de Protocolos e Simulações a partir do MobiCS 22 Figura 2 O Framework MobiCS2 28 Figura 3 Diagrama de Classes do Pacote nodes 30 Figura 4 Diagrama de Classes das Principais Classes do Pacote commsys 34 Figura 5 Diagrama de Classes das Principais Classes do Pacote simulation 35 Figura 6 Esquema de um Script de Simulação Determinística 45 Figura 7 Diagrama de Classes do modelo de mobilidade Random Way-Point 49 Figura 8 Exemplo de Suporte à Geração de Trace para a Classe MobilityModel 55 Figura 9 Exemplo de Informação de Trace Gerada pela Classe RandomWayPoint 56 Figura 10 Diagrama dos componentes de um protocolo de roteamento para MANET 66 Figura 11 Relação entre o Arp e os demais protocolos 73 Figura 12 Conexões da interface de rede (NetIf) com os demais protocolos 76 Figura 13 Implementação da simulação FirstSimulation 84 Figura 14 Precisão da informação no FSR 97 Figura 15 Um exemplo de clustering no HSR 98 Figura 16 Descobrimento de rota no AODV 101 Figura 17 Criação do registro de rota no DSR 104 Figura 18 Criação de rota no TORA (os números entre parênteses são: nível de referência e altura) 108 Figura 19 Restabelecimento da rota devido uma falha no enlace 5-7. O novo nível de referência é o nó 5 109

Lista de tabelas Tabela 1 Camadas de Protocolos do GloMoSim 19