Redes y servicios móviles

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Pedro Quintana Espejo
hace 5 años
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1 Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc Xabiel García Pañeda José Ángel Vallejo Pinto Universidad de Oviedo Área de Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 1/25

2 Índice Redes móviles ad-hoc: Mobile Ad-hoc NETworks => MANET. Motivación. Funcionamiento. Encaminamiento. Redes dispersas desconectadas: Sparse Disconnected NETworks => SDNET. Motivación. Funcionamiento. Encaminamiento. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 2/25

3 MANET I - Definición Son redes con movilidad. Redes que no necesitan infraestructura. La comunicación se realiza entre vecinos. Los propios terminales son nodos de comunicación. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 3/25

4 MANET II - Fallos en redes móviles Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 4/25

5 MANET III - Motivaciones I Entornos de emergencias. Cuando se produce una emergencia. Es cuando las infraestructuras fallan. Cuando más necesitamos comunicaciones. Bomberos, policía, SAMU. Prioridad desde el huracán Katrina. Prioridad para la UE en sus programas de investigación. Entornos militares. En el campo de batalla. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 5/25

6 MANET IV - Motivaciones II Para vehículos (Chrysler) Comunicación pre-accidente, comunicación post-accidente,... Estoy frenando OJO: Está frenando! Despacio hay un accidente Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 6/25

7 MANET V - Retos y condicionantes Los elementos se mueven y eso puede generar desconexiones. Problemas para avanzar hacia el destino. Qué es avanzar? Los nodos de comunicación tienen baja capacidad. Falta ancho de banda. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 7/25

8 MANET VI - Funcionamiento I La comunicación se realiza con nodos dentro del alcance del equipo. Paso 2 Paso 3 Paso 1 Cobertura Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 8/25

9 MANET VII - Funcionamiento II Los dispositivos son terminales y nodos al mismo tiempo. Tenemos una filosofía similar al P2P. Tenemos movilidad en los propios nodos de comunicaciones. En Internet podemos tenerla en los terminales, pero no en los nodos de comunicaciones. Necesitamos un encaminamiento especial. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 9/25

10 MANET VIII - Similitudes y diferencias con Internet En MANET también se utiliza el protocolo IP. Los niveles inferiores son totalmente diferentes, típicos de las redes móviles. Las aplicaciones necesitan ciertas adaptaciones puesto que tenemos un entorno diferente, aunque no demasiados cambios. Necesitamos un nuevo sistema de encaminamiento. La dirección IP ya no marca una topología Un nuevo sistema de resolución de nombres y descubrimiento de servicios. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 10/25

11 MANET IX - Encaminamiento Como los nodos se mueven: Podemos tener desconexiones. La ruta al destino puede cambiar. Tenemos que minimizar: La señalización. Los nodos por los que pasamos. El retardo. Las pérdidas. El consumo de energía. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 11/25

12 MANET X - Protocolos de encaminamiento I Reactivos: buscan una ruta sólo cuando se necesita. Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 12/25

13 MANET XI - Protocolos de encaminamiento II Proactivos: buscan rutas periódicamente. Optimized Link State Routing (OLSR). Basado en el mecanismo de inundación, pero usando retransmisores multipunto (MPR; Multipoint Relays). Cada nodo escoge los necesarios para llegar a todos sus vecinos que están a dos saltos. Sólo los MPR reenvían los mensajes. Se evita inundar la red. Se envían periódicamente mensajes HELLO a los vecinos. Contienen la lista de vecinos conocidos y la identidad de los MPR seleccionados por el transmisor. Permiten conocer los nodos que estan a 1 ó 2 saltos. También se envían mensajes TC (Topology Control). Cada nodo informa a toda la red sobre su topología cercana. Con la información recibida se componen las tablas de rutas. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 13/25

MANET XII - Proyecto LifeNet I Proyecto de codigo abierto. Solución de comunicación de datos basada en WiFi, diseñada para escenarios post-desastre.

14 MANET XII - Proyecto LifeNet I Proyecto de codigo abierto. Solución de comunicación de datos basada en WiFi, diseñada para escenarios post-desastre. Funciona en dispositivos domésticos como ordenadores portátiles, smartphones o routers inalámbricos. Es una plataforma de redes ad-hoc sobre la que pueden desplegarse aplicaciones de comunicación críticas como chat o mensajería vocal. Puede crecer incrementalmente, es robusta frente a fallos en los nodos y permite compartir el acceso a Internet. Incorpora un moderno protocolo de encaminamiento ad-hoc multitrayecto. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 14/25

15 MANET XIII - Proyecto LifeNet II Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 15/25

16 SDNET I - Características y motivación Las MANET están conectadas en cierta medida, aunque haya desconexiones temporales entre algunos nodos. Aquí no tenemos conexión de extremo a extremo. Sí la tenemos en un horizonte temporal grande. No solo tenemos que transferir los datos en el espacio, también en el tiempo. Redes tolerantes al retardo (Delay tolerant networks). Puede haber nodos especiales que colaboran en el transporte. No podemos desplegar infraestructura. Sabana africana. Cuestión de diseño. Redes de sensores. Consumo de recursos. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 16/25

17 SDNET II - Funcionamiento 3 pasos: Almacenar. Transportar durante un tiempo. Retransmitir. Se utiliza el propio movimiento de los nodos para transportar los datos. Almacena Retransmite 2 horas Tansporta Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 17/25

18 SDNET III - Encaminamiento epidémico I Funcionamiento sencillo: Un nodo recibe los datos cuando se encuentra con otro. Los almacena. Cuando encuentra a otro nodo se los transfiere. Es similar a una epidemia o una inundación. El proceso se repite «infinitamente». Tiene un proceso de desconexión robusta. Presenta problemas de funcionamiento y gestión de recursos. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 18/25

19 SDNET IV - Encaminamiento epidémico II Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 19/25

20 SDNET V - Encaminamiento epidémico III Cuando los dos nodos se encuentran. Intercambian sus datos. Cada nodo dispone de: Un buffer para poder almacenar más de un mensaje. Una lista resumen con los identificadores de los mensajes. Una tabla hash para localizar los mensajes. Una lista con los últimos nodos visitados, encontrados,... Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 20/25

21 SDNET VI - Encaminamiento epidémico IV El nodo con el identificador inferior empieza una sesión anti-entropía con el de identificador superior. Para evitar conexiones redundantes, cada nodo mantiene una caché con los nodos con que se ha comunicado recientemente. Los nodos intercambian sus vectores de resumen para determinar qué mensajes del otro nodo todavía no han visto, solicitando copia de los mismos. 1 A 3 2 B SV A Request = (SV A +SV B ) Messages unknown to B Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 21/25

22 SDNET VII - Message Ferring I No tenemos densidad suficiente. Nos apoyamos en un nodo especial. Se mueve siguiendo una ruta conocida. No tiene limitaciones de recursos. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 22/25

23 SDNET VIII - Message Ferring II Los nodos pueden estar en varios estados. Tenemos que tener en cuenta que cuando vamos a buscar al ferry tenemos que dejar de trabajar. Voy hacia el ferry, cuando: Tengo el buffer lleno? Sé que el ferry está a «punto» de llegar? Tengo que tomar una decisión (minimizar desplazamientos, minimizar el descarte de mensajes). Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 23/25

24 SDNET IX - Message Ferring III Ferry: Moverse siguiendo el camino. Mandar mensajes Hello. Si recibe respuesta intercambiar datos con el nodo. Nodos: Trabajando. Yendo hacia el ferry. Intercambiando datos. Volviendo al trabajo. Se puede combinar con otras técnicas Utilizar epidemic routing en zonas. Tener ferrys en las diferentes zonas. Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 24/25

25 SDNET X - Cómo escoger una solución? Epidemic Routing MANETs Ferry Redes y servicios móviles Redes móviles ad-hoc 25/25

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