HYMAD: Hybrid DTN-MANET routing for dense and highly dynamic

wireless networks

HYMAD: Hybrid DTN-MANET routing for dense and highly dynamic

wireless networksAutores: John Whitbeck e Vania Conan

Apresentação: Glauco Fiorott AmorimAutores: John Whitbeck e Vania Conan

Apresentação: Glauco Fiorott Amorim

RoteiroRoteiro

Introdução Motivação Proposta do Protocolo HYMAD

Roteamento Intra-grupo Roteamento Inter-grupo

Simulações e Resultados Conclusão Críticas

Introdução Motivação Proposta do Protocolo HYMAD

Roteamento Intra-grupo Roteamento Inter-grupo

Simulações e Resultados Conclusão Críticas

IntroduçãoIntrodução

A utilização de redes sem fio tem crescido muito nos últimos anos Redes sem fio Ad Hoc

Não necessita de infra-estrutura Baixo custo Auto-configurável Protocolos de roteamento baseados na conectividade

dos nós Delay/Disruption-Tolerant Network (DTN)

Tolerante a atrasos Conexões esporádicas Redes conectadas intermitentemente

A utilização de redes sem fio tem crescido muito nos últimos anos Redes sem fio Ad Hoc

Não necessita de infra-estrutura Baixo custo Auto-configurável Protocolos de roteamento baseados na conectividade

dos nós Delay/Disruption-Tolerant Network (DTN)

Tolerante a atrasos Conexões esporádicas Redes conectadas intermitentemente

DTNDTN

Redes onde a conectividade fim-a-fim não é garantida

Enlaces existem em função do tempo

Protocolos de roteamento utilizam o paradigma: store-carry-and-forward

Redes onde a conectividade fim-a-fim não é garantida

Enlaces existem em função do tempo

Protocolos de roteamento utilizam o paradigma: store-carry-and-forward

Protocolo de Roteamento EpidemicProtocolo de Roteamento Epidemic

A

D

C

F

F

EB

F

F

F

F

Protocolo de Roteamento Spray-and-WaitProtocolo de Roteamento Spray-and-Wait

A

C

B

D

4 D

EF

D

C pode entregar a msg a D

D2

D1

D2

D1

D1

D1

ProblemaProblema

Muitos cenários onde: Redes razoavelmente densas Mobilidade dos usuários é muito alta

Rede freqüentemente separada em grupos conectados

Nestes cenários, os protocolos tradicionais de redes Ad Hoc e DTNs não são satisfatórios

Muitos cenários onde: Redes razoavelmente densas Mobilidade dos usuários é muito alta

Rede freqüentemente separada em grupos conectados

Nestes cenários, os protocolos tradicionais de redes Ad Hoc e DTNs não são satisfatórios

Protocolo HYMADProtocolo HYMAD

A idéia principal é usar todos os grupos de nós ao invés de um nó individual como foco do protocolo DTN

Cada nó regularmente difundi duas mensagens de controle: Um vetor de distância alterado para todos os membros

do seu grupo (mensagem do algoritmo do grupo) Uma lista de mensagens mantidas pelos membros do

seu grupo, com seus respectivos destinos, responsáveis e número de cópias (lista de mensagens no grupo)

Duas fases: roteamento intra-grupo e inter-grupo

A idéia principal é usar todos os grupos de nós ao invés de um nó individual como foco do protocolo DTN

Cada nó regularmente difundi duas mensagens de controle: Um vetor de distância alterado para todos os membros

do seu grupo (mensagem do algoritmo do grupo) Uma lista de mensagens mantidas pelos membros do

seu grupo, com seus respectivos destinos, responsáveis e número de cópias (lista de mensagens no grupo)

Duas fases: roteamento intra-grupo e inter-grupo

Roteamento Intra-grupoRoteamento Intra-grupo

Utiliza um algoritmo vetor de distância simples. Cada nó roda periodicamente o algoritmo e difundi seu vetor de distância

Pequena diferença Se o próximo salto não está disponível, o nó se responsabiliza pela

mensagem, armazena em sua lista e avisa aos seus vizinhos Definição do grupo:

Diâmetro Preserva a igualdade entre os nós e possibilita a migração entre

os grupos com facilidade Regra:

O grupo irá aceitar um novo membro se o seu diâmetro é menor do que um parâmetro máximo permitido

Utiliza um algoritmo vetor de distância simples. Cada nó roda periodicamente o algoritmo e difundi seu vetor de distância

Pequena diferença Se o próximo salto não está disponível, o nó se responsabiliza pela

mensagem, armazena em sua lista e avisa aos seus vizinhos Definição do grupo:

Diâmetro Preserva a igualdade entre os nós e possibilita a migração entre

os grupos com facilidade Regra:

O grupo irá aceitar um novo membro se o seu diâmetro é menor do que um parâmetro máximo permitido

Criação do GrupoCriação do Grupo

a

b

edc

(a:0)

(a:0)(a:0)

(a:0)(b:0, a:1)

(c:0, a:1)

(d:0, a:1)

(b:0, a:1)

(c:0, a:1)

(d:0, a:1)

(e:0, d:1, a:2)(e:0, d:1, a:2)

(a:0, b:1, c:1, d:1)

(a:0, b:1, c:1, d:1)

(a:0, b:1, c:1, d:1)

(a:0, b:1, c:1, d:1)

(d:0, a:1, c:1, b:2)

(d:0, a:1, c:1, b:2)

(d:0, a:1, c:1, b:2)

(d:0, a:1, c:1, b:2)

Roteamento Inter-grupoRoteamento Inter-grupo

Utiliza o roteamento Spray-and-wait Nós de borda conhecem a formação dos grupos

adjacentes Pode pedir mensagens aos nós que mantêm a

custódia da mesma para repassar ao outro grupo. Duas possibilidades: Se o destino da mensagem está no grupo vizinho,

requisitar a mensagem e repassá-la Se seu grupo tem mais de uma cópia, pode requisitar o

máx(1, nc/nb+1) e repassá-la, onde: nc é o número de cópias e nb é o número dos nós de borda do grupo

Utiliza o roteamento Spray-and-wait Nós de borda conhecem a formação dos grupos

adjacentes Pode pedir mensagens aos nós que mantêm a

custódia da mesma para repassar ao outro grupo. Duas possibilidades: Se o destino da mensagem está no grupo vizinho,

requisitar a mensagem e repassá-la Se seu grupo tem mais de uma cópia, pode requisitar o

máx(1, nc/nb+1) e repassá-la, onde: nc é o número de cópias e nb é o número dos nós de borda do grupo

Roteamento Inter-grupoRoteamento Inter-grupo

Quando um nó de borda recebe uma cópia de um grupo adjacente ele pode: Se o destino pertence ao grupo, repassá-la utilizando o

roteamento intra-grupo Caso contrário, selecionar aleatoriamente um membro

para ser o responsável pela mensagem Dois tipos de mensagens são usadas:

Requisição de uma cópia Redução no número de cópias

Quando um nó de borda recebe uma cópia de um grupo adjacente ele pode: Se o destino pertence ao grupo, repassá-la utilizando o

roteamento intra-grupo Caso contrário, selecionar aleatoriamente um membro

para ser o responsável pela mensagem Dois tipos de mensagens são usadas:

Requisição de uma cópia Redução no número de cópias

Exemplo do protocolo de RoteamentoExemplo do protocolo de Roteamento

DiscussõesDiscussões

Reação às mudanças topológicas Muitas situações podem fazer com que os grupos tenham vários nós

responsáveis pela mesma mensagem Lista de mensagens no grupo e Redução do número de cópias

Gerenciamento do número de cópias Envia uma requisição de cópia Estima o número de cópias armazenadas e o número de nós de

borda para calcular o número de cópias repassadas Usa a mensagem de redução de cópias para que os nós

responsáveis reduzam o número de cópias

Reação às mudanças topológicas Muitas situações podem fazer com que os grupos tenham vários nós

responsáveis pela mesma mensagem Lista de mensagens no grupo e Redução do número de cópias

Gerenciamento do número de cópias Envia uma requisição de cópia Estima o número de cópias armazenadas e o número de nós de

borda para calcular o número de cópias repassadas Usa a mensagem de redução de cópias para que os nós

responsáveis reduzam o número de cópias

DiscussõesDiscussões

Escolha do diâmetro do grupo Escolha do diâmetro envolve um trade-off:

Visão mais atualizada da topologia Tempo de convergência dos grupos

Dmax deveria ser escolhido para permitir que nós com afinidades pudessem permanecer no mesmo grupo

Escolha do diâmetro do grupo Escolha do diâmetro envolve um trade-off:

Visão mais atualizada da topologia Tempo de convergência dos grupos

Dmax deveria ser escolhido para permitir que nós com afinidades pudessem permanecer no mesmo grupo

Simulações e ResultadosSimulações e Resultados

HYMAD foi implementado no simulador ONE No cenário padrão, o buffer considerado foi de

100MB, tamanho da mensagem de 10kB/s, velocidade de transmissão de 100kB/s e TTL infinito

Dois tipos de simulação: Modelo baseado no Random Waypoint Trace de conectividade Rollernet

20 rodadas para cada cenário e 95% de intervalo de confiança

HYMAD foi implementado no simulador ONE No cenário padrão, o buffer considerado foi de

100MB, tamanho da mensagem de 10kB/s, velocidade de transmissão de 100kB/s e TTL infinito

Dois tipos de simulação: Modelo baseado no Random Waypoint Trace de conectividade Rollernet

20 rodadas para cada cenário e 95% de intervalo de confiança

Simulações e Resultados – Random Waypoint

Simulações e Resultados – Random Waypoint

Overhead nos enlaces x períodos de criação de novas mensagens

Mensagens são criadas a cada segundo

Overhead nos enlaces x períodos de criação de novas mensagens

Mensagens são criadas a cada segundo

Comparação entre os protocolos simulando congestionamento

Comparação entre os protocolos simulando congestionamento

Influência da conectividade da redeInfluência da conectividade da rede

Influência do número de cópiasInfluência do número de cópias

Simulação e Resultados - RollernetSimulação e Resultados - Rollernet

Simulação e Resultados - RollernetSimulação e Resultados - Rollernet

Simulação e Resultados - RollernetSimulação e Resultados - Rollernet

ConclusõesConclusões

Autores identificaram uma nova classe de redes sem fio móveis com alta mobilidade de nós e razoável densidade onde protocolos convencionais de redes ad hoc e DTN não são satisfatórios

Simulações mostram que o HYMAD tem um desempenho melhor que o Spray-and-wait

Existem oportunidade de pesquisa em: Dmax precisa ser um parâmetro para toda a rede? Ele poderia ser dinâmico e quais nós deveriam concordar com isso? Diferentes algoritmos de particionamento de grupo deveriam ser

investigados Pares de protocolos Manet/DNT mais elaborados deveriam ser

explorados

Autores identificaram uma nova classe de redes sem fio móveis com alta mobilidade de nós e razoável densidade onde protocolos convencionais de redes ad hoc e DTN não são satisfatórios

Simulações mostram que o HYMAD tem um desempenho melhor que o Spray-and-wait

Existem oportunidade de pesquisa em: Dmax precisa ser um parâmetro para toda a rede? Ele poderia ser dinâmico e quais nós deveriam concordar com isso? Diferentes algoritmos de particionamento de grupo deveriam ser

investigados Pares de protocolos Manet/DNT mais elaborados deveriam ser

explorados

CríticasCríticas

O protocolo proposto deveria ter sido comparado com pelo menos um outro protocolo híbrido

Nos resultados, a comparação é feita na maioria das vezes com o Spray-and-wait clássico, apesar de alguns resultados mostrarem que o Epidemic tem um desempenho melhor

A métrica de atraso deveria ser melhor explorada nos resultados apresentados

As figuras dos resultados deveriam estar melhor distribuídas no artigo para que fossem próximas aos comentários no texto

O protocolo proposto deveria ter sido comparado com pelo menos um outro protocolo híbrido

Nos resultados, a comparação é feita na maioria das vezes com o Spray-and-wait clássico, apesar de alguns resultados mostrarem que o Epidemic tem um desempenho melhor

A métrica de atraso deveria ser melhor explorada nos resultados apresentados

As figuras dos resultados deveriam estar melhor distribuídas no artigo para que fossem próximas aos comentários no texto