Um protocolo de roteamento tolerante a interrupções de comunicação para redes sem fios móveis em cenários de emergência
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Membros da banca
Célio Vinicius Neves de Albuquerque
Resumo
Em cenários críticos e de emergência, tais como em desastres naturais, tecnológicos ou causados pelo homem, equipes de resgate podem formar redes móveis ad hoc para suprir a carência de infra-estrutura de comunicação. Em uma rede móvel ad hoc os nós secomunicam sem nenhum ponto de acesso fixo, necessitando para isto, que o nó destino esteja ao alcance de transmissão do nó emissor ou que algum outro nó intermediário possa reencaminhar a mensagem. Porém, a comunicação nesses cenários é suscetível a interrupções bem maiores que as redes tradicionais como a Internet. As redes tolerantes a atrasos e interrupções {Delay/Disruption Tolerant Network -DTN) são uma abordagem proposta para situações em que a comunicação é intermitente. Uma DTN suporta interrupções de comunicação armazenando as mensagens e repassando-as quando voltar haver a conexão. Devido à necessidade de retenção temporáriadas mensagens, os nós devem possuir recursos disponíveis para armazenamento de mensagens. Os protocolos de roteamento Epidêmico e PROPHET têm bom desempenho quando há recurso de armazenamento alto, porém na maioria dos dispositvos móveis os recursos ainda são escassos. Esta dissertação apresenta um protocolo de roteamento tolerante a interrupções de comunicação, denominado HIGROP {HIerarquical Group ROuting Protocol). O HIGROP tem como objetivo aumentar a taxa de entrega de dados em redes intermitentessem afetar o número de mensagens extras enviadas na rede {overhead de comunicação). Pelo nosso conhecimento, o HIGROP é o primeiro protocolo de roteamento em DTNs que utiliza um modelo hierárquico numa rede em que os nós tenham movimentos arbitrários. O HIGROP agrupa os nós vizinhos e elege um líder para cada grupo. As mensagens são transmitidas ao nó líder e este é responsável por entregá-las ao destino ou repassá-las a um outro grupo. Analisamos o HIGROP utilizando um modelo de mobilidade que reflete propriedades de cenários de emergência e verificamos por meio de simulações que o HIGROP teve até 65% de melhoria nas taxas de entrega, comparadoaos algoritmos Epidêmico e Prophet, quando o buffer de armazenamento de mensagens é limitado e é escalável. O overhead de comunicação ficou praticamente constante em todos os cenários analisados.
Abstract
In critical and emergency scenarios, such as natural disasters, technological or man made, first-responders can building mobile ad hoc networks addressing the lack of network communication infrastructure. In a mobile ad hoc network nodes communicate without the need of a fixed access point. Perhaps, communication in such scenarios may become susceptible to long interruptions. The Delay/Disruption Tolerant Networks are a proposal approach when communication is intermittent. The DTN support communication disruption storing messages and fowarding it when a connection occurs. Due the requirement of storing capability, the nodes must have available resources to store messages. The Epidemic and PROPHET routing protocols have good perfomance when the nodes has a high buffer storage capability, perhaps in the most mobile devices storage resources has tight storage resource. This dissertation presents a disruptiont tolerant communication routing protocol, called HIGROP {HIerarquical Group ROuting Protocol). The HIGROP has as goal increase message delivery rate in a disruption network without having an impact on the communication overhead, optimizing the use of the nodes resource. To our best knowledge, HIGROP is the first protocol that build a hierarquical model to mademessage routing with in a network wich node has arbitrary movements. The HIGROP cluster neighbors nodes and elect a leader for each clustere. The messages are only forwarding to a leader node and leader become responsible to message delivery to the destination or to a foreign node cluster. We compare HIGROP to other similar protocols using a group mobility model for such disasters scenarios in a simulation tool. We noticed that HIGROP has up to 65% better message delivery rate than Epidemic and Prophet protocols when messagestorage buffer is limited and it is scalable. The communication overhead keeps stable in all analyzed scenarios.
Assunto
Redes de computadores Protocolos, Computação, Sistemas de computação sem fio
Palavras-chave
Ciência da computação