1. Tema 4.-
Redes inalámbricas Ad Hoc
A. Conceptos generales
B. Encaminamiento
i. DSR
ii. AODV
iii. OLSR
C. Calidad de servicio
D. Control de potencia
Nitin H. Vaidya, “Tutorial on Mobile Ad Hoc Networks: Routing, MAC and Transport
agradecimientos/acknowledgments Issues” disponible en http://www.crhc.uiuc.edu/wireless/tutorials.html
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
2. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Mobile Ad-hoc Networks (MANETs)
Redes formadas por nodos móviles con conexión inalámbrica.
No utilizan ninguna infraestructura preexistente
o Existen soluciones híbridas conocidas como “redes mesh”
En una MANET la movilidad ha un importancia crucial.
o Las rutas varían en el tiempo
o Problemas de particionamiento
2
3. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
¿Porqué las redes ad hoc?
Disponer de infraestructura cableada fija o puntos de acceso no
siempre es posible o viable
o No resulta práctico en entornos civiles de carácter temporal
o No se dispone
o Puede haber sido destruida, por ejemplo en entornos de desastres
naturales
Las redes ad hoc
o Se pueden desplegar de forma flexible en entornos que no disponen de
infraestructura fija
3
4. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Un caso “ejemplar”: Traffic networks
“Coches inteligentes” y “carreteras Por ejemplo: FleetNet – Internet on the
inteligentes”. Los sistemas de abordo Road. Ad Hoc Radio Network for Inter-
“hablan” con la “carreteras”. Vehicle Communications
o http://www.fleetnet.de
Ofrece:
o Cooperative driver assistance:
Emergency notification
Overtaking assistance
Obstacle warning
o Decentralized floating car data:
Traffic jam monitor
Dynamic navigation
Route weather forecast
o User communications and
information services:
Hot-spot Internet access
Inter-vehicle chat
Distributed games
4
5. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Varios tipos
Entorno completamente simétrico
o todos los nodos tiene capacidades y responsabilidades idénticas
Entornos asimétricos; pueden variar:
o Los radios de transmisión
o La duración de las baterías
o La capacidad de proceso
o Capacidad de encaminamiento
o Las tecnologías utilizadas
A menos que esté indicado de otra
A menos que esté indicado de otra
manera, se asume implícitamente el
manera, se asume implícitamente el
entorno completamente simétrico en el
entorno completamente simétrico en el
que todos los nodos tienen idénticas
que todos los nodos tienen idénticas
capacidades y responsabilidades
capacidades y responsabilidades
5
6. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Retos de las redes ad hoc
Cómo encaminar paquetes entre estaciones
Cómo hacerlo de forma eficiente
Otros retos:
o Calidad de servicio
o Configuración
o Descubrimiento de servicios
o Seguridad y privacidad
o Prestaciones TCP
o ...
Limitaciones de las redes ad hoc
o relativas al medio inalámbrico
Radio de transmisión limitado (Encaminamiento complejo)
Ancho de banda reducido
Errores de transmisión/perdidas de paquetes
Seguridad restringida
o relativas al carácter móvil de las estaciones
Topología dinámicas (rutas dinámicas)
Energía reducida
[Corson99] , S. Corson and J. Macker, “Mobile Ad hoc Networking (MANET): Routing Protocol Performance Issues and
6 Evaluation Considerations”, RFC 2501, January 1999.
7. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Visión general
aplicaciones
Middleware
TCP/UDP
TCP
seguridad
zeroconf
MobileIP
IP
MANETs “Mobile ad hoc networking: imperatives and challenges”,
Imrich Chlamtac, Marco Conti, Jennifer J.-N. Liu,
sensores IEEE 802.11 Bluetooth Ad Hoc Networks, Elsevier, 1 (2003).
7
8. Tema 4.-
Redes inalámbricas Ad Hoc
A. Conceptos generales
B. Encaminamiento
i. DSR
ii. AODV
iii. OLSR
C. Calidad de servicio
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
9. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Routing Overview
Network with nodes, edges
Goal: transfer message from one
node to another
o Which is the “best” path?
o Who decides - source or
intermediate nodes?
msg
9
10. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Routing Overview
Which path?
o Generally try to optimize one of the following:
Shortest path (fewest hops)
Shortest time (lowest latency)
Shortest weighted path (utilize available bandwidth, battery)
Who determines route?
o Source (“path”) routing [Like airline travel]
Source specifies entire route
Intermediate nodes just forward to specified next hop
o Destination (“hop-by-hop”) routing [Like postal service]
Source specifies only destination in message header
Intermediate nodes look at destination in header, consult internal tables to
determine appropriate next hop
1
0
11. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
MANET Routing Properties
No external network setup: “self-configuring”
Efficient when network topology is dynamic (frequent network
changes – links break, nodes come and go)
Self Starting
Adapt to network conditions
Qualitative Properties
o Distributed operation
o Loop Freedom
o Demand Based Operation
o Security
o Sleep period operation
o Unidirectional link support
Quantitative Properties
o End-to-End data throughput
o Delays
o Route Acquisition time
o Out of order delivery (percentage)
1 o Efficiency
1
12. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Why is Routing in MANET different ?
Host mobility
o link failure/repair due to mobility may have different characteristics than
those due to other causes
Rate of link failure/repair may be high when nodes move fast
New performance criteria are used
o route stability despite mobility
o energy consumption
o host position
Dynamic Solution much more difficult to be deployed
1
2
13. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Tipos de protocolos de encaminamiento
Protocolos proactivos
o Determinan las rutas independientemente del modelo de tráfico
o Los tradicionales protocolos link-state y distance-vector son proactivos
Protocolos reactivos
o Mantiene las rutas solamente si es necesario
La tercera vía: los protocolos híbridos
Aspectos a tener en consideración
o Tiempo de espera para el descubrimiento de la ruta
Los protocolos proactivos normalmente tienen una latencia menor gracias al
uso de caches
Los protocolos reactivos pueden tener mayor latencia
– Una ruta entre A y B es establecida solo si A intenta transmitir a B
o Overhead del descubrimiento y del mantenimiento de la ruta
Los protocolos reactivos pueden tener un overhead menor por que buscan
las rutas únicamente cuando es necesario
Los protocolos proactivos pueden tener un overhead mayor por que siempre
están actualizando las rutas
1 ¡¡Que solución adoptar depende del tipo di trafico y del tipo de movilidad!!
¡¡Que solución adoptar depende del tipo di trafico y del tipo de movilidad!!
3
14. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
manet Working Group
IETF WG: Mobile Ad-hoc Networks (manet)
o http://www.ietf.org/html.charters/manet-charter.html
Purpose of MANET working group
o standardize IP routing protocol functionality suitable for wireless routing
application within both static and dynamic topologies with increased
dynamics due to node motion or other factors.
Approaches are intended to be:
o relatively lightweight in nature
o suitable for multiple hardware and wireless environments, and address
scenarios
o MANETs are deployed at the edges of an IP infrastructure
o hybrid mesh infrastructures (e.g., a mixture of fixed and mobile routers)
should also be supported by MANET specifications and management
features.
1
4
15. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Description of Working Group
Using mature components from previous work on experimental
reactive and proactive protocols, the WG will develop two Standards
track routing protocol specifications:
o Reactive MANET Protocol (RMP)
o Proactive MANET Protocol (PMP)
Both IPv4 and IPv6 will be supported.
Routing security requirements and issues will also be addressed.
1
5
16. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Goals and Milestones
Done Post as an informational Internet-Drafts a discussion of mobile ad-hoc networking and issues.
Done Agenda bashing, discussion of charter and of mobile ad hoc networking draft.
Done Discuss proposed protocols and issues. Redefine charter.
Done Publish Informational RFC on manet design considerations
Done Review the WG Charter and update
Done Submit AODV specification to IESG for publication as Experimental RFC
Done Develop I-D for potential common manet encapsulation protocol approach
Done Submit initial I-D(s) of candidate proposed routing protocols and design frameworks
Done Promote implementation, revision, and testing of initial proposed I-D(s)
Done Explore basic performance and implementation issues of initial approaches
Done Explore proposed proactive protocol design commonalities
Done Submit DSR specification to IESG for publication as Experimental RFC
Done Submit OLSR specification to IESG for publication as Experimental RFC
Done Submit TBRPF specification to IESG for publication as Experimental RFC
Done Develop a further focused problem statement and address an approach for a common engineering work effort
Done Reevaluate the WG's potential based on the problem statement consensus
Mar 05 Submit initial ID of RMP for WG review
Mar 05 Submit initial ID of PMP for WG review
Mar 05 Submit inital ID of generalized MANET flooding approach
Jun 05 Revise WG documents and review
Nov 05 Document initial implementation progress and experience Revise documents based upon implementation experience
Feb 06 Submit RMP specification and supporting documentation to IESG for publications as Proposed Standard
Feb 06 Submit PMP specification and supporting documentation to IESG for publications as Proposed Standard
Feb 06 Submit MANET flooding specification to IESG for publication as Experimental Standard
1 Mar 06 Review and update milestones
6
17. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Protocolos propuestos
D. Johnson, D. Maltz, and Y-C. Hu. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile
Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt. Internet Draft (work in progress),
April 2003. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-10.txt
C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das. Ad hoc On-Demand Distance Vector
(AODV) Routing. Request for Comments (Experimental) 3561, July 2003.
http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt
T. Clausen and P. Jacquet. Optimized Link State Routing Protocol OLSR. Request for
Comments (Experimental) 3626, October 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3626.txt
R. Ogier, F. Templin, and M. Lewis. Topology Dissemination Based on Reverse-Path
Forwarding (TBRPF). Request for Comments (Experimental) 3684. February 2004.
http://www.ietf.org/rfc/rfc3684.txt
I. Chakeres, E. Belding-Royer, and C. Perkins. Dynamic MANET On-demand
(DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-02.txt. Internet Draft (work in progress), June
2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dymo-02.txt
T. Clausen. The Optimized Link-State Routing Protocol version 2, draft-clausen-
manet-olsrv2-01. Internet Draft (work in progress), August 2005.
http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-clausen-manet-olsrv2-01.txt
J. Macker. Simplified Multicast Forwarding for MANET, draft-ietf-manet-smf-00.txt.
Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-
ietf-manet-smf-00.txt
Y muchos más:
o http://en.wikipedia.org/wiki/Ad_hoc_protocol_list
1
7
18. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Protocolos propuestos
D. Johnson, D. Maltz, and Y-C. Hu. The Dynamic Source Routing Protocol for Mobile
Ad Hoc Networks (DSR), draft-ietf-manet-dsr-10.txt. Internet Draft (work in progress),
April 2003. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dsr-10.txt
C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das. Ad hoc On-Demand Distance Vector
(AODV) Routing. Request for Comments (Experimental) 3561, July 2003.
http://www.ietf.org/rfc/rfc3561.txt
T. Clausen and P. Jacquet. Optimized Link State Routing Protocol OLSR. Request for
Comments (Experimental) 3626, October 2003. http://www.ietf.org/rfc/rfc3626.txt
R. Ogier, F. Templin, and M. Lewis. Topology Dissemination Based on Reverse-Path
Forwarding (TBRPF). Request for Comments (Experimental) 3684. February 2004.
http://www.ietf.org/rfc/rfc3684.txt
I. Chakeres, E. Belding-Royer, and C. Perkins. Dynamic MANET On-demand
(DYMO) Routing, draft-ietf-manet-dymo-02.txt. Internet Draft (work in progress), June
2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-ietf-manet-dymo-02.txt
T. Clausen. The Optimized Link-State Routing Protocol version 2, draft-clausen-
manet-olsrv2-01. Internet Draft (work in progress), August 2005.
http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-clausen-manet-olsrv2-01.txt
J. Macker. Simplified Multicast Forwarding for MANET, draft-ietf-manet-smf-00.txt.
Internet Draft (work in progress), June 2005. http://www.ietf.org/internet-drafts/draft-
ietf-manet-smf-00.txt
Y muchos más:
o http://en.wikipedia.org/wiki/Ad_hoc_protocol_list
1
8
19. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Una primera nodo que acaba de enviar una trama
Y
solución se basa
en utilizar flooding nodo que acaba de recibir una trama
Z
controlado envio broadcast de una trama
S L
E
B M
F
C J
D
A G
H K
N
I
destino
1
9
20. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envio broadcast de una trama
S L
E
B F M
C J
A G D
H
K
N
I
posible colisión!!
2
0
21. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envio broadcast de una trama
S L
E
B F M
J
C
A G D
H K
N
I
recibe la trama pero no la
reenvía por que ya lo ha
2 hecho
1
22. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envio broadcast de una trama
S L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
recibe la trama de J y de K
(entre ellos son hidden)
2 posible colisión
2
23. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envio broadcast de una trama
S L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
D no reenvía por que es el
destino final
2
3
24. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envio broadcast de una trama
S L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
El flooding ha teminado!
El flooding ha teminado!
2
4
25. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del flooding para la entrega de datos
Muchos protocolos utilizan el flooding (limitado) de los paquetes del control, en vez de los
paquetes de los datos.
Los paquetes de control se utilizan para descubrir las rutas.
Las rutas establecidas se utilizan posteriormente para enviar los paquetes de datos.
La sobrecarga que se debe al flooding de los paquetes de control se amortiza gracias a los
paquetes de los datos transmitidos entre los floodings consecutivos de paquetes del control.
Ventajas
Desventajas
Sencillo
Overhead potencialmente muy alto
Es más eficiente si la tasa de envío es
baja el overhead de los procesos de o en el peor de los casos todos los
búsqueda y mantenimiento de rutas nodos alcanzable por el nodo
explicitas resulte ser más alto fuente recibirán los datos
o Ej.: en el caso que los nodos
transmitan pocos mensajes de
tamaño pequeño y que la
topología varíe muy a menudo Potencialmente la entrega de los datos
Potencialmente la entrega de los datos es menos fiable a causa del uso de
es más fiable, por que se pueden difusiones.
utilizar múltiples rutas. o Ej.: las difusiones con el MAC de
¿?
IEEE 802.11 son pocos fiables
2
5
26. Tema 4.-
Redes inalámbricas Ad Hoc
A. Conceptos generales
B. Encaminamiento
i. DSR
ii. AODV
iii. OLSR
C. Calidad de servicio
D. Control de potencia
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
27. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Dynamic Source Routing (DSR)
David B. Johnson, David A. Maltz, Yih-Chun Hu, “The Dynamic
Source Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks”,
<draft-ietf-manet-dsr-10.txt>
Redes de tamaño medio (200 nodos), admite altas velocidades
Cuando el nodo S desea enviar un paquete al nodo D, pero no tiene
una ruta hacia D, inicia un descubrimiento de la ruta (route
discovery).
El nodo fuente S hace un flooding de Route Request (RREQ)
Cada nodo añade su propio identificador cuando reenvía un RREQ.
Uso del “send buffer”
Uso de RREQ identifier
2
7
28. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Request en DSR
Y
nodo que acaba de enviar una RREQ
nodo que acaba de recibir una RREQ
[X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ
L
S [S]
E
B M
F
C J
D
A G
H K
N
I
destino
2
8
29. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Request en DSR
Y
nodo que acaba de enviar una RREQ
nodo que acaba de recibir una RREQ
Z
[X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ
L
E [S,E]
S L
B F M
C [S,C] J
A G D
H
K
N
I
posible colisión!!
2
9
30. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Request en DSR
Y
nodo que acaba de enviar una RREQ
nodo que acaba de recibir una RREQ
Z
[X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ
L
S L
E
B F [S,E,F] M
J
C
A G [S,C,G] D
H K
N
I
recibe el RREQ pero no lo
reenvía por que ya lo ha
3 hecho
0
31. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Request en DSR
Y
nodo que acaba de enviar una RREQ
nodo que acaba de recibir una RREQ
Z
[X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ
L
S L
E M
B F J [S,E,F,J]
C
A G D
K[S,C,G,K]
H
N
I
recibe la trama de J y de K
(entre ellos son hidden)
3 posible colisión
1
32. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Request en DSR
Y
nodo que acaba de enviar una RREQ
nodo que acaba de recibir una RREQ
Z
[X,Y] lista de IDs añadidos al RREQ
L
L
S
E M [S,E,F,J,M]
B F
J
C
A G D
H K
N
I
D no reenvía por que es el
destino final
3
2
33. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Uso del Route Reply
En destino D al recibir el primer RREQ envía un Route Y
Reply (RREP)
RREP se envía usando la ruta obtenida invirtiendo la
que está en el RREQ que se ha recibido Z
S RREP [S,E,F,J,D] L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
3
3
34. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Route Reply en DSR
El Route Reply puede ser enviado invirtiendo la ruta en el Route
Request (RREQ) solo si tenemos la garantía que los enlaces sean
bi-direccionales
o Para garantizarlo el RREQ es reenviado solo si se recibe desde un
enlace que sabemos ser bi-direccional
Si se permiten enlaces unidireccionales (asimétricos) entonces el
RREP tiene que utilizar un route discovery desde D hacia S
o A menos que D ya tenga una ruta hacia S
o Si un route discovery es iniciado por D hacia S, entonces el Route Reply
es piggybacked hacia S desde D.
El uso del estándar IEEE 802.11 para enviar datos implica que los
canales son bi-direccionales (por que se utilizan los ACKs)
3
4
35. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Dynamic Source Routing (DSR)
Cuando el nodo S recibe el RREP, memoriza en cache la ruta
Cuando el nodo S envía un paquete de datos a D, la ruta está
incluida en la cabecera
o por eso el nombre de source routing
Los nodos intermedio utilizan solo y únicamente la ruta incluida en
la cabecera para saber a quien tienen que reenviar el paquete.
3
5
36. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Data Delivery in DSR
La cabecera de los paquetes Y
va creciendo al aumentar de
la longitud de la ruta
Z
DATA [S,E,F,J,D]
S L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
3
6
37. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Optimizaciones de DSR: Route Caching (1/2)
Cada nodo guarda en cache todas las rutas que pueda descubrir
1. Cuando el nodo S descubre la ruta [S,E,F,J,D] hacia el nodo D, el
nodo S descubre también la ruta [S,E,F] hacia el nodo F
2. Cuando el nodo K recibe Route Request [S,C,G] destinado al nodo D,
el nodo K descubre la ruta [K,G,C,S] hacia el nodo S
3. Cuando el nodo F retransmite Route Reply RREP [S,E,F,J,D], el nodo
F descubre la ruta [F,J,D] hacia el nodo D
4. Cuando el nodo E retransmite Data [S,E,F,J,D] descubre la ruta
[E,F,J,D] hacia el nodo D Y
Z
E L
S
M
B F
J
C
A D
H G K
N
I
3
7
38. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Optimizaciones de DSR: Route Caching (2/2)
Los nodos, además pueden descubrir rutas por medio del
overhearing
Uso de las caches:
o Cuando un nodo X recibe un Route Request para un nodo D y tiene en
su cache una ruta hacia ese nodo puede contestar directamente
o Cuando el nodo S descubre que una ruta al nodo D está interrumpida,
utiliza otra ruta, si existe, de su cache local. Si no, el nodo S comienza
un route discovery
Posible problema del uso de las caches:
o en entornos altamente móviles el uso de las caches puede afectar las
Y
prestaciones
Z
E L
S
M
B F
J
C
A K D
H G
N
I
3
8
39. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Route Error (RERR)
J envía un route error a S utilizando la
ruta J-F-E-S cuando su intento de
entregar el paquete de datos a D falla
Los nodos que escuchan el RERR
actualizan sus caches
Cada nodo es responsable de Y
confirmar que ese enlace se puede
utilizar para transmitir datos.
o Ack del MAC (p.ej., 802.11) Z
o Passive acks
o DSR-specific ACK S L
E RERR [J-D] M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
3
9
40. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Características adicionales
Técnica del “Expading ring” en la búsqueda de rutas utilizando el
campo TTL de los paquetes
o “non propagating” Route Request
Técnica de “Route salvaging” en el mantenimiento de las rutas
o Sustitución dinámica de las rutas por nodos intermedios
o El numero de salvamientos es limitado
Técnica de “Automatic route shortening” para optimizar las rutas
o Uso de “gratuitous” Route Reply
Uso de flujos de datos: los “flows”
4
0
41. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
DSR: ventajas y desventajas
Se gestionan solo las rutas entre nodos El tamaño de la cabecera crece al crecer
que quieren comunicarse de la ruta debido al uso del source
routing
o se reduce la carga para El flooding de las peticiones de ruta
mantener varias rutas puede potencialmente alcanzar todos los
nodos en la red.
Hay que evitar las colisiones producidas
El uso de la cache puede reducir la por la retransmisión de los RREQ
carga de futuros procesos de route
o se insertan retardos aleatorio
discovery
antes de enviar el RREQ.
Aumento de la contienda para el acceso
Un solo proceso de RR puede producir al canal si se producen demasiadas RR
variar rutas hacia el destino gracias a por nodos que usan sus caches
las respuestas de las caches de los o Problema de la tormenta de
nodos intermedios Route Reply.
o se puede evitar forzando un
nodo a no enviar un RREP si
escucha otro RREP con una
ruta más corta
Un nodo intermedio puede corromper las
caches de otros nodos enviando RREP
utilizando una cache obsoleta
4
1
42. Tema 4.-
Redes inalámbricas Ad Hoc
A. Conceptos generales
B. Encaminamiento
i. DSR
ii. AODV
iii. OLSR
C. Calidad de servicio
D. Control de potencia
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
43. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV)
Charles E. Perkins, Elizabeth M. Belding-Royer, and Samir Das, “Ad
hoc On-Demand Distance Vector (AODV) Routing”,
IETF RFC 3561
El DSR incluye el encaminamiento fuente en la cabecera de los
paquetes. Si el tamaño de los paquetes resultantes es muy grande
puede afectar a las prestaciones, sobre todo si los paquetes de
datos son pequeños
AODV intenta mejorar DSR utilizando tablas de encaminamiento en
los nodos de forma que los paquetes no tengan que llevar
información sobre de la ruta
AODV mantiene la característica del DSR que las rutas son
mantenidas solo para los nodos que quieren comunicar
4
3
44. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector
Basic Routing Protocol
o known also as Distributed Bellman-Ford or RIP
Every node maintains a routing table
o all available destinations
o the next node to reach to destination
o the number of hops to reach the destination
Periodically send table to all neighbors to maintain topology
Bi-directional links are required!
4 Thanks to Raoul Reuter
4
45. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector (Tables)
1 2
A B C
Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric …
A A 0 A A 1 A B 3
B B 1 B B 0 B B 2
C B 3 C C 2 C C 0
4 Thanks to Raoul Reuter
5
46. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector (Update)
B broadcasts the new routing
information to his neighbors
Routing table
is updated (A, 1) (A, 1)
(B, 0) (B, 0)
(C, 1) (C, 1)
1 1
A B C
Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric …
A A 0 A A 1 A B 3 2
B B 1 B B 0 B B 1
C B 3 2 C C 1 C C 0
4 Thanks to Raoul Reuter
6
47. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector (New Node)
broadcasts to update
tables of C, B, A with
new entry for D
(A, 1) (A, 2)
(B, 0) (B, 1)
(C, 1) (C, 0)
(D, 2) (D, 1) (D, 0)
1 1 1
A B C D
Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric …
A A 0 A A 1 A B 2
B B 1 B B 0 B B 1
C B 2 C C 1 C C 0
D B 3 D C 2 D D 1
4 Thanks to Raoul Reuter
7
48. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector
Broken Link and consequent Loops…
1 1 1
A B C D
Dest. Next Metric … Dest.c Next Metric … Dest. Next Metric …
… … … … … … … … …
D B 3 D C 2 D D
B ∞
1
(D, 2) (D, 2)
1 1 1
A B C D
Dest. Next Metric … Dest. Next Metric … Dest. Next Metric …
… … … … … … … … …
D B 3 D C 2 D B 3
4 Thanks to Raoul Reuter
8
49. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector
… create the “Count to Infinity” problem
(D,5)
(D,4) (D,4)
(D,3)
(D,2) (D,2)
1 1 1
A B C D
Dest. Next Metric … Dest.c Next Metric … Dest. Next Metric …
… … … … … … … … …
D B 3, 5, … D C 2, 4, 6… D B 3, 5, …
4 Thanks to Raoul Reuter
9
50. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Distance Vector
Issues in ad-hoc networks:
o Loops
Bandwidth reduction in network
Unnecessary work for loop nodes
o Count to Infinity
Very slow adaptation to topology changes.
5 Thanks to Raoul Reuter
0
51. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
AODV
Los mensajes de Route Requests (RREQ) son reenviados de
manera similar a DSR
Cuando un nodo retransmite un Route Request, activa también una
ruta inversa que apunta a la fuente
o AODV supone canales bidireccionales
Cuando el destino recibe el Route Request, responde enviando un
Route Reply
El Route Reply recorre la ruta activada a través del envío del Route
Request
5
1
52. Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Envio del Route Request
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama Z
envió broadcast de una trama RREQ
S L
E
B M
F
C J
D
A G
H K
N
I
destino
5
2
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Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Envio del Route Request
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envió broadcast de una trama RREQ
Links de la ruta inversa
S L
E
B F M
C J
A G D
H
K
N
I
posible colisión!!
5
3
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Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Envio del Route Request
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envió broadcast de una trama RREQ
Links de la ruta inversa
S L
E
B F M
J
C
A G D
H K
N
I
recibe la trama pero no la
reenvía por que ya lo ha
5 hecho
4
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Redes Inalámbricas y Computación Ubicua/2006-2007
Envio del Route Request
Y
nodo que acaba de enviar una trama
nodo que acaba de recibir una trama
Z
envió broadcast de una trama RREQ
Links de la ruta inversa
S L
E M
B F
J
C
A G D
H K
N
I
recibe la trama de J y de K
(entre ellos son hidden)
5 posible colisión
5