Redes Ad Hoc: Avaliação de Desempenho dos Protocolos de Roteamento AODV, DSDV e DSR

Redes Ad Hoc: Avaliação Comparativa do Desempenho de protocolos de roteamento AODV (reativo) e DSDV (proativo)

Fabrício A. do Carmo1, Isanelson Wapuri1

1Programa de Computação – Universidade Federal do Oeste do Pará (UFOPA)
Santarém – RS – Brazil

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Resumo. As redes do tipo Ad hoc são redes sem infraestruturas onde os Nós funcionam com roteadores uns para os outros, tornando desafiador o processo de escolha de rotas. Este trabalho faz uma analise comparativa entre duas estratégias de roteamento ad hoc: proativo e reativo, por meio de cenários de simulação com redes estáticas e dinâmicas. A simulação foi realizada no software Network Simulator – NS2. Os resultados apontam ..............................................................................................................

1. Introdução

        Atualmente, um dos grandes campos de estudos, principalmente na área da computação, é a busca por novas tecnologias e/ou aprimoramentos das existentes que possam tanto tentar sanar necessidades causadas pela “dependência” atual da internet. Como busca por novas tecnologias pode se citar a Computação Ubíqua que, segundo[1], através de tecnologias inteligentes e conectadas possam interagir de forma mais natural possível com o ser humano. Entrando no campo das redes de computadores, há muitas variáveis passíveis de investigação buscando uma melhor performance, um bom exemplo disso é a “mobilidade” que um usuário móvel tem quando conectado a uma rede sem fio [2].  Inserido nessa área de estudo, esse trabalho foca nas redes de computadores sem fio do tipo Ad Hoc.

        As redes sem fio tiveram um grande crescimento nos últimos anos mesmo tendo uma velocidade de conexão ainda menor que as redes cabeadas (com fio). Uma das justificativas para isso é a sua mobilidade, uma vez que, suas conexões são realizadas através de enlaces sem fio.

        Outra característica interessante dessas redes é quanto sua classificação, podendo trabalhar tanto [1] com infraestrutura onde, cada nó precisa se associar-se (autenticar) a um Ponto de Acesso (AP) para poder enviar e receber dados, quanto [1] [3] de modo Ad Hoc que independe de infraestrutura. Nesta, os Nós funcionam como roteadores uns paras os outros, o que torna o roteamento um grande desafio. Para isso as redes ad hoc utilizam duas estratégias algorítmicas de busca por melhores rotas. Uma trabalha de forma proativa, onde, cada Nó realiza atualizações constantes da tabela de rotas para quando houver necessidade de transmissão a rota já seja conhecida e possa ser utilizada imediatamente e a outra trabalha de forma reativa, nesta, quando necessário o Nó inicia um processo de descoberta de rota.

O presente trabalho apresenta uma avaliação experimental entra essas duas abordagens (proativa e reativa) por meio de dois algoritmos bem estabelecidos na literatura: Ad Hoc On-Demand Distance Vector - AODV e Destination Sequenced Distance Vector – DSDV. O objetivo é avaliar o comportamento dos algoritmos em cenários de simulação com redes estáticas e dinâmicas, através das observações sobre o desempenho do processo de busca por melhores rotas, perda de pacotes e taxa de vazão.

2. Referencial Teórico

        2.1.  Redes Ad-Hoc

        Como já mencionado anteriormente as redes que operam de modo Ad Hoc [4] tem uma grande flexibilidade pela não necessidade de uma estação fixa de controle dos nós. Por outro lado, isso acaba causando algumas desvantagens bem importantes em relação às redes com infraestrutura, como: largura de banda transmitida muito menor; maiores ocorrências de falhas; mudanças constantes de sua topologia devido a saída ou a movimentação de nós na rede. Porém, mesmo com esses desafios que esse tipo de rede carrega, ela é uma ótima alternativa para ambientes que não tem uma infraestrutura previamente implantada, pela sua rapidez e facilidade de instalação.

[4] cita outros motivos importantes que incentivam a utilização Ad Hoc estão listados abaixo:

• Capacidade de Mobilidade: essa é uma das vantagens mais fundamentais em relação às fixas;
• Tolerância a falhas: frequentemente essas redes estão se reconfigurando e por isso, se algum nó sair ou se movimentar dentro da rede, são criadas novas rotas e os pacotes conseguem chegar até o seu nó- destino.
• Conectividade: não há qualquer impedimento para enviar dados aos Nós vizinhos se estes, estiverem em seu raio de alcance. O mesmo não acontece em redes dependentes de infraestrutura que precisam de um AP como interface de conexão.

2.2.  Roteamento

        De acordo com as observações realizadas até aqui tem-se uma clara conclusão sobre a grande responsabilidade que a camada de rede possui na transmissão de dados em uma rede de computadores. Pois, ela é a responsável pelo processo de roteamento e encaminhamento de pacotes de um nó-origem a um nó destino. Em redes Ad Hoc esses processos exigem processos de roteamento mais poderosos devido suas características (já supracitadas).

2.2.1. Algoritmos de Roteamento

        Os algoritmos são classificados pela forma como constroem suas rotas: Proativos e Reativos.

        Os algoritmos Proativos são capazes de conhecer as rotas antes de enviar o pacote, por meio de uma avaliação contínua dos nós (se estão ativos ou não ou se saíram da posição inicial). Já os algoritmos Reativos constroem rotas de acordo com sua demanda, ou seja, quando é necessário um envio de pacotes de um nó-origem à um nó-destino é que ele solicita procedimentos para encontrar uma rota até esse nó-destino. Esse trabalho visa comparar, justamente, essas duas abordagens de algoritmos através do protocolo DSDV (protocolo que trabalha de forma Proativa) e dos protocolos AODV e DSR (que fazem requisições de rotas baseada em demandas).

2.2.1.1.  DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector)

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2.2.1.2.  AODV (Ad-hoc On-Demand Distance Vector)

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3. Trabalhos Relacionados

Com o objetivo de entender e analisar diversos problemas que podem ocorrer em uma rede ad hoc, foram analisadas algumas iniciativas que também abordam o tema aqui proposto.

Em [5], os autores realizam uma análise de performance de cinco protocolos de roteamento de redes Ad Hoc (AODV, DSR, LAR 1 e ZRP). O experimento foi realizado através do simulador  QualNet, considerando configurações com até mil nós. No entanto os autores relataram dificuldades com implantação e de velocidade  se simulação de alguns protocolos, sendo possível apenas a simulação (em redes maiores) de dois protocolos: DSR e DRP e apenas para cenários com até duzentos nós. Como resultado, pode-se considerar ruins dado que, para estes dois protocolos em uma rede com 200 nós a taxa de entrega de pacotes é inferior a 30%.