 O documento apresenta uma proposta de nós móveis virtuais (VMN) para redes móveis ad hoc (MANET) com o objetivo de tornar os algoritmos mais previsíveis. O VMN abstrai o movimento imprevisível dos nós reais e permite executar algoritmos de forma independente da mobilidade real.  É proposta a implementação do VMN por meio de um emulador de ponto móvel que replica o estado do VMN e corretamente implementa a abstração proposta. Algoritmos de roteamento, localização e comunic

1. Mestrado em Ciência da Computação
Universidade Estado do Rio Grande do Norte – (UERN)
Universidade Federal Rural do Semi-Árido – (UFERSA)
Virtual Mobile Nodes for
Mobile Ad Hoc Networks
Antonio Denilson, Diego Grosmann,
Fábio Abrantes, Ronnison Reges, Thiago
Reis

2. Sumário
Introdução;
Contribuições;
Trabalhos relacionados;
MANET;
Modelo básico do sistema;
Nós Móveis Virtuais;
VMN-LocalCast;
Correção do Mobile Point Emulator;
Algoritmos;
Discussões e comentários finais;
Mobicast;
Referências Bibliográficas;
2

3. Introdução
• Desafio: lidar com o comportamento
imprevisível e não confiavél;
• Mobile Node Virtual;
• Mobile Point Emulator;
3

4. Introdução
• Desenvolver algoritmos para redes móveis
é difícil;
– VMN Abstract;
• Desafio: movimento imprevisível de nós;
– Esta complicação é inevitável;
• Disponibilidade imprevisível dos nós que
entram e sair do sistema;
• Nós viáveis e movimento previsível;
– Tarefa simplificada
4

5. Introdução
• Ideia: por Hatzi (1999 apud [1]), que define
o conceito de protocolo obrigatório;
• Chatzigiannakis (2001 apud [1]) evidência
que os protocolos são simples e eficientes;
• Problema: garantia que os nós móveis se
movam como desejados;
5

6. Contribuições
• Virtual Mobile Node Abstract;
– Redes móveis ad hoc;
• Mobile Point Emulador;
– Implementa o VMN;
• Virtual Mobile Node Abstract:
– Executar os algoritmos em ambos os nós virtuais;
– Não correlacionados com o movimento dos nós reais;
– Ex: aplicativo para monitorar o tráfego em uma
rodovia;
6

7. Contribuições
• Implementando o VMN Abstract:
– Algoritmo que implementar VMN robusto;
– Permitir que os nós reais estejam próximos ao
local de um VMN;
– Replicar o estado de um nó virtual;
7

8. Trabalhos relacionados
• Geo Quorums (Dolev et al apud [1])
– Ponto focal de abstração
• 4 maneiras:
Ponto Focal VMN Abstract
Nós estáticos Nós dinâmicos
Objetos Atômicos Objetos autônomos
Nenhuma recuperação Recuperação
Alto custo Baixo custo
8

9. MANET - Mobile Ad-hoc NETwork
(Redes Ad Hoc Móveis)
• “São redes de computadores que não precisam
de uma infraestrutura prévia existente para que
a comunicação ocorra” [4].
• Os nós são laptops, PDAs, etc.;
• Rede multi-hop;
• Independentes de infraestrutura;
9

10. Questões de Projeto relacionada a Nós
Móveis em Redes Ad-Hoc Móveis
• Roteamento;
• Localização;
• Robustez;
• Interoperabilidade com redes existentes;
• Segurança;
10

11. Modelo básico do sistema
• Nós móveis
– Altamente dinâmico;
– Têm identificadores únicos;
• Informação geográfica
– Cada nó móvel tem um “GPS;
• Serviço de comunicação LocalCast
– send(m)i resulta em rcv(m)j em que todos
nós j dentro do raio R dos nó I;
– Parametrizado pelo raio R.
11

12. Modelo básico do sistema
– Todas as mensagens entregues em tempo d;
– Propriedades do Serviço:
• Entrega confiável;
• Integridade;
• O que constituem os Nós Móveis Virtuais;
• Protocolos Obrigatórios;
• Agentes;
• Geografia;
• Replicação;
• Nós Móveis Virtuais;
12

13. Nós Móveis Virtuais
• Previsível
– Viaja em um caminho pré-definido;
– O “Programa ” tem:
• Estado local;
• Caminho fixo de viagem;
• Confiável
– Recuperação depois da falha;
– Não falha em regiões densas;
13

14. Nós Móveis Virtuais
Comunicação
– Todos os nós “perto”;
• Distância ≤ Rvirt
– Clientes (nós reais);
– Outros VMNs;
– Pode repetir, reordenar mensagens;
14

15. Nós Móveis Virtuais
• Modelo de sistema VMN
Figura:Componentes da abstração VMN
15

16. VMN-LocalCast
• três etapas:
– O cliente utiliza o serviço de RMN-LocalCast;
– VMN rebroad-casts a mensagem usando o
serviço TOBcast;
– cada nó no ponto móvel processa a
mensagem;
• O mesmo ocorre quando uma VMN envia
uma mensagem para o cliente.
16

17. VMN-LocalCast
• Lembre-se que o serviço VMN-LocalCast
tem uma gama de RVMN e o serviço de
RMN-LocalCast tem uma gama de RRMN.
Para que o algoritmo seja correta vamos
supor que:
R 2 RVMN 2t geo Vmax
17

18. VMN-LocalCast
• Há duas razões para o alcance da
transmissão extra é necessário:
– De enviar uma mensagem para qualquer
cliente;
– Nó real só recebe atualizações sobre sua
localização a cada unidade de tempo tgeo;
18

19. Desempenho VMN
• VMN exige no máximo uma mensagem
TOBcast;
• tempo d + 1
• Teorema 2. O Mobile Point Emulador é o
serviço TOBcast implementar
corretamente a abstração VMN.
19

20. Correção do Mobile Point Emulator
• Implementa corretamente a abstração;
• Cinco principais condições:
– Condição 1 – relaciona as mensagens
recebidas;
– Condição 2 – relaciona as mensagens de
saída;
20

21. Correção do Mobile Point
Emulator
• Condição 3 – relaciona o estado replicado de
um Mobile Point Emulator para o estado
abstrado VMN;
• Condição 4 – é usado para mostrar que a união
do protocolo funciona;
• Condição 5 – assegura que, se a execução
inicia um envio, então a VMN pode realizar um
envio: 21

22. Correção do Mobile Point
Emulator
• Prova do Teorema 2
• Exemplo o cliente tenta enviar uma
mensagem ao VMN.
– Condição 1
22

23. Algoritmos para Nós Móveis
Virtuais
 Problema de Roteamento
 Nó virtual que percorre a rede coletando e
entregando mensagens;
 Geração de serviço de entrega alternativa de
mensagens, em protocolos obrigatórios;
 Roteamento simplificado;
 Agregação de dados e de consultas a
processos complexos.
23

24. Discussão e Comentários Finais
 Emulação de confiança:
 Informação de localização;
 Serviços de comunicação local;
 Desenvolvimento de algoritmos:
 Abstração de VMN;
 Nível de aplicação;
24

25. Discussão e Comentários Finais
 Limitações;
 Dependência:
 Serviços de comunicação local;
 Confiabilidade e pontualidade do serviço;
 Algoritmo:
 Volume significativo de comunicação;
 Consumo de energia;
25

26. Discussão e Comentários Finais
 Engenharia e experimentação;
 Otimização para fins implementação;
 Determinar a extensão de otimização em
relação ao overhead de execução;
 Auto-estabilização das VMNs;
 Robustez quanto a falhas transientes.
26

27. Discussão e Comentários Finais
 Nós móveis virtuais dinâmicos:
 Caminhos previamente fixados;
 Caminhos determinados “on the fly”;
 Busca melhorar a robustez;
27

28. Mobicast
• Mobicast implica na entrega de
mensagens para grandes conjuntos
de nós de uma maneira que satisfaz
um conjunto potencialmente dinâmico
de restrições espaço-temporais;
28

29. Cenário de uso
29

30. Características da rede para a
localização de intrusos
• Sensores sem atividade devem adormecer. Só
alguns devem ficar acordados;
• Ao detectar intruso acordar os outros sensores;
• Não monitorar área sem intruso.;
• Mover a zona de monitoramento junto com o
intruso.;
• Os nós devem ser acordados no momento
certo;
30

31. Problemática
31

32. Zona de Transmissão
32

33. 33

34. Otimização
• Projetar uma rede de sensores com alta
densidade para suportar a comunicação temporal
espacial;
• Utilizar de uma zona de transmissão menor do
que o necessário para uma garantia de entrega
"absoluta“;
• Utilizar de um protocolo que se adapta às
condições de compacidade local ao invés de uma
global;
34

35. Referências Bibliográficas
• [1] D. Shlomi and G. Seth and A. Nancy and S. Elad, Alex A. And
Shvartsman and L. Jennifer. Virtual Mobile Nodes for Mobile Ad Hoc
Networks. 8th International Symposium on Distributed Computing
(DISC04), 2004.
• [2] Q. Huang, C. Lu, and G.-C. Roman. Mobicast. Just-In-Time
Multicast for Sensor Networks und Spatiotemporal Constraints. In:
Proceedings of the 2nd International Workshop on Information
Processing in Sensor Networks (IPSN), Palo Alto, CA, April 2003.
• [3] Q. Huang, C. Lu, and G.-C. Romand. Spatiotemporal Multicast in
Sensor Networks. Proceedings of the 1st International Conference on
mbedded Networked Sensor Systems (SenSys), pages 205–217. ACM,
Los Angeles, CA, November 2003.
• [4] Letf mobile ad hoc networks working group. Disponível em:
<http://www.ietf.org/html.charters/manet-harter.html>. Junho 2011. 35