apresentação

1. Avaliação de DesempenhoAvaliação de Desempenho
de Protocolos de Roteamento para Redesde Protocolos de Roteamento para Redes
Móveis Ad Hoc Sob Condições de Tráfego deMóveis Ad Hoc Sob Condições de Tráfego de
Aplicações de VideofoneAplicações de Videofone
Glaucia M. M. Campos
glaucia@ppgsc.ufrn.br
Gledson Elias da Silveira
Prof. Orientador

2. 27/07/19 2Glaucia M. M. Campos
Roteiro
 Introdução
 Redes Móveis Ad Hoc
 Motivação
 Objetivos
 Etapas do Trabalho
 Resultados Obtidos
 Considerações Finais

3. 27/07/19 3Glaucia M. M. Campos
Introdução
 Redes Móveis de Computadores
 Conjunto de dispositivos móveis que se comunicam por
enlaces sem fio
 Evolução da tecnologia de comunicação sem fio
 Variedade, disponibilidade e baixo custo dos dispositivos
portáteis
Acesso a um conjunto de serviços e informações restritos, até então, aos
ambientes de redes tradicionais, sem restrições de tempo e espaço
Executar tarefas quando
estão em trânsito
Consulta a informações
de acordo com a
localização do usuário
Enviar e receber e-mails,
mensagens e arquivos

4. 27/07/19 4Glaucia M. M. Campos
Introdução
 Classificação das Redes Móveis
 Redes Infraestruturadas
― Comunicação através de um ponto de acesso fixo e central
― Ex.: Redes de Telefonia Celular
 Redes Ad Hoc
― Comunicação direta entre os dispositivos móveis
― Ex.: Cenários de desastres (incêndios, inundações, campos
de batalha), reuniões, feiras e exposições

5. 27/07/19 5Glaucia M. M. Campos
Introdução
G
G
Rede Fixa
Redes Infra-estruturadas Redes Ad Hoc

6. 27/07/19 6Glaucia M. M. Campos
Redes Móveis Ad Hoc
Ambiente de redes locais sem fio formado por uma coleção deAmbiente de redes locais sem fio formado por uma coleção de
dispositivos independentes de qualquer infraestrutura,dispositivos independentes de qualquer infraestrutura,
estabelecendo redes dinâmicas, temporárias e arbitráriasestabelecendo redes dinâmicas, temporárias e arbitrárias
 Vantagens
 Facilidades de instalação
 Tolerância à falhas
 Conectividade direta
 Mobilidade dos usuários
 Baixo custo
 Conceito

7. 27/07/19 7Glaucia M. M. Campos
Redes Móveis Ad Hoc
 Desafios
 Roteamento de Pacotes
― Inexistência de uma entidade central
― Perda de comunicação provocada pela mobilidade dos
dispositivos
― Dispositivos devem prover facilidades de roteamento
A CB

8. 27/07/19 8Glaucia M. M. Campos
Roteamento em Redes Ad Hoc
 Quais as características desejáveis para os
protocolos de roteamento?
 Operar de forma distribuída
 Garantir rotas livres de loops
 Adoção de múltiplas rotas
 Suporte a conexões unidirecionais e modo standby

9. 27/07/19 9Glaucia M. M. Campos
Motivação
 Existem diversas propostas de protocolos de roteamento
para redes móveis ad hoc
 A utilização das redes ad hoc não mais se restringe a
ambientes de catástrofes
 A seleção de um determinado protocolo deve considerar
o cenário de rede e a classe de aplicação
 Ausência de trabalhos que considerem os requisitos de
uma aplicação de videofone e um cenário de rede que
assegure rotas entre os dispositivos

10. 27/07/19 10Glaucia M. M. Campos
Objetivos
 Apresentar uma análise comparativa, baseada em
simulação, dos principais protocolos de roteamento para
redes móveis ad hoc
 Avaliar o comportamento destes protocolos em sistemas
de monitoramento de vídeo digital, implantados em um
cenário híbrido de redes ad hoc
 Analisar os resultados de acordo com os requisitos de
uma aplicação de videofone

11. 27/07/19 11Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Protocolos de
Roteamento para redes
móveis ad hoc
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras

12. 27/07/19 12Glaucia M. M. Campos
Protocolos de Roteamento Ad Hoc
 Protocolos Pró-Ativos
 Tentam manter informações consistentes sobre a rede
 Propagam mensagens periódicas de roteamento
 Disponibilidade imediata de rotas
 Ex. DSDV
 Protocolos Reativos
 Estabelecem rotas somente quando necessário
 Otimização dos recursos da rede
 Retardo inicial devido a ausência de rotas
 Exs. AODV e DSR

13. 27/07/19 13Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras

14. 27/07/19 14Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

15. 27/07/19 15Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

16. 27/07/19 16Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

17. 27/07/19 17Glaucia M. M. Campos
Classe de Aplicação
 Sistemas de Monitoramento de Vídeo
 Câmeras de vídeo distribuídas no ambiente monitorado
 Transmissão dos sinais de vídeo para uma central de
monitoramento
 Necessidade de conectividade plena
 Problemas com a estrutura física das redes
― Comunicação através de ondas de rádio
 Câmeras de vídeo acopladas a dispositivos móveis
 Mobilidade dos dispositivos que transmitem sinais de vídeo

18. 27/07/19 18Glaucia M. M. Campos
Classe de Aplicação
 Sessões de Videofone
 Características da imagem
― Codificação do vídeo
 Padrão H.263 do ITU-T
― Formato QCIF: definição de imagem de 176x144 pontos
― Taxa de 10 a 15 quadros por segundo
― Taxa média de 28.8Kbps

19. 27/07/19 19Glaucia M. M. Campos
Classe de Aplicação
 Sessões de Videofone
 Características da comunicação
― Ponto-a-ponto e bidirecional
― Tráfego constante (CBR)
― Protocolo UDP como mecanismo de transporte
― Datagramas de 512 bytes
― Taxa aproximada de 7,03 pacotes por segundo

20. 27/07/19 20Glaucia M. M. Campos
Classe de Aplicação
 Sessões de Videofone
 Número de sessões estabelecidas
― 1, 2, 4 e 8 sessões de videofone
1 sessão 2 sessões 4 sessões 8 sessões
2 dispositivos
móveis
4 dispositivos
móveis
8 dispositivos
móveis
16 dispositivos
móveis

21. 27/07/19 21Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

22. 27/07/19 22Glaucia M. M. Campos
Configurações da Rede
 Configuração das simulações
 Padrão 802.11 para comunicação
― Transmissão de ondas de rádio
― Protocolo DFWMAC, com método de acesso DCF
(distribuído)
 Raio de alcance de 100 metros
 Antenas omnidirecionais
 Modelo de propagação TwoRayGround
 Taxa de transmissão de 11Mbps
 Freqüência de 914MHz

23. 27/07/19 23Glaucia M. M. Campos
Configurações da Rede
 Cenários de Rede
 Permitir a mobilidade dos usuários enquanto realizam uma
sessão de videofone
 Cenário híbrido de redes móveis ad hoc
― Assegura a existência de rotas e mantêm a conectividade
entre pares de dispositivos móveis
― Configuração de uma matriz de pontos de acesso fixos
― Pontos de acesso suportam protocolos de roteamento ad hoc

24. 27/07/19 24Glaucia M. M. Campos
R
R
(1/2)
1/2
R
(1/2)
1/2
R
(1/2)
1/2
R R
(1/2)1/2
R
R
2
1/2
R
Exemplo de um cenário 3x3
 Raio de alcance de
transmissão (R)
− 100 metros
 Lado da região
quadrangular
− (N-1)R + 2R(1/2)1/2
 Distância na diagonal
− 21/2
R

25. 27/07/19 25Glaucia M. M. Campos
Configurações da Redes
 Cenários de Redes
Matriz Pontos de Acesso
Área de
Abrangência
3x3 9 340m x 340m
4x4 16 440m x 440m
5x5 25 540m x540m
6x6 36 640m x 640m
7x7 49 740m x 740m
8x8 64 840m x 840m
9x9 81 940m x 940m
10x10 100 1040m x 1040m

26. 27/07/19 26Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

27. 27/07/19 27Glaucia M. M. Campos
Modelo de Mobilidade
 Padrão de deslocamento randômico dos usuários de
dispositivos móveis
 Escolha randômica de uma localização e direção
 Velocidades constantes
 Níveis de Mobilidade
 Baixa: velocidades de 1m/s
 Moderada: velocidades de 1m/s e 20m/s
 Alta: velocidades de 20m/s

28. 27/07/19 28Glaucia M. M. Campos
Modelo de Mobilidade
 Padrão de Movimento
 Os cenários de um mesmo nível de mobilidade, com o
mesmo número de sessões de videofone estabelecidas
Níveis de Mobilidade
Baixo, Moderado e Alto
Sessões de Videofone
1, 2, 4 e 8
12 padrões de
movimentos diferentes

29. 27/07/19 29Glaucia M. M. Campos
Parâmetros de Simulação
CENÁRIOS N. PACOTES ENVIADOS
Configuração Tamanho Tempo 1 sessão 2 sessões 4 sessões 8 sessões
3x3 340m 1200s 16876 33752 67504 135008
4x4 440m 1552s 21840 43680 87360 174720
5x5 540m 1905s 26802 53604 107208 214416
6x6 640m 2258s 31766 63532 127064 254128
7x7 740m 2611s 36728 73456 146912 293824
8x8 840m 2964s 41692 83384 166768 333536
9x9 940m 3317s 46656 93312 186624 373248
10x10 1040m 3670s 51618 103236 206472 412944

30. 27/07/19 30Glaucia M. M. Campos
Etapas do Trabalho
Análise Comparativa
NS
Classe de
Aplicação
Configurações
da rede
Mobilidade dos
dispositivos
Ferramenta de
Simulação
Parâmetros
Quantitativos
Métodos
Algébricos
Outras
Protocolos de Roteamento
para redes móveis ad hoc

31. 27/07/19 31Glaucia M. M. Campos
Parâmetros Quantitativos
 Requisitos de uma aplicação de videofone
 Taxa de Entrega (95%)
― Pacotes entregues com retardo maior do que 400ms
― Rajadas de perda de pacotes
 Retardo de Entrega (< 400ms)
 Distribuição do Retardo de Entrega
 Variação do Retardo (< 130ms)
 Carga de Roteamento (menor o possível)

32. 27/07/19 32Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Taxa de Entrega
 DSDV apresenta as piores taxas de entrega
― Espera por atualizações de rotas
 Protocolos AODV e DSR apresentam as melhores taxas
em praticamente todos os cenários
― Comportamento reativo dos protocolos
― Concentração das atualizações de rotas nas extremidades

33. 27/07/19 33Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Alta
(1 sessão de videofone)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3x3 4x4 5x5 6x6 7x7 8x8 9x9 10x10
Cenários
TaxadeEntrega
AODV DSDV DSR
Taxa de entrega dos pacotes de dados nos cenários de
mobilidade alta com uma sessão de videofone

34. 27/07/19 34Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Distribuição do Número de Pacotes Perdidos na Sequência
Cenário 3x3 - Mobilidade Baixa - 1 sessão de videofone
Protocolo DSDV
0
100
200
300
400
500
600
700
800
Número das Rajadas
NúmerodePacotesPerdidosna
Sequência
754349 451

35. 27/07/19 35Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Taxa de Entrega
 DSR tem comportamento um pouco melhor do que AODV
― Roteamento na origem
― Modo promíscuo
― Múltiplas rotas
 Comportamento muda em cenários maiores e com
mobilidades mais altas

36. 27/07/19 36Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Alta
(1 sessão de videofone)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
3x3 4x4 5x5 6x6 7x7 8x8 9x9 10x10
Cenários
TaxadeEntrega
AODV DSDV DSR
Taxa de entrega dos pacotes de dados nos cenários de
mobilidade alta com uma sessão de videofone

37. 27/07/19 37Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Taxa de Entrega
 Conclusões
― DSDV apresenta problemas nos cenários com 1 sessão
― Protocolos AODV e DSR são os mais adequados
 Apresentam limites quanto ao nível de mobilidade e
número de sessões de videofone (Mobilidade Alta – 8
sessões)

38. 27/07/19 38Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Alta
(8 sessões de videofone)
70
75
80
85
90
95
100
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
TaxadeEntrega
AODV DSR
Taxa de entrega dos pacotes de dados nos cenários de
mobilidade alta com oito sessões de videofone

39. 27/07/19 39Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Retardo de Entrega
 DSDV apresenta os menores retardos
― Disponibilidade imediata de rotas
 DSR apresenta comportamento superior ao AODV nos
cenários de mobilidades mais baixas
― Roteamento na origem
― Modo promíscuo
― Múltiplas rotas

40. 27/07/19 40Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Baixa
(1 sessão de videofone)
0,004
0,006
0,008
0,010
0,012
0,014
0,016
0,018
0,020
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
RetardodeEntrega
DSDV AODV DSR
Retardo de Entrega nos cenários de mobilidade baixa com uma
sessão de videofone

41. 27/07/19 41Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Retardo de Entrega
 Resultados do DSR mudam com o incremento nos níveis
de mobilidade e número de sessões de videofone
― Roteamento na origem do DSR
― Não adota mecanismos para diferenciar rotas velhas

42. 27/07/19 42Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Alta
(8 sessões de videofone)
0,00
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
RetardodeEntrega
AODV DSR
Retardo de Entrega nos cenários de mobilidade alta com oito
sessões de videofone

43. 27/07/19 43Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Retardo de Entrega
 Conclusões
― Os protocolos DSDV, AODV e DSR apresentam resultados
satisfatórios para uma aplicação de videofone

44. 27/07/19 44Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Distribuição do Retardo de Entrega
 Número de sessões de videofone interfere diretamente
nestes resultados
 Níveis de mobilidade exercem pouca influência

45. 27/07/19 45Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
P[IntervalosdeRetardo]
0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 350-400
Intervalos de Retardo
Mobilidade Baixa - Cenários 7x7 - 1 sessão videofone
AODV DSDV DSR

46. 27/07/19 46Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
P[IntervalosdeRetardo]
0-50 50-100 100-150 150-200 200-250 250-300 300-350 350-400
Intervalos de Retardo
Mobilidade Baixa - Cenários 7x7 - 8 sessões de videofone
AODV DSR

47. 27/07/19 47Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Distribuição do Retardo de Entrega
 Conclusões
― Os protocolos DSDV, AODV e DSR apresentam resultados
satisfatórios para uma aplicação de videofone

48. 27/07/19 48Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Variação do Retardo (Jitter)
 Aumenta com o número de sessões de videofone
― Maior probabilidade de colisões e retransmissões, pacotes
retransmitidos sofrem retardos diferentes e variáveis
 Aumenta com o nível de mobilidade dos dispositivos
― Maior o número de mudanças na topologia da rede, cada nova
rota entre dois dispositivos apresentam retardos diferentes

49. 27/07/19 49Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Protocolo AODV
(Mobilidade Alta)
0,000
0,005
0,010
0,015
0,020
0,025
0,030
0,035
0,040
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
VariaçãodoRetardo
1 sessão 2 sessões 4 sessões 8 sessões
Variação do retardo dos pacotes de dados por sessão de videofone
para o AODV em cenários de mobilidade alta

50. 27/07/19 50Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Variação do Retardo (Jitter)
 Aumenta com o número de sessões de videofone
― Maior probabilidade de colisões e retransmissões, pacotes
retransmitidos sofrem retardos diferentes e variáveis
 Aumenta com o nível de mobilidade dos dispositivos
― Maior o número de mudanças na topologia da rede, cada nova
rota entre dois dispositivos apresentam retardos diferentes

51. 27/07/19 51Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Protocolo AODV
(1 sessão de videofone)
0,000
0,001
0,002
0,003
0,004
0,005
0,006
0,007
0,008
0,009
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
VariaçãodoRetardo
Baixa Moderada Alta
Variação do retardo para o AODV em cenários com uma sessão
de videofone

52. 27/07/19 52Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Variação do Retardo (Jitter)
 Conclusões
― Os protocolos DSDV, AODV e DSR apresentam resultados
satisfatórios

53. 27/07/19 53Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Carga de Roteamento
 DSDV apresenta as maiores cargas de roteamento
― Abordagem pró-ativa
 AODV e DSR apresentam as menores cargas de
roteamento
― Concentração das atualizações de rotas nas extremidades

54. 27/07/19 54Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Alta
(1 sessão de videofone)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
3x3 4x4 5x5 6x6 7x7 8x8 9x9 10x10
Cenários
CargadeRoteamento
AODV DSDV DSR
Carga de Roteamento nos cenários de mobilidade alta com
uma sessão de videofone

55. 27/07/19 55Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
 Carga de Roteamento
 DSR adapta-se melhor a cenários com um número maior
de sessões de videofone do que o AODV
― Roteamento na origem
― Modo promíscuo
― Múltiplas rotas
― AODV utiliza mensagens de sinalização

56. 27/07/19 56Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
Mobilidade Baixa
(8 sessões de videofone)
0,00
0,10
0,20
0,30
0,40
0,50
0,60
3X3 4X4 5X5 6X6 7X7 8X8 9X9 10X10
Cenários
CargadeRoteamento AODV DSR
Carga de Roteamento nos cenários de mobilidade baixa com oito
sessões de videofone

57. 27/07/19 57Glaucia M. M. Campos
Análise dos Resultados
1 2 4 8 1 2 4 8 1 2 4 8
DSDV Não -- -- -- Não -- -- -- Não -- -- --
AODV Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não
DSR Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim Não
Mobilidade Baixa
(número de sessões)
Mobilidade Alta
(número de sessões)
Mobilidade Moderada
(número de sessões)
Resultados das Simulações
 Tabela mostra se os requisitos foram atendidos para
cada cenário simulado

58. 27/07/19 58Glaucia M. M. Campos
Considerações Finais
 Protocolo DSDV não atende aos requisitos nem mesmo
para uma sessão de videofone
 Protocolos AODV e DSR apresentam resultados
similares e satisfatórios
 Limitações quanto ao nível de mobilidade e o número de
sessões de videofone
― Cenários de mobilidade alta com 8 sessões de videofone

59. 27/07/19 59Glaucia M. M. Campos
Considerações Finais
 Total de 216 simulações
 3 protocolos de roteamento (DSDV, AODV e DSR)
 8 cenários de rede
 3 níveis de mobilidade
 1, 2, 4 e 8 sessões de videofone
 50Gbytes de informação de saída (compactadas)
 Utilização de um script awk

60. 27/07/19 60Glaucia M. M. Campos
Contribuições
 Não se pode adotar um protocolo de roteamento ad hoc
sem antes fazer uma análise comparativa
 Os protocolos AODV e DSR mais utilizados e
considerados como melhores, apresentam problemas de
escalabilidade
 Cenário híbrido de redes ad hoc
 Requisitos de uma aplicação de videofone

61. 27/07/19 61Glaucia M. M. Campos
Trabalhos Futuros
 Simular outros protocolos de roteamento como TBRPF,
OLSR e ZRP
 Simular cenários matriciais que permitam a definição de
rotas na diagonal