Proiect Reţele de Calculatoare

1. ProiectReţele de Calculatoare Retele Mobile Ad Hoc multi-hop Profesorcoordonator: Conf. Dr. Ing. Stefan STANCESCU Masterand: Manole-Stefan NICULESCU Facultatea de Electronica, Telecomunicatii si Tehnologia Informatiei

2. Cuprins • Introducere • Retelefara fir bazatepeinfrastructurasi Ad Hoc • Conditiilepe care trebuiesa le indeplineascaMANET • ProblemelereteleiMANET • Solutiiadoptate • Sistemulde Control al Retelei • Intarzierileintr-un Sistem de Control al Retelei • StabilitateasistemuluiNCS • Teoriateletraficului cu coada de asteptare • SimulareamodeluluiMANETmulti-hop • Simulareamodelului Poisson cu un singurproces • Simulareamodelului Poisson cu 3 proceseconcurente • Simulareaunui model multi-nod • Concluzii • Bibliografie

3. Introducere O retea mobila ad-hoc (MANET) este o infrastructura de retea de dispozitive mobile conectate intre ele folosind tehnologie fara fir care se auto-organizeaza. Termenul de ad-hoc se refera la faptul ca reteaua se creeaza pentru un anume scop. Motivulcare a determinat implementarea acestui tip de retea l-a constat in primul rand numarul de echipamente mobilecare au fost introduse pe piata de consum electronic. Fiecare dispozitiv din reteaua MANET poate fi deplasat in orice directie de catre utilizator si astfel, va insemna ca acesta isi va schimba des conexiunea cu celelalte dispozitive.

4. Retelefara fir bazatepeinfrastructura . Fig 1 - Structurauneiretelefara fir bazatepeinfrastructura Comunicatiaintreretelefara fir bazatepeinfrastructura are locintrenodul wireless sipunctul de acces, nu intrenoduri direct conectateintreele.

5. Retelefara fir Ad-hoc Fig 2 - Structurauneiretelefara fir MANET ReteleleMANETsuntretele care nu suntlimitate de necesitateauneiinfrastructuri, exact ca in cazulprezentat anterior sisuntalcatuite din noduri care comunicaprinlegaturifara fir faraajutorulunui element central de control.

6. ConditiileuneireteleMANET MANET trebuie sa indeplineasca cerinte similare cu cele care se gasesc laceleWLAN: Capacitatea – utilizarea protocoalelor bazate pe MAC ce imbunatatesc efectiv capacitatea mediului de transmisiune wireless. Rutarea – folosirea unor protocoale potrivite pentru a guverna rutarea de-a lungul retelei intr-o maniera eficienta. Numarul de noduri – abilitatea de a permite informatiei sa fie rutata in jurul unui numar mare de noduri de-a lungul unor retele multiple. Consumul de baterie – obtinerea unui consum bun pentru o baterie cu durata de viata finita. Aria de acoperire – capacitatea de a acoperi o arie mare fara a avea impact asupra celorlalte domenii de utilizare radio si nici asupra consumului de energie. Acoperirea trebuie sa fie de aproximativ 100-150m radial.

7. ProblemelereteleiMANET Calitateaserviciuluipe o reteaMANETestemultmaidificil de implementatdecatcelintr-o reteatraditionaladeoarecetopologiareteleiestedinamica, iarsemnificatiaexpresiei „garantarearutelor” capata un alt inteles. In acestcaz, echipamentelesunt mobile simigreaza de la un punct la altul. ProtocoaleleMANETtrebuiesafoloseascaeficientresurseledispozitivuluimobilpe care ilguverneaza. Distantadintreechipamenteinfluenteazacalitateaconexiuniisienergiaconsumata de echipamente. Se introducintarzieri in reteadatoritasuprasarciniiprotocoalelor de rutare, a distanteidintrenodurisi a nodurilor care emit concurent date catre o singuradestinatie.

8. Solutiiadoptate Fig. 3 – Schema bloc tipica unui sistem NCS Sistemul de Control al retelei controleaza eficient fluxul de date pe retea si procesele care au loc intre noduri in timpul comunicarii.

9. Intarzierileintr-un Sistem de Control al Retelei

10. StabilitateasistemuluiNCS Stabilitateaestedefinitadreptmentinereaconstanta a traficuluiatatpentruretea cat sipentrusistemul de control. Premisele de la care pornestementinereastabila a sistemuluiNCSsunt: Determinarea si mentinerea nivelelor de congestie din cadrul retelei la un nivel tolerabil; Calcularea si mentinerea unor rate de pierdere a pachetelor acceptabile; Compensarea datelor incomplete sau intarziate primite de la senzor; Implementarea unui controler optim de planificare de sarcini in timp real; Compensarea esantionarii neregulate; Adoptarea dinamica a intervalului de esantionare si a intarzierii medii a pachetului.

11. Teoriateletraficului Fig. 4 – Proces Poisson de modelare a teletraficului • Teoriacozii de asteptare [5] reprezinta un studiumatematic al unui model de asteptare in rand sau in coada/stiva care permiteanalizamatematica a unornumeroaseproceseasociate. Acesteaincludsosirea la intrareacozii, asteptarea in coadasiservireaprimului din element la iesirea din coada.

12. Adaptareaprocesului Poisson la reteleleMANET multi-hop Fig. 5 – Procesul de modelare a teletraficului pentru o retea MANET multi-mod cu multi-legaturi

13. Simulareamodelului Poisson cu un singurproces Fig. 6 – Modelul Poisson pentru cazul unei singure surse, cu coada simpla si server unic Fig. 7 – Localizarea in spatiu a nodului 1 (nod singular)

14. Simularea modelului Poisson cu un singur proces – Rezultate experimentale

15. Simulareamodelului Poisson cu 3 proceseconcurente Fig. 8 – Modelul Poisson pentru cazul 3 surse concurente, cu coada simpla si server unic Fig. 9 – Localizarea in spatiu a nodului 2 (nod singular)

16. Simulareamodelului Poisson cu 3 proceseconcurente – Rezultateexperimentale

17. Simulareaunui model multi-nod Fig. 9 – Modelul agentului Fig. 10 – Modelul controlerului

18. Simulareaunui model multi-nod Fig. 11 – Modelul nodului intermediar Fig. 12– Topologia retelei multi-nod

19. Simulareaunui model multi-nod – Rezultateexperimentale

20. Concluzii • In retelele cu fir exista legaturi specializate care se ocupa de controlul proceselor de retea. • In cazul retelelor fara fir bazate pe infrastructura dispare o parte din legatura fizica dintre echipamentele mobile, acestea conectandu-se prin intermediul unor puncte de acces. • Retele MANET elimina conexiunile fizice. Astfel, echipamentele se conecteaza ad-hoc prin tehnologie fara fir. • Pentru a gestiona traficul pe retea, MANET foloseste mijloace de control bazate pe modelul NCS. • Intarzierile totale ale sistemului sunt reduse utilizand o coada care transmite decalat datele concurente controlerului NCS, in vederea prelucrarii acestora. • Distanta dintre noduri este un factor determinant pentru intarzierile care au loc in sistem si pentru calitatea legaturii dintre nodurile retelei.

21. Bibliografie [1] http://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_ad_hoc_network [2] M. Murray, An introduction to Network Control Systems, California Institute of Technology, 2006, pp. 6-11 [3] A. Tanenbaum, Computer networks 4thed, Ed. PrenticeHall, Indianapolis, 2002, pp235-241 [4] T. Walsh, J. DiCelie, M. Young, B. Peet, Concordia: An infrastructure forcollaborating mobile agents, Ed. LNCS, Berlin, 1997, pp. 86-97 [5] M. Zukerman, Introduction to Queueing Theory and Stochastic Teletraffic Models, 2000 pp. 16-30, 50-52, 59-64. [6] Documentatia utilitarului OPNET ,Tabelul 6.5 – Modele de procese care au loc in coada, v.14.5

22. Intrebări

23. Vămulţumesc!