HYMAD: Hybrid DTN-MANET routing for dense and highly dynamic wireless networks

1. HYMAD: Hybrid DTN-MANET routing for dense and highlydynamic wireless networks Autores: John Whitbeck e Vania Conan Apresentação: Glauco Fiorott Amorim

2. Roteiro • Introdução • Motivação • Proposta do Protocolo HYMAD • Roteamento Intra-grupo • Roteamento Inter-grupo • Simulações e Resultados • Conclusão • Críticas

3. Introdução • A utilização de redes sem fio tem crescido muito nos últimos anos • Redes sem fio Ad Hoc • Não necessita de infra-estrutura • Baixo custo • Auto-configurável • Protocolos de roteamento baseados na conectividade dos nós • Delay/Disruption-Tolerant Network (DTN) • Tolerante a atrasos • Conexões esporádicas • Redes conectadas intermitentemente

4. DTN • Redes onde a conectividade fim-a-fim não é garantida • Enlaces existem em função do tempo • Protocolos de roteamento utilizam o paradigma: store-carry-and-forward

5. F F F F F A D C F E B Protocolo de Roteamento Epidemic

6. D D D D D A C B D E F Protocolo de Roteamento Spray-and-Wait 1 1 1 1 D 4 D D 2 2 C podeentregar a msg a D

7. Problema • Muitos cenários onde: • Redes razoavelmente densas • Mobilidade dos usuários é muito alta • Rede freqüentemente separada em grupos conectados • Nestes cenários, os protocolos tradicionais de redes Ad Hoc e DTNs não são satisfatórios

8. Protocolo HYMAD • A idéia principal é usar todos os grupos de nós ao invés de um nó individual como foco do protocolo DTN • Cada nó regularmente difundi duas mensagens de controle: • Um vetor de distância alterado para todos os membros do seu grupo (mensagem do algoritmo do grupo) • Uma lista de mensagens mantidas pelos membros do seu grupo, com seus respectivos destinos, responsáveis e número de cópias (lista de mensagens no grupo) • Duas fases: roteamento intra-grupo e inter-grupo

9. Roteamento Intra-grupo • Utiliza um algoritmo vetor de distância simples. Cada nó roda periodicamente o algoritmo e difundi seu vetor de distância • Pequena diferença • Se o próximo salto não está disponível, o nó se responsabiliza pela mensagem, armazena em sua lista e avisa aos seus vizinhos • Definição do grupo: • Diâmetro • Preserva a igualdade entre os nós e possibilita a migração entre os grupos com facilidade • Regra: • O grupo irá aceitar um novo membro se o seu diâmetro é menor do que um parâmetro máximo permitido

10. Criação do Grupo b (a:0, b:1, c:1, d:1) (b:0, a:1) (a:0) (b:0, a:1) (d:0, a:1, c:1, b:2) a (a:0) (a:0, b:1, c:1, d:1) (c:0, a:1) (d:0, a:1) (a:0) (a:0, b:1, c:1, d:1) (d:0, a:1, c:1, b:2) (c:0, a:1) (a:0) e c (d:0, a:1, c:1, b:2) (e:0, d:1, a:2) d (a:0, b:1, c:1, d:1) (d:0, a:1) (d:0, a:1, c:1, b:2) (e:0, d:1, a:2)

11. Roteamento Inter-grupo • Utiliza o roteamento Spray-and-wait • Nós de borda conhecem a formação dos grupos adjacentes • Pode pedir mensagens aos nós que mantêm a custódia da mesma para repassar ao outro grupo. Duas possibilidades: • Se o destino da mensagem está no grupo vizinho, requisitar a mensagem e repassá-la • Se seu grupo tem mais de uma cópia, pode requisitar o máx(1, nc/nb+1) e repassá-la, onde: nc é o número de cópias e nb é o número dos nós de borda do grupo

12. Roteamento Inter-grupo • Quando um nó de borda recebe uma cópia de um grupo adjacente ele pode: • Se o destino pertence ao grupo, repassá-la utilizando o roteamento intra-grupo • Caso contrário, selecionar aleatoriamente um membro para ser o responsável pela mensagem • Dois tipos de mensagens são usadas: • Requisição de uma cópia • Redução no número de cópias

13. Exemplo do protocolo de Roteamento

14. Discussões • Reação às mudanças topológicas • Muitas situações podem fazer com que os grupos tenham vários nós responsáveis pela mesma mensagem • Lista de mensagens no grupo e Redução do número de cópias • Gerenciamento do número de cópias • Envia uma requisição de cópia • Estima o número de cópias armazenadas e o número de nós de borda para calcular o número de cópias repassadas • Usa a mensagem de redução de cópias para que os nós responsáveis reduzam o número de cópias

15. Discussões • Escolha do diâmetro do grupo • Escolha do diâmetro envolve um trade-off: • Visão mais atualizada da topologia • Tempo de convergência dos grupos • Dmax deveria ser escolhido para permitir que nós com afinidades pudessem permanecer no mesmo grupo

16. Simulações e Resultados • HYMAD foi implementado no simulador ONE • No cenário padrão, o buffer considerado foi de 100MB, tamanho da mensagem de 10kB/s, velocidade de transmissão de 100kB/s e TTL infinito • Dois tipos de simulação: • Modelo baseado no Random Waypoint • Trace de conectividade Rollernet • 20 rodadas para cada cenário e 95% de intervalo de confiança

17. Simulações e Resultados – Random Waypoint • Overhead nos enlaces x períodos de criação de novas mensagens • Mensagens são criadas a cada segundo

18. Comparação entre os protocolos simulando congestionamento

19. Influência da conectividade da rede

20. Influência do número de cópias

21. Simulação e Resultados - Rollernet

22. Simulação e Resultados - Rollernet

23. Simulação e Resultados - Rollernet

24. Conclusões • Autores identificaram uma nova classe de redes sem fio móveis com alta mobilidade de nós e razoável densidade onde protocolos convencionais de redes ad hoc e DTN não são satisfatórios • Simulações mostram que o HYMAD tem um desempenho melhor que o Spray-and-wait • Existem oportunidade de pesquisa em: • Dmax precisa ser um parâmetro para toda a rede? • Ele poderia ser dinâmico e quais nós deveriam concordar com isso? • Diferentes algoritmos de particionamento de grupo deveriam ser investigados • Pares de protocolos Manet/DNT mais elaborados deveriam ser explorados

25. Críticas • O protocolo proposto deveria ter sido comparado com pelo menos um outro protocolo híbrido • Nos resultados, a comparação é feita na maioria das vezes com o Spray-and-wait clássico, apesar de alguns resultados mostrarem que o Epidemic tem um desempenho melhor • A métrica de atraso deveria ser melhor explorada nos resultados apresentados • As figuras dos resultados deveriam estar melhor distribuídas no artigo para que fossem próximas aos comentários no texto