UNIVERSITA DEGLI STUDI DI URBINO CARLO BO Facolt

UNIVERSITA' DEGLI STUDI DI URBINO “CARLO BO” Facoltà di Scienze MM. FF. NN. Corso di Laurea in Informatica Applicata Tesi di laurea STUDIO E CARATTERIZZAZIONE DELL'IMPATTO DEI PROTOCOLLI DI ROUTING SULL'AUTONOMIA DEI TERMINALI MOBILI CONNESSI IN RETI WIRELESS ADHOC Relatore: Candidato: Chiar. mo Prof. Andrea Acquaviva Correlatori: Chiar. mo Prof. Alessandro Bogliolo Dott. Emanuele Lattanzi Giovanni Cappellini

Sommario Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • • • Contributo Terminali mobili Reti di calcolatori Protocollo 802. 11 b MANET Protocolli di routing per MANET OLSR vs. AODV Sperimentazioni pratiche Conclusioni e prospettive

Contributo Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Misure del consumo di potenza dei protocolli di routing basata su hardware reale, non su simulazioni • Confronto dell'impatto sul consumo energetico di due protocolli di routing con diverse caratteristiche

Terminali mobili Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 I progressi dell’elettronica hanno arricchito il mercato di terminali mobili alimentati a batteria. La loro ridotta autonomia costituisce un’importante sfida per ogni tipo di applicazione che li coinvolge.

Reti di calcolatori Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Unire diversi computer in reti locali e unire diverse reti locali in Internet permette di offrire dei servizi e di condividere delle funzionalità.

Reti di calcolatori Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Per unire terminali mobili in una rete o come alternativa al cablaggio in casi in cui risulta inattuabile, esiste un protocollo per la comunicazione su canale wireless, denominato IEEE 802. 11

IEEE 802. 11 Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Modalità Infrastructured: Ogni trasmissione di dati è intermediata da un Access Point o Base Station:

IEEE 802. 11 Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Modalità Ad-Hoc: I terminali segnalano la loro presenza e trasmettono e ricevono dati nel contesto di un'architettura di rete peer to peer

MANET Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Una rete di terminali mobili connessi in wireless in modalità ad hoc è detta MANET, Mobile Ad-hoc NETwork. Si tratta di un'alternativa a infrastrutture danneggiate o mancanti: eventi catastrofici, flotta di navi, acquisizione di dati in ambienti proibitivi.

MANET Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Situazioni di impiego delle MANET

Protocolli di routing Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 In una MANET è possibile installare un protocollo di routing per fare in modo che due nodi distanti possano comunicare con la collaborazione di uno o più nodi interposti

Protocolli di routing Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Gli algoritmi “classici” vanno adattati, perché la topologia di una MANET cambia continuamente, in maniera improvvisa ed imprevedibile. Ci sono varie famiglie di protocolli che annoverano diversi elementi; non esiste un protocollo “definitivo” ma ognuno di essi si adatta ad un certo tipo di rete, in base al numero dei nodi, al loro movimento, al tipo di trasmissioni ecc.

Famiglie di protocolli Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Pro Active o Table Driven: ogni nodo mantiene in una tabella continuamente aggiornata le informazioni per raggiungere ogni nodo della rete • Reactive o On Demand: quando un nodo necessita di trasmettere, richiede alla rete un percorso valido • Hybrid o Hierarchical: i nodi vengono divisi in due livelli diversi e vengono combinate diverse strategie

Famiglie di protocolli Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Power Aware: mirati al risparmio di potenza • Geographical: routing basato sulla posizione fisica dei nodi • Multicast: supporto del multicasting, per applicazioni di videoconferenza. • Geocasting: combinazione dei precedenti

OLSR Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Optimal Link State Routing: Protocollo di routing Pro Active, che minimizza il numero di messaggi di controllo TC permettendo solo agli MPR (Multi. Point Relays) di trasmetterne

AODV Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Ad Hoc On Demand Distance Vector: Protocollo di routing reactive, basato sul vettore delle distanze, con pacchetti di Route Reply, Route Request e Route Error

OLSR vs. AODV Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • AODV: adatto per reti con poco movimento dei nodi, traffico non intensivo; scalabile. • OLSR: adatto per applicazioni che non sopportano la latenza. • AODV e OLSR sono stati scelti per le sperimentazioni per la validità delle loro implementazioni, e perché rappresentanti di due diverse famiglie

Setup Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Tre terminali (un notebook e due palmari) con sistema operativo Debian/GNU Linux, dotati di scheda wireless PCMCIA.

Setup Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Sycard Card Extender per rilevare il consumo di corrente istantaneo della Card. • Hardware e Software National per la cattura delle tracce.

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Trasmissioni di beacon

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Trasmissioni e ricezioni di beacon tra due nodi

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Trasmissioni e ricezioni di beacon fra tre nodi

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Con questa disposizione, aumenta il numero di ricezioni e il consumo di potenza

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Attivazione del protocollo OLSR

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Attivazione del protocollo AODV. Non ci sono differenze di rilievo rispetto a OLSR.

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Routing con protocollo OLSR

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Scambio di messaggi prima dell’inizio della fase di routing

Tracce Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Protocollo AODV con spostamento dei nodi.

Conclusioni Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 • Le trasmissioni e lo spostamento dei nodi hanno evidenziato come OLSR reagisce in maniera instantanea, consumando in questi casi meno energia. • OLSR grazie all’utilizzo degli MPR non evidenzia un maggiore consumo di corrente in stato inattivo.

Prospettive Giovanni Cappellini “Routing in reti wireless ad hoc” 22/02/2005 Questo studio può essere proseguito: • Nuovi scenari • Nuovi protocolli • Svilluppo di un nuovo protocollo