Antonio Denilson, Diego Grosmann, Fábio Abrantes, Ronnison Reges, Thiago

Reis

Virtual Mobile Nodes for Mobile Ad Hoc Networks

Mestrado em Ciência da ComputaçãoUniversidade Estado do Rio Grande do Norte – (UERN)Universidade Federal Rural do Semi-Árido – (UFERSA)

SumárioIntrodução;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

Introdução

• Desafio: lidar com o comportamento imprevisível e não confiavél;

• Mobile Node Virtual;• Mobile Point Emulator;

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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

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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;

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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;

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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;

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Trabalhos relacionados

• Geo Quorums (Dolev et al apud [1])– Ponto focal de abstração

• 4 maneiras:

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Ponto Focal VMN Abstract

Nós estáticos Nós dinâmicos

Objetos Atômicos Objetos autônomos

Nenhuma recuperação Recuperação

Alto custo Baixo custo

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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;

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Questões de Projeto relacionada a Nós Móveis em Redes Ad-Hoc Móveis

• Roteamento;• Localização;• Robustez; • Interoperabilidade com redes existentes; • Segurança;

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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.

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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;

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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;

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Nós Móveis Virtuais

Comunicação– Todos os nós “perto”;

• Distância ≤ Rvirt

– Clientes (nós reais);– Outros VMNs;– Pode repetir, reordenar mensagens;

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Nós Móveis Virtuais

• Modelo de sistema VMN

Figura:Componentes da abstração VMN

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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.

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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:

max22 VtRR geoVMN

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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;

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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.

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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;

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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:

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Correção do Mobile Point Emulator

• Prova do Teorema 2• Exemplo o cliente tenta enviar uma

mensagem ao VMN. – Condição 1

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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.

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Discussão e Comentários Finais

Emulação de confiança: Informação de localização; Serviços de comunicação local;

Desenvolvimento de algoritmos: Abstração de VMN; Nível de aplicação;

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Discussão e Comentários Finais

Limitações; Dependência:

Serviços de comunicação local; Confiabilidade e pontualidade do serviço;

Algoritmo: Volume significativo de comunicação; Consumo de energia;

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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.

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Discussão e Comentários Finais

Nós móveis virtuais dinâmicos: Caminhos previamente fixados; Caminhos determinados “on the fly”; Busca melhorar a robustez;

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;

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Cenário de uso

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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;

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Problemática

Buracos na Rede

Zona de entrega móvel

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Zona de Transmissão

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-compactness

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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;

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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.