Encaminhamento com QoS em redes móveis Ad Hoc

Abstract

Nos dias de hoje a grande diversidade e o aumento da capacidade dos dispositivos móveis sem fios e simultaneamente a evolução das aplicações multimédia, criou-se a necessidade de propor e avaliar formas de oferecer garantias de Qualidade de Serviço (QoS) ao tráfego fim a fim nas redes móveis ad hoc (Mobile Ad hoc Networks - MANET). Este tipo de redes tem a vantagem de possibilitar aos utilizadores de dispositivos móveis, estabelecerem rapidamente e sem assistência de um ponto de acesso uma rede entre eles, que potencie a utilização de diversos serviços. Devido às suas características, desde a tecnologia sem fios até à mobilidade dos nós, dotar este tipo de redes de garantias de qualidade de serviço no tráfego fim a fim torna-se um desafio. Esta dissertação propõe um protocolo de encaminhamento com QoS para redes ad hoc, que se designa por Ad hoc QoS Multipath Routing with Route Stability (QMRS), que tem como objectivo suportar aplicações com requisitos de qualidade de serviço, nomeadamente requisitos no atraso fim a fim. Este protocolo tem a possibilidade de encontrar até três rotas de nós disjuntos que cumpram o requisito de QoS. Adicionalmente e com o objectivo de garantir a estabilidade do processo de encaminhamento, usa a potência de sinal das ligações entre nós vizinhos para eleger a rota mais estável, rota essa que passa a ser usada para o reenvio do tráfego. Quando se verifica a existência de rotas com uma estabilidade idêntica, dá-se preferência à rota com menor atraso fim a fim. O protocolo detém também um mecanismo de manutenção, recuperação e verificação de incumprimento do requisito de QoS nos caminhos encontrados. Este protocolo teve como base o protocolo Ad Hoc On-Demand Multipath Routing (AMR), também proposto e implementado no âmbito deste trabalho. Ambos os protocolos foram implementados e avaliados usando o simulador ns-3. Os resultados obtidos através de várias simulações realizadas para cada um dos protocolos implementados, assim como para o protocolo Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) existente no simulador, permitiram verificar que, o protocolo QMRS com os mecanismos existentes de descoberta, manutenção, recuperação rápida de rota e verificação de incumprimento do requisito de QoS nos caminhos encontrados, permite obter resultados significativamente melhores, comparativamente ao protocolo AODV e ao protocolo AMR, no que diz respeito ao atraso fim a fim, taxa de entrega de pacotes no destino e taxa de transferência efectiva.

Nowadays with the increasing of the diversity and the capability of the mobile devices and simultaneously the evolution of multimedia applications, has created the need to propose and evaluate ways of offering guarantees of Quality of Service (QoS) for the end-to-end traffic in the Mobile Ad hoc Networks (MANET). Such networks have the advantage of enabling mobile users, establish quickly and without assistance of an access point a network between them, which make best use of various services. Due to its characteristics, from the fact that it uses a wireless technology up to the impact of node mobility, providing quality of service guarantees in this type of networks for the endto- end traffic becomes a challenge. This thesis proposes a QoS routing protocol for ad hoc networks, which is known as Ad hoc QoS Multipath Routing with Route Stability (QMRS), which aims to support applications with quality of service requirements, namely requirements for the end to end delay. This protocol is able to find up to three disjoint routes that complies with the requirement of QoS. Additionally, and for the purpose of guarantee the stability of the routing process, uses the signal strength of the links between neighboring nodes to elect the most stable route, such route which is now used for forwarding traffic. When it is noted routes with the same stability, preference is given to the route with the lowest end to end delay. The protocol also holds a mechanism for maintenance, recovery and verification of compliance of the QoS requirement in the discovered paths. This protocol was based on the protocol Ad Hoc On-Demand Multipath Routing (AMR), also proposed and implemented during this work. Both protocols have been implemented and evaluated using the simulator ns-3. The results obtained through various simulations for each of the protocols implemented, as well as the Ad hoc On-Demand Distance Vector (AODV) protocol existent in the network simulator, allowed to verify that the QMRS protocol with the existent mechanisms for discovery, maintenance, rapid recovery of route and verification of compliance of the QoS requirement in the discovered paths, allow to obtain results with significant improvements compared to AODV protocol and AMR protocol, with respect to the average end to end delay, packet delivery ratio and throughput.