Avaliação de desempenho e mobilidade em redes auto-organizadas

Mestrado em Engenharia de Computadores e TelemáticaAs redes móveis ad hoc (ou auto-organizadas) são um assunto que nos últimos anos tem ganho muita atenção da comunidade científica. Os problemas associados a este tipo de redes foram amplamente estudados e expostos, foram propostas soluções, e algumas até foram tornadas um padrão da indústria. No entanto, a grande maioria do trabalho realizado, é dedicado a resolver só um problema de cada vez. Da mesma forma, as soluções que são testadas por forma a verificar a sua validade, muitas das vezes, são testadas recorrendo a trabalho de simulação. Uma parte do trabalho que é apresentado nesta dissertação de mestrado, junta uma série de protocolos desenvolvidos para redes ad hoc, os quais providenciam funcionalidades como: auto configuração, encaminhamento unicast e multicast, qualidade de serviço e taxação com incentivos numa única solução integrada que interliga as redes ad hoc a redes infra-estruturadas funcionando como uma extensão das mesmas. O demonstrador criado é avaliado de forma experimental, e os resultados obtidos são apresentados e discutidos. Uma vez que a rede ad hoc está interligada à rede infra-estruturada, num ambiente de quarta geração, é também apresentada uma arquitectura que suporta mobilidade de nós entre redes ad hoc e as redes infra-estuturadas que fazem parte do ambiente heterogéneo, e de este para as redes ad hoc é apresentada. A rede geral onde a rede ad hoc é integrada suporta novas tecnologias e tendências em gestão de mobilidade, tais como o protocolo em desenvolvimento IEEE 802.21 Media Independent Handover e gestão de mobilidade baseada em Domínios de Mobilidade Local. A forma como a rede ad hoc se integra com as tecnologias presentes na rede infra-estruturada, e como as especificidades da rede ad hoc são escondidas, é descrita e explicada. ABSTRACT: Mobile Ad hoc network is a subject that has gained lots of attention from the research community in recent years. The problems inherent to this types of networks have been studied and exposed, solutions have been created and even standardized. However, the vast majority of the work performed is dedicated to only one problem at the time. In addition, the tests performed to validate the produced solutions are, most of the times, obtained through simulation work. The work presented in this thesis gathers together a set of ad hoc protocols, providing functionalities such as auto-configuration, unicast and multicast routing, quality of service and charging and rewarding in one integrated testbed, serving as a stub network in a hotspot scenario. A experimental evaluation is performed, and results are presented and discussed. Additionally, since the network belongs to a hotspot of fourth generation, a architecture that supports mobility of nodes between the ad hoc network and infrastructure networks is presented. The general network that includes ad hoc network integrates and supports the new technologies and tendencies in mobility management, such as the IEEE 802.21 Media Independent Handover and mobility management based on Local Mobility Domains. The way the MANET fully integrates with the infrastructure network, and how the ad hoc networks specific characteristics are hidden, is also presented and explained

Mecanismos de facturação segura em redes auto-organizadas

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesAs redes ad-hoc e as redes auto-organizadas constituem uma área de investigação com grande interesse. Estas redes são uteis em cenários onde seja necessária uma rede de baixo custo, elevada adaptabilidade e reduzido tempo de criação. As redes infra-estruturadas, tendo uma gestão centralizada, estão agora a começar a adoptar os conceitos de redes autoorganizadas nas suas arquitecturas. Ao contrário dos sistemas centralizados, redes auto-organizadas requerem que todos os terminais participantes operem de acordo com o melhor interesse da rede. O facto de, em redes ad-hoc, os equipamentos possuírem recursos limitados, pôe em causa este requisito levando a comportamentos egoístas. Este comportamento é espectavel criando problemas nas redes auto-organizativas, ameaçando o funcionamento de uma rede inteira. Algumas propostas foram ja criadas de modo a motivar a sua utilização correcta. Destas, algumas são baseadas em trocas de credito entre utilizadores, outras preveêm a existência de entidades gestoras de creditos. Estas ultimas propostas, que irão ser o foco desta dissertação, permitem a facil integração de redes ad-hoc com redes infra-estruturadas e geridas por um operador. Este trabalho descreve o estado da arte actual e, com algum detalhe, os métodos utilizados e as solucões relevantes para esta area. São propostas duas novas soluções de taxação para estas redes. Ambas as soluções possibilitam a integração das redes com metodos de taxação habituais em redes geridas por operadores. Para além disto, a motivação à participaçãao é aumentada através de incentivos ao encaminhamento de pacotes. Todos os processos são criptograficamente seguros através da utilização de métodos standard como DSA sobre Curvas Elípticas e funções de síntese robustas. As soluções propostas são descritas analiticamente e analisadas, sendo os os resultados obtidos comparados com outra proposta do estado da arte. Um exaustivo trabalho de simulação é igualmente descrito de forma a avaliar as soluções em cenários mais complexos. Os resultados obtidos em simulação são avaliados tendo em conta a variação de várias métricas como mobilidade, carga na rede, protocolo de encaminhamento e protocolo de transporte. No final, a arquitectura, implementação e resultados obtidos com uma implementação real de uma das propostas e os seus resultados analisados.Self-organised and ad-hoc networks are an area with an existing large research community. These networks are much useful in scenarios requiring a rapidly deployed, low cost and highly adaptable network. Recently, infrastructure networks, which are managed in a much centralised form, are starting to introduce concepts of self-organised networks in its architecture. In opposition to centralised systems, self-organisation creates the necessity for all nodes to behave according to the best interest of the network. The fact that in many ad-hoc networks nodes have scarce resources poses some threats to this requirement. As resources decreases, such as battery or wireless bandwidth, nodes can start acting selfishly. This behaviour is known to bring damage to self-organised networks and threatens the entire network. Several proposals were made in order to promote the correct usage of the network. Some proposals are based on local information and direct credit exchange while others envision the existence of a central bank. The later solutions are further elaborated in this thesis, as they make possible integration of ad-hoc network with operator driven infrastructures. This work presents the current state-of-the-art on the area providing a detailed insight on the methods adopted by each solution presented. Two novel solutions are proposed providing charging support for integrated ad-hoc networks. Both solutions provide means of integration with standard management methods found in operator networks. Also, node´s motivation is increased through the reward of nodes forwarding data packets. The entire process is cryptographically secure, making use of standard methods such as Elliptic Curve DSA and strong digest functions. The solutions proposed are described and analysed analytically, comparing the results with other state-of-the-art proposals. Extensive simulation work is also presented which furthers evaluates the solutions in complex scenarios. Results are obtained from these scenarios and several metrics are evaluated taking in consideration mobility, network load, routing protocol and transport protocol. The architecture and results obtained with a real implementation are finally presented and analysed