La tesi di Giovanni Cappellini analizza l'impatto dei protocolli di routing sull'autonomia dei terminali mobili in reti wireless ad-hoc, confrontando due protocolli principali, OLSR e AODV, attraverso misurazioni pratiche. I risultati indicano che OLSR consuma meno energia durante le trasmissioni e si adatta rapidamente ai cambiamenti della rete. La ricerca suggerisce ulteriori sviluppi in scenari e protocolli futuri.

1. 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 AD-HOC
Relatore: Candidato:
Chiar. mo Prof. Andrea Acquaviva Giovanni Cappellini
Correlatori:
Chiar. mo Prof. Alessandro Bogliolo
Dott. Emanuele Lattanzi

2. Sommario
Giovanni Cappellini
• Contributo
“Routing in reti • Terminali mobili
wireless ad hoc”
hoc”
22/02/2005
• Reti di calcolatori
• Protocollo 802.11b
• MANET
• Protocolli di routing per MANET
• OLSR vs. AODV
• Sperimentazioni pratiche
• Conclusioni e prospettive

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

4. Terminali mobili
Giovanni Cappellini I progressi
“Routing in reti
wireless ad hoc”
hoc”
dell’elettronica
22/02/2005
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.

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

6. Reti di calcolatori
Giovanni Cappellini
“Routing in reti
wireless ad hoc”
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

7. IEEE 802.11
Giovanni Cappellini
Modalità Infrastructured:
“Routing in reti
wireless ad hoc”
hoc”
22/02/2005 Ogni trasmissione di dati è intermediata da un
Access Point o Base Station:

8. IEEE 802.11
Giovanni Cappellini
Modalità Ad-Hoc:
“Routing in reti
wireless ad hoc”
hoc”
22/02/2005 I terminali segnalano la loro presenza e
trasmettono e ricevono dati nel contesto di
un'architettura di rete peer to peer

9. MANET
Giovanni Cappellini
Una rete di terminali mobili connessi
“Routing in reti
wireless ad hoc”
hoc” in wireless in modalità ad hoc è detta
22/02/2005 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.

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

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

12. Protocolli di routing
Giovanni Cappellini Gli algoritmi “classici” vanno adattati,
“Routing in reti
perché la topologia di una MANET cambia
wireless ad hoc”
hoc” continuamente, in maniera improvvisa ed
22/02/2005 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.

13. Famiglie di protocolli
Giovanni Cappellini •Pro Active o Table Driven: ogni nodo
“Routing in reti mantiene in una tabella continuamente
wireless ad hoc”
hoc”
aggiornata le informazioni per
22/02/2005
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

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

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

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

17. OLSR vs. AODV
• AODV: adatto per reti con poco movimento
Giovanni Cappellini
dei nodi, traffico non intensivo; scalabile.
“Routing in reti
wireless ad hoc”
hoc” • OLSR: adatto per applicazioni che non
22/02/2005
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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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