IMPLANTAÇÃO DE REDE SEM FIO MESH PADRÃO 802.11S

Aluno:

Murilo Bauer

Resumo:

O uso da rede sem fio está disponível hoje em diversos dispositivos, como notebooks, ta-blets e celulares usando tecnologias como Wi-fi (IEEE 802.11) e Bluetooth. Um atrativo para o uso dessas redes reside em seu baixo custo de implantação e na possibilidade de obter uma conexão de dados em qualquer ponto dentro de uma área de cobertura. Atualmente, as redes locais sem fio costumam se organizar como redes infraestruturadas, em que uma estação base denominada ponto de acesso (AP – Access Point) encabeça um grupo de dispositivos, interme-diando suas transmissões. Desta forma, para que dispositivos possam se comunicar pela rede sem fio devem primeiro se associar a algum AP. Assim, caso não exista um AP disponível, a comunicação não pode se efetuar. No entanto outras possibilidades de organização existem, tais como redes ad hoc e redes Mesh. Uma rede Mesh não necessita de um ponto de acesso para a comunicação entre dispositivos, pois por definição esses dispositivos podem se comunicar diretamente. Desta forma, cada dispositivo funciona como um roteador dentro da rede sem fio, encaminhando as informações vindas de seus vizinhos de forma cooperativa. As redes Mesh se caracterizam também pela capacidade de seus dispositivos se auto organizarem em caso demudança da topologia, como devido à perda de um nó, quando então a rede estabelece novos caminhos. De forma análoga, devido à sua capacidade de auto-organização, a rede incorpora um novo nó Mesh de forma automática. Por fim, as redes Mesh possibilitam a comunicação por múltiplos saltos. Com isso estas redes apresentam desafios, tais como o desenvolvimento de protocolos de roteamento eficientes e também capazes de melhorar o aproveitamento do canal. A rede Mesh possui diversas aplicações, entre elas citam-se redes doméesticas, institucionais,industriais e metropolitanas. Como exemplo, considere-se um domicílio que possui inúmeros dispositivos, tais como notebooks, celulares e televisões, os quais necessitam em alguns momentos se comunicarem um com o outro ou com a Internet. No caso de uma rede sem fio com ponto de acesso, as mensagens trocadas entre esses dispositivos são por ele intermediadas. Porém, se for usada uma rede Mesh, não há a necessidade de intermediação por um ponto de acesso para que dispositivos dentro da rede possam se comunicar. A auto organização ao na rede Mesh ajuda na escolha de melhores caminhos entre dispositivos, de forma que as mensagens sejam transmitidas para um nó vizinho mais apropriado para atingir o destino. Dado o crescente interesse em redes Mesh, alguns fabricantes criaram produtos capazes de implantarem redes com esse tipo de estrutura, porém usando tecnologias legadas. A estrutura da rede Mesh no escopo de redes sem-fio IEEE 802.11 é objeto do padr ˜ ao IEEE 802.11s, cuja elaboração iniciou em 2004 pelo grupo de estudos “s” (Task Group “s” - TGs). A proposta final foi aprovada em julho de 2011 e publicada no final de Novembro de 2011, e em 2012 foi incorporada ao padrão ao IEEE 802.11-2012. Mesmo antes de ser concluído, diversas empresas, tais como Motorola e Intel, elaboraram produtos seguindo versões preliminares desse padrão. Neste trabalho realizou-se a implantação de uma rede Mesh protótipo no IFSC-SJ usando o rascunho do padrão IEEE 802.11s. Para isso foram usados computadores com sistema operacional Linux, cujo kernel 2.6.28 ou superior possui suporte a essa versão do padrão. Com essa rede se realizaram experimentos para medir a vazão, perda de quadros, atrasos fim-a-fim de quadros e estabilidade da topologia da rede Mesh.

Abstract:

he use of wireless network is available today in many devices such as laptops, tablets and mobile phones using technologies such as Wi-Fi (IEEE 802.11) and Bluetooth. A draw for the use of these networks lies in its low cost of deployment and the possibility of obtaining a data connection anywhere within a coverage area. Currently, wireless local area networks tend to organize themselves as networks infrastructured, in which a base station called Access Point (AP - Access Point) heads a group of devices, mediating their transmissions. In this way, so that devices can communicate over the wireless network must first join any AP. Thus, if there is no AP available, communication can not be effected. However there are other possibilities for the organization, such as ad hoc networks and networks in mesh. A network mesh does not need an access point for communication between devices, since by definition these devices can communicate directly. Thus, each device acts as a router into the wireless network, forwarding the information from its neighbors in a cooperative way. Mesh networks are characterized also by their ability to self organize devices in case of change of topology, such as loss of a node, the network form new paths. Due to its capability of self-organization, the network incorpora-ting a new node in mesh automatically. Finally, in networks mesh allow communication over multiple hops. Thus these networks present challenges as the development of routing protocols able to cope with changes in network topology and also improve the utilization of the channel. The network mesh has many applications, including home networks can be cited, institutional, industrial and metropolitan areas. As an example, consider a household that has a number of devices such as laptops, cell phones, televisions, they need at times to communicate with each other. In the case of a wireless access point, the messages exchanged between these devices are mediated by it. But if you use a network mesh, there is no need for mediation by an access point for devices within the network can communicate. The self-organizing in network mesh helps to choose the best path between devices so that messages are transmitted to a neighboring node to achieve the most appropriate destination. Given the growing interest in networks mesh, some manufacturers have created products to deploy networks with this type of structure, but using legacy technologies. The structure of the mesh network in the scope of wireless networks IEEE 802.11 is the IEEE 802.11s object, whose development started in 2004 by a study group ”s”(Task Group ”s- TGs). The final proposal was approved in July 2011 and published in late November 2011, being part of the IEEE standard 802.11-2012. Even before it was completed, several companies, such as Intel and Motorola, have developed products following preliminary versions of this pattern. In this work it was deployed a prototype Mesh network in IFSC-SJ, which relied on draft standard IEEE 802.11s. This network was composed by computers run-ning Linux operating system, which kernel 2.6.28 or later supports this version of the proposed standard. Using this network it were performed experiments to measure throughput, frame losses, end-to-end delay and topology stability of the Mesh network.

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