Algoritmos de difusão cientes da topologia em redes não infraestruturadas

Tese de mestrado em Engenharia Informática (Engenharia de Software), apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2012As redes não infraestruturadas são redes sem fios onde os participantes se movem e comunicam diretamente entre si. Estas são geralmente compostas por dispositivos com menores capacidades de energia e de poder computacional e estão sujeitas à falha e à movimentação de nós. A sua aplicabilidade tem vindo a crescer `a medida que se percebe que estas podem ser uma boa solução em locais onde a instalação de infraestruturas centralizadas seria demasiado dispendiosa, ou em situações de catástrofes naturais. A difusão representa a base para a comunicação entre os participantes e para o desenvolvimento de aplicações de mais alto nível em redes não infraestruturadas. Pelo que desenhar algoritmos de difusão para redes não infraestruturas representa uma tarefa desafiante, uma vez que estes devem ser simultaneamente eficientes e leves em termos de custos de operação. No entanto, os algoritmos de difusão tendem a negligenciar a importância da topologia de rede, o que pode resultar numa quebra de eficiência em topologias de rede não uniformes, especialmente naquelas onde a retransmissão de alguns nós é fundamental para assegurar a propagação de mensagens a outras regiões. A presente dissertação apresenta um novo algoritmo de difusão que favorece as retransmissões desses nós que desempenham um papel chave. Tal como outras propostas, este algoritmo limita-se a usar a informação recolhida localmente por cada nó para decidir as retransmissões, evitando quaisquer troca de mensagens de controlo ou uso de outros mecanismos que permitam dar a conhecer aos nós a sua localização. Deste modo, através de uma melhor interpretação da informação disponibilizada pelas retransmissões dos vizinhos, o algoritmo tenta tornar a decisão de retransmissão mais informada. Os resultados das simulações mostram que, em comparação com outras abordagens, o algoritmo aumenta a taxa de entrega sem sacrificar o tempo de vida dos dispositivos com um aumento no número de retransmissões.Mobile Ad hoc Networks are wireless networks defined by their lack of supporting infrastructures, where participants can move freely and communicate directly with each other. They are generally composed by devices with lower energy and computation capabilities, and are susceptible to node failure and movement. The interest on these networks has been increasing as they can be used in a widely number of scenarios, like in emergency situations, surveillance, or even in remote locations where it is too expensive to deploy supporting infrastructures. Broadcasting represents the foundation for communication and higher level application development in ad hoc and sensor networks. Therefore, designing broadcasting protocols is a challenging task, as they have to be simultaneously efficient and lightweight. However, broadcast algorithms tend to overlook the importance of the network topology, what may result in efficiency loss in heterogeneous node topologies, specially those where the retransmission of a few nodes is fundamental to ensure the broadcast propagation to large regions of the network. This report proposes a novel broadcasting algorithm that favours the retransmission of the key nodes. Like others approaches, the algorithm uses exclusively the information gathered locally at each node to decide to retransmit, avoiding any control message exchanges or the use of other mechanisms that allow nodes to know their location. Instead, novel interpretations of the information made available by other’s retransmissions allow nodes to make more informed decisions. Simulation results show that, in comparison with other approaches, the algorithm increases the delivery ratio without sacrificing device’s lifetime with an increase in the number of retransmissions