Tese de mestrado. Mestrado Integrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores - Major Telecomunicações. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Submitted by Mayara Nascimento (mayara.nascimento@ufba.br) on 2017-05-25T10:43:35Z No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-05-25T12:17:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-25T12:17:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 openwimesh-mob-thesis.pdf: 2880119 bytes, checksum: 22b2ecda798a5886836af27bd7152027 (MD5) / As Redes em Malha Sem Fio (WMN, do inglês Wireless Mesh Networks) têm sido apontadas como solução vantajosa para provimento de infraestrutura sem fio, principalmente, quando comparadas com outras arquiteturas baseadas no padrão IEEE 802.11. Adicionalmente, o uso de dispositivos móveis tem crescido de tal maneira que redes Wi-Fi ubíquas e suporte a mobilidade transparente são requisitos cruciais para os provedores de rede. De modo a proporcionar uma boa experiência de mobilidade aos usuários, a rede sem fio deve prover handoff transparente aos clientes móveis, preservando as métricas de QoS e QoE em níveis aceitáveis para acomodar aplicações de tempo real e de multimídia interativa, cuja utilização torna-se cada vez mais popular. Não obstante, as estratégias de gerenciamento de mobilidade tradicionais, baseadas no padrão 802.11, incorrem em latência e degradação da QoS na rede, impactando negativamente o desempenho das aplicações. Desse modo, este trabalho propõe uma nova estratégia de handoff definido por software e baseado em monitoramento passivo da qualidade dos enlaces. Nessa estratégia, o processo de handoff é inteiramente controlado pela rede, o que permite mobilidade transparente aos usuários e não requer qualquer mudança nos dispositivos do cliente. Assim, as principais contribuições deste trabalho são: i) propor uma métrica de qualidade de enlaces Wi-Fi, a fim de identificar oportunidades de handoff , baseado em monitoramento passivo; ii) propor um algoritmo de gerenciamento de handoff composto pelas estratégias de decisão e execução do handoff , além da seleção de AP para o cliente móvel, os quais, em conjunto, melhoram a experiência de mobilidade e otimizam o uso dos recursos de rede; e iii) desenvolver um protótipo como prova de conceito dessas estratégias, através do framework OpenWiMesh. Foi realizada uma análise detalhada sobre o desempenho da proposta, comparando-a com uma estratégia baseada no protocolo B.A.T.M.A.N. e handoff controlado pelo cliente. Os resultados mostram que a proposta de gerenciamento de handoff melhorou em até 70% as métricas de QoE durante a mobilidade de clientes, ao passo que manteve métricas chave de QoS abaixo de limites de restrição para aplicações de tempo real.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2014-09-11T11:50:01Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao Diego Americo Guedes.pdf: 971567 bytes, checksum: a39a61e190ff600e318da0dd24eb108c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-11T11:50:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao Diego Americo Guedes.pdf: 971567 bytes, checksum: a39a61e190ff600e318da0dd24eb108c (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this work we present and evaluate a modeling methodology that describes the creation of a topology for wireless mesh networks, and how this topology changes over time. The modeling methodology is based on network science, which is a multidisciplinary research area that has a lot of tools to help in the study and analysis of networks. In wireless mesh networks, the relative importance of the nodes is often related to the topological aspects, and data flow. However, due to the dynamics of the network, the relative importance of the nodes may vary in time. In the context of network science, the concept of centrality metric represents the relative importance of a node in the network. In this work we show also that the current centrality metrics are not able to rank properly the nodes in wireless mesh networks. Then we propose a new metric of centrality that ranks the most important nodes in a wireless mesh network over time. We evaluate our proposal using data from a case study of the proposed modeling methodology and also from real wireless mesh networks, achieving satisfactory performance. The characteristics of our metric make it a useful tool for monitoring dynamic networks. / Neste trabalho, apresentamos e avaliamos uma modelagem que descreve a criação de uma topologia para redes em malha sem fio e como essa se altera no tempo. A modelagem é baseada em ciência das redes (network science), uma área multidisciplinar de pesquisa que possui uma grande quantidade de ferramentas para auxiliar no estudo e análise de redes. Em redes em malha sem fio, a importância relativa dos nós é frequentemente relacionada a aspectos topológicos e ao fluxo de dados. Entretanto, devido à dinamicidade da rede, a importância relativa de um nó pode variar no tempo. No contexto de ciência de redes, o conceito de métricas de centralidade reflete a importância relativa de um nó na rede. Neste trabalho, mostramos também que as métricas atuais de centralidade não são capazes de classificar de maneira adequada os nós em redes em malha sem fio. Propomos então uma nova métrica de centralidade que classifica os nós mais importantes em uma rede em malha sem fio ao longo do tempo. Avaliamos nossa proposta com dados obtidos de um estudo de caso da modelagem proposta e de redes em malha sem fio reais, obtendo desempenho satisfatório. As características da nossa métrica a tornam uma ferramenta útil para monitoramento de redes dinâmicas.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:48:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DhiegoFC_DISSERT.pdf: 2315369 bytes, checksum: 0b56b1d402d2c768528a0bcc9847d87f (MD5) Previous issue date: 2014-03-31 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / A Wireless Mesh Network (WMN - Wireless Mesh Network) IEEE 802.11s standard to become operational it is necessary to configure the parameters that meet the demands of its users, as regards, for example, the frequency channels, the power antennas, IPs addresses, meshID, topology, among others. This configuration can be done via a CLI (Command - Line Interface) or a remote interface provided by the equipment manufacturer, both are not standardized and homogeneous, like black boxes for the developers, a factor that hinders its operation and standardization. The WMN, as a new standard, is still in the testing phase, and tests are necessary to evaluate the performance of Path Discovery Protocol, as in this case of HWMP (Hybrid Wireless Mesh Protocol), which still has many shortcomings. The configuration and test creation in a WMN are not trivial and require a large workload. For these reasons this work presents the AIGA, a Management Integrated Environment for WMN IEEE 802.11s, which aims to manage and perform testbeds for analyzes of new Path Discovery Protocols in a WMN / Por serem redes com diversas caracter?sticas interessantes como auto-organiza??o e toler?ncia a falhas, as Wireless Mesh Networks (WMN) vem sendo estudadas a bastante tempo pela comunidade cient?fica. Muitos desses estudos tipicamente s?o conduzidos utilizando redes em ambientes controlados conhecidos como testbeds. Al?m disso, ap?s a conclus?o do processo de padroniza??o do IEEE 802.11s as WMN baseadas nessa tecnologia vem sendo cada vez mais utilizadas como redes de produ??o nas organiza??es. Como s?o redes bastante flex?veis no que diz respeito ao seu modo de opera??o, pois suportam um elevado n?mero de par?metros de configura??o, a tarefa de gerenciamento dessas redes tende a ser muito complexa. N?o existe uma configura??o ideal que atenda a qualquer cen?rio, sendo preciso identificar o conjunto de valores que oferecem o melhor desempenho para cada caso. Desse modo, ap?s a configura??o da rede ? importante verificar se ela se comporta conforme esperado. Para isso, ? necess?rio injetar tr?fego na rede e monitorar seu comportamento. Este trabalho prop?e o AIGA, um Ambiente Integrado de Ger?ncia para Redes em Malha Sem Fio IEEE 802.11s, que facilita o gerenciamento de WMNs de produ??o bem como da utiliza??o de testbeds para realiza??o de experimentos

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2319492 bytes, checksum: 7322dcd074c1c36c3d7750aad585ca51 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increasing popularity and demand of wireless networks, over the past few years, has led to new challenges that stimulate the development of technology to build better standards and protocols. In such a context arises the Wireless Mesh Networks (WMN) which are low cost, self-organized and self-configurable networks that are easy to deploy and are fault tolerant. The WMN are aiming to achieve better performance, greater reliability and flexibility when compared to other wireless networks. These networks can provide an infrastructure consisting of dedicated devices for routing, strategically placed to achieve adequate coverage, providing connectivity within the coverage area for mobile clients. Therefore, these networks need to adapt to topology changes that can occur at any time. To allow this adjustment a routing protocol is required. An important component of a proactive routing protocol is a network topology discovery protocol, which disseminates link-state updates messages over the network. The proactive protocols usually have a high message overhead. However, a high message overhead has a major impact on the performance of a routing protocol and can lead to scalability problems. In such a context, the main contribution of this work is to build a reliable link-state dissemination protocol, called MLSD specially designed for RMSF whose goals are to reduce the messages overhead and reduce the total messages sent to advertise topology changes. / O aumento da popularidade e da demanda das redes sem fio ao longo dos últimos anos tem levado a novos desafios que estimulam o desenvolvimento da tecnologia na busca de melhores padrões e protocolos. Neste contexto, surgem as Redes em Malha Sem Fio - RMSF (Wireless Mesh Networks WMN), que são redes de baixo custo, que tem a capacidade de se organizar e se configurar automaticamente, de fácil implantação e com capacidade de tolerância a falhas. As RMSFs buscam alcançar melhor desempenho, maior confiabilidade e flexibilidade quando comparadas a outras redes sem fio. Estas redes podem fornecer uma infraestrutura formada por dispositivos dedicados à tarefa de roteamento, com seu posicionamento planejado para obter cobertura satisfatória, proporcionando conectividade dentro da área de cobertura para os clientes móveis. Por isto, estas redes precisam se adaptar a alterações de topologia, que podem ocorrer a todo o momento. Para permitir esta adaptação é necessário um protocolo de roteamento. Um componente importante de um protocolo de roteamento proativo é um protocolo de descoberta de topologia da rede, no qual as modificações na topologia da rede são divulgadas através de mensagens de atualização. Entretanto, protocolos proativos possuem uma alta carga de mensagens. Uma carga elevada de mensagens tem grande impacto no desempenho do protocolo de roteamento e podem levar a problemas de escalabilidade. Neste contexto, a principal contribuição deste trabalho é a construção de um protocolo de divulgação dos estados dos enlaces com garantia de entrega, chamado Mesh Network Link State Dissemination Protocol - MLSD, projetado para RMSFs, cujos objetivos são reduzir a carga de mensagens de atualização na rede e reduzir o total de mensagens enviadas para divulgar as atualizações.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-05T15:35:28Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Micael Oliveira Massula Carvalho de Mello - 2014.pdf: 489311 bytes, checksum: 15900b2c2d82201091cb1f73eeb459f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-03-06T10:37:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Micael Oliveira Massula Carvalho de Mello - 2014.pdf: 489311 bytes, checksum: 15900b2c2d82201091cb1f73eeb459f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T10:37:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Micael Oliveira Massula Carvalho de Mello - 2014.pdf: 489311 bytes, checksum: 15900b2c2d82201091cb1f73eeb459f4 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Wireless Mesh Networks (WMNs) are infrastructures with autonomic properties, such as self-organization and self-recovery, which can be developed with widely available technologies and low cost solutions. Besides their current applications, such as community networks and broad-band Internet access, WMNs can offer contributions in the context of the Internet of Things and help to build robust infrastructures to smart energy networks, among other uses. However, WMNs usually have performance issues due to overload in certain parts of the network and interference in wireless links. In this context, it is important that solutions are used to promote load-balancing and to mitigate interference between wireless links. Research in this area shows that one of the most promising approaches are in the subject of the joint routing and channel assignment. However, most of the previous works depends on the knowledge of the network traffic and handle flows with low granularity. In this thesis, we handle the performance problem in WMNs, in particular those having multiple radios and multiple available channels, using a joint approach, but without the mentioned restrictions. Our proposal is a joint heuristic, whose main contribution is the routing, which pursues the compromise between load-balancing and the path length of the network flows. We have developed our proposal in the Network Simulator 3 (ns-3) and have compared it with other works in literature. We found that our heuristic provides throughput improvements in most of the analyzed scenarios, besides promote greater justice between the flows that compete for resources. / Redes em Malha Sem Fio - Wireless Mesh Networks (WMNs) são infraestruturas com propriedades autonômicas, como auto-organização e autorrecuperação, que podem ser implementadas com tecnologias amplamente disponíveis e de custo acessível. Além de suas aplicações atuais, como redes comunitárias e redes de acesso à Internet, as WMNs podem auxiliar na comunicação de Internet das Coisas e constituir infraestruturas robustas para redes inteligentes de energia, dentre outros usos. No entanto, WMNs geralmente apresentam questões relativas a desempenho devido a fatores como sobrecarga em determinadas partes da rede e interferências nos enlaces sem fio. Nesse contexto, é importante que sejam utilizadas soluções que promovam balanceamento de carga na rede e que minimizem as interferências entre os enlaces sem fio. A pesquisa nessa área tem mostrado que uma das abordagens mais promissoras consiste em tratar de maneira conjunta o roteamento e a atribuição de canais. Porém, a maior parte dos trabalhos dependem de conhecimento prévio do tráfego da rede e tratam fluxos com baixa granularidade. Nesta dissertação, tratamos o problema de desempenho em WMNs, em especial as que possuem múltiplos rádios e múltiplos canais disponíveis, utilizando uma abordagem conjunta, mas sem as restrições anteriores. Nossa proposta é uma heurística conjunta, cuja principal contribuição está no roteamento, o qual persegue um compromisso entre o balanceamento de carga e o comprimento dos caminhos seguidos pelos fluxos. Implementamos nossa proposta no Network Simulator 3 (ns-3) e a comparamos com outros trabalhos da literatura. Verificamos que nossa heurística apresenta ganhos de vazão na maior parte dos cenários avaliados, além de promover maior justiça entre os fluxos que concorrem pelos recursos.