Study of ad hoc networks with DSR algorithm and multi-hop transmissions

Abstract

RESUMO: Nos últimos anos, várias tecnologias móveis surgiram para fornecer acesso usando a infraestrutura Internet Protocol (IP) para redes locais sem fio (WLAN), permitindo a interconexão entre dispositivos como telefones celulares, assistentes digitais pessoais (PDAs), computadores e outros. Essas tecnologias têm como principais vantagens a comunicação onipresente, ou seja, a qualquer momento, em qualquer lugar e sem a necessidade de conexão com fio. As redes móveis sem fio ad hoc (MANETs) são arquiteturas de rede que atraíram grande interesse porque são desprovidas de um nó controlador central. Essas redes são intrinsecamente mais robustas e podem ser implantadas sem uma infraestrutura física tradicional. Devido ao baixo custo e à ampla disponibilidade de alguns dispositivos de comunicação móvel, as redes sem fio podem ser construídas com facilidade, preço acessível e sem a necessidade de uma infraestrutura física. Um dos principais desafios das MANETs é definir o roteamento de dados e calcular a melhor rota usando critérios heurísticos, para que os pacotes de dados fluam pela rede e cheguem ao destino final consumindo o mínimo de energia, com o menor atraso possível, em um ambiente que geralmente tem uma alta complexidade estrutural. O foco desta dissertação é estudar algoritmos de roteamento para redes sem fio, em particular para redes ad hoc, considerando a alta mobilidade que os nós podem enfrentar e identificar as mínimas condições para o envio de dados. Como aplicação deste estudo, são realizadas simulações de redes ad hoc sem fio usando o protocolo DynamicSourceRouting (DSR). Esse protocolo foi desenvolvido principalmente para redes de área pessoal (PANs), para fornecer conexão sem fio a dispositivos móveis de baixo consumo de energia e com demandas de tráfego de baixo a médio. Neste trabalho, simulações usando diferentes parâmetros são realizadas usando os modelos de propagação de terra plana, espaço livre e sombreamento. Além disso, os resultados apresentados aqui indicam que os modelos terra plana e espaço livre funcionam de maneira semelhante com necessidade de ajustes no rádio (potência de transmissão, etc.). O estudo também destaca a influência do modelo de propagação sombreamento no desempenho do sistema e mostra as dificuldades do algoritmo em manter rotas em ambientes com desvanecimento grave.

ABSTRACT: In recent years, a number of mobile technologies have emerged to provide access using IP (Internet Protocol) infrastructure for WLAN (Wireless Local Area Networks), enabling interconnection between devices such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), computers and others. These technologies have the main advantages of ubiquitous communication, i.e., anytime, anywhere and without the need for wired connection. MANETs (Mobile ad hoc Wireless Networks) are network architectures that have attracted great interest because they are devoid of a central controller node. These networks are intrinsically more robust and can be deployed without a traditional physical infrastructure. Due to the low cost and wide availability of some devices, wireless networks can be built easily, affordable, and without the need of a physical infrastructure. One of the main challenges for MANETs is to define data routing and calculate the best route using heuristic criteria, for the data packets to flow through the network and arrive at their final destination consuming the minimum energy, with the smallest possible delay, in an environment that often has a high structural complexity. This dissertation focus is to study routing algorithms for wireless networks, in particular for ad hoc networks, considering the high mobility that the nodes may experience and identifying the minimum conditions for sending data. As an application of this study, a simulation of a wireless ad hoc network using DSR (Dynamic Source Routing) protocol is performed. This protocol was developed primarily for PANs (Personal Area Networks), to provide wireless connection to low-power mobile devices with low to medium traffic demands. In this work, simulations using different parameters are performed using two-ray ground, free-space and shadowing propagation models. In addition, the results presented here indicate that two-ray ground and free-space models perform similarly with need of radio adjustments. The study also highlights the ininfluence of shadowing in the system performance and shows the difficulties for the algorithm to maintain routes in severe fading environments.