10 aplic- telematicas

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Mg.Ing. Wilbert Chávez IrazabalMg.Ing. Wilbert Chávez Irazabal

Redes ad hoc Redes ad hoc

Universidad Nacional de San Marcos Universidad Nacional de San Marcos Facultad de Ingeniería Electrónica y ElectricaFacultad de Ingeniería Electrónica y Electrica

Como redes distribuidas, en el caso de tecnologías

inalámbricas reciben el nombre de MANETs (Mobile Ad Hoc

Networks)

Definición Definición Redes ad hocRedes ad hoc


Redes inalámbricas en las que no hay una infraestructura previa, sólo los propios terminales móviles.

Como redes distribuidas, en el caso de tecnologías

inalámbricas reciben el nombre de MANETs (Mobile Ad Hoc

Networks)

Redes ManetRedes Manet


Redes inalámbricas en las que no hay una infraestructura previa, sólo los propios terminales móviles.



Las redes Ad Hoc los nodos que la forman están dotados de movilidad, esto implica que, generalmente, no exista una topología fija, más bien la topología va a ser cambiante.

Las redes inalámbricas, los nodos no se conectan a puntos de acceso, si no que se conectan directamente a otros nodos. Esto supone que cada nodo disponga de una alta conectividad, ya que puede estar conectado a uno o a varios nodos a la vez. La retransmisión de datos y de paquetes de control se hace sobre un medio compartido empleando ondas electromagnéticas, éste tipo de ondas conllevan una disipación de la señal con la distancia recorrida.

Características e inconvenientes:

Cada nodo dispone de un área de retransmisión limitada. Así mismo, existe la posibilidad de colisión de las ondas con distintos objetos del medio o, simplemente, con otras ondas Estas colisiones producen interferencias en la señal, las cuales hacen que la tasa de errores sea más elevada.

Respecto al empleo de un medio compartido tenemos que añadir dos características vitales de las redes Ad Hoc:

• La primera es que el ancho de banda del canal es limitado. Este punto es muy importante a la hora de diseñar un protocolo ya que el envío de paquetes de control que realice cada nodo no debe de ser elevado para no desaprovechar aún más el ancho de banda, reducido, si cabe, por las interferencias. El empleo de cabeceras de los paquetes reducidas, ayudan a aprovechar el ancho de banda del mismo.

• La segunda, es que al ser un medio compartido nodos ajenos a la red pueden tener acceso a la información y a los paquetes que circulan por el medio. El tema de la seguridad tendrá que ser desarrollarse.


Redes ManetRedes ManetCaracterísticas e inconvenientes:


Redes ManetRedes ManetCapa Física:

Los nodos pertenecientes a una red inalámbrica se comunican entre si utilizando como medio de transmisión el espacio libre, mediante canales de radiofrecuencia (RF).

Los canales de radiofrecuencias presentan características que dificultan la calidad de servicio en redes inalámbricas, algunas de los efectos que sufre la señal cuando se transmite en un canal RF son: el efecto Doppler, la atenuación de la señal, el desvanecimiento por multitrayecto, etc.

Lo más común, es que los nodos de las redes ad hoc cuentan con antenas omnidireccionales que les permite comunicarse con cualquier otro dispositivo dentro de su rango de cobertura, el uso de este tipo de antenas influye en la velocidad de transmisión de las redes ah doc.


Redes ManetRedes ManetCapa MAC:

En general, existen básicamente dos categorías principales de protocolos de control de acceso al medio: Protocolos de acceso aleatorio, en los cuales los nodos compiten entre sí para ganar el acceso al medio de transmisión compartido.Protocolos de acceso controlado, en los cuales un nodo maestro o de infraestructura decide cuál de los nodos puede acceder al medio de transmisión en cada momento.La falta de una infraestructura y la naturaleza peer-to-peer de las redes ad hoc hacen que los protocolos de acceso aleatorio sean la opción natural para el control del acceso al medio en redes ad hoc



Protocolos MAC de acceso aleatorio utilizados en las redes ad hoc tenemos a los siguientes: MACA (Multiple Access with Collision Avoidance), MACAW (MACA with Acknowledgment), MACA-BI (MACA by Invitation) y FAMA (Floor Acquisition Multiple Access). De entre las diversas propuestas, el Comité IEEE 802.11 eligió a CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), una variante de MACA, como la base para sus estándares, debido a su inherente flexibilidad y porque resuelve los problemas de los terminales oculto y expuesto a través del sencillo mecanismo de intercambio de señales de control RTS/CTSDATA/ACK.



Entre los Protocolos MAC de Acceso Controlado se encuentran los siguientes:

TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access)CDMA (Code Division Multiple Access)TSMA (Time Spread Multiple Access).


Redes ManetRedes ManetCapa de Red

Los protocolos de encaminamiento para redes ad hoc se clasifican en dos categorías principales:

Protocolos ProactivosProtocolos ReactivosProtocolo Híbridos


Redes ManetRedes ManetCapa de Red


Redes Manet-Capa de Red Redes Manet-Capa de Red Protocolos Proactivos:Protocolos Proactivos:

Mantienen las tablas que almacenan la información de encaminamiento periódicamente actualizada ante cualquier cambio en la topología de la red.Disparan un mecanismo de propagación de actualización a través de la red, con el fin de mantener una idea real de su estado en ese instante.

Entre este tipo de protocolo tenemos:DSDV (Destination-Sequenced Distance-Vector).WRP (Wireless Routing Protocol).CGSR (Cluster Gateway Switch Routing).FSRP (Fisheye State Routing Protocol).OLSR (Optimizad Link-State Routing).TBRPF (Topology Dissemination Based on Reverse-Path Forwarding).


Redes Manet-Capa de Red Redes Manet-Capa de Red Protocolos Proactivos:Protocolos Proactivos:

Este tipo de protocolo puede causar una cantidad importante de paquetes de señalización (overhead) que afecte la utilización del ancho de banda, el caudal (throughput), así como el consumo de energía.

La ventaja es que las rutas a cada destino están siempre disponibles sin el incremento de paquetes de señalización que ocasiona un mecanismo de descubrimiento de rutas, pero tales protocolos tienen problemas para funcionar adecuadamente cuando en la red se presenta una alta tasa de movilidad o cuando hay un gran número de nodos en la red.


Redes Manet-Capa de Red Redes Manet-Capa de Red Protocolos Reactivo:Protocolos Reactivo:

Protocolos de encaminamiento por demanda o reactivos se caracterizan por iniciar un mecanismo de descubrimiento de ruta cuando una fuente necesita comunicarse con un destino al cual no sabe cómo llegar.

El descubrimiento de ruta se realiza normalmente mediante una inundación de la petición.

El encaminamiento por demanda requiere menos overhead que el encaminamiento basado en tablas (proactivo), pero incurre en un retraso de descubrimiento de ruta cada vez que se requiere un nuevo camino.


Redes Manet-Capa de Red Redes Manet-Capa de Red Protocolos Reactivo:Protocolos Reactivo:

El protocolo DSR (Dynamic Source Routing) que ya es un RFC experimental.

El protocolo AODV (Ad hoc On- Demand Distance Vector) ya es un RFC experimental.

El protocolo de encaminamiento DYMO (Dynamic MANET On-demand) es el último protocolo reactivo unicast que está siendo considerado por el MANET-WG para convertirse en RFC, pero se encuentra apenas en sus primeras fases para lograrlo.


Redes Manet-Capa de Red Redes Manet-Capa de Red Protocolos Híbridos:Protocolos Híbridos:

Entre estos tipos de protocolos tenemos:

HSLS

ZRP


Redes Manet Redes Manet Capa de transporte:Capa de transporte:

Los principales protocolos de transporte de la Internet, TCP (Transmisión Control Protocol) y UDP (User Datagram Protocol), en entornos ad hoc.

Entre estas mejoras está el emplear mecanismos de señalización explícita que permitan tener un TCP “amigable” con las redes ad hoc, para que no active, erróneamente, el mecanismo de control de congestión ante la pérdida de la ruta entre el nodo fuente y el destino final debida a un fallo en el enlace.


Esta en propuesta la creación de TPA (Transport Protocol for Ad hoc Networks), especialmente diseñado para entornos ad hoc, que incluye mecanismos para detección de pérdida del enlace y recuperación de ruta, además de que establece un mecanismo de control de congestión diferente al de TCP.

Los protocolos de transporte SCTP (Stream Control Transfer Protocol) y el MRTP (Multiflow Realtime Transport Protocol) han sido especialmente diseñados para ofrecer un mejor transporte de datos a las aplicaciones de tipo media-streaming y de tiempo real.

Redes Manet Redes Manet Capa de transporte:Capa de transporte:


Redes Manet Redes Manet Capa de aplicaciónCapa de aplicación

Las aplicaciones de transmisión de datos que pueden conformarse con una entrega de datos bajo la filosofía de Best Effort.Sin embargo, Internet también se utiliza actualmente para otros tipos de aplicaciones, como aquellas que permiten el acceso en tiempo real a contenidos de audio y vídeo en repositorios remotos que producen flujos continuos de datos (streams), así como aplicaciones multimedia interactivas de tiempo real, como la voz sobre IP (Video over Internet Protocol, VoIP) o telefonía IP (IP Telephony), la vídeo conferencia y la vídeo telefonía, que demandan a la red de transporte ciertas garantías mínimas de retardo en la entrega de paquetes, de variación de este retardo y de ancho de banda.


Redes Manet Redes Manet

Aplicaciones Aplicaciones

MilitarMilitar DomoticaDomotica SeguridadSeguridad MonitorizaciónMonitorización TransportesTransportes



Prototipo que empleaba motas MICA2 con sensores de sonido de bajo precio para la detección de francotiradores.El sistema es capaz de localizar el origen de un disparo, con precisión de 1 metro y latencia de 2 segundos, con tal de que esté separado 0,4 segundos de un segundo disparo.Otro ejemplo en la industria del armamento, actualmente en fase de desarrollo avanzado: un campo minado auto-regenerable, se trata de una red Ad-Hoc donde cada nodo es una mina anti-tanque. Si el enemigo abre una brecha en el campo, las minas lo perciben y tienen la capacidad de desplazarse para volver a cerrar el campo.

Militar:



Dispositivos heterogéneos de diferentes fabricantes podrán comunicarse entre sí, librando al usuario de tareas triviales. Las luces pueden atenuar su intensidad cuando se encienda el televisor o el televisor reducir el volumen cuando suene el teléfono. Cada persona puede tener su propio perfil, al que se adapte de forma automática la temperatura, la luz, la música, la televisión o el ordenador, tanto en casa como en la oficina.

Domótica:



Hay muchos elementos que pueden llegar a ser muy peligrosos: Escapes de gas, instalaciones eléctricas en mal estado, contaminación de agua o aire, etc. Que un sensor perciba esto suele ser sencillo, el factor determinante es poder comunicarlo de forma adecuada en el sitio adecuado y con un coste adecuado. Muchos sistemas de seguridad han demostrado ser poco eficaces, bien por ser demasiado complicados y caros como para aplicarse masivamente, bien por estar muy limitados por la dependencia de las baterías, por emplear diferentes tecnologías propietarias no compatibles, o por no estar bien preparados para entrar en una red de comunicaciones.

Seguridad:



De instalaciones: la lectura de los contadores de agua y electricidad puede hacerse mediante una red de sensores, habrá un nodo por vivienda de un edificio o un barrio sin necesidad de tender nuevos cables. Un nodo principal recopilará la información para enviarla a la compañía suministradora.De esta misma forma se pueden monitorizar cableado eléctrico o cañerías de agua o gas, sin necesidad de un cableado paralelo.

Monitorización :

El Vehicular Ad-Hoc Network, es una red ad-hoc donde sus nodos se corresponden a vehículos (coches, camiones, autobuses).

Los nodos formaran la red en pleno movimiento (por ejemplo mientras se circula por una autopista), por tanto, nodos que se mueven de forma arbitraria.

Redes VanetRedes Vanet


Redes VanetRedes Vanet


Transportes :

Car to Car Car to Infraestructura

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