Uso de redes de autômatos estocásticos – SAN na modelagem e avaliação do protocolo DSR em redes wireless ad hoc

Abstract

A avaliação de desempenho dos protocolos de roteamento de redes Ad hoc é realizada, em sua maioria, através do uso de técnicas e ferramentas de simulação. Através do uso das Redes de Autômatos Estocásticos, surge uma nova alternativa para realizar esta avaliação, já que este formalismo provê grande quantidade de espaços de estados, que era um dos grandes problemas de outros formalismos analíticos. Os protocolos de roteamento para redes sem fio Ad hoc são um fator determinante no sucesso da tarefa de transmissão de dados entre os nodos. Sendo assim, foi avaliado neste trabalho o protocolo DSR - Dynamic Source Routing, que tem como características principais as técnicas de descoberta e manutenção de rota, a fim de garantir a menor - ou melhor - rota dentro de uma rede. A primeira contribuição presente neste trabalho trata diretamente da avaliação deste processo de descoberta de rota, bem como da possibilidade de falhas de transmissão ocorrerem e o processo de manutenção de rota se fazer necessário. Estes resultados estão diretamente ligados aos resultados obtidos avaliando-se o workload dos nodos da rede, que reflete diretamente na utilização das rotas.A segunda contribuição é a análise do comportamento de redes quando estas utilizam uma particularidade do protocolo DSR que é a escuta promíscua (promiscuous listening). Busca-se avaliar se o uso de tal característica auxilia no funcionamento da rede. São apresentados também resultados de avaliação de métricas como vazão com diferentes tamanhos de pacotes e tempos de pausa dos nodos durante a transmissão dentro de uma rede que utiliza o protocolo DSR para o roteamento das informações. Adicionalmente busca-se demonstrar a eficiência das Redes de Autômatos Estocásticos na obtenção destas métricas e assim apresentar este formalismo como uma alternativa para avaliação deste tipo de ambiente, dada a similaridade dos resultados obtidos, se comparados àqueles apresentados na literatura.

The performance evaluation of routing protocols for Ad hoc networks is usually made through simulation techniques and tools. The use of Stochastic Automata Networks is a new alternative to evaluate such protocols, since this formalism can handle very large spaces of states, which it was one of the major problems of other analytical formalisms. The routing protocols for Ad hoc networks are a key factor in the success of the data transmissions task between the nodes, so the DSR - Dynamic Source Routing, protocol was evaluated at this work. DSR protocol main characteristics are the techniques of discovery and maintenance of routes, in order to assure the smaller - or better - route inside a network. The first contribution of this work is the straight evaluation of route discovery process, as well as the possibility of transmission failures and the need of route maintenance. These results are directly connected with the workload of the network, which is directly related to route utilization results. The second contribution is the analysis of networks with a DSR protocol with promiscuous listening in order to evaluate if the use of such characteristic helps the networks behavior. Are also presented evaluation results of metrics like throughput with different packets sizes and nodes pause time during the transmission inside a network that uses the DSR protocol to information routing. Additionally, this work demonstrate the efficiency of the Stochastic Automata Networks formalism to obtain these metrics as an alternative to evaluate this type of environment while similar results were obtained in literature.