U.O. ISTI/CNR
WP5 -WP 6
Erina Ferro
e-mail:[email protected]
Tel. 050-315.3070
Area della Ricerca del CNR di Pisa
Via Moruzzi 1, 56124 Pisa
Rendicontazione Imo anno
1 Marzo 2004, Milano
ISTI/CNR
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ISTI RESPONSABILE PER….
L’Unita’ Operativa
ISTI del CNR e’
responsabile dei seguenti due WP:
WP5: Protocolli per reti MANET
WP6: Protocolli per l’interconnessione rete
MANET- rete fissa tramite link satellitario
e partecipa all’attivita’ del seguente task:
WP4: Midleware, di cui e’ responsabile il
DEIS di Bologna
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WP5: Protocolli per reti MANET
OBIETTIVI nel Imo anno:
• Task 1) Sperimentazione di una MANET single hop
IEEE802.11. Questo task ha il compito di valutare le
caratteristiche di una MANET single-hop costruita utilizzando
schede di rete IEEE 802.11 commercialmente disponibili.
• Task 2) Definizione e realizzazione di una rete MANET
semplificata. Questo task ha il compito di definire ed
implementare una MANET multi-hop semplificata.
• Task 3) Analisi dei protocolli di rete. Questo task ha come
obbiettivo l'identificazione di algoritmi di configurazione e di
routing ottimali per una rete MANET IEEE 802.11 multi-hop.
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WP5-OBIETTIVI RAGGIUNTI
• Le attività del Task WP5-1 si sono concluse al
termine del primo anno, mentre le attività sui Task
W5-2 e WP5-3 sono ancora in corso.
• Gli Obiettivi parziali inerenti ai Task W5-2 e
WP5-3 sono stati:
• WP5-TSK 2.1) Configurazione di una MANET multihop con
protocollo di routing AODV
• WP5 TSK 3.1) Definizione di un nuovo protocollo di routing
(VRP)
• WP5 TSK 3.2) Realizzazione di un simulatore per valutare le
prestazioni di VRP e confrontarle con altri protocoli di routing.
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WP5-RISULTATI OTTENUTI
(cont)
I.
II.
Installazione rete MANET (9 nodi) e misure
Interconessione di rete MANET con tratta
satellitaria (in collaborazione con il Task 1 del
WP6). Spiegato nella descrizione del W6.
III. Test di semplici applicazioni di condivisione di
file su rete MANET single-hop basate sullo
strato di middleware DS2 sviluppato nell’ambito
del WP4 di IS-MANET.
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•
Scenari considerati per la prima fase della campagna di
misure della MANET:

due nodi fissi, a diverse distanze, con diversi throughput di
dati (rete wireless single-hop);

due nodi fissi, con ostacolo nel mezzo (hidden terminal).
Le misure effettuate hanno riguardato:
•


•
misura del massimo throughput, con traffico UDP
modirezionale e bidirezionale
misura di perdita di pacchetti
Le misure sono state effettuate usando




iperf : per il calcolo del throughput massimo bidirezionale
netperf: per il calcolo del throughput massimo monodirezionale
hping2: per la generazione di pacchetti UDP secondo parametri
(modificato per inserire un numero di sequenza nei dati trasmessi)
tcpdump: per la cattura dei pacchetti e la ricerca dei pacchetti persi.
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• Nel primo anno di attività è stata anche avviata l’attività sui protocolli
di routing per MANET. La ricerca in questo ambito è ancora in corso,
e al momento non è disponibile alcun deliverable, che verrà
consegnato ad 18 mesi dall’inizio del progetto.
• In questo ambito è stato sviluppato un nuovo algoritmo di routing
detto VRP, che basa le ricerche di cammini su messaggi di tipo
unicast, limitando in questo modo l’uso del broadcast.
• Allo stato attuale della ricerca lo schema di massima di VRP è stato
formalizzato in un protocollo di routing completo, ed è stata avviata
una analisi del protocollo tramite simulazione. A questo scopo è
stato sviluppato un simulatore sul quale sono stati implementati sia
VRP che il protocollo di routing DSR.
• Dai risultati della simulazione è emerso che VRP permette di
raggiungere delivery rate significativamente superiori rispetto a
DSR in varie condizioni di mobilità e di carico della rete.
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WP5-Prodotti della ricerca
1. rete MANET funzionante,
2. Simulatore di protocolli di routing
VRP e DSR,
3. Tesi di dottorato
 [2] Tesi di Dottorato di Luiz C. P. Albini:”Reliable
Routing in Wireless Ad Hoc Networks: the Virtual
Routing Protocol”, Universita’ degli Studi di Pisa,
Dipartimento di Informatica, Dicembre 2003.
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WP6: Protocolli per l’ interconnessione
tra rete MANET e rete fissa
Obiettivi nel primo anno:
•
Problematiche di interconnessione via
link satellitare. Questo task ha il compito di
studiare le specifiche di interconnessione di cui
in oggetto e di apportare le necessarie
modifiche al PC usato per l’interfacciamento.
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WP6- RISULTATI OTTENUTI
1. Interconnessione della MANET con la
rete satellitare (link in sola ricezione);
2. Studio delle politiche di allocazione (in
collaborazione con l’ U.O. CNIT di
Genova):
–
della banda satellitare tra piu’ MANET che
operano nella stessa area geografica,
–
della banda intra-MANET.
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• PREMESSA: rete satellitare CNIT, di cui avremmo dovuto far parte,
tuttora inesistente. Pertanto, un PC della rete MANET installata
all’ISTI (l’ Athlon 1800+, dotato di sistema operativo Windows 98) e’
stato trasformato in stazione ricevente da satellite HotBird VI,
installando al suo interno una speciale scheda (Hauppauge board).
• SITUAZIONE: si ricevono da satellite comandi e si ritrasmettono le
informazioni raccolte (immagini, dati di misura, etc.), via wireless, ad
un nodo della rete MANET che le spedisce via link terrestre a
Toulouse, che le ritrasmette,olte ad altri dati, via satellite.
• PERTANTO: l’attivita’ finora svolta, si e’ orientata a:
• interconnettere un PC con un link satellitario,
• misurare le prestazioni della rete MANET integrata con il link
satellitare. I parametri di misura considerati sono stati:
 massimo throughput
 perdita di pacchetti
 distribuzione della perdita di pacchetti.
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CONFIGUR. PER IL PUNTO 1
PC fisso
Internet
terminale satellitare
(Toulouse)
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terminali
mobili
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CONFIG. PER IL PUNTO 2.
SCHEMA ALLOC. BANDA
Satellite
Allocazione Globale
(I Livello)
Ban dwid th Manager
Enh anced Access Po in t
Enh anced Access Po in t
MANET 1
Enh anced Access Po in t
MANET n
MANET 2
Allocazione Locale
(II Livello)
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Si prevede la presenza di n MANET
(assimilabili alle squadre della
protezione civile). In ciascuna
MANET esiste almeno un
Enhanced Access Point (EAP)
in grado di richiedere banda satellitare
ad un gestore centralizzato della banda,
il Bandwidth Manager (BM),
sito presso il campo base.
La banda viene richiesta a seconda
delle esigenze di trasmissione dati
delle singole MANET.
Una volta ottenuta la banda dal BM,
un EAP deve ridistribuirla tra i membri
della sua MANET, ancora una volta
secondo una politica di necessita’.
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ALLOCAZIONE BANDA
SATELLITARE
• Per la distribuzione della banda tra gli EAP è stato adottato
un sistema di tipo Bandwidth on Demand (BoD). Gli EAP
con maggiore traffico satellitare richiedono al BM una
quantità maggiore di banda satellitare. Il BM stesso, nel
caso riscontri che la banda è inadeguata alla quantità
globale di traffico su satellite, può richiedere
eventualmente altra banda aggiuntiva, eventualmente su
base temporanea.
• Sono state studiate politiche di allocazione ottimale della
banda satellitare tra gli EAP, in condizioni di fading
variabile e con traffico a diversa priorità. Per i risultati,
vedasi le publicazioni.
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ALLOCAZIONE BANDA INTRA-MANET
(cont.)
• Algoritmo CURSE e’ collocato a livello di
Applicazione ed e’ diviso in due sotto-livelli:
– il primo, detto Allocation Policies, si occupa di stabilire
quanta banda deve essere utilizzata;
– il secondo, chiamato Bandwidth Allocation Sub-Layer,
ha il compito di interagire con i livelli sottostanti.
• Quando un nodo accede ad una MANET, avvia una fase di
“esplorazione” per scoprire se la particolare porzione di
rete supporta l’algoritmo CURSE, inviando un pacchetto di
esplorazione a tutti i nodi della rete. Se non riceve
risposta, assume che CURSE non sia supportato. Questa
fase può essere ripetuta nel tempo, per individuare
cambiamenti nella configurazione della rete.
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• Inizialmente, ad ogni nodo è assegnata solamente una banda per la
segnalazione (signaling), mentre tutta la banda usabile per il
trasferimento dati è “posseduta” dall’EAP.
• Quado un nodo inoltra all’EAP una richiesta di banda, l’EAP raccoglie
dagli altri nodi tutta la banda da loro non utilizzata e la convoglia sul
richiedente.
• Il trasferimento dei dati è fatto con la banda a disposizione. Se non e’
sufficiente, la richiesta del residuo è reiterata dopo una dato tempo (in
fase di analisi e dimensionamento).
• 2 modi per la gestione dell’eccezione (un nodo esce dalla MANET):
– senza memoria delle bande allocate
– con memoria delle bande allocate
• Sono in corso le simulazioni per valutare le performance di CURSE.
• Primi risultati sono descritti nel deliverable No. 2 congiunto
ISTI+CNIT e nella pubblicazione No. 6.
• http://homepage.mac.com/cvgl/curse.html
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WP6 - PRODOTTI DELLA
RICERCA
• Realizzazione rete satellitaria (in sola ricezione);
• Programma di simulazione per lo studio delle politiche di
allocazione della banda satellitare;
• Programma di simulazione per lo studio delle politiche di
allocazione della banda intra-MANET;
• Pubblicazioni.
• Tesi di laurea
 [1] Tesi di Laurea di Paolo Barsocchi: “Progettazione
dell’architettura di interconnessione tra una rete wireless di tipo
MANET e la rete satellitare, con relativa sperimentazione”,
Universita’ degli Studi di Pisa, Facolta’ di Ingegneria, Corso di
laurea in Ingegneria delle telecomunicazioni, Dicembre 2003.
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WP6 - PUBBLICAZIONI
1.
F. Davoli, E. Ferro, H. Mouftah, "Wireless access to the global Internet: mobile radio networks and
satellite systems", Guest Editorial, International Journal of Communication Systems, Special Issue
on WirelessAccess to the Global Internet, vol. 16, no. 1, pp. 1-4, Feb. 2003.
2.
N. Celandroni, F. Davoli, E. Ferro, "Static and dynamic resource allocation in a multiservice
satellite network with fading", International Journal of Satellite Communications and Networking,
Special Issue on Satellite IP Quality of Service, vol. 21, Issue 4-5, pp. 469-487, July-Oct. 2003.
3.
N. Celandroni, F. Davoli, E. Ferro, A. Gotta, "A combined resource allocation method for fade
countermeasure and call admission control in satellite networks", Proc. Internat. Workshop of
COST Actions 272 and 280 on Satellite Communications – From Fade Mitigation to Service
Provision, ESTEC, Noordwijk, The Netherlands, May 2003, pp. 303-310.
4.
Erina Ferro, Francesco Potorti', "Bluetooth and IEEE 802.11 Wireless Protocols: a survey and a
comparison”, submitted to Wireless Communication Magazine, November 2003.
5.
Nedo Celandroni, Franco Davoli, Erina Ferro, Alberto Gotta “Adaptive Cross-Layer Bandwidth
Allocation Policies in a Rain-Faded Satellite Environment”, submitted to Wireless Networks,
February 2004.
6.
Luca Caviglione, Franco Davoli “A Peer-to-Peer Bandwidth Allocation Scheme for Sensor
Networks”, submitted to Internat. Symp. on Performance Evaluation of Computer and
Telecommunication Systems (SPECTS 04), San Jose, CA (USA), July 25-29, 2004.
Rendicontazione Imo anno
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CONTRIBUTO AL WP4
• Definizione di servizi affidabili e sicuri di
memorizzazione e condivisione di
informazione per reti ad hoc
• Realizzazione di un middleware (DS2) in
ambiente linux che implementa un sistema
di memorizzazione sicura e affidable di file
in una MANET
• Test di DS2 su una MANET con 3 host
effettuata nell’ambito dell’attività del Task 1
del WP5
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DELIVERABLE DELL’U.O. ISTI AL
PRIMO ANNO DI ATTIVITA’
 [D1] Deliverable ISTI (WP5+WP6) no. 1: Rete wireless
single hop; link satellitario sola ricezione.
 [D2] Deliverable ISTI+CNIT (WP6) no. 2: Politiche di
allocazione della banda satellitare in ambiente MANET;
politiche di allocazione della banda in ambiente intraMANET.
 [D3] Deliverable ISTI no. 3 (WP5): Sperimentazione di
applicazioni DS2 su MANET single hop IEEE802.11.
 [D4] Contributo ISTI al deliverable del Workpackage 4
(WP4).
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