Resolviendo Problemas de Tráfico en Redes Móviles Ad-Hoc

Una red

Considere varios pueblos y ciudades en un área rural. Las poblaciones son razonablemente estables y hay localidades con industrias, escuelas y mercados que generan tráfico. Un planificador de caminos calculará los requisitos de tráfico y planificará caminos más anchos donde el tráfico es mayor y más pequeños en otros lugares. En su mayor parte, las carreteras podrán manejar el tráfico porque la mayor parte es predecible y no se esperan cambios importantes en la población o los puntos de encuentro.

Ahora considere que de alguna manera esas ciudades y pueblos se pueden mover. De repente, aparece un nuevo pueblo en un lugar, mientras que a cierta distancia otro pueblo se reduce o desaparece. La planificación de carreteras se va por la ventana y la congestión está en todas partes.

MANET

Una red Ad-Hoc móvil es una red dinámica que utiliza conexiones inalámbricas. Es autoconfigurado y autorreparable y cada nodo se comporta como un enrutador. No hay una administración de red estricta. Los nodos (dispositivos) pueden moverse o abandonar la red al azar y con frecuencia. Se pueden unir nuevos nodos y el ancho de banda entre nodos puede cambiar rápidamente.

Características de MANET

Debido a que no son fijos, los nodos que forman la red están sujetos a desafíos significativos, muchos de los cuales no son factores en una red de cable fijo tradicional. Algunos de estos son:

• Topologías dinámicas: se producen cambios aleatorios y rápidos en la red.
• Capacidad de ancho de banda: cada enlace tiene un ancho de banda variable que cambia a medida que se mueven los nodos o cambian las condiciones inalámbricas.
• Niveles de batería: es posible que un dispositivo móvil se quede sin energía o que tenga que reducir la intensidad de la señal para conservar energía.
• Menor seguridad: no hay un firewall centralizado y los dispositivos individuales pueden tener diferentes políticas de seguridad.

Congestión

La congestión es un problema importante en las MANET. Los nodos comparten canales e intentan enviar tráfico a otros nodos sin un mecanismo de control centralizado. Los enlaces en una MANET tienen diferentes cantidades de ancho de banda y, a veces, un gran flujo de datos puede tener que atravesar varios enlaces y el enlace más débil restringe el flujo de datos.

Más de un nodo puede transmitir datos a lo largo de un solo enlace, y el nodo receptor puede estar transmitiendo o recibiendo datos por sí mismo. Debido a esta congestión, los búferes en los nodos de la ruta del enlace pueden llenarse, lo que ralentiza la velocidad de transmisión de todos los flujos, no solo de los que hacen un uso intensivo de los datos. Esto puede provocar la pérdida de paquetes debido al desbordamiento del búfer.

Los problemas de tráfico son mucho mayores que en una red de cable fijo, que tiene un control central y rutas conocidas que rara vez cambian.

Soluciones

Para reducir la congestión y el retraso posterior y la pérdida de paquetes, se deben abordar varios problemas. Estos son:

• Pérdida de paquetes: distinga entre las pérdidas debidas a la congestión y las pérdidas debidas a enlaces deficientes y calcule esas pérdidas.
• Estimación de ancho de banda: pruebe los enlaces y mida el ancho de banda para estimar el ancho de banda disponible.
• Gestión de la movilidad: examine los parámetros de la red, como el rango de transmisión, la cantidad de nodos.

Se han propuesto varios métodos para reducir la congestión que dependen de mecanismos mejorados de conformación de tráfico en TCP/IP.

Mecanismos de protocolo de transporte para discriminación de pérdida de paquetes

TCP-ELFN

TCP-ELFN (TCP con notificación de falla de enlace explícito) es un enfoque de capa cruzada que utiliza información de las capas de transporte y red. El ELFN devuelve un mensaje al remitente cuando ocurre una falla. La fuente deja de enviar y espera a que se calcule una nueva ruta.

TCP-F

TCP-F (retroalimentación de TCP) envía de manera similar una notificación de falla de ruta a la fuente si se detecta una perturbación en la ruta.

Soluciones de control de congestión de capas cruzadas

La optimización entre capas transporta la retroalimentación dinámicamente para permitir el ajuste de la sobrecarga, la latencia y problemas similares.

Un ejemplo es un marco de control de congestión (CCF). CCF detecta si la congestión en un nodo supera un umbral establecido. Cuando se detecta ese estado, se envían notificaciones que solicitan velocidades de envío más lentas a todas las fuentes que envían tráfico a través del nodo.

Resumen de la lección

Una Red Móvil Ad-Hoc (MANET) es una red inalámbrica dinámica sin control central. Los nodos (dispositivos) pueden moverse, abandonar y unirse de forma aleatoria y rápida. Los nodos funcionan como enrutadores y diferentes nodos transmiten a velocidades diferentes y variables.

La congestión ocurre en las MANET a medida que cambian las tasas de transmisión, los nodos se mueven y las condiciones inalámbricas cambian. Esto da como resultado retrasos y, finalmente, la pérdida de paquetes a medida que se desbordan los búferes.

La congestión se puede mitigar mediante protocolos adicionales. Algunos de estos detectan averías y detienen la transmisión hasta que se encuentra una nueva ruta. Otros métodos se basan en la detección del flujo de datos y la aplicación de una transmisión más lenta por parte de los nodos, según sea necesario.