Author(s):
Barraca, João Paulo Silva 
Date: 2007
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/1872
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia electrónica; Redes de computadores; Arquitectura de redes; Gestão de redes; Sistemas auto-organizados
Description
As redes ad-hoc e as redes auto-organizadas constituem uma área de investigação com grande interesse. Estas redes são uteis em cenários onde
seja necessária uma rede de baixo custo, elevada adaptabilidade e reduzido
tempo de criação. As redes infra-estruturadas, tendo uma gestão
centralizada, estão agora a começar a adoptar os conceitos de redes autoorganizadas
nas suas arquitecturas. Ao contrário dos sistemas centralizados,
redes auto-organizadas requerem que todos os terminais participantes operem
de acordo com o melhor interesse da rede. O facto de, em redes ad-hoc,
os equipamentos possuírem recursos limitados, pôe em causa este requisito
levando a comportamentos egoístas. Este comportamento é espectavel criando
problemas nas redes auto-organizativas, ameaçando o funcionamento
de uma rede inteira. Algumas propostas foram ja criadas de modo a motivar
a sua utilização correcta. Destas, algumas são baseadas em trocas de
credito entre utilizadores, outras preveêm a existência de entidades gestoras
de creditos. Estas ultimas propostas, que irão ser o foco desta dissertação,
permitem a facil integração de redes ad-hoc com redes infra-estruturadas e
geridas por um operador. Este trabalho descreve o estado da arte actual e,
com algum detalhe, os métodos utilizados e as solucões relevantes para esta
area. São propostas duas novas soluções de taxação para estas redes. Ambas
as soluções possibilitam a integração das redes com metodos de taxação
habituais em redes geridas por operadores. Para além disto, a motivação
à participaçãao é aumentada através de incentivos ao encaminhamento de
pacotes. Todos os processos são criptograficamente seguros através da utilização de métodos standard como DSA sobre Curvas Elípticas e funções de
síntese robustas. As soluções propostas são descritas analiticamente e analisadas,
sendo os os resultados obtidos comparados com outra proposta do
estado da arte. Um exaustivo trabalho de simulação é igualmente descrito
de forma a avaliar as soluções em cenários mais complexos. Os resultados
obtidos em simulação são avaliados tendo em conta a variação de várias
métricas como mobilidade, carga na rede, protocolo de encaminhamento e
protocolo de transporte. No final, a arquitectura, implementação e resultados
obtidos com uma implementação real de uma das propostas e os seus
resultados analisados.
ABSTRACT: Self-organised and ad-hoc networks are an area with an existing large research
community. These networks are much useful in scenarios requiring
a rapidly deployed, low cost and highly adaptable network. Recently, infrastructure
networks, which are managed in a much centralised form, are
starting to introduce concepts of self-organised networks in its architecture.
In opposition to centralised systems, self-organisation creates the necessity
for all nodes to behave according to the best interest of the network. The
fact that in many ad-hoc networks nodes have scarce resources poses some
threats to this requirement. As resources decreases, such as battery or wireless
bandwidth, nodes can start acting selfishly. This behaviour is known to
bring damage to self-organised networks and threatens the entire network.
Several proposals were made in order to promote the correct usage of the
network. Some proposals are based on local information and direct credit
exchange while others envision the existence of a central bank. The later
solutions are further elaborated in this thesis, as they make possible integration
of ad-hoc network with operator driven infrastructures. This work
presents the current state-of-the-art on the area providing a detailed insight
on the methods adopted by each solution presented. Two novel solutions are
proposed providing charging support for integrated ad-hoc networks. Both
solutions provide means of integration with standard management methods
found in operator networks. Also, node´s motivation is increased through
the reward of nodes forwarding data packets. The entire process is cryptographically
secure, making use of standard methods such as Elliptic Curve
DSA and strong digest functions. The solutions proposed are described
and analysed analytically, comparing the results with other state-of-the-art
proposals. Extensive simulation work is also presented which furthers evaluates
the solutions in complex scenarios. Results are obtained from these
scenarios and several metrics are evaluated taking in consideration mobility,
network load, routing protocol and transport protocol. The architecture
and results obtained with a real implementation are finally presented and
analysed. Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações
