U.O. ISTI/CNR WP5 -WP 6 Erina Ferro e-mail:Erina.Ferro@istir.it Tel. 050-315.3070

1. U.O. ISTI/CNR WP5 -WP 6 Erina Ferroe-mail:Erina.Ferro@isti.cnr.it Tel. 050-315.3070 Area della Ricerca del CNR di Pisa Via Moruzzi 1, 56124 Pisa ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

2. 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 ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

3. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

4. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

5. WP5-RISULTATI OTTENUTI(cont) • 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. • 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

6. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

7. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

8. WP5-Prodotti della ricerca 1. rete MANET funzionante, • Simulatore di protocolli di routing VRP e DSR, • 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

9. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

10. WP6- RISULTATI OTTENUTI • Interconnessione della MANET con la rete satellitare (link in sola ricezione); • 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

11. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

12. CONFIGUR. PER IL PUNTO 1 PC fisso Internet terminale satellitare (Toulouse) terminali mobili ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

13. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

14. CONFIG. PER IL PUNTO 2. SCHEMA ALLOC. BANDA 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’. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

15. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

16. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

17. 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 ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

18. 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

19. WP6 - PUBBLICAZIONI • 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. • 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. • 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. • Erina Ferro, Francesco Potorti', "Bluetooth and IEEE 802.11 Wireless Protocols: a survey and a comparison”, submitted to Wireless Communication Magazine, November 2003. • 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. • 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. ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

20. 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 ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it

21. 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 intra-MANET. • [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). ISTI/CNR http://www.isti.cnr.it