Análisis del desempeño de los protocolos de comunicación utilizados en las redes MANET ”

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(1)UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES. TEMA: “Análisis del desempeño de los protocolos de comunicación utilizados en las redes MANET.”. PROYECTO DE TITULACIÓN Previa a la obtención del Título de:. INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES. AUTOR (ES): TAPIA SOTO GUILLERMO ALEJANDRO. TUTOR: ING. JUAN MANUEL CHAW TUTIVEN M.SC. GUAYAQUIL – ECUADOR 2019.

(2) REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA FICHA DE REGISTRO DE TESIS TÍTULO: “ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN UTILIZADOS EN LAS REDES MANET.” INSTITUCIÓN: UNIVERSIDAD DE REVISORES: Ing. Juan Manual Chaw, Msc GUAYAQUIL Ing. Carlos Julio Guzmán, MTe. FACULTAD: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICA CARRERA: INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES FECHA DE PUBLICACIÓN: N° DE PÁGS: 121 ÁREA TEMÁTICA: Networking Telecomunicaciones PALABRAS CLAVES: MANET, OLSR, DSDV, DSR, AODV.. RESUMEN: Las redes MANET se consideran redes privadas que son implementadas de forma temporal, donde cada nodo participante realiza la función de cliente o servidor, gracias a su manera dinámica de realizar la transmisión de datos estas redes son un recurso viable en caso de desastres naturales, milicia además de aplicaciones cotidianas como conferencias, por su portabilidad, rapidez y facilidad de uso. N° DE REGISTRO (en base de datos):. N° DE CLASIFICACIÓN:. DIRECCIÓN URL (tesis en la web):. ADJUNTO PDF:. SI ( x ). CONTACTO CON EL AUTOR:. E-mail: Teléfono: [email protected] 0939400365 Nombre: Ing. Abel Alarcón M,Sc Teléfono: 2307729. CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil. NO ( ). ii.

(3) CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR. En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación “Análisis del desempeño de los protocolos de comunicación utilizados en las redes MANET” elaborado por el Sr. Guillermo Alejandro Tapia Soto, Alumno no titulado de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.. Atentamente. Ing. Juan Manuel Chaw Tutiven M.SC C.I No. 0909238073. iii.

(4) DEDICATORIA Dedico el presente trabajo a mis padres, por haber sido un pilar fundamental en mi carrera brindándome apoyo incondicional en todo momento, siendo estos mi principal motivo de superación personal, con deseos de capacitarme y ser una mejor cada día. También dedico el presente proyecto a mi hermana y sobrinos.. iv.

(5) AGRADECIMIENTO Agradezco a todos los profesores y amistades que he podido conocer a través de mi carrera como estudiante que han aportado consejos, conocimientos y experiencias para ser un mejor persona cada día. Agradezco la oportunidad de ser parte de esta prestigiosa Universidad.. v.

(6) TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN. ___________________________. ___________________________. Ing. Fausto Cabrera Montes, M.Sc. Ing. Abel Alarcón Salvatierra, M.gs. DECANO DE LA FACULTAD. DIRECTOR DE LA CARRERA DE. CIENCIAS MATEMÁTICAS Y. INGENIERIA EN NETWORKING Y. FÍSICAS. TELECOMUNICACIONES. _________________________ Ing. Fausto Orozco Lara. __________________________ Ing.. PROFESOR REVISOR DEL PROYECTO DE TITULACION. PROFESOR DE AREA DESIGNADO EN EL TRIBUNAL. _______________________ Ing. Juan Manuel Chaw Tutivén, M.Sc PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO DE TITULACIÓN. _______________________ Ab. Juan Chávez Atocha, Esp. SECRETARIO TITULAR. vi.

(7) DECLARACIÓN EXPRESA. “La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Titulación, me corresponden exclusivamente; y el patrimonio intelectual de la misma a la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”. TAPIA SOTO GUILLERMO ALEJANDRO. vii.

(8) UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES. ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN UTILIZADOS EN LAS REDES MANET Proyecto de titulación que se presenta como requisito previo a la obtención De Titulo de: INGENIERO EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES AUTOR(ES): TAPIA SOTO GUILLERMO ALEJANDRO C.I: 0931946792 TUTOR ING. JUAN MANUEL CHAW TUTIVEN, M.SC. Guayaquil, agosto del 2019. viii.

(9) CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil. CERTIFICO: Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por el estudiante Tapia Soto Guillermo Alejandro, como requisito previo para optar por el título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones cuyo título es:. “ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN UTILIZADOS EN LAS REDES MANET” Considero aprobado el trabajo en su totalidad.. Presentado por: TAPIA SOTO GUILLERMO ALEJANDRO Cédula de ciudadanía N° 0931946792. Tutor: ING. JUAN MANUEL CHAW TUTIVEN, M.Sc. Guayaquil, AGOSTO de 2019. ix.

(10) UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital. 1. Identificación del Proyecto de Titulación Nombre Alumno: Tapia Soto Guillermo Alejandro Dirección: Sauces 8 Mz 477 villa 15 Teléfono: 0939400365. E-mail: [email protected]. Facultad: Facultad De Ciencias Matemáticas Y Físicas Carrera: INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES Proyecto De Titulación Al Que Opta: Ingeniero En Networking Y Telecomunicaciones Profesor tutor: Ing. Juan Manuel Chaw Tutivén, M.sc. Título del Proyecto de titulación: Análisis Del Desempeño De Los Protocolos De Comunicación Utilizados En Las Redes Manet. Tema del Proyecto de Titulación: Tecnologías de la información y telecomunicaciones.. 2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de Titulación A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica de este proyecto de titulación.. x.

(11) Publicación electrónica: Inmediata. X. Después de 1 año. Firma Alumno: Guillermo Alejandro Tapia Soto. 3. Forma de envío El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como archivo .Doc o .RTF y .Puf para Pc. Las imágenes que la acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF. DVDROM. X. CDROM. xi.

(12) INDICE GENERAL DEDICATORIA ........................................................................................................ iv AGRADECIMIENTO ................................................................................................v DECLARACIÓN EXPRESA ................................................................................... vii INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPÍTULO I ............................................................................................................ 3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................... 3 Ubicación Del Problema En Un Contexto ........................................................... 3 Situación Conflicto Nudos Críticos ...................................................................... 4 Causas Y Consecuencias Del Problema ............................................................ 4 Delimitación Del Problema .................................................................................. 5 Formulación Del Problema .................................................................................. 5 Evaluación Del Problema .................................................................................... 6 OBJETIVOS ........................................................................................................ 7 Objetivo General .............................................................................................. 7 Objetivos Específicos ...................................................................................... 7 ALCANCES DEL PROBLEMA ............................................................................ 7 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ................................................................... 8 METODOLOGÍA DEL PROYECTO .................................................................... 8 CAPÍTULO II ........................................................................................................... 9 MARCO TEÓRICO ................................................................................................. 9 FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA ......................................................................... 9 ANTECEDENTES DEL ESTUDIO ...................................................................... 9 Historia de las Redes Inalámbricas ................................................................. 9 Redes WLAN ................................................................................................... 9 Características de las Redes Inalámbricas ................................................... 10 IEEE 802.11 ................................................................................................... 10 Modelo OSI .................................................................................................... 11 Capa Enlace de datos ................................................................................... 11 Capa Física .................................................................................................... 11 Redes MANET................................................................................................... 12 Características de las redes MANET ............................................................ 13 Desafíos de las redes MANET ...................................................................... 14 Aplicaciones de MANET ................................................................................ 14 Protocolos de enrutamiento........................................................................... 15 xii.

(13) Métricas de enrutamiento en redes MANET..................................................... 15 Por el número de saltos ................................................................................. 15 Tiempo de viaje por salto .............................................................................. 15 ETX (Expected Transmission Count) ............................................................ 16 ETT (Expected Transmission Time) .............................................................. 16 MIC (Metric of interference and Channel Switching) .................................... 16 Algoritmos de enrutamiento .............................................................................. 17 Algoritmo Vector Distancia ............................................................................ 17 Algoritmo Estado de Enlace .......................................................................... 17 Source Routing (Enrutamiento de Origen) .................................................... 17 Clasificación de los protocolos de MANET ....................................................... 18 Protocolos aplicables en las redes MANET .................................................. 18 Protocolos Proactivos .................................................................................... 19 Protocolos Reactivos ..................................................................................... 19 Protocolos Híbridos ....................................................................................... 19 Descripción de protocolos a ser analizados ................................................. 20 Protocolo DSDV (Destination Sequence Distance Vector) .............................. 20 Protocolo OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) ............................... 24 Protocolo DSR (Dynamic Source Routing) ....................................................... 28 Protocolo AODV (Adhoc on Distance Vector) .................................................. 31 Simulador NS3 .................................................................................................. 36 LEY ORGÁNICA DE COMUNICACIÓN........................................................ 36 LEY ORGÁNICA DE TELECOMUNICACIONES.......................................... 37 HIPÓTESIS O PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE............................. 37 VARIABLES DE INVESTIGACIÓN ...................................................................... 37 CAPITULO III ........................................................................................................ 38 PROPUESTA TECNOLÓGICA ............................................................................ 38 ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD........................................................................... 38 Factibilidad Operacional ................................................................................ 39 Factibilidad Técnica ....................................................................................... 39 Factibilidad Económica .................................................................................. 40 Factibilidad Legal ........................................................................................... 41 ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO........................................... 41 ENTREGABLES DEL PROYECTO ...................................................................... 43. xiii.

(14) CRITERIOS DE VALIDACIÓN DEL PROYECTO ................................................ 43 POBLACIÓN Y MUESTRA ................................................................................... 45 Población ....................................................................................................... 45 Muestra .......................................................................................................... 45 PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS.......................................................................... 46 Análisis técnico .............................................................................................. 46 CAPITULO IV ........................................................................................................ 80 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DEL PROYECTO .............................................. 80 CONCLUSIONES ................................................................................................. 81 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 82 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 83 ANEXOS ............................................................................................................... 86 ANEXO N°1: SCRIPT DE SIMULACIÓN.......................................................... 86 ANEXOS N°2 SIMULACIÓN DE PROTOCOLOS ........................................... 93 ANEXO N°3.- ENCUESTA .............................................................................. 102. xiv.

(15) INDICE DE TABLAS Tabla N° 1.- Causas y consecuencias del problema ............................................. 4 Tabla N° 2.- Delimitación del problema .................................................................. 5 Tabla N° 3.- Comparación de estándares ........................................................... 10 Tabla N° 4.- Comparación de estándares ........................................................... 22 Tabla N° 5.- Comparación de estándares ........................................................... 23 Tabla N° 6.- Recursos tecnológicos ..................................................................... 39 Tabla N° 7.- Costo................................................................................................. 41 Tabla N° 8.- Criterios de Validación ..................................................................... 43 Tabla N° 9.- Datos de Simulación ........................................................................ 44 Tabla N° 10.- Comparativa First Tx Packets ........................................................ 47 Tabla N° 11.- Comparativa First Rx Packets........................................................ 49 Tabla N° 12.- Time Last TX PACKETs ................................................................. 51 Tabla N° 13.- Time Last RX PACKETs ................................................................ 53 Tabla N° 14.- Delay ............................................................................................... 55 Tabla N° 15.- TX Bytes ......................................................................................... 57 Tabla N° 16.-Comparativa RXbytes ..................................................................... 59 Tabla N° 17.- TX Packets ..................................................................................... 61 Tabla N° 18.- Rx Packets...................................................................................... 63 Tabla N° 19.- Lost Packets ................................................................................... 65 Tabla N° 20.- Tasa de entrega ............................................................................. 67 Tabla N° 21.- Troughput ....................................................................................... 68 Tabla N° 22.- Tabla general de los protocolos y resultados obtenidos ............... 69 Tabla N° 23.- Ventajas y Desventajas Protocolos ............................................... 70 Tabla N° 24.- Tabulación de datos pregunta 1.................................................... 71 Tabla N° 25.- Tabulación de datos pregunta 2.................................................... 72 Tabla N° 26.- Tabulación de datos pregunta 3.................................................... 73 Tabla N° 27.- Tabulación de datos pregunta 4.................................................... 74 Tabla N° 28.- Tabulación de datos pregunta 5.................................................... 75 Tabla N° 29.- Tabulación de datos pregunta 6.................................................... 76 Tabla N° 30.- Tabulación de datos pregunta 7.................................................... 77 Tabla N° 31.- Tabulación de datos pregunta 8.................................................... 78 Tabla N° 32.- Tabulación de datos pregunta 9.................................................... 79 Tabla N° 33.- Criterios de aceptación del proyecto............................................. 80. xv.

(16) INDICE DE GRÁFICOS Gráfico N° 1-. Modelo OSI .................................................................................... 11 Gráfico N° 2.- Red MANET ................................................................................... 13 Gráfico N° 3-. Protocolos MANET ........................................................................ 18 Gráfico N° 4-. Ejemplo DSDV ............................................................................... 21 Gráfico N° 5-. Nodos MPRs .................................................................................. 26 Gráfico N° 6-. Descubrimiento de ruta DSR ......................................................... 29 Gráfico N° 7-. Mantenimiento de la ruta ............................................................... 30 Gráfico N° 8-. Funcionamiento básico AODV ...................................................... 32 Gráfico N° 9-. Descubrimiento de ruta.................................................................. 34 Gráfico N° 10-. Mantenimiento AODV .................................................................. 35 Gráfico N° 11-. Estadística TXPackets ................................................................. 48 Gráfico N° 12.- First TX Packets........................................................................... 48 Gráfico N° 13-. First RX Packets .......................................................................... 50 Gráfico N° 14-. Promedio FIRST RX PACKETS .................................................. 50 Gráfico N° 15Time Last TxPackets ...................................................................... 52 Gráfico N° 16-. Promedio Last TX PACKETs....................................................... 52 Gráfico N° 17-. Time Last RXPackets .................................................................. 54 Gráfico N° 18-. Promedio Last RXPackets........................................................... 54 Gráfico N° 19-. Delay ............................................................................................ 56 Gráfico N° 20-. Promedio Delay ........................................................................... 56 Gráfico N° 21-. TX Bytes....................................................................................... 58 Gráfico N° 22-. Promedio TX Bytes ...................................................................... 58 Gráfico N° 23-. RXBYTES .................................................................................... 60 Gráfico N° 24-. Promedio RXBYTES.................................................................... 60 Gráfico N° 25-. TXPACKETS................................................................................ 62 Gráfico N° 26-. Promedio TXPACKETs................................................................ 62 Gráfico N° 27-. RXPACKETS ............................................................................... 64 Gráfico N° 28-. RXPACKETS ............................................................................... 64 Gráfico N° 29-. Pérdida de Paquetes ................................................................... 66 Gráfico N° 30-. Promedio Pérdida de Paquetes .................................................. 66 Gráfico N° 31. - Tasa de entrega .......................................................................... 67 Gráfico N° 32.- Troughput ..................................................................................... 68 Gráfico N° 33.- Porcentajes pregunta 1................................................................ 71 Gráfico N° 34.- Porcentajes pregunta 2................................................................ 72 Gráfico N° 35.-Porcentajes pregunta 2................................................................. 73 Gráfico N° 36.- Porcentajes pregunta 4................................................................ 74 Gráfico N° 37.- Porcentajes pregunta 5................................................................ 75 Gráfico N° 38- Porcentajes pregunta 6................................................................. 76 Gráfico N° 39.- Porcentajes pregunta 7................................................................ 77 Gráfico N° 40.- Porcentajes pregunta 8................................................................ 78 Gráfico N° 41.- Porcentajes pregunta 9................................................................ 79 Gráfico N° 42.- Script MANET módulos ............................................................... 86 Gráfico N° 43.- Script MANET creación de sockets y constructor ....................... 86 Gráfico N° 44.- Script MANET condición de envió de paquetes .......................... 87 Gráfico N° 45.- Script MANET sockets y envío de paquetes ............................... 87. xvi.

(17) Gráfico N° 46.- Script MANET creación de archivo CSV ..................................... 88 Gráfico N° 47.- Script MANET creación de clase ................................................. 88 Gráfico N° 48.- Script MANET velocidad de paquetes y nombre de archivo ...... 89 Gráfico N° 49.- Script MANET modo de difusión y uso protocolo ....................... 89 Gráfico N° 50.- Script MANET movilidad de nodos .............................................. 90 Gráfico N° 51.- Script MANET casos de protocolos............................................. 90 Gráfico N° 52.- Script MANET casos de protocolos............................................. 91 Gráfico N° 53.- Script MANET asignación de ip nodos ........................................ 91 Gráfico N° 54.- Script MANET movilidad de los nodos ........................................ 92 Gráfico N° 55.- Script MANET archivos Flowmonitor.......................................... 92 Gráfico N° 56.- Script MANET log de arranque y finalización de script ............... 93 Gráfico N° 57.-Simulacion protocolo DSR ............................................................ 93 Gráfico N° 58.-Tiempo de simulación-Paquetes Recibidos-Protocolo-Frecuencia ............................................................................................................................... 94 Gráfico N° 59.-Archivo Flowmonitor ..................................................................... 94 Gráfico N° 60.- DSR análisis wireshark ................................................................ 95 Gráfico N° 61.- OLSR simulación ......................................................................... 96 Gráfico N° 62.-Tiempo de simulación-Paquetes Recibidos-Protocolo-Frecuencia ............................................................................................................................... 96 Gráfico N° 63.- OLSR flowmon ............................................................................. 97 Gráfico N° 64.- Simulación AODV ........................................................................ 97 Gráfico N° 65.-Tiempo de simulación-Paquetes Recibidos-Protocolo-Frecuencia ............................................................................................................................... 98 Gráfico N° 66.- AODV flowmon ............................................................................ 99 Gráfico N° 67.- Simulación DSDV ...................................................................... 100 Gráfico N° 68.- Tiempo de simulación-Paquetes Recibidos-Protocolo-Frecuencia ............................................................................................................................. 100 Gráfico N° 69.- DSDV flowmon........................................................................... 101 Gráfico N° 70.- Encuesta .................................................................................... 102. xvii.

(18) ABREVIATURAS. MANET. Mobile ad hoc network. AODV. Ad hoc On demand Distance Vector. OLSR. Optimized Link State Routing. DSR. Dynamic Source Routing. DSDV. Destination-Sequenced Distance-Vector. ETX. Expected Transmission Count. ETT. Expected Transmission Time. MIC. Metric of interference and Channel Switching. xviii.

(19) UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES “ANÁLISIS DEL DESEMPEÑO DE LOS PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN UTILIZADOS EN LAS REDES MANET” Autor: Guillermo Alejandro Tapia Soto Tutor: Juan Manuel Chaw Tutiven, M.Sc RESUMEN. Las redes inalámbricas han revolucionado el mundo de las telecomunicaciones, dentro de las cuales existen diferentes formas de aplicar esta tecnología mediante diferentes protocolos. Un ejemplo son las Redes MANET, las cuales no cuentan con dispositivos centralizados y ofrecen movilidad y facilidad de implementación a los usuarios para actividades de acciones que requieran una respuesta rápida. Las redes MANET trabajan con diferentes protocolos de red tanto proactivos, reactivos e híbridos, los cuales consideran diferentes parámetros para su aplicación, lo cual ocasiona que varíen en su desempeño. En el presente trabajo se busca simular los protocolos más usados por MANET con soporte de NS3 para los siguientes protocolos AODV, DSDV, OLSR y DSR, y verificar su desempeño basado en métricas para la selección de rutas. La metodología empleada fue la PMI para el desarrollo del proyecto encontrándose como resultado el protocolo AODV presenta mayor estabilidad en comparación a los otros protocolos. Para futuros estudios se recomienda analizar los protocolos híbridos empleados aplicables a MANET.. xix.

(20) UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES “ANALYSIS OF THE PERFORMANCE OF THE PROTOCOLS OF COMMUNICATION USED IN THE NETWORK MANET” Autor: Guillermo Alejandro Tapia Soto Tutor: Juan Manuel Chaw Tutiven, M.Sc RESUMEN. Wireless networks have revolutionized the world of telecommunications, within which there are different ways of applying this technology through different protocols. An example is the MANET Networks, which do not have centralized devices and offer mobility and ease of implementation to users for action activities that require a rapid response. MANET networks work with different network protocols, both proactive, reactive and hybrid, which consider different parameters for their application, which causes them to vary in their performance. This paper seeks to simulate the most used protocols by MANET with NS3 support for the following AODV, DSDV, OLSR and DSR protocols, and verify their performance based on metrics for route selection. The methodology used was the PMI for the development of the project, and as a result, the AODV protocol presents greater stability compared to the other protocols. For future studies it is recommended to analyze the hybrid protocols used applicable to MANET.. xx.

(21) INTRODUCCIÓN. La implementación de las redes inalámbricas ha abierto nuevas formas de comunicación que nos ayudan a llegar a tener acceso donde antes no era posible con las redes cableadas, dentro de este ambiente se encuentras diversas formas de conectividad entre ellos tenemos las redes ad-hoc que fueron creadas por la adaptabilidad con la que cuentan, ya que se pueden implementar sin la necesidad de una infraestructura de red existente o centralizada; según su aplicación, estas se pueden clasificar en tres tipos que son redes Mesh, Sensores y MANET. Las redes MANET se consideran redes privadas que son implementadas de forma temporal, donde cada nodo participante realiza la función de cliente o servidor, gracias a su manera dinámica de realizar la transmisión de datos estas redes son un recurso viable en caso de desastres naturales, milicia además de aplicaciones cotidianas como conferencias, por su portabilidad, rapidez y facilidad de uso. Considerando esto, el siguiente trabajo investigativo tiene como fin un análisis comparativo entre los diferentes protocolos con los que trabajan las redes MANET, cuyo fin es buscar la ruta más adecuada para que los datos sean transportados por la mejor ruta, cada uno de estos protocolos cuenta con una variación en sus parámetros de configuración por lo que a su vez tienen un diferente desempeño cuando son aplicados. Para obtener una medición del desempeño de los protocolos usados por MANET, se trabajará con los grupos de algoritmos principales. Estos protocolos utilizados por MANET se dividen según el modo en que haya las rutas los cuales nos ayudaran a representar la simulación en diferentes escenarios, dado que los nodos y las rutas trabajaran de modo diferente. Los protocolos se simularán en la herramienta NS3, mediante un script que contendrán sus diferentes métricas, que arrojaran 3 archivos que contienen campos como paquetes transmitidos, pérdida y retardo los cuales serán usados. 1.

(22) para desarrollar una comparativa gracias a los módulos de flujo brindados por Python en el sistema operativo Ubuntu. El resultado de esta investigación será de gran ayuda para futuras implementaciones con el uso de esta tecnología y será una base de conocimiento para los estudiantes de la carrera. En el capítulo 1 se tratará sobre la problemática encontrada en el uso de las redes MANET y la importancia de la investigación, su aporte a la sociedad analizando las circunstancias y consecuencias de la problemática, así también los métodos de investigación para el desarrollo del presente trabajo. En el capítulo 2 se describirán los protocolos empleados por MANET, los protocolos principales que van a hacer usados para la simulación, la manera en cada protocolo hace la búsqueda de descubrimiento de rutas, los mensajes que usan y las ventajas y desventajas de cada uno. Para el capítulo 3 se procederá hacer la descripción del escenario que tendrán los protocolos como la cantidad de nodos hacer usados, la ubicación de nodos, los movimientos que van a tener, así también consideraciones como retardos en la propagación y finalmente los parámetros elegidos para evaluar su rendimiento en la simulación en NS3. Para concluir en el capítulo 4 se presentará los resultados obtenidos en la simulación de los protocolos, la comparativa de rendimiento entre ellos y los factores claves que influyen en la funcionabilidad de estos y las recomendaciones que se pudieron obtener en lo largo de la investigación.. 2.

(23) CAPÍTULO I PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Ubicación Del Problema En Un Contexto. Las características que nos brindan las redes inalámbricas, con su factibilidad de comunicación en lugares de difícil acceso, han sido un avance importante para el desarrollo de las telecomunicaciones en la actualidad y se implementaron protocolos de red para una adecuada búsqueda de rutas para los datos que lleguen a su destino. Las redes MANET son versátiles al ser una unión de nodos inalámbricos que pueden ser tanto agregados como eliminados sin ser dependientes y pueden ser implementados sin que haya una infraestructura previa, pero necesitan protocolos de red para la transmisión de datos los cuales están creados por algoritmos para su manejo. Al funcionar con diferentes protocolos, estos tienen variantes en su forma de operar; los algoritmos con que trabaja MANET son tres, fuente de enrutamiento dinámico, vector- distancia y estado de enlace, los cuales al momento de ser implementados tienen un desempeño diferente en distintas situaciones y cada uno de ellos obtiene la ruta de traslado de paquetes de forma distinta. Considerando esto surge la necesidad de realizar una comparación de los diferentes protocolos y sus características y aplicación para una mejor aplicación de la tecnología en diferentes campos en los que pueden ser aplicadas estas redes, ya que la mayoría desconoce cómo operan los protocolos en la búsqueda de ruta y no la aplican las redes según sus necesidades ya que desconocen estos parámetros. 3.

(24) Situación Conflicto Nudos Críticos Las redes MANET usadas hoy en día en diferentes ámbitos ya que son útiles por su facilidad de implementación, pero no son considerados los aspectos importantes como el desempeño de los protocolos en diferentes circunstancias según sus métricas y como estos encuentran y mantienen la ruta encontrada para él envió de paquetes. Puesto que los protocolos consideran diferentes aspectos para la selección de ruta, estos abarcan otras características como mayor uso de energía, alto procesamiento de los nodos, propagación, mayores retardos y pérdidas de paquetes, por lo cual se debe tener conocimiento de estos parámetros según las necesidades que se vayan a tener. Frente a la problemática expuesta es imprescindible realizar una investigación sobre los protocolos usados por MANET para mejorar en conocimiento y un mejor uso de esta tecnología. Causas Y Consecuencias Del Problema Tabla N° 1.- Causas y consecuencias del problema CAUSAS. CONSECUENCIAS. Mala implementación de las redes MANET. Bajo rendimiento de la red, consumo de energía elevado de los dispositivos. Métricas de enrutamiento aplicables para MANET desconocidos. Criterios que son aplicados para la selección de ruta no adecuados Selección de algoritmo por defecto,. Algoritmos de enrutamiento no definidos. transmisión de paquetes de manera ineficiente en la red. Desconocimiento del desempeño de protocolos aplicados a ciertas aplicaciones. Mal uso de la tecnología para cierta aplicación por no saber cómo funcionan los. especificas. protocolos Fuente: Datos de Investigación Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto. 4.

(25) Delimitación Del Problema Tabla N° 2.- Delimitación del problema Ingeniería en Networking Y Telecomunicaciones. Campo Área. Ciencias básicas, bioconocimiento y desarrollo industrial. Aspecto. Tecnologías de la información y telecomunicaciones. Tema. Análisis del desempeño de los protocolos de comunicación utilizados en las redes MANET Fuente: Datos de Investigación Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto. Formulación Del Problema Las redes MANET tienen extensas aplicaciones para uso como en caso de desastres naturales, uso en la milicia, aplicaciones de chats, uso en la comunicación vehicular y más, debido a su versatilidad y flexibilidad en el manejo de la misma, pero dentro de esta tecnología se encuentran puntos que deben ser tomados en consideración para explotar su máximo potencial y tener mejores resultados en los proyectos a emplearse, esto es gracias a los diferentes protocolos aplicables para misma que cuentan con lo que son métricas para la búsqueda de rutas para el paso de paquetes, y por ende cada uno de estos protocolos tienen distintos parámetros que consideran para la obtención de la ruta y su desempeño es diferente por estos motivos tratados una investigación ayudara a entender conceptos y parámetros que esta tecnología al ser simulados en un ambiente virtual. Los datos obtenidos en este análisis ¿Serán un soporte como una fuente de conocimientos sobre el desempeño de las redes MANET?. 5.

(26) Evaluación Del Problema. Delimitado: Se simularán los diferentes protocolos bajo un escenario para así obtener datos sobre los diferentes protocolos de MANET y su desempeño ya que cada uno de estos protocolos cuentan con ciertas características diferentes y poder usar esta información para mejorar el uso y la implementación de las redes MANET.. Claro: En este trabajo de investigación, se simularán en la herramienta NS3 los diferentes protocolos aplicables de MANET para la comparación de desempeño que estos protocolos tienen según sus características.. Evidente: La información obtenida en este análisis será una ayuda como fuente de conocimientos sobre el desempeño de esta tecnología.. Concreto: El análisis de los protocolos en un ambiente simulado arrojara como se desenvuelven los protocolos según sus características y puede la información ser usada para el desarrollo de nuevos proyectos.. Factible: la simulación con la herramienta NS3 que soporta scripts para simular redes MANET nos permitirá obtener datos importantes para la comparación de protocolos.. Identifica los productos esperados: los resultados del análisis serán de utilidad ya que las redes MANET son usados para distintos proyectos y además aporta información para fines académicos.. 6.

(27) OBJETIVOS Objetivo General Realizar un análisis comparativo de diferentes protocolos utilizados en las redes MANET por medio de una simulación para verificar su desempeño en el transporte de paquetes y dar un informe sobre los resultados obtenidos.. Objetivos Específicos •. Describir los protocolos que usa MANET como conceptos y aplicaciones.. •. Realizar un análisis comparativo de los datos obtenidos en la simulación.. •. Simular el rendimiento de MANET en NS3.. •. Proporcionar un informe con las ventajas y desventajas que tiene cada protocolo de acuerdo con la aplicación simulada. ALCANCES DEL PROBLEMA En la presente investigación se obtendrán datos importantes de estudios de conceptos sobre MANET su funcionamiento, acerca de sus protocolos aplicables, así mismo se proveerá tablas comparativas sobre el desempeño de cada protocolo resaltando sus características, al brindar esta recopilación de información y conceptos útiles para un mejor entendimiento y aplicación de las redes MANET.. Se limitará a la simulación de cuatro protocolos siendo estos AODV, OLSR, DSDV y DSR, teniendo en cuenta que son los protocolos más usados y cuentan con un nivel RFC.. 7.

(28) JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA La evolución de la tecnología en los últimos tiempos ha sido un avance esencial para las comunicaciones, la tecnología inalámbrica ha abiertos nuevos ámbitos para ser explotados y contribuir con el desarrollo de las telecomunicaciones, hoy en día la falta de conocimiento en la utilización de herramientas que se proveen ha provocado la mala implementación por desconocimiento en los ámbitos que deben ser aplicadas. En la presente investigación acerca de las redes MANET se incluirán conceptos, funcionamiento de sus protocolos aplicables y simulación, con el fin de saber los procesos que se realizan según sus métricas para la obtención de la mejor ruta, la cual se establece para la trasmisión de datos, ya que influyen en su desempeño según sea su aplicación en el campo social, como aplicaciones comerciales o militares. La información obtenida será una base de conocimientos para los estudiantes de la carrera, para la comprensión de esta tecnología en crecimiento y aplicada en diferentes ámbitos por su adaptabilidad, lo cual será de soporte para futuros proyectos. METODOLOGÍA DEL PROYECTO La metodología de investigación científica a utilizarse será del tipo bibliográfica que ayudará a relatar las etapas del análisis obtenido y de tipo descriptivo que proporcionará las características de los protocolos de MANET. Bibliográfica: Se aplicará para la relevancia de nuestra investigación a lo largo del desarrollo del análisis dando así un informe por etapas de los resultados que se van obteniendo, de material informativo o de investigaciones científicas que el avance del proyecto (Gómez&Navas&Mayor, 2014). Descriptivo: Nos ayudara en la explicación a detalle de los análisis obtenidos mediante la simulación en NS3 mediante cuadros comparativos de los diferentes protocolos (QuestionPro, 2018). Para el desarrollo del presente proyecto se implementará la metodología PMI “Proyect Management Institute”, puesto que se facilitará mediante etapas la elaboración del proyecto. Las etapas están descritas en el capítulo 3.. 8.

(29) CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA La evolución de las telecomunicaciones ayuda exponencialmente al crecimiento tecnológico mediante distintas herramientas empleadas en el ámbito laboral y social. Con el desarrollo de los dispositivos móviles se ha abierto un nuevo campo con lo que respecta a las conexiones gracias a su portabilidad y su fácil uso ya que no dependen de una infraestructura previa, las redes MANET pueden ser implementadas en este tipo de tecnología porque ofrecen conectividad entre nodos de forma rápida y se sencilla, que se basan en diferentes protocolos y métricas que son usados para su implementación. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO Historia de las Redes Inalámbricas Las redes inalámbricas se remontan desde el año 1888 donde se experimentó la transmisión por ondas electromagnéticas gracias al físico llamado Rudolf Hertz que fueron los cimientos para este tipo de tecnología, en el año 1971 se implementó un sistema de comunicación por radio que lograba la transmisión de paquetes fue considerada la primera red WLAN en Hawái (Trujillo, 2014). Este fue el inicio del surgimiento de las WLAN, y la creación de dispositivos que no eran compatibles entre sí, ya que los fabricantes creaban sus dispositivos bajos sus estándares, lo que llevo a años más tarde la creación de un organismo de control, para la compatibilidad llamado WI-FI ALIANCE y el uso de estándares para regular el uso de esta tecnología. Redes WLAN Este tipo de redes son caracterizadas por la forma en que interconectan los usuarios de forma inalámbrica dentro de su área geográfica, basada en ondas de radio y en el estándar 802.11 que detalla los parámetros de las tecnologías usadas en las redes WLAN.. 9.

(30) Características de las Redes Inalámbricas Las principales características de las redes inalámbricas es su fácil implementación, flexibilidad y escalabilidad que estas tienen según las aplicaciones que se quieren obtener, además de tener un ahorro considerable en su aplicación ya que no se gasta en cableado para su implementación a los nodos y sus recursos son reutilizables en caso de un rediseño de red, pero se debe tener en cuenta que su rango de propagación es limitado, pero con elementos de red como access point se puede extender la red.. IEEE 802.11 Es un estándar que manejan las redes inalámbricas para determinar sus características y la forma en que interactúan para crear una red WLAN, además cuentan con el soporte de organizaciones como la WIFI- ALIANCE el cual es el responsable de la interoperabilidad de los dispositivos que usan este estándar, los cuales cuentan variaciones expuestas en la TABLA N°3.. Tabla N° 3.- Comparación de estándares. Fuente: (Orozco, 2018) Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto. 10.

(31) Modelo OSI Las conexiones inalámbricas basan su conexión en las dos capas inferiores del modelo OSI, según lo establece el estándar 802.11 que son la capa de nivel físico y la capa de enlace de datos. Gráfico N° 1-. Modelo OSI. Fuente: (Cisco, netacad , 2018) Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto Capa Enlace de datos Toma lugar entre la capa de red y la capa física, esta se compone por subcapas que son, control de enlace lógico y control de acceso al medio. Realiza varias funciones como, permitir a las capas superiores el acceso al medio, alista los datos para transmitirlos a la red física así también cuenta con detección de errores. Capa Física La función es brindar los medios para el transporte de bits que se da entre la comunicación de la capa de enlace por medio de tramas. Además, fija la modulación de ondas de radio y los medios que van a ser usados para la transición de datos.. 11.

(32) Redes MANET Este tipo de redes se derivan de la tecnología de ad-hoc especificado para uso móvil, proporcionando comunicación inalámbrica, no contienen un control centralizado en su funcionamiento, son flexibles y de fácil implementación. La comunicación en las Redes MANET (Mobile Ad-hoc Networks) es basada en saltos múltiples, no es dependiente de otros elementos de red para su funcionamiento esto nos indica, que no cuentan con una infraestructura previa, su configuración e implementación se adaptan según las necesidades a desempeñar (Macas & Vinicio, 2017). A su vez los nodos de la estructura que conforma la red no son fijos, como celulares o laptops y estos pueden desplazarse dentro del área deseada para su uso. Lo que puede representarse como cambios en su propagación por la característica que permite movilidad de los nodos como se muestra en el gráfico 2. Los nodos que conforman la red son susceptibles a la diferencia de desempeño debido que estos pueden tener variaciones en su enlace. Su forma de trabajar es sencilla ya que cada nodo perteneciente a la red transmite información por medio de saltos y son aptos para poder recibir y enviar paquetes de un nodo emisor a un receptor, los paquetes pueden pasar por diferentes nodos para llegar a su destino. Su capacidad de transmisión es limitada al ser comparada con red cableada, así como su rango de propagación y su fuente de alimentación de energía que son generalmente baterías (Coya, Ledesma, & Baluja, 2014).. 12.

(33) Gráfico N° 2.- Red MANET. Fuente: Datos Investigativos Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto. Características de las redes MANET Las características que proporcionan las redes MANET son: •. Nodos autosuficientes que pueden realizar la función de emisor, transmisor o destino.. •. Transporte inalámbrico, disminuye los gastos de una implementación y uso rápido en casos de emergencia.. •. Al ser sus nodos móviles su topología tiende a cambiar, las redes Manet se adaptan rápidamente ante cualquier evento de cambio.. •. Nodos condicionados por el tiempo y la carga de procesamiento, puesto a que trabajan con baterías.. •. El ancho de banda en las redes MANET son limitadas. 13.

(34) Desafíos de las redes MANET Las redes MANET cuenta con sus debilidades a ser mejoradas con el tiempo entre las cuales tenemos: •. El rango de transmisión es limitado. •. Problemas de nodos ocultos y tormentas de broadcast. •. Pérdidas de los paquetes durante la transmisión. •. Su movilidad induce a la pérdida de paquetes. •. Particiones de red potencialmente frecuentes. Aplicaciones de MANET Al ser redes de implementación rápida, aplicables en la mayoría de los entornos y su costo a diferencia de una infraestructura fija han proporcionado una proyección de uso en diferentes ámbitos. •. Milicia: Se ha considerado las redes MANET en los entornos militares, para comunicaciones entre diferentes unidades, centros de mando o entre vehículos por la viabilidad que tienen dentro de este campo ya que implementar una red fija seria casi imposible en este escenario (Ugas, 2009).. •. Situaciones de emergencia: En casos de desastres naturales, este tipo de redes puede ayudar en la comunicación o localización entre grupos de rescate para un rápido actuar en este tipo de eventos, ya que la mayoría de las redes quedan inutilizables en estos casos (Ugas, 2009).. •. Entornes civiles: Donde pueden aplicarse en diferentes campos, creando aplicaciones de chat como es el caso de FireChat que es una aplicación para establecer un canal de chat para este tipo de redes, aplicando esto en conferencias, congresos o exposiciones en clases (Ugas, 2009).. •. Redes PAN: Redes de uso personal, entre diferentes dispositivos móviles, para la comunicación entre sí (Ugas, 2009).. 14.

(35) Protocolos de enrutamiento Se basan en lineamientos para la correcta comunicación entre diferentes dispositivos y su intercambio de mensajes, estos son definidos por sus interacciones mediante el formato a seguir según las reglas del protocolo, para la selección de la mejor ruta y su mantenimiento. Los protocolos trabajan con métricas, están son características que influyen en el desempeño de la transmisión de paquetes por los saltos que se realizan entre nodos que conforman la red y el retardo que se tiene hasta llegar al destino para su comunicación. La selección de la mejor ruta se basa en la comparativa de desempeño de varios posibles caminos que se pueden tomar hacia el destino y el costo de transmisión de los nodos en la red, el cual debe ser el de menor valor.. Métricas de enrutamiento en redes MANET Existen varias métricas usadas en MANET para realizar la elección de la ruta más conveniente: Por el número de saltos Es la métrica más común presentada en diferentes redes inalámbricas, dado a su sencillez al momento de seleccionar la ruta de enlace, se basa en menor es el número de saltos entre nodos, significa menos demora en la entrega de datos en su transmisión, la desventaja se tiende a presentar en largas distancias ya que cuenta con mayores pérdidas, ejemplo DSDV.. Tiempo de viaje por salto Aplica marcas de tiempo en él envió de paquetes a sus nodos vecinos, esta marca retorna al emisor el cual realiza los cálculos del tiempo tomado por el salto, en conclusión, esta métrica realiza la suma del tiempo de cada nodo para la vinculación de la ruta, ejemplo AODV.. 15.

(36) ETX (Expected Transmission Count) Su función esta creada bajo el concepto de conteo de errores que pueden darse en la transmisión, de esta manera reduce las transmisiones fallidas que se dan al momento de enviar paquetes por un enlace, optimizando los recursos físicos y lógicos como energía de los dispositivos además de la tasa de éxito en el envío de datos. Las características de los paquetes de sondeo se representan como una ponderación, esto quiere decir que a mayor pérdida su ponderación será mayor, el valor representado será usado para evaluar la trayectoria. La desventaja con la que cuenta es la sobrecarga que presenta la red por los paquetes que se son trasmitidos para pruebas de errores, como lo es el protocolo OLSR.. ETT (Expected Transmission Time) Fue desarrollado debido a que ETX se aplicaba a enlaces congestionados en lugar de enlaces libres, si esta tenía mayor pérdida de paquetes en la transmisión y esto no es recomendable, por lo que se implementó a esta métrica calcular los datos transmitidos con éxito. Por lo que está vinculada a la métrica ETX, con un cálculo en el tamaño del paquete y el ancho de banda con la que se está trabajando como los protocolos, como lo son los protocolos DSDV y AODV.. MIC (Metric of interference and Channel Switching) Se encuentra relacionada con la métrica ETT con su modelo de cálculo de ruta, además soporta interfaz de radio. Esta métrica brinda un mejor desempeño por capacidad de poder trabajar bajo interferencia intra y extra-flujo con sus diferentes canales. Las desventajas que se tienen son los costos que se tienen en los diferentes procesos ya que cada nodo debe conocer a todos sus vecinos y en una red que contenga una gran cantidad de nodos el costo de procesamiento de cada uno será alto, ejemplo DSDV.. 16.

(37) Algoritmos de enrutamiento Están situados en la capa de red, son los responsables de tomar la decisión por el cual se transportará el paquete de entrada. Trabajan de forma distintas según sea la subred, si esta trabaja con datagramas el resultado es cambiante, el proceso debe realizarse cada que un paquete de datos llegue, por los cambios en la ruta. Si trabaja con circuitos virtuales, se realiza el proceso si se establece el circuito y los paquetes se transmiten por la ruta previa establecida (Molina, 2014). Los algoritmos más usados son: Estado de enlace, Enrutamiento de Origen y Vector Distancia.. Algoritmo Vector Distancia Se basa en cada nodo sabe la distancia que tiene en toda la red, cada nodo está en actualización sobre algún cambio del costo e informa a sus nodos adyacentes como llegar y su costo, para actualizar su tabla de enrutamiento según sea la información recibida de los otros nodos. Así, el algoritmo realiza su manejo basado a la ruta de menor costo (Morató, 2016), ejemplo protocolo DSDV, AODV. Algoritmo Estado de Enlace Se emplea para reconocer la ruta más cercana desde el punto inicial hasta el destino, y no está basado en número de saltos (Cisco, CCN3, 2018). Realiza la difusión de la distancia y el retardo de los nodos en la red, para la actualización de la tabla de enrutamiento, la mejor ruta será la que tenga el menor costo, como lo es OLSR.. Source Routing (Enrutamiento de Origen) Su funcionamiento es sencillo, permite que el nodo emisor especifique al paquete la ruta a ser tomada para su transmisión. Esto se denomina que ya tiene un camino previamente establecido desde el envío, usado en él protocolo DSR.. 17.

(38) Clasificación de los protocolos de MANET Dentro de las redes MANET los protocolos se dividen en tres grupos que son aplicables en esta tecnología, los cuales son proactivos, reactivos e híbridos cada uno cuenta con sus características para la toma de decisiones. Protocolos aplicables en las redes MANET Los protocolos que trabajan con la tecnología MANET se dividen en los siguientes grupos de proactivos, reactivos e híbridos, de los cuales cuatro protocolos son los más utilizados en el grupo de proactivos OLSR y DSDV, y en el grupo de Reactivos, AODV y DSR, los cuales son los que han alcanzado un nivel RFC, para estudios y los cuales vamos a analizar en el presente trabajo investigativo. Gráfico N° 3-. Protocolos MANET. Fuente: (Coya, Ledesma, & Baluja, 2014) Elaborado por: Guillermo Alejandro Tapia Soto. 18.

(39) Protocolos Proactivos Su funcionamiento se basa en la actualización de las tablas de enrutamiento proporcionadas por los nodos, este protocolo presenta la característica del algoritmo estado de enlace, manteniendo así una correlación entre nodos en la búsqueda de rutas, cuenta con tres protocolos en su división detallados en el gráfico 3. Las características que tienen los protocolos son las siguientes, no necesita de una ruta fija no son dependientes, carece de un buen ancho de banda, su tabla de enrutamiento facilita la obtención de información de los nodos y las rutas para la establecer la sesión (Macas & Vinicio, 2017). La principal desventaja de estos protocolos es constante actualización con los mensajes de mantenimiento de las rutas lo que ocasiona una cantidad grande de información que son almacenados en los nodos.. Protocolos Reactivos Este protocolo trabaja bajo conceptos de peticiones, cuando un nodo necesita transmitir datos lo que realiza el protocolo es un broadcast a toda la red para el descubrimiento de la ruta, en el momento que se haya la ruta requerida esta ya no es accesible. El proceso se considera individualmente para cada nodo, cada vez que se requiera transmitir comienza el proceso de búsqueda dependiendo de que no esté una ruta previa definida o que la transmisión este activa, su categoría se divide tres protocolos observados en el gráfico 3. La principal ventaja del protocolo es establecer los destinos y por consecuente no sobrecargar de información las tablas de enrutamiento. La desventaja con la que cuenta este protocolo es la latencia que origina cada vez inicia el descubrimiento de una ruta (Macas & Vinicio, 2017).. Protocolos Híbridos Realiza una combinación entre protocolos reactivos y proactivos. Son usados mayormente cuando la red trabaja con una gran cantidad de nodos. Realiza el. 19.

(40) trabajo de enrutamiento entre los nodos internos del dominio con el protocolo proactivo, e implementa el protocolo reactivo cuando las interacciones son entre dominios, son pocos los casos que se dan el uso de estos protocolos cuentan con tres referentes detallados en el gráfico 3.. Descripción de protocolos a ser analizados Los protocolos que se escogieron para el estudio son DSDV, AODV, OLSR, DSR, siendo estos los más utilizados para estudios, ya que cuentan con una certificación RFC (Request for Comments).. Protocolo DSDV (Destination Sequence Distance Vector) El protocolo DSDV propuesto en 1994, su funcionamiento está creado bajo el algoritmo distributivo propuesto por Bellman-Ford, en comparativa con el protocolo de estado de enlace el rendimiento que provee es más estable y eficaz, requiere menos espacio en el almacenamiento (Pinto, López, & Pedraza, 2011). Este protocolo es una derivación del algoritmo vector distancia, está basado en el envío de información entre nodos usualmente son empleados en ambientes con poca cantidad de nodos. Cada nodo envía las rutas conocidas según su enrutamiento a sus nodos adyacentes para dar a conocer la distancia en que se encuentran los demás nodos en la red. El mantenimiento de la ruta es dinámico, las actualizaciones de los nodos son transitorios con el objetivo de mantener su tabla de ruteo actualizada, dado que se pueden implementar nuevos nodos en la red MANET. Características de DSDV •. Similar al protocolo RIP, añade el número de secuencia en su tabla de enrutamiento (Longjam, 2013).. •. Es dependiente del número de saltos para llegar a su destino (Longjam, 2013).. 20.

(41) •. Sus principales funciones son reducir la carga alta de enrutamiento, resuelve errores de conteo infinitos y evita bucles en la red (Longjam, 2013).. •. Las rutas son monitoreadas periódicamente en caso de una ruptura de un enlace entre nodos, busca una nueva ruta si es posible por otro nodo, o se eliminara de la tabla de enrutamiento (Longjam, 2013).. Descubrimiento DSDV Cada nodo móvil conserva una tabla de enrutamiento mediante la cual se enumeran los destinos que están activos para los envíos, el siguiente salto a cada nodo adyacente y su etiqueta de secuencia, donde cada tabla trabaja en cada nodo de la red, para la transmisión de los paquetes en la red, los nodos trabajan con anuncios los cuales actualizan la información periódicamente o cuando sucede algún evento en la red para mantener coherencia en las rutas que están en constante cambio (He, 2016). En el gráfico N°4 se puede observar una red con 8 nodos con el cual se realiza la explicación de cómo DSDV opera en un nodo, antes y después de una variación en la red. Gráfico N° 4-. Ejemplo DSDV. Fuente: (Perkins & Bhagwat) Elaborado por: (Perkins & Bhagwat). 21.

(42) En el gráfico 4 se observa el nodo MH4 el cual será el usado en este ejemplo, para ello las métricas tomadas en cuenta son el destino, el siguiente salgo y la métrica que se va a tener para llegar al destino para crear una tabla de enrutamiento del nodo MH4. El proceso para tener la tabla de enrutamiento según el nodo MH4 es el siguiente, primero se determina el destino para cada nodo en la red, por ejemplo si MH4 desea llegar al nodo MH1 según el gráfico 4 se considera el camino más cercano en este caso es dando un salto por MH2 para llegar a MH1, entonces son dos enlaces para llegar a su destino su metrica será 2, este proceso se repite para cada nodo hasta tener la tabla de enrutamiento actuilizada como se muestra en la tabla N° 4, hacia cada destino. Tabla N° 4.- Comparación de estándares. Fuente: (Perkins & Bhagwat) Elaborado por: (Perkins & Bhagwat) En el gráfico 4 también se presenta qué pasaría si el nodo MH1 se moviera hacia el nodo MH7 y MH8, como afectara esto en el nodo MH4. Puesto que se realizan actualizaciones cada cierto, al momento de ocurrir un cambio, se vuelven a recalcular los mismos parámetros anteriores y se vuelve a actualizar la tabla de enrutamiento, ahora para llegar a MH1 el siguiente salto de MH4, será pasar por MH6 y posteriormente por MH7 pasando por 3 enlaces lo cual será su nueva métrica, como se presenta en la tabla N°5.. 22.

(43) Tabla N° 5.- Comparación de estándares. Fuente: (Perkins & Bhagwat) Elaborado por: (Perkins & Bhagwat) Mantenimiento de la ruta Una vez realizado el descubrimiento de las rutas, los nodos están en constante comunicación, y notifican algún fallo en la red como caminos no hallados paquetes perdidos, esto indica una pérdida del enlace lo que realiza el nodo es procede a la eliminación de la ruta en la tabla de enrutamiento (Ramaraj, 2013). Los paquetes de actualización inician con una métrica de uno, la métrica que manejan son los números del salto, cada nodo adyacente en la red está a un salto para realizar la interacción entre ellos hacia un nodo receptor, al recibir el paquete los nodos proceden a la actualización de la tabla incrementando en uno según los nodos transmitidos su métrica y proceden a retransmitir los mensajes a sus vecinos, el procedimiento se cumple cuando todos los nodos hayan recibido una copia de la actualización (He, 2016). Si los nodos reciben distintos paquetes hacia un mismo destino dura el tiempo de vida del proceso, selecciona los destinos con la identificación de secuencias más recientes, para su posterior actualización.. Mensajes usados por DSDV Utiliza mensajes para mantenerse actualizado ante cambios en la red estos se derivan como mensajes incrementales y de tipo full-dump.. 23.

(44) Los mensajes full dump es un tipo de paquete que contiene toda la información disponible de las rutas en un nodo, se transmiten con poca frecuencia en la red, es necesario para transferir las unidades de datos del protocolo de red. Los mensajes incrementales es un tipo de actualización que contiene información de los nodos cuando los mensajes full dump están en funcionamiento para él envió de la tabla de enrutamiento.. Ventajas y Desventajas Al ser implementado en una red con pocos nodos, ofrece menos retardo en la búsqueda de rutas para él envió de datos, lo que bridan disponibilidad en la comunicación de toda la red. La principal desventaja es la cantidad de interacciones que se da al momento de las actualizaciones lo que consume recursos en los diferentes dispositivos móviles por lo que no ofrece estabilidad, además de retardos cuando existen rutas inhabilitadas al momento de realizar una petición.. Protocolo OLSR (Optimized Link State Routing Protocol) Esta creado bajo los parámetros del algoritmo de estado de enlace, lo que realiza este protocolo es una inundación en la red, pero con nodos específicos para él envió de paquetes de control, la función de los nodos escogidos es transmitir de una forma bidireccional para la cobertura de la red. Al realizar la selección de los nodos llamados MPRs (Multipoint Relays), ayudan a mantener la tabla de enrutamiento actualizada y descartan retardo en la búsqueda de nuevas rutas, logrando que la red cuente con movilidad en los nodos (Hidalgo, 2008). Opera en forma distribuida, carece de una infraestructura centralizada, ofreciendo así tolerancia a pérdidas, puesto que cada nodo realiza la función de envió de mensajes de control en la red, haciendo que cada nodo use la información recibida para transmitir un paquete.. 24.

(45) Características de OLSR •. Realiza el reenvió de paquetes por nodo, por lo que cada nodo usa los datos recientes para enrutar los paquetes (Yi & Parrein, 2017).. •. Opera de forma distribuida, no necesita de una entidad centrar para el envío de mensajes de control, ya que cada nodo cuenta con él envió de estos paquetes por lo que tolera pérdidas repentinas de ciertos paquetes de control (Yi & Parrein, 2017).. •. No proporciona tráfico extra en función de reconocimientos de fallos en la topología de red (Yi & Parrein, 2017).. •. Reduce la sobrecarga en el envío de paquetes por medio de nodos dedicados llamados MPRs (Yi & Parrein, 2017).. Asignación de los nodos MPRS Debido a la inundación de toda la red al momento de trasmitir información, se define esto como un costo de procesamiento alto para una red compuesta por dispositivos móviles por las limitaciones que presenta tanto en el ancho de banda y el canal de radio. La asignación de los nodos MPRS ayuda a esta problemática, ya que estos nodos tienen la función de conocer a sus vecinos que se estén a 2 saltos de distancia, y son los responsables de la retransmisión y control del tráfico en toda la red, proporcionando una reducción significativa procesamiento de transmisiones.. En el gráfico 5, se muestra la manera de selección de estos nodos, en donde el nodo A, es el emisor y debe encontrar a los demás nodos, para ello los nodos restantes deben cumplir el lineamiento de máximo de 2 saltos para su cobertura, los nodos que cumplen estos requisitos son los nodos B y D siendo estos elegidos por A como nodos MPRs.. 25.

(46) Gráfico N° 5-. Nodos MPRs. Fuente: (Cavero & Sánchez, 2011) Elaborado por: (Cavero & Sánchez, 2011) Al evitar la inundación de toda la red por medio del mecanismo de broadcast, se evita mensajería innecesaria y a su vez reduce el costo de procesamiento por la replicación de proceso. Su principal funcionalidad es llegar hacia un destino situados a dos saltos de distancia, evitando comunicaciones innecesarias entre vecinos, cuando un nodo necesita información de control de red son recibidos por los nodos seleccionados como MPRs para iniciar el broadcast con sus semejantes seleccionados declarados por el nodo que envió el mensaje (Batiste, 2011). Mensajes usados por OLSR Los mensajes utilizados por OLSR son de tipo, “Hello”, TC” y MID (Clausen & Jacquet, 2003). Una función de estos mensajes que es a recalcar es la inclusión del campo de secuencia de los nodos, cuya función es verificar si los nodos contienen la información actualizada. Los mensajes de tipo “Hello” son usados para el control periódico de la red siendo estos difundidos en todos los nodos, haciendo posible que los nodos tengan información de sus vecinos de red ubicados a uno o dos saltos de distancia, los nodos situados a un salto realizan una transmisión directa al contrario de los ubicados a dos saltos que se da una retransmisión, incluye información a los nodos que han sido asignados como MPRs por selección de sus vecinos.. 26.

(47) Por su parte los mensajes TC (Control de Topología), también son difundidos en toda la red, solamente por los nodos designados como MPRs su función es conocer los cambios que existen en la topología con respecto a los nodos MPRs, consiguiendo información actualizada de la topología.. Mensajes MID, proveen la funcionalidad de descubrir múltiples interfaces dentro de un terminal (Diana, 2012). Descubrimiento y mantenimiento de la ruta Los nodos principales, para crear la ruta deben obtener información de sus nodos adyacentes, los cuales reciben mensajes de tipo “hello” para estar en constante actualización, para dar a conocer el estado de sus vecinos. Los nodos tienen información de cómo llegar a los nodos de la red ya sea de forma directa o indirecta, dependiendo del número de saltos se marcan en su tabla, los nodos que están a un salto se consideran como una comunicación unidireccional y los que estén a dos saltos serán los nodos MPRs ya que tienen comunicación bidireccional. Logrando que los nodos tengan encaminamiento en toda la red, los mensajes control de topología son utilizados por los nodos MPRs, los cuales cuentan con información del salto previo antes de llegar al destino y del nodo destino, con estos datos el nodo sabe cómo llegar al destino, las tablas están en constante actualización por si se presenta un cambio en la topología. Ventajas y Desventajas El protocolo provee estabilidad con un número grande de nodos y al cambio por la movilidad que destacan a las redes MANET los mensajes que se propagan en la red están controlados bajo asignaciones lo cual no crea tráfico adicional. Las desventajas que se tienen al usar este protocolo, es el procesamiento de los nodos MPRs, dado el calculo que se debe realizar para obtener la mejor ruta en un ambiente con demasiados nodos y al ancho de banda por él envió periódico de paquetes de control.. 27.