Aplicações para Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões

Especificamente, no framework MA-Fi (representado na Figura 3.8) foi criado uma hierar- quia de dois níveis de nós roteadores (RONS) que executam funções ad-hoc e nós de estação (Stans) que estão conectados à rede ad-hoc através de um RON. A partir da perspectiva de um STAN, o RON se comporta como um ponto de acesso (Wi-Fi modo infraestrutura) comum que conecta o STAN para a totalidade da rede ad-hoc.

Como nesse processo criado cada dispositivo assume o papel de cliente e ponto e acesso, este tipo de estrutura permite que os dispositivos consigam enviar mensagens em vários saltos, possibilitando assim comunicação multihop. No entanto, a virtualização das interfaces de rede não é suportado em dispositivos móveis, como smartphones e tablets.

3.4 Aplicações para Redes Tolerantes a Atrasos e Descone-

xões

Uma aplicação ou um programa informático, é uma coleção de instruções que descrevem uma tarefa a ser realizada por um computador (incluindo dispositivos em geral) (LLOYD, 2012).

Normalmente uma aplicação é desenvolvida para uma determinada tarefa gerando resultados esperados.

Atualmente existem diversos programas que permitem a simulação de ambientes, por exem- plo, o ambiente de redes DTN (KAUR; MALHOTRA, 2015). Essas simulações podem garantir um menor custo da avaliação de projetos e até mesmo criar ambientes que são impossíveis por falta de tecnologia existente. Apesar desses benefícios, os resultados de experimentos feitos em am- bientes reais continuam tendo maior impacto que ambientes simulados (RUTTEN; JOOLINGEN; VEEN, 2012).

Segundo Câmara (2011), por razões técnicas (por exemplo, da mobilidade do dispositivo) ou fatores econômicos (por exemplo, não há infraestrutura fixa), a topologia da rede muda constantemente e caminhos fim-a-fim raramente estão disponíveis em DTNs. Quase todas as aplicações tradicionais não conseguem trabalhar em tais redes.

Existem na literatura algumas soluções de aplicações cuja meta é explorar as características inerentes as redes DTNs para a transmissão de mensagens, permitindo uma entrega de mensa- gens tolerantes a atrasos mesmo em falta de infraestrutura de comunicação (WEI; LIANG; XU, 2014).

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3.4.1 ZebraNet

O sistema ZebraNet (JUANG, 2002), conforme é ilustrado na Figura 3.9, consiste em coleiras

de rastreamento transportadas por zebras no âmbito de reservas da África. A estrutura da coleira consiste de um GPS (Global Positioning System), uma memória flash, um receptor sem fios (contendo as tecnologias de rede sem fio Wi-Fi e Bluetooth) e um pequeno processador de baixo consumo.

Os colares operam como forma de conexão oportunista para transmitir dados de volta para os pesquisadores. Isso significa que quando duas zebras se encontram, as coleiras registram as informações de encontro e trocam os dados armazenados em suas memórias locais. Através de oportunidades de encontro intermitentes, informação é gravada e depois difundida a essas zebras que transportam coleiras de rastreamento.

Figura 3.9: Esquema básico de funcionamento do projeto ZebraNet. Fonte: adaptado de (BAZA CUÑADO, 2011).

Pesquisadores da vida selvagem semanalmente atravessam com um veículo a reserva de ani- mais da África, principalmente próximos aos locais onde normalmente ficam as zebras. Dentro do veículo é instalado uma estação base móvel (um computador com uma antena de alto alcance de transmissão). Ao se locomover pela reserva, a estação base do veículo se encontra com as zebras e recolhe todos os dados contidos em suas memórias.

As informações ao serem transmitidas pelo colar à estação base móvel, são automatica- mente excluídas das memórias dos colares, para permitirem que novos dados seja armazenados. As informações recolhidas pela estação base móvel são analisadas pelos pesquisadores da vida selvagem.

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3.4.2 DakNet

O sistema DakNet (PENTLAND; FLETCHER; HASSON, 2004) foi um projeto desenvolvido

para criação de uma rede Ad-Hoc tolerante a atrasos e desconexões. Este sistema utiliza tecno- logias de redes sem fio para fornecer serviços de conectividade. O DakNet foi desenvolvido por pesquisadores MIT Media Lab1, e foi implantado com sucesso em partes remotas da Índia e do Camboja.

Conforme é ilustrado na Figura 3.10, o sistema DakNet consiste de quiosques com Wi-Fi habilitado em aldeias, e de MAPs (dispositivos portáteis de armazenamento). Quando um MAP se aproxima de um quiosque de uma aldeia, ele detecta automaticamente as conexões sem fio e, em seguida, realiza a transmissão e recebimento de dados com o quiosque. Quando um MAP entra no alcance de comunicação de um ponto de acesso à Internet, ele irá sincronizar automaticamente as mensagens dos quiosques das aldeias com à Internet.

Figura 3.10: Esquema geral da arquitetura do projeto DakNet. Fonte: (PENTLAND; FLETCHER; HASSON, 2004).

O sistema DakNet combina um meio físico de transporte (ônibus, motocicleta, ou mesmo uma bicicleta) com tecnologia de comunicação sem fio para fornecer (não em tempo real) ser- viços de acesso à Internet tolerantes ao atraso.

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3.4.3 CarTel

Cartel (HULL, 2006) é um sistema de comunicação projetado para coletar, transmitir e vi-

sualizar dados a partir de sensores localizados em unidades móveis, como carros.

Conforme e ilustrado na Figura 3.11, a arquitetura de CarTel consiste em um portal, um ICEDB (Intermittently Connected Database), e um CafNet (Carry-and-Forward of Network). O Portal hospeda aplicativos CarTel e funciona como ponto de controle e configuração para o sistema; O ICEDB é um processador de consulta contínuo tolerante à atraso; O CafNet é um sistema de rede tolerante à atraso.

Figura 3.11: Arquitetura de sistema do projeto CarTel. Fonte: (HULL, 2006).

Um nó CarTel (computador acoplado a um conjunto de sensores) coleta e processa a mensa- gem de sensores localizados em automóveis, e em seguida, entrega esses dados para um portal central, utilizando CafNet. Em outras palavras, nós CarTel dependem de conectividade sem fio oportunista (por exemplo, Wi-Fi, Bluetooth) para se comunicar com um portal. Aplicações CarTel executadas no portal utilizam ICEDB para especificar como nós móveis devem operar para filtrar e priorizar dados dinamicamente.

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3.4.4 BikeNet

BikeNet (EISENMAN, 2009) é um sistema móvel de mapeamento das experiências de ciclis-

tas. Ele usa uma série de sensores embarcados em uma bicicleta para coletar dados sobre os passeios de ciclistas.

Conforme é ilustrado na Figura 3.12, BikeNet encontra pontos de acesso sem fio de forma oportunista para troca de conteúdos, e aproveita o canal de dados celular dos ciclistas para comunicação em tempo real, se necessário.

BikeNet também fornece um portal Web para cada ciclista acessar seus dados, e para permi- tir o compartilhamento de dados relacionados com o ciclismo (por exemplo, rotas de ciclismo favoritas) com grupos interessados em ciclismo, e dados de interesse mais geral (por exemplo, dados de poluição) com a comunidade em geral.

Figura 3.12: Arquitetura geral do projeto BikeNet. Fonte: (EISENMAN, 2009).

Os Sensores de BikeNet recolhem dados ambientais ao longo da rota e transmitem esses dados quando os sensores estão dentro do alcance de um SAP (Sensor Access Point) fixo ou através de um SAP móvel ao longo da rota.

Todos os dados coletados são relacionados ao estado do ciclista (por exemplo, ritmo car- díaco), sobre o desempenho dos ciclistas (por exemplo, velocidade das rodas), e sobre os arre- dores dos ciclistas (nível de som, nível de dióxido de carbono, carros).