Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões

mobilidade de tais dispositivos, permitindo que estes possam entrar/sair do ambiente a qualquer momento; capacidade de um dispositivo passar a fornecer ou deixar de fornecer algum serviço. Segundo Yu (2013), no nível de rede, a mobilidade e a descoberta de usuários são duas características importantes para ambientes pervasivos. A primeira permite que as aplicações movam-se entre as diversas redes existentes em um ambiente pervasivo, sem interromper a execução de um serviço. A segunda característica permite que os dispositivos descubram uns aos outros na rede e que possam trocar informações, compartilhar recursos, ou ainda, executar os serviços disponíveis na rede.

A ideia de dispositivos transparentemente integrados aos seres humanos aliada à necessi- dade de lidar com as características de ambientes pervasivos, requer que as aplicações se adap- tem em tempo de execução às alterações no ambiente e às necessidades dos usuários. Dentro do escopo de Computação Pervasiva, esta adaptabilidade é guiada por dois elementos chave: as noções de contexto e ciência de contexto (PERERA, 2014). Entretanto, como o foco do trabalho

está no nível de rede, este assunto não será amplamente discutido.

2.2 Redes Tolerantes a Atrasos e Desconexões

As DTNs (Delay and Disruption Tolerant Networks), ou Redes Tolerantes a Atrasos e Des- conexões, são um tipo de rede com conexão intermitente na qual um caminho fim-a-fim entre os dispositivos móveis que estão comunicando pode nunca existir (VASILAKOS; ZHANG; SPYRO- POULOS, 2011).

Segundo Oliveira (2007), as principais características encontradas em um tipo de rede DTN são as seguintes:

• Atrasos longos e/ou variáveis – uma DTN pode chegar a ter atrasos da ordem de horas e, até mesmo, dias. A variação do atraso também pode chegar a estes valores;

• Frequentes desconexões – desconexões podem ocorrer pela mobilidade que provoca cons- tantes mudanças na topologia da rede, por péssimas condições de comunicação (desvane- cimentos), por economia de recursos como em sensores sem fio onde sensores dormem para poupar energia, por negação de serviço como o ato do inimigo sujar a frequência em operações militares. Estes eventos podem resultar em uma conectividade intermitente da rede, ou seja, na inexistência de um caminho fim-a-fim entre um nó origem e um nó de destino.

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Numa tentativa de contornar os problemas de atrasos e desconexões, as redes DTN imple- mentam técnicas de comutação de mensagens e de armazenamento persistente. Uma mensagem é enviada na rede pelo modo armazena e encaminha (store-and-forward), nó a nó, até alcan- çar o nó destino. Por fazer uso desta técnica, as redes DTNs são conhecidas por redes do tipo armazena-e-encaminha. Assim, não há necessidade alguma do nó destino estar ativo no mo- mento que o nó origem envia a mensagem (MCMAHON; FARRELL, 2009).

Segundo Cerf (2007), para utilização da técnica de comutação de mensagens e armazena- mento persistente de dados, foi necessário a criação de uma sobrecamada (overlay) abaixo da camada de aplicação, denominada camada de agregação ou Bundle Layer. Nessa camada, todos os nós pertencentes à rede DTN executam um protocolo para agregação, desde a origem até o destino.

Além disso, as redes DTN estabelecem uma nomenclatura diferenciada com a inclusão de diversos conceitos. Um deles é o conceito de região, que consiste em um agrupamento de nós (fixos ou móveis) com características semelhantes. O nó que é responsável pela conexão entre regiões é denominado de nó mensageiro. Esse é um tipo especial de nó, tipicamente móvel, que participa de duas ou mais regiões a fim de proporcionar a conexão e a troca de informações entre as regiões.

2.2.1 Tipos de Contatos

Outro conceito importante definido pelas redes DTN é o contato. Segundo Jain, Fall e Patra (2004), um contato é o momento que dois nós se encontram na rede, uma oportunidade para ocorrer uma transmissão de dados:

• Contato persistente: são contatos que estão sempre disponíveis. O nó pode enviar a mensagem a qualquer momento que houver necessidade;

• Contato sob demanda: esse tipo de contato necessita que em algum momento uma ação seja tomada com o objetivo de instanciar o contato. Depois de estabelecido, se comporta como um contato persistente;

• Contato previsível: nesse tipo de contato os nós fazem previsões acerca do horário e da duração do contato conforme históricos armazenados de contatos passados;

• Contato oportunista: contatos que ocorrem ao acaso, sem que haja prévia programação; • Contato programado: tipo de contato no qual o momento e a duração do contato são

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2.2.2 Redes Oportunistas

Os contatos oportunistas ocorrem diante de encontros não previamente programados entre os dispositivos móveis. Esse tipo de contato tem como objetivo obter vantagens de contatos realizados totalmente ao acaso para realizar a comunicação com qualquer dispositivo que esteja fora do alcance de um dispositivo origem. Assim, utilizando a capacidade dos dispositivos se comunicarem localmente com os seus vizinhos para criar possibilidades de comunicação com outros dispositivos que estão fora do alcance. Esta é uma característica inédita que não existe similar na Internet convencional (GALATI, 2010).

Segundo Cerf (2007), o conceito de contato oportunista permite comunicação entre dispo- sitivos móveis na qual em nenhum momento existe um caminho inteiramente conectado entre eles, o que inviabiliza a comunicação na Internet convencional. Geralmente, os dispositivos que estabelecem contatos oportunistas desconhecem qualquer informação acerca do estado, da lo- calização ou dos padrões de mobilidade dos outros dispositivos. Além disso, os dispositivos são autônomos, o que significa que cada dispositivo possui um controle independente de si mesmo e de seus movimentos.

Nessa abordagem de comunicação oportunista, os dispositivos móveis utilizam tecnologias de redes sem fio (por exemplo, Bluetooth, Wi-Fi Direct, entre outras) para estabelecerem uma comunicação ponto-a-ponto e assim trocarem conteúdos entre si (CONTI; GIORDANO, 2014).

A Figura 2.2 ilustra o funcionamento da abordagem de comunicação das redes oportunistas. Pode-se visualizar na Figura 2.2, que um dispositivo origem se comunica com um dispositivo destino, através do envio de uma mensagem para qualquer dispositivo que estiver próximo. O dispositivo que receber a mensagem pode se locomover e retransmitir a mensagem para outro dispositivo, podendo este ser um dispositivo retransmissor ou o dispositivo destino.

Figura 2.2: Comunicação dos dispositivos em uma rede oportunista. Fonte: adaptado de (HU, 2015).