Redes wireless, ou sem fio, basicamente têm os mesmos princípios das LAN's, sendo que seu diferencial mais relevante diz respeito à mobilidade por transmitir seus dados sem o uso de fios, e com taxas de transmissão maiores que algumas que são oferecidas com cabeamento [Tan03].
Tais redes operam transmitindo informações de duas formas topologicamente distintas: de maneira infra-estruturada, onde existe um concentrador (também chamado de access point) para gerenciar o envio e recebimento das informações que trafegam pela rede, e de forma Ad hoc, onde os dispositivos presentes na rede atuam tanto como clientes (receptores) quando roteadores (transmissores), não havendo uma estrutura fixa ou concentrador de distribuição de informação [Fou06].
Essa configuração de rede tem diversas aplicações, desde o uso militar, passando por redes em ambiente de catástrofe, até redes montadas para interligar participantes em um congresso
[Ram02], atuando sempre dentro de um espaço físico restrito, restrição essa dada pelo alcance de transmissão do sinal. Devido a essa independência física, é possível dentro de uma rede que os nós se movimentem, alterando a configuração física da mesma, e com isso, uma vez que esses nós são transmissores e receptores dos pacotes que pela rede trafegam, é necessário estabelecer regras de roteamento dessas informações.
As pesquisas sobre redes wireless Ad hoc se iniciaram na década de 70, quando o DoD (Department of Defense) deu início ao projeto PRNET (Packet Radio Network), onde este explorava o uso de redes de pacotes via rádio para ambientes táticos para realizar a comunicação de dados, segundo Ramanathan et al. em [Ram02]. Este projeto deu origem ao programa SURAN (Survivable Adaptive Radio Network), no início dos anos 80, que tinha como objetivo prover a troca de pacotes em uma rede para elementos móveis em campo de batalha e ambientes hostis sem a menor infra-estrutura, atendendo a soldados, tanques, entre outros, que seriam os nodos da rede.
Em sequência a esses projetos, o DoD criou um programa de pesquisa chamado GloMo, que vinha ao encontro dos anseios de ambientes corporativos com padrão Ethernet que tinham necessidade de conectividade multimídia a qualquer hora e em qualquer lugar, através de dispositivos móveis [Ram02].
As redes Ad hoc podem ser definidas como redes que são geradas por um período de tempo determinado, com o fim de atender alguma necessidade ou algum tipo de situação que faça uso de uma estrutura não fixa ou altamente mutável [Ram02]. Neste tipo de redes, todos os nodos presentes movem-se arbitrariamente sem que estejam atrelados a algum tipo de estrutura fixa de comunicação. Contudo, um nodo de rede Ad hoc sem fio está limitado a transmitir informações apenas com outros nodos que estejam em seu raio de alcance de transmissão, logo, se um nodo que deseja transmitir para outro fora do seu raio de alcance, dependerá de outros nodos presentes na rede, ditos nodos intermediários, e que farão o papel de roteadores dos pacotes até o seu nodo destino.
Os terminais (ou nós) presentes dentro de uma rede wireless Ad hoc podem se comunicar de duas formas distintas: através de comunicação direta, onde todos estão dentro da área (raio) de alcance de todos, ou através de múltiplos saltos, onde, como dito anteriormente, os nós presentes na rede servem de roteadores (intermediários) entre os nós de origem dos pacotes de dados e de destino, uma vez que estes não se encontrem no raio de alcance de um para outro. A Figura 3.1 apresenta graficamente estas formas de comunicação anteriormente citadas, onde a área pontilhada representa o alcance de sinal de cada nodo, sendo na comunicação direta todos os nodos dentro do
alcance dos outros nodos na rede, e na rede de múltiplos saltos, serem necessários o uso de protocolos de roteamento para realizar o repasse e a troca de informações.
Figura 3.1: Dois tipos de redes Ad hoc (a) comunicação direta; (b) múltiplos saltos. Fonte: [CAM99]
Quando comparadas às redes infra-estruturadas, as redes Ad hoc se destacam pelas seguintes vantagens [Cam99]:
• Rápida instalação: as redes podem ser instaladas rapidamente em locais sem nenhuma infra-estrutura prévia pelo fato de que não necessitam de bases fixas para rotear as mensagens;
• Tolerância a falhas: o mal funcionamento ou desligamento de uma estação pode ser resolvido através de uma reconfiguração dinâmica da rede. Em uma rede fixa, ao contrário, quando ocorre uma falha em um roteador, o redirecionamento do tráfego é uma operação complexa, quando possível, ou seja, quando há caminhos suficientes para isto. Falhas em redes infra-estruturadas são mais graves, principalmente se ocorrerem na estação de suporte de mobilidade, pois se trata de uma entidade centralizadora, isto é, todas as comunicações dos nós dependem dela;
• Conectividade: se duas estações estão dentro da área de alcance das ondas de rádio, elas tem um canal de comunicação. Em uma rede fixa, mesmo que duas estações estejam uma ao lado da outra, é necessário que as estações estejam ligadas por um meio guiado, para que troquem informações. Em uma rede infra-estruturada, é necessária a comunicação do host com a estação base, e, desta, para o outro host;
• Mobilidade: em contraposição à falta de mobilidade dos computadores fixos.
Para o correto estabelecimento da troca de pacotes dentro de uma rede Ad hoc, foram criados protocolos de roteamento para esta tarefa. Estes serão abordados no tópico que se segue.