Universidade Federal do Rio de Janeiro
COPPE - UFRJ
Optimized Link State Routing
Protocol (OLSR)
Julio Heitor Silva N´
obrega
Agosto 2006
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Introdu¸
c˜
ao
O protocolo OLSR ´e um protocolo que herda a estabilidade de um algo-ritmo de estado de enlace. Este tem caracter´ısticas pr´o-ativas e foi projetado para redes m´oveis e sem fio. O OLSR minimiza o overhead do algoritmo de inunda¸c˜ao, selecionando apenas alguns n´os, chamados MPRs para retras-mitir mensagens de atualiza¸c˜ao. Essa t´ecnica diminui significativamente o n´umero de trasmiss˜oes necess´arias para que uma mensagem chegue a todos os n´os de uma rede.
Em segundo lugar, este protocolo necessita apenas de informa¸c˜oes parci-ais do estado de enlace para calcular o caminho mparci-ais curto para um destino. O OLSR tamb´em ´e capaz de variar os intervalos m´aximos de envio de atua-liza¸c˜oes, se adaptando rapidamente as varia¸c˜oes de topologia da rede.
Sendo assim, quanto maior for o n´umero de n´os na rede, maior a capa-cidade de otimiza¸c˜ao do protocolo OLSR. Ele tamb´em fornece suporte para inclus˜ao de novas funcionalidades como roteamento multicast, mas sem que-brar a compatibilidade com vers˜oes anteriores.
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Multipoint Relays (MPRs)
A id´eia dos MRPs ´e minimizar o overhead das mensagens inundadas na rede, reduzindo retransmiss˜oes redundantes. Cada n´o na rede seleciona um conjunto de n´os formados por seus vizinhos diretos (1a ordem). Esses n´os s˜ao chamados de MPRs e ficar˜ao respons´aveis pela transmiss˜ao, em broadcast,de mensagens de atualiza¸c˜oes recebidas pelo n´o que os selecionou.
Cada n´o seleciona um conjunto de seus n´os vizinhos de modo que estes consigam alcan¸car todos os n´os vizinhos de 2a ordem do n´o que os selecionou,
ou seja, cada n´o do conjunto de MPRs devem ter um link direto com um dos vizinhos de 2a ordem. Essa condi¸c˜ao ´e necess´aria pois nem todos os n´os da rede est˜ao ao alcan¸ce um dos outros. Ent˜ao, a inunda¸c˜ao ficar´a ao encargo dos n´os vizinhos para enviar informa¸c˜oes atualizadas sobre a redes para n´os distantes.
Quanto menor o conjunto de MPRs, menor ser´a o overhead das mensagens geradas pela inunda¸c˜ao. Cada n´o mant´em uma tabela com informa¸c˜oes dos MPRs e esta ´e atualizada atrav´es de mensagens HELLO para os n´os do conjunto. Caso algum MPR fique inativo, todo o c´alculo necess´ario para se montar o conjunto de MPRs deve ser refeito.
A seguir ´e descrito um algoritmo para se contruir o conjunto de MPRs. Esse processo deve ser feito em cada interface do n´o. A soma dos conjuntos gerados por cada interface formar´a o conjunto de MPRs.
Considere N como sendo a lista de vizinhos do n´o I e N2 lista de n´os de
2a ordem deste mesmo n´o. Por ultimo, usaremos a vari´avel D(y) como sendo o n´umero de vizinhos do n´o y da lista N, ou seja, o vizinho do vizinho de I. O algoritmo segue os seguintes passos:
1. Come¸ce com um conjunto MPR vazio; 2. Calcule D(y), para todos os n´os y de N;
3. Adicione ao conjunto MPR apenas os n´os de N que fornecem alcan¸cabilidade para algum n´o de N2. Remova esse n´o alcan¸c´avel da lista N2;
4. Enquanto existir n´os na lista N2 que nao s˜ao alcan¸c´aveis por algum n´o
do conjunto MPR fa¸ca:
(a) Pra cada n´o y da lista N, calcule o n´umero de n´os em N2 que ainda nao s˜ao alcan¸c´aveis por pelo menos um n´o MPR mas que ´e alcan¸c´avel por esse n´o y.
(b) Adicione ao conjunto de MPRs o n´o que alcan¸car o maior n´umero de vizinhos da lista N2 e remova esses n´os da lista N2.
5. Some todos os conjuntos MPRs de cada uma das interfaces, formando um ´unico conjunto.
Na figura 1 ´e mostrado a inunda¸c˜ao tradicional feita pelos n´os de uma rede e a quantidade de pacotes gerados.
Na figura 2 ´e mostrado a inunda¸c˜ao mas agora utilizando o conjunto MPR para transmitir as mensagens pela rede.
Figura 2: Inunda¸c˜ao utilizando MPRs
Claramente chega-se a conclus˜ao de que com a nova abordagem dos MPRs, o n´umero de mensagens geradas na inunda¸c˜ao se reduz drasticamente.
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E importante lembrar que cada n´o contr´oi seu conjunto MPR indepen-dente dos demais n´os da rede. Em alguns casos pode ser necess´ario selecionar n´os MPRs redundantes. Como foi dito anteriormente, quanto menor o ta-manho do conjunto, menor ser´a o overhead da inunda¸c˜ao.
Entretanto, se o protocolo estiver rodando em uma rede m´ovel, em que os n´os contantemente deixam de ser vizinhos uns dos outros, ter n´os de back-up que forne¸cam rotas alternativas para esses n´os diminui a necessidade de se recalcular todo o conjunto de MPRs sempre que a rede sofrer uma altera¸c˜ao em sua topologia.
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Mensagens HELLO
Os objetivos principais das mensagens HELLO no protocolo OLSR ´e sina-lizar a sele¸c˜ao de vizinhos MPRs, detectar vizinhan¸cas, bem como verificar alcan¸cabilidade dos enlaces. O formato de uma mensagem HELLO ´e mos-trada na figura 3.
Figura 3: Formato da mensagem HELLO
Essa mensagem ´e emviada atrav´es da carga ´util das mensagens OLSR, com o campo ”Message Type”do cabe¸calho OSLR com o valor igual a MES-SAGE HELLO.
Se no campo ”Link Code”estiver setado um valor menor ou igual a 15, este deve ser interpretado como dividido em dois sub-campos como mostra a figura abaixo:
Figura 4: Formato do campo Link Code
Se o sub-campo ”Neighbor Type”contiver o valor MPR NEIGH ent˜ao este n´o foi eleito como Multipoint Relay do n´o que enviou a mensagem HELLO. O valor SYM NEIGH para esse campo, significa que este ´e um vizinho do n´o que enviou a mensagem, mas nao foi selecionado como MPR.
Atrav´es de trocas de mensagens HELLO entre vizinhos de 1a ordem,
um n´o pode obter informa¸c˜oes de seus vizinhos de 2a ordem, montando as-sim a lista N2 descrita anteriormente. Caso o campo ”Neighbor Interface Adress”contiver o pr´oprio endere¸co do n´o que recebeu a mensagem ou de um de seus vizinhos diretos, esta deve ser descartada, pois seria como se um vizinho de 1a ou 2a ordem fosse ele mesmo.
Obviamente que, sempre que algum vizinho de 1a ou 2a ordem deixarem
de ser vizinhos de um dado n´o, as mensagens HELLO detectar˜ao a mudan¸ca na rede, for¸cando um novo procedimento de montagem do conjunto de MPRs.
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C´
alculo do caminho mais curto
Para calcular o caminho mais curto de uma origem para um destino qual-quer, o n´o origem deve rastrear pares conectados em uma ordem descendente atrav´es de seu mapa da topologia. Prmeiramente, o n´o origem deve encontrar um par (X,R) que cont´em o n´umero m´ınimo de n´os entre X e R, sendo R o destino. Em seguida, um par (Y,X) deve ser descoberto, e outro par (Z,Y), e assim por diante. A figura abaixo mostra o procedimento.
Figura 5: Formato do campo Link Code
Sempre que uma mudan¸ca no estado de algum vizinho ou quando uma das entradas da tabela de roteamento expirar seu tempo de validade, esse procedimento de descoberta de rotas m´ınimas deve ser refeito.
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Conclus˜
oes
Dado a natureza pr´o-ativa, oprotocolo OLSR tem um controle natural so-bre o fluxo da rede. A otimiza¸c˜ao usando MPRs reduz consideravelmente o overhead gerado pelas mensagens durante a inunda¸c˜ao, permitindo um controle muito maior sobre poss´ıveis congestionamentos.
Em redes densas e com muitos n´os, a redu¸c˜ao do controle de tr´afego pode ser de magnitude de v´arias ordens comparado ao protocolo OSPF que utiliza o algoritmo tradicional de inunda¸c˜ao.
cripto-Referˆ
encias
[1] T. Clausen Ed., October (2003), Optimized Link State Routing Protocol [2] Amir Qayyum, Laurent Viennot, Anis Laouiti, March (2000), Multi-point relaying: An efficient technique for flooding in mobile wireless networks
[3] P. Jacquet,T. Clausen, Optimized Link State Routing Protocol for AdHoc Networks
