Protocolo de Roteamento RPL

06/04/2016

Jeferson Cotrim

Introdução

• Internet das Coisas

• Redes de Sensores sem Fio

• O RPL

• Mobilidade

Internet das Coisas • Definição: presença de uma enorme variedade de dispositivos que

possuem um endereço único e que compartilham informações podendo assim cooperar entre si de forma a atingir um objetivo comum.

• Definição CASAGRAS: "Uma infraestrutura de rede global, conectando objetos reais e virtuais através da exploração da captura de dados e capacidades de comunicação. Esta infraestrutura inclui a Internet atual e sua evolução, e o desenvolvimento das redes. Isto oferecerá identificação específica ao objeto, capacidades de conexão e sensoriamento como as bases para o desenvolvimento de serviços e aplicações cooperativas independentes. Esta infraestrutura será caracterizada por um alto grau de captura autônoma de dados, transferência de eventos, conectividade de rede e interoperabilidade".

Internet das Coisas - Aplicações

• Transporte e Logística;

• Saúde;

• Ambientes Inteligentes;

• Aplicações Pessoais e Sociais.

IoT – Protocolos e Padronizações • Zigbee;

• BlueTooth;

• 6LowPAN;

• CoAP;

• RPL.

Redes de Sensores sem Fio • Estruturada ou Não Estruturada;

• 5 tipos de WSN: Terrestre;

Subsolo;

Subaquática;

Multimídia;

Móveis.

WSN - Roteamento • Dividido em Estrutura da Rede ou Operação:

• Estrutura da Rede: • Horizontal; • Hierárquico; • Localização.

• Operação: • Multi-caminho; • Perguntas; • Negociação; • QoS.

• Também são divididos em Proativos, Reativos e Híbridos.

WSN - Mobilidade • Classificação:

• Elemento Móvel;

• Tipos de Movimento;

• Nível do Protocolo;

• Controlador de Mobilidade;

RPL • RPL - IPv6 Routing Protocol for Low Power and Lossy Network

• RFC 6550;

• Protocolo de roteamento de vetor de distâncias

• Foi desenvolvido para atender as necessidades das LLNs

RPL • Define uma árvore de roteamento utilizando o conceito de gráfos

acíclicos direcionados, DAG;

• Cada nó pode se associar a mais de um nó, o que difere o RPL dos demais protocolos baseados em árvores;

• A organização é orientada ao destino, ou seja, a rede possui um nó raiz que concentra o recebimento dos dados dos demais nós;

• Essa estrutura recebe o nome de DODAG (Destination-Oriented Directed Acyclic Graph);

• A rede é formada por um ou mais DODAGs, formando uma instancia RPL

Características do RPL • Auto Configuração;

• Auto Cura;

• Detecção e impedimento de loops;

• Independência e Transparência;

• Múltiplos roteadores de borda;

• 3 modelos de nós: • Roteadores de Borda;

• Roteadores;

• Hosts.

Funções Objetivo • O RPL não define nenhuma métrica ou restrição;

• As Funções Objetivo desempenham esse papel;

• OF0;

• MRHOF (Minimum Rank with Hysteresis Objective Function);

Mensagens de Controle

• DIO – DODAG Information Object

• DIS - DOGAG Information Solicitation

• DAO - Destination Advertisement Object

• DAO-ACK - Destination Advertisement Object Acknowledgement

Formação do DODAG

1

Com base na OF o nó raiz (1) calcula seu Rank. Nó 1 envia DIO para nós vizinhos informando seu Rank e a OF que será utilizada.

1

2 2

Nós 2 recebem o DIO do nó 1, calculam o seu Rank e disparam DIOs para os vizinhos. Nó 2 elege o nó 1 como pai preferido Nó 1 recebe o DIO enviado pelo nó 2 e ignora a mensagem pois o seu Rank é menor que o recebido.

1

333

4 4 4 4

2 2

O processo de envio dos DIOs continua até que todos os nós da rede tenham recebido e enviado seus Ranks. Ao término desse processo, todos os nós já escolherem seus pai preferidos, ou seja, para qual nó vão enviar seus pacotes. É possível que cada nó armazene informações dos demais nós para poder trocar de pai preferido caso necessário. Novas mensagens DIO são enviadas periodicamente (Trickle Timer) para atualizar a rede.

1

333

4 4 4 4

2 2

A mensagem DAO é enviada pelos nós para o nó raiz. Essa mensagem permite fechar o caminho entre o nó e o nó raiz. Uma mensagem DAO-ACK pode ser solicitada pelos nós a fim de garantir a entrega do DAO. Um nó ingressante na rede envia um DIS, solicitando um DIO aos demais nós.

Cabeçalho DIO

64 bits

128 bits

Cabeçalho DAO

32 bits

128 bits

Mobilidade

Nó

Raiz1 2

7 8

3 4 5 6

Taxa de Entrega de Pacotes

ETX

Consumo de Energia