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Publicações do PESC

Título
Modelagem Matemática do Atraso de Entrega de Mensagens em Redes Oportunistas com Taxas de Encontro Heterogêneas
Linha de pesquisa
Redes de Computadores
Tipo de publicação
Tese de Doutorado
Número de registro
Data da defesa
15/1/2019
Resumo

Esta tese apresenta o desenvolvimento de dois modelos matemáticos para predição do atraso de entrega de mensagens fim-a-fim em redes oportunistas, para processos de encaminhamento single-copy e multi-copy, quando o nó origem pode criar múltiplas cópias da mensagem.

A área de pesquisa em redes oportunistas vem crescendo ao longo dos anos, mas, apesar da diversidade de propostas de protocolos e soluções para os desafios desse ambiente, existe um problema em aberto na literatura que é a carência de modelos matemáticos. Essa lacuna é a principal motivação do presente trabalho. 

O foco principal desta modelagem é a dinâmica de encontros entre os nós, levando em consideração a heterogeneidade na mobilidade dos mesmos, que pressupõe que as taxas de encontro de cada par de nós são diferentes.

O primeiro modelo proposto foi inspirado em um modelo single-copy da literatura e expandido para o caso multi-copy. O segundo modelo, que engloba ambos os casos single-copy e multi-copy, segue uma abordagem diferente e foi desenvolvido com a finalidade de eliminar aproximações usadas no primeiro.

Os modelos foram validados por meio da comparação dos resultados analíticos com resultados de simulação. Três ferramentas de simulação foram utilizadas: um simulador próprio especialmente desenvolvido para este trabalho e os simuladores de redes ns-3 e The ONE. Os resultados obtidos mostram uma alta precisão da modelagem, tanto para traces sintéticos quanto para traces reais.

Abstract

This thesis presents the development of two mathematical models to capture the expected end-to-end message delivery delay in opportunistic networks, for singlecopy and multi-copy forwarding process, when the source node can generate multiple copies of the message.

The research area of opportunistic networks is becoming stronger over the years. However, despite of the diversity of protocols and solutions proposed for dealing with the challenges of this environment, there is an open issue in the literature that is the lack of general mathematical models. This gap is the major motivation for the present work.

The mathematical modeling proposed in this document focus on the dynamics of encounters among nodes, taking into consideration the heterogeneity in their mobility, which assumes that the pairwise encounter rates are different.

The first model was inspired by a single-copy model of the literature and expanded to the multi-copy case. The second model, which considers both single and multi-copy cases, follows a different approach and was developed to eliminate some approximations used in the first model.

Both models were validated by comparing analytical and simulation results. Three simulation tools were used: a proper simulator specially developed for this work and the network simulators ns-3 and The ONE. The obtained results show the high precision of the estimates, for both synthetic and real life traces.

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