Uma Rede Móvel Ad Hoc (MANET) representa um tipo de comunicação sem fio que opera de maneira descentralizada, sem a necessidade de uma infraestrutura predefinida, como roteadores ou pontos de acesso convencionais.
As raízes das MANETs remontam à década de 1970, quando pesquisadores começaram a investigar o potencial das redes de pacotes de rádio. Estas redes foram concebidas para permitir a comunicação direta entre dispositivos, eliminando a dependência de uma estrutura física estabelecida.
Com o avanço da computação móvel e as inovações na tecnologia sem fio, que viabilizaram a criação de redes complexas e dinâmicas, a ideia de uma rede ad hoc, como a entendemos hoje, começou a ganhar forma.
Desde então, a pesquisa no campo das MANETs tem se desenvolvido continuamente, com o desenvolvimento de novos protocolos, algoritmos e aplicações que visam enfrentar os desafios únicos apresentados por estas redes.
Vamos explorar mais detalhadamente o que constitui uma MANET e onde elas encontram aplicação.
O que Define uma MANET?
MANET é a sigla para Mobile Ad-hoc Network. Trata-se de uma rede sem fio onde dispositivos móveis, como smartphones, notebooks e tablets, conseguem estabelecer conexões diretas entre si, sem a necessidade de uma infraestrutura centralizada ou uma rede de comunicação preexistente.
Fonte da imagem: Ferramentas de simulação de redes
Numa MANET, os dispositivos comunicam-se entre si, formando uma rede de caráter temporário. Cada dispositivo atua tanto como emissor quanto como receptor de informações.
Quando um dispositivo deseja se comunicar com outro, ele emite um sinal ou mensagem que é transmitida para todos os outros dispositivos dentro de seu raio de alcance. O dispositivo destinatário, ao receber a mensagem, responde conforme o esperado.
Caso o dispositivo de destino não esteja dentro do alcance de comunicação direta, a mensagem é encaminhada para um dispositivo próximo, que, por sua vez, a retransmite para o próximo dispositivo, e assim por diante, até que a mensagem alcance seu destino final.
Os dispositivos em uma MANET utilizam um protocolo de roteamento para estabelecer e manter conexões de rede dinamicamente, à medida que os dispositivos entram e saem do alcance de comunicação uns dos outros. Este protocolo auxilia os dispositivos a determinar o caminho mais eficiente para encaminhar os pacotes de dados ao seu destino, considerando a topologia da rede, a qualidade do link e outros fatores.
Um protocolo de roteamento comum empregado em MANETs é o Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV). O AODV permite que os dispositivos estabeleçam rotas sob demanda e suporta tanto comunicação unicast quanto multicast.
Outro protocolo de roteamento usado em MANETs é o Dynamic Source Routing (DSR), que se baseia no roteamento de origem e permite que os dispositivos mantenham um cache de rotas utilizadas recentemente.
Por que Utilizar uma MANET?
A seguir, são apresentados alguns dos cenários que ilustram a utilidade e aplicabilidade das MANETs.
Ausência de Infraestrutura
Em locais remotos ou durante operações militares, onde não há infraestrutura de rede disponível, uma MANET pode ser estabelecida de maneira rápida, sem a necessidade de uma estrutura preexistente.
Flexibilidade e Mobilidade
Uma MANET pode ser configurada e relocada conforme a necessidade, sendo ideal para situações onde a rede precisa ser reconfigurada rapidamente.
Em operações militares, por exemplo, uma MANET pode ser estabelecida e reconfigurada à medida que as tropas se movem por diferentes localidades.
Custo-benefício
A instalação de uma infraestrutura de rede convencional pode ser dispendiosa, especialmente em áreas isoladas ou rurais. Em contrapartida, uma MANET pode ser implementada utilizando dispositivos já existentes, tornando-a uma alternativa mais acessível.
Configuração Automática
MANETs não exigem configuração manual. À medida que dispositivos entram ou saem da rede, o protocolo de roteamento se ajusta dinamicamente, garantindo que todos possam se comunicar entre si.
Escalabilidade
Uma MANET pode ser expandida ou reduzida conforme a necessidade, dependendo do tamanho da rede e do número de dispositivos envolvidos. Essa característica a torna adequada para situações onde o tamanho e a topologia da rede estão em constante mudança, como em áreas de desastre ou eventos ao ar livre.
Características Fundamentais das MANETs
As principais características de uma MANET incluem:
Topologia Dinâmica
A estrutura da rede está em constante mudança, à medida que nós entram e saem do alcance, ou novos nós são adicionados ou removidos. Isso dificulta a manutenção de uma rede estável e confiável.
Descentralização
Em MANETs, não há controle centralizado ou infraestrutura fixa, o que implica que todos os nós da rede devem cooperar entre si para garantir o funcionamento adequado da rede.
Recursos Limitados
Dispositivos móveis possuem bateria, poder de processamento e capacidade de armazenamento limitados, o que pode impactar o desempenho e a eficiência da rede.
Desafios de Segurança
MANETs são suscetíveis a várias ameaças de segurança, como espionagem, interceptação e ataques de negação de serviço. A ausência de uma infraestrutura fixa e a natureza descentralizada da rede dificultam a implementação de medidas de segurança eficazes.
Auto-organização
Os nós da rede devem se auto-organizar para formar e manter a estrutura da rede, o que requer o uso de protocolos e algoritmos distribuídos.
Restrições de Largura de Banda
A largura de banda disponível em MANETs é geralmente limitada e compartilhada entre todos os nós da rede, o que pode afetar a velocidade e a confiabilidade das transmissões de dados.
Mobilidade
O movimento livre de nós pode prejudicar a estabilidade e confiabilidade da rede. Manter as tabelas de roteamento e assegurar o encaminhamento adequado dos dados torna-se um desafio devido à mobilidade dos dispositivos.
Aplicações das MANETs
MANETs encontram aplicações em uma variedade de cenários, especialmente em situações onde uma rede tradicional, com ou sem fio, não está disponível. Algumas das aplicações comuns de MANETs incluem:
Comunicações Militares
Utilizadas em operações militares para garantir uma comunicação segura e confiável entre tropas e veículos, mesmo em ambientes hostis ou remotos.
Redes Sociais
MANETs podem ser utilizadas para criar redes de comunicação espontâneas em situações sociais como shows ou festivais, onde as redes convencionais podem estar sobrecarregadas ou indisponíveis.
Serviços de Emergência
Em caso de desastres naturais, como terremotos ou furacões, a infraestrutura de comunicação tradicional pode ser danificada ou destruída. Nesses casos, MANETs podem ser usadas para estabelecer rapidamente redes de comunicação para auxiliar nos esforços de resgate e socorro.
Redes de Sensores
MANETs podem ser usadas para conectar sensores sem fio em áreas como agricultura, monitoramento ambiental ou saúde. Os sensores podem, então, se comunicar entre si e os dados podem ser coletados e analisados para diversos fins.
Redes de Transporte
Contribuem para o aumento da segurança e da eficiência dos sistemas de transporte, permitindo que veículos se comuniquem entre si para evitar colisões ou fornecer atualizações de tráfego.
Redes de Área Pessoal
Também podem ser empregadas para comunicação entre dispositivos pessoais, como smartphones, tablets e dispositivos vestíveis em situações onde as redes tradicionais não estão acessíveis.
Recursos para Aprender Mais
Existem vários livros disponíveis no mercado que oferecem uma visão abrangente sobre MANETs, abordando sua história, conceitos-chave e tendências atuais de pesquisa. Abaixo, listamos alguns desses recursos.
#1. Aplicações de Rede Ad Hoc Móvel
Este livro proporciona aos leitores uma compreensão abrangente dos casos de uso práticos das MANETs e seu impacto potencial em diferentes áreas.
Além disso, o livro explica a utilização do pacote de simulação NS2 para implementação e trabalho experimental, o que pode ser útil para pesquisadores interessados em testar e avaliar diversos protocolos de roteamento em MANETs.
#2. Redes Móveis Ad Hoc: Estado Atual e Tendências Futuras
Este livro é organizado em 18 capítulos, cada um escrito por especialistas renomados no campo de redes Ad-hoc. Os capítulos abrangem uma vasta gama de tópicos relacionados a MANETs, incluindo protocolos de roteamento, mecanismos de segurança, qualidade de serviço e aplicações multimídia.
#3. Protocolo de Segurança de Nó para Roteamento Eficaz em Redes Móveis Ad Hoc
Este livro apresenta uma análise detalhada dos desafios enfrentados pelas redes Ad-hoc, tais como a ausência de uma infraestrutura centralizada, recursos limitados e vulnerabilidade a ataques.
Em seguida, propõe uma solução para esses desafios através do desenvolvimento do protocolo NSP.
O livro também inclui diagramas detalhados e exemplos para auxiliar os leitores a compreender os conceitos apresentados.
Nota do Autor
Com a crescente demanda por conectividade sem fio, a relevância das MANETs tende a aumentar.
O foco de pesquisas futuras nesta área será o desenvolvimento de abordagens inovadoras para solucionar os desafios das MANETs, incluindo alocação de recursos, gerenciamento de energia e provisionamento de QoS (Qualidade de Serviço).
Em geral, o campo das MANETs é uma área de pesquisa em constante evolução, com diversas oportunidades para inovação e desenvolvimento.
Espero que este artigo tenha sido útil para você aprender sobre redes ad hoc móveis e suas aplicações. Você pode também estar interessado em explorar mais sobre otimização de redes e os métodos que você pode implementar para melhorar o desempenho da rede.