Retelele ad-hoc. Imagine de Christine DaniloffÎn ultimii ani, mulţi cercetători din domeniul reţelelor şi-au îndepărtat atenţia de la reţelele centralizate – cum ar fi Internetul sau reţelele celulare – reorientându-se către reţelele ad-hoc, reţele fără fir formate pe loc, la nevoie. Detalii, în continuare.

 

 

Reţelele fără fir descentralizate ar putea avea aplicaţii în detecţia distribuită şi robotică, posibil chiar şi în comunicaţiile personale.


În ultimii ani, mulţi cercetători din domeniul reţelelor şi-au îndepărtat atenţia de la reţelele centralizate – cum ar fi Internetul sau reţelele celulare – reorientându-se către reţelele ad-hoc, reţele fără fir formate pe loc, la nevoie, să presupunem, de către transmiţătoare de urgenţă distribuite într-o clădire cuprinsă de flăcări, de către senzori de dimensiuni reduse împrăştiaţi pe versanţii unui vulcan pentru monitorizarea activităţii acestuia sau de către roboţi autonomi care explorează un mediu ameninţător. „Problemele sunt foarte ispititoare, deoarece sunt captivante atunci când lucrezi la ele şi au o structură matematică interesantă”, declară Nancy Lynch, Profesor de Ştiinţă şi Inginerie Software la NEC (New England College). „Toate teoriile tradiţionale de calcul distribuit se referă la algoritmi pentru reţele cu fir, astfel că aceste tipuri de protocoale au fost studiate pentru mai mulţi ani”.

În cadrul Internetului, responsabilitatea direcţionării traficului de date revine unor dispozitive cu caracter special, denumite routere. Furnizorii de servicii Internet monitorizează fluxul de trafic din întreaga lor reţea şi, dacă descoperă o congestionare a traficului, revizuiesc instrucţiunile routerului pentru a fi conforme cu scopul acestuia. În cazul reţelelor celulare, două persoane aflate la un bloc distanţă pot avea o conversaţie la telefon, dar schimbul de date dintre acestea nu are loc direct. Mai exact, ele trimit date unui releu de telefonie celulară amplasat pe un stâlp, care determină cum anume vor fi direcţionate datele – la fel cum face şi pentru alte mii de utilizatori de telefonie mobilă aflaţi în vecinătatea releului. „Dacă totul ar putea fi rulat de către un nod aflat în Internet, atunci poate că aceasta ar fi o problemă rezolvată, ceea ce este destul de plictisitor”, spune Lynch. „Staţia de bază doar calculează totul şi spune celorlalţi ce trebuie sa facă”.

În cadrul reţelelor ad-hoc nu există staţii de bază şi nu există supraveghetori care să monitorizeze performanţa reţelelor ca un întreg. Un senzor amplasat pe un versant al unui vulcan porneşte şi încearcă să determine cât de mulţi alţi senzori activi sunt în raza lui de comunicaţie. Împreună, toţi senzorii colectează apoi orice informaţie necesară pentru îndeplinirea sarcinii lor colective.

O altă trăsătură comună reţelelor ad-hoc este aceea că au loc schimbări constante. Vântul adie – sau magma curge – şi, subit, o parte din senzori sunt mai departe de vecinii lor, cu conexiuni de date cu o lăţime de bandă mai mică decât cea anterioară; sau poate unele dintre conexiuni au fost întrerupte complet, în timp ce unele noi au fost formate; sau poate unii senzori au fost complet distruşi. Problema modificării topologiei reţelei este, posibil, şi mai acută în cazul roboţilor care inspectează o instalaţie de foraj subacvatică pentru eventuale fisuri sau a maşinilor pline cu senzori care schimbă date în legătură cu condiţiile de trafic în timp ce acestea se intersectează pe o autostradă statală aglomerată.

Dacă dispozitivele dintr-o reţea ad-hoc ar fi avut o autonomie nelimitată, ar fi fost relativ uşor pentru acestea să se acomodeze cu schimbările din topologie: fiecare dispozitiv ar putea transmite orice cantitate de date necesară către un alt dispozitiv, indiferent de distanţa care le separă. Dar pentru multe dintre aplicaţiile proiectate pentru reţelele ad-hoc, autonomia este absolut necesară. Roboţii instalaţiilor de foraj ar putea fi nevoie să opereze pentru câteva ore înainte de a li se schimba bateria, iar senzorii de pe vulcan pentru câţiva ani. Nevoia de a maximiza eficienţa schimburilor de date – pentru minimizarea consumului de energie – face ca proiectarea protocoalelor de comunicaţie pentru reţelele ad-hoc să reprezinte o chiar şi mai mare provocare.

Cum dispozitivele mobile devin din ce în ce mai puternice, perspectiva ca ele să se grupeze singure în reţele ad-hoc devine, de asemenea, mai intrigantă. Muriel Médard, profesor de inginerie electrică la MIT (Massachusetts Institute of Technology) a investigat posibilitatea ca reţelele ad-hoc să ajute la propagarea informaţiilor în cadrul unor grupuri mari, localizate. Médard îşi imaginează, de exemplu, cum telefoanele mobile ale suporterilor aflaţi la un eveniment sportiv s-ar putea organiza în reţele ad-hoc pentru a permite distribuirea eficientă a datelor video, astfel ca mii de persoane să poată urmări simultan reluări de calitate ridicată a unor jocuri diferite, fără a supraîncărca reţelele de date locale. Lynch spune că grupul ei s-a jucat cu ideea unei „Reţele pentru excursionişti”, care ar permite excursioniştilor cu telefoane mobile să schimbe informaţii legate de condiţiile traseelor, şi că alţi cercetători au investigat jocuri de tip multi-jucător care să utilizeze conexiunile directe dintre telefoanele mobile. De asemenea, ea evidenţiază avaria reţelei celulare din New Orleans ca urmare a uraganului Katrina, ca o situaţie în care reţelele ad-hoc ar fi putut fi folositoare.

„Totul a fost scos din funcţiune”, declară Lynch. „Toată lumea avea dispozitive mobile, în schimb nimeni nu le putea utiliza. Aceste dispozitive sunt capabile să comunice cu alte dispozitive apropiate, deci sunt capabile să transporte informaţii în toată reţeaua ad-hoc. Dar nu era setată nici o reţea ad-hoc. Nu exista nici un software care să facă acest lucru”. „Aplicaţia trăsnet” care va convinge oamenii să îşi deschidă telefoanele pentru transmisii directe de la vecinii lor nu a apărut încă. Cu toate acestea, entuziasmul cu care a fost întâmpinat anunţul celor de la Apple cum că viitoarele modele de IPhone ar putea fi capabile să funcţioneze ca staţii de bază fără fir, sugerează faptul că ideea ar putea avea un potenţial de piaţă ridicat.

 

Articolul reprezintă traducerea articolului Explained: Ad hoc networks, publicat pe site-ul web.mit.edu.
Traducere: Georgiana Trican