RT Dissertation/Thesis
T1 Teoría del encaminamiento en redes ad hoc inalámbricas
A1 Vinagre Díaz, Juan José
AB Las Redes Ad Hoc Inalámbricas gozan de un gran auge hoy en día debido a que dan respuestaa las exigencias actuales referentes al establecimiento de redes que cubran necesidadesde comunicación de forma flexible -en tiempo y espacio- y autónoma -autoconfiguración e independenciade una estructura fija-. Estas características suponen importantes retos de diseñoque obligan a desarrollar propuestas novedosas, capaces de superar las restricciones impuestaspor la variabilidad en la topología y el canal y la ausencia de infraestructura. Entre el elevadonúmero de aspectos que se ven alterados por este nuevo planteamiento de las redes decomunicación, el encaminamiento es uno de los más afectados. Este hecho es especialmentesignificativo debido a que, al mismo tiempo, una parte importante del nivel de las prestacionesfinales ofrecidas por las Redes Ad Hoc Inalámbricas recae sobre el mismo.La presente tesis aborda el estudio del encaminamiento en Redes Ad Hoc Inalámbricasdesde un punto de vista teórico-práctico que lo describe de forma global. Esta perspectivaque aúna teoría y experiencia supone una innovación significativa en este ámbito, donde,hasta donde alcanza nuestro conocimiento, ambas aproximaciones al conocimiento se tratande forma absolutamente independiente hasta la fecha. El planteamiento integral permite quese establezcan fuertes interrelaciones con otras interpretaciones de este campo de estudio conorigen en la Teoría de la Información, de la Comunicación, del Control o de Grafos.En lo concerniente al aspecto teórico, la presente tesis desarrolla un modelo con el ánimo decaracterizar el encaminamiento en Redes Ad Hoc Inalámbricas de forma completa, genérica, única y medible. De esta forma, todos los factores involucrados son reunidos bajo un soloparámetro que representa cualquier escenario posible, mediante un valor numérico. El ambiciosoobjetivo de dotar al modelo teórico de las cualidades anteriores parte del nivel más esencial delencaminamiento: su capacidad para establecer caminos entre fuente y destino que se ajusten ala línea recta que conecta una y otro. Esta capacidad es descrita mediante la llamada eficienciade encaminamiento, expresada como el cociente entre la distancia entre fuente y destino y lalongitud de la ruta que los une. Así, se persiguen los rasgos de completitud y generalidad. Elconjunto de todos los valores posibles de la eficiencia de encaminamiento para un escenariodeterminado es recogido en su distribución estadística, que se representa por la magnitud deuna sola variable denominada radio de persistencia. Por consiguiente, se añaden las deseadas unicidad y mensurabilidad al modelo propuesto.A su vez, el modelo teórico denota la existencia de una relación directa entre el conocimientoespacial de los nodos acerca de la red y la eficiencia de encaminamiento, así como ladependencia de ésta con la dimensión. En este sentido, se aporta la expresión de la distribuciónestadística de la eficiencia de encaminamiento en D dimensiones.El modelo propuesto es validado de forma empírica. El conjunto de experimentos que selleva a cabo obedece a una metodología de diseño creada al efecto de asegurar la corrección delos resultados así como su reproducibilidad. Esta metodología es especialmente relevante paraestablecer un marco común de experimentación de tal forma que, por una parte, sea posiblela comparación directa de los resultados obtenidos y, por otra, éstos sean representativos delfenómeno bajo análisis.Asimismo, la confirmación del modelo teórico se realiza mediante la comprobación deque las medidas experimentales recogidas son caracterizadas por un valor concreto del radiode persistencia. Por este motivo, se crea un procedimiento específico para el ajuste de ladistribución estadística experimental a la teórica, que produce tanto la magnitud absolutarepresentativa como su rango de variación.El desarrollo teórico y empírico aportado por la presente tesis genera un marco de estudio yevaluación del encaminamiento en Redes Ad Hoc Inalámbricas sobre una base sólida, objetiva yequitativa. En el mismo, sus prestaciones son definidas de forma absoluta mediante la medidade su radio de persistencia, abandonando la mera comparación relativa de ciertos aspectosparticularizados a las condiciones específicas del caso analizado.Por consiguiente, a través del mismo, es posible el estudio del encaminamiento en RedesAd Hoc Inalámbricas desde un punto de vista completo -teórico y experimental- e integral -queconsidera todas las contribuciones de los distintos factores involucrados en el mismo-, lo quepermite futuros desarrollos en este campo de investigación.____________________________________________
AB Wireless Ad Hoc Networks give response to current requirements regarding the establishmentof networks that fulfill communication needs in a flexible -in time and space- and autonomous-autoconfiguration and independence from a fixed structure- way. These features implyimportant challenges in design that force the development of new proposals which overcomethe restrictions that are imposed by the presence of variability in the topology and channeland the absence of an infrastructure. This novel approach of a communication network impactson different aspects. Among them, routing is one of the most affected. This is especiallysignificant due to the fact that, at the same time, routing is responsible of a relevant piece ofthe final level of performance of the network.This thesis faces the study of routing in Wireless Ad Hoc Networks from a theoretical andpractical perspective that describes it globally. This outlook produces a significant innovationin this field, where, to the best of our knowledge, both approximations are seen in a completelyseparate way. The integral approach allows establishing strong relationships with otherinterpretations in this area under the scope of the Information Theory, Communication Theory,Control Theory or Graph Theory.Regarding the theoretical aspect, the present thesis develops a model that characterizesrouting in Wireless Ad Hoc Networks in a complete, generic, unique and measurable way.Hence, all the included factors are collected under a single parameter that represents anypossible scenario by means of a numeric value. This ambitious aim of providing the theoreticalmodel with the previous qualities starts from the most essential level of routing: its ability toestablish paths from source to destination which are as close as possible to the straight linethat connects both. This ability is described through the so called routing efficiency, whichis expressed as the ratio between the Euclidean distance between source and destination andthe actual length of the route. Thus, the completeness and generality features are reached.The set of every permitted value of the routing efficiency in a specific scenario is present inits statistical distribution, which is characterized by a single variable named persistence radius.Consequently, the desired properties of uniqueness and measurability are added.Furthermore, the theoretical model points out the existence of a direct relation betweenthe spatial knowledge of the nodes regarding the network and the routing efficiency, which in addition depends on the dimension of the network. Therefore, the expression of the statisticaldistribution of the routing efficiency in D dimensions is included.The theoretical model is validated through simulation. The set of experiments that arecarried out follow a methodology for their design created in order to assure the correctionof the results and its reproducibility. This methodology is especially relevant to establish acommon experimental framework. With this framework, the obtained results can be directlycompared and are representative of the object under analysis.Additionally, the validation of the theoretical model is implemented verifying that thecollected empirical measures are characterized by a particular value of the persistence radius.Because of this, a specific procedure is created to fit the experimental to the theoreticalstatistical distributions. This fitting generates both the absolute magnitude and its range ofvariation.The theoretical and empirical development included in this thesis builds a framework forthe study and evaluation of routing in Wireless Ad Hoc Networks from a solid, objective andequitable basis. The routing performance is defined in an absolute way through the measure ofits persistence radius, thus avoiding the relative comparison of several aspects particularizedby the specific conditions of the analyzed case.Consequently, this framework allows the study of routing in Wireless Ad Hoc Networksfrom a complete -theoretical and practical- and integral -that considers every factor involvedin it- point of view, which empowers future developments in this research field.
YR 2007
FD 2007
LK https://hdl.handle.net/10016/2462
UL https://hdl.handle.net/10016/2462
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RD 19 may. 2024