Protocolo de enrutamiento de estado de enlace optimizado

El Protocolo de enrutamiento de estado de enlace optimizado (OLSR) es un protocolo de enrutamiento IP optimizado para redes móviles ad hoc, que también se puede utilizar en otras redes inalámbricas ad hoc. OLSR es un protocolo de enrutamiento de estado de enlace proactivo, que utiliza mensajes hola y control de topología (TC) para descubrir y luego difundir información sobre el estado del enlace a través de la red móvil ad hoc. Los nodos individuales utilizan esta información de topología para calcular los destinos del siguiente salto para todos los nodos de la red utilizando las rutas de reenvío de saltos más cortos.

Funciones específicas de OLSR

Los protocolos de enrutamiento de estado de enlace, como Abrir primero la ruta más corta (OSPF) y Sistema intermedio a sistema intermedio (IS-IS), eligen un enrutador designado en cada enlace para realizar la inundación de información de topología. En las redes inalámbricas ad hoc, existe una noción diferente de enlace, los paquetes pueden salir, y de hecho lo hacen, por la misma interfaz; por lo tanto, se necesita un enfoque diferente para optimizar el proceso de inundación. Al utilizar mensajes de saludo, el protocolo OLSR en cada nodo descubre información de vecinos de 2 saltos y realiza una elección distribuida de un conjunto de relés multipunto (MPR). Los nodos seleccionan MPR de manera que exista una ruta a cada uno de sus vecinos de 2 saltos a través de un nodo seleccionado como MPR. Estos nodos MPR luego generan y reenvían mensajes TC que contienen los selectores MPR. Este funcionamiento de los MPR hace que OLSR sea único respecto de otros protocolos de enrutamiento del estado del enlace en algunas formas diferentes: la ruta de reenvío para los mensajes TC no se comparte entre todos los nodos, pero varía dependiendo de la fuente; solo un subconjunto de nodos genera información del estado del enlace, no todos. Los enlaces de un nodo se anuncian, pero solo aquellos que representan selecciones de MPR.

Dado que el enrutamiento del estado del enlace requiere que la base de datos de topología esté sincronizada en toda la red, OSPF e IS-IS realizan inundaciones de topología utilizando un algoritmo confiable. Un algoritmo de este tipo es muy difícil de diseñar para redes inalámbricas ad hoc, por lo que OLSR no se preocupa por la confiabilidad; simplemente inunda datos de topología con la frecuencia suficiente para garantizar que la base de datos no permanezca sin sincronizar durante largos períodos de tiempo.

Relés multipunto

Los relés multipunto (MPR) retransmiten mensajes entre nodos. También tienen el papel principal en el enrutamiento y selección de la ruta adecuada desde cualquier origen hasta cualquier nodo de destino deseado.

Los MPR anuncian información sobre el estado del enlace para sus selectores de MPR (un nodo seleccionado como MPR) periódicamente en sus mensajes de control. Los MPR también se utilizan para formar una ruta desde un nodo determinado hasta cualquier destino en el cálculo de la ruta. Cada nodo transmite periódicamente un mensaje de saludo para los procesos de detección de enlaces, detección de vecinos y selección de MPR.

Beneficios

Al ser un protocolo proactivo, las rutas a todos los destinos dentro de la red se conocen y se mantienen antes de su uso. Tener las rutas disponibles dentro de la tabla de enrutamiento estándar puede resultar útil para algunos sistemas y aplicaciones de red, ya que no hay ningún retraso en el descubrimiento de rutas asociado con la búsqueda de una nueva ruta.

La sobrecarga de enrutamiento generada, aunque generalmente es mayor que la de un protocolo reactivo, no aumenta con la cantidad de rutas que se crean.

Las rutas de red y predeterminadas se pueden inyectar en el sistema mediante mensajes de Host and Network Association (HNA) que permiten la conexión a Internet u otras redes dentro de la nube OLSR MANET. Las rutas de red son algo que los protocolos reactivos no ejecutan bien actualmente.

Los valores de tiempo de espera y la información de validez están contenidos en los mensajes que transmiten información que permite utilizar diferentes valores de temporizador en diferentes nodos.

Críticas

La definición original de OLSR no incluye ninguna disposición para la detección de la calidad del enlace; simplemente supone que un enlace está activo si recientemente se han recibido varios paquetes de saludo. Esto supone que los enlaces son bimodales (funcionan o fallan), lo que no es necesariamente el caso en las redes inalámbricas, donde los enlaces a menudo presentan tasas intermedias de pérdida de paquetes. Implementaciones como el OLSRd de código abierto (comúnmente utilizado en enrutadores de malla basados en Linux) se han ampliado (a partir de la versión 0.4.8) con detección de calidad de enlace.

Al ser un protocolo proactivo, OLSR utiliza energía y recursos de red para propagar datos sobre rutas posiblemente no utilizadas. Si bien esto no es un problema para los puntos de acceso cableados y las computadoras portátiles, hace que OLSR no sea adecuado para redes de sensores que intentan dormir la mayor parte del tiempo. Para puntos de acceso cableados a pequeña escala con baja potencia de CPU, el proyecto de código abierto OLSRd demostró que las redes de malla a gran escala pueden ejecutarse con OLSRd en miles de nodos con muy poca potencia de CPU en 200 MHz dispositivos integrados.

Al ser un protocolo de estado de enlace, OLSR requiere una cantidad razonablemente grande de ancho de banda y potencia de CPU para calcular rutas óptimas en la red. En las redes típicas donde se utiliza OLSR (que rara vez superan unos pocos cientos de nodos), esto no parece ser un problema.

Al utilizar únicamente MPR para inundar la información de topología, OLSR elimina parte de la redundancia del proceso de inundación, lo que puede ser un problema en redes con tasas de pérdida de paquetes de moderadas a grandes; sin embargo, el mecanismo MPR es autopodable (lo que significa que en caso de pérdida de paquetes, algunos nodos que no habrían retransmitido un paquete pueden hacerlo).

Mensajes

OLSR utiliza "Hola" mensajes para encontrar sus vecinos de un salto y sus vecinos de dos saltos a través de sus respuestas. Luego, el remitente puede seleccionar sus retransmisiones multipunto (MPR) en función del nodo de un salto que ofrece las mejores rutas a los nodos de dos saltos. Cada nodo tiene también un conjunto de selectores MPR, que enumera los nodos que lo han seleccionado como nodo MPR. OLSR utiliza mensajes de control de topología (TC) junto con el reenvío MPR para difundir información de vecinos por toda la red. OLSR utiliza los mensajes de asociación de red y host (HNA) para difundir anuncios de rutas de red de la misma manera que los mensajes TC anuncian rutas de host.

Hola

Control de topología (TC)

Otros enfoques

El problema del enrutamiento en redes inalámbricas ad hoc se está investigando activamente y OLSR es solo una de varias soluciones propuestas. Para muchos, no está claro si se necesita un protocolo completamente nuevo o si OSPF podría ampliarse con soporte para interfaces inalámbricas.

En entornos con escasez de ancho de banda y energía, es interesante mantener la red en silencio cuando no hay tráfico que enrutar. Los protocolos de enrutamiento reactivo no mantienen rutas, sino que las construyen según demanda. Como los protocolos de estado de enlace requieren sincronización de bases de datos, dichos protocolos suelen utilizar el enfoque de vector de distancia, como en AODV y DSDV, o enfoques más ad hoc que no necesariamente construyen rutas óptimas, como el enrutamiento dinámico de origen.

Para más información, consulte la lista de protocolos de enrutamiento ad hoc.

OLSR versión 2

OLSRv2 fue publicado por el IETF en abril de 2014. Mantiene muchas de las características clave del original, incluida la selección y difusión de MPR. Las diferencias clave son la flexibilidad y el diseño modular que utiliza componentes compartidos: formato de paquete paquetebb y protocolo de descubrimiento de vecindario NHDP. Estos componentes se están diseñando para que sean comunes entre los protocolos IETF MANET de próxima generación. También existen diferencias en el manejo de nodos habilitados para múltiples direcciones e interfaces entre OLSR y OLSRv2.

Implementaciones

• OLSR.ORG – Código descargable para OLSR en sistemas Linux, Windows, Mac OS X, FreeBSD, NetBSD y OpenBSD. Cuenta con una gran cantidad de documentación, incluyendo una encuesta informativa de trabajo relacionado.
• NRL-OLSR – Código fuente abierto de NRL-OLSR. Funciona en Windows, MacOS, Linux y varios sistemas de PDA integrados como Arm/Zaurus y PocketPC, así como entornos de simulación ns2 y OPNET., http://cs.itd.nrl.navy.mil/focus/
• SOURCEFORGE.NET-OLSR – Creado por MOVIQUITY y basado en estudios dentro del proyecto Workpad, ofrece un código en C# para implementar un MANET (Ad Hoc, Meshnet) con protocolo OLSR. Desarrollado para WM 6, Win XP y se puede adaptar a otras plataformas utilizando. Marco neto y Pacto. http://sourceforge.net/projects/wmolsr/