Mstack: a communications stack for mobile ad-hoc networks

Abstract

Les xarxes mòbils ad-hoc, també conegues com a MANETs, han estat des de fa ja molt temps objectiu d'estudi per part de la comunitat científica. No obstant això, la seva importància dins el món de la indústria és encara molt baix. Aquests tipus de xarxes, formades per dispositius mòbils tals com smartphones o portàtils, poden ser usades per exemple en entorns mòbils com els campus universitaris, els centres de conferència, o en les indústries militars, de seguretat ciutadana, etc. Per poder establir comunicacions fiables entre els diferents dispositius d'una MANET fa falta un stack de comunicacions. Des de sempre, la comunitat científica ha basat els seus esforços en optimitzar l'stack de comunicacions TCP/IP, l'stack per excel·lència en la majoria de les xarxes actuals. Enlloc de dissenyar un nou stack de comunicacions, els científics han intentat adaptar i millorar les solucions ja existents provinents del món de les xarxes cablejades. Nosaltres, en canvi, creiem que un nou stack de comunicacions específicament dissenyat per a les MANETs és indispensable si el que volem és aconseguir comunicacions fiables en aquest tipus de xarxes, les quals tenen propietats molt diferents a les de les xarxes cablejades. En aquesta tesi presentem el que avui en dia encara no existeix: un nou stack de comunicacions específicament dissenyat per MANETs. Aquest stack és un exemple de com molts dels mecanismes usats en el món de les xarxes cablejades han de ser redissenyats des de la seva base si del que es tracta és de dissenyar protocols per a xarxes mòbils ad-hoc. En definitiva, nosaltres creiem que els resultats presentats en aquesta tesi demostren el potencial d'aquest nou stack de comunicacions per a les MANETs.

Mobile ad-hoc networks have received considerable attention in the wireless communications research community. Nevertheless, its importance in industry is still low. Self-organized MANETs of smartphones or laptops can be used, for example, in military, public safety and disaster relief, conference, or campus environments. In order to enable communications between nodes inside a MANET, a communications stack is needed in each node of the network. Research in this area was always focused on optimizing the TCP/IP stack, the stack par excellence in the majority of our current networks. Instead of designing a complete new communications stack, researchers focused their work mainly on improving already existing solutions coming from the wired networks. However, we think that a complete and new communications stack specifically designed for MANETs is needed if we want to achieve robust communications in this type of networks, which have properties very different from what wired networks have. In this thesis we present what nowadays is still missing: a novel communications stack specifically designed for mobile ad-hoc networks. The MStack is an example of how some of the basic assumptions and mechanisms used in wired or wireless infrastructure networks must be fundamentally modified when dealing with MANETs. All in all, we believe that the results presented in this thesis provide interesting insights into the potential of the MStack in MANETs.