A Wi-Fi Aware Mesh Overlay P2P Network

Abstract

Over the years, mobile devices have become increasingly powerful while also becoming more affordable. Today, these devices, especially smartphones, have embedded commu- nication capabilities that allow users to access the internet and use applications, keeping them connected with friends and social networks on a daily basis. However, alongside these benefits come challenges, particularly in maintaining connectivity in areas where traditional GSM networks are unavailable, unreliable, or congested. Additionally, tradi- tional Wi-Fi is power-hungry, requiring devices to keep their Wi-Fi radios continuously active, which significantly impacts battery life. Moreover, Wi-Fi networks depend on network infrastructure, which can become congested in crowded environments or may be unavailable in remote areas. To address these challenges, Wi-Fi Aware (WFA) emerges as a promising technology, enabling direct device-to-device communication without the need for a network infras- tructure. This is particularly valuable in scenarios where traditional networks are either unavailable or unreliable, such as during disaster recovery efforts, or in crowded venues like music festivals or sports events. However, WFA also has limitations, including the requirement for devices to be within range of one another, which restricts the maximum distance between devices in the network. In this dissertation, we propose a mesh overlay network, WFAMesh, which leverages WFA as the underlying communication technology and extends its capabilities by enabling communication between devices that are not within direct range or are part of different groups within the network. We also test our solution in a small-scale real-world scenario using smartphones to evaluate and validate its functionality.

Ao longo dos anos, os dispositivos móveis tornaram-se cada vez mais poderosos, além de se terem tornado mais acessíveis. Hoje, esses dispositivos, especialmente os smartphones, possuem capacidades de comunicação integradas que permitem aos utilizadores acessar a internet e utilizar aplicativos, mantendo-os conectados com amigos e redes sociais diariamente. No entanto, junto com esses benefícios surgem desafios, principalmente para manter a conectividade em áreas onde as redes tradicionais estão indisponíveis, são pouco confiáveis ou estão congestionadas. Além disso, a tecnologia tradicional de Wi-Fi consome muita energia, exigindo que os dispositivos mantenham os seus rádios Wi-Fi continuamente ativos, o que impacta significativamente a vida útil da bateria. Além disso, as redes Wi-Fi dependem da existência de uma infraestrutura, que pode se tornar congestionada em ambientes superlotados ou pode estar indisponível em áreas remotas. Para lidar com esses desafios, o Wi-Fi Aware (WFA) surge como uma tecnologia promissora, permitindo a comunicação direta entre dispositivos sem a necessidade de uma infraestrutura de rede. Esta característica é particularmente valiosa em cenários onde as redes tradicionais estão indisponíveis ou são pouco confiáveis, como em operações de resgate em desastres naturais, ou em ambientes lotados, como festivais de música ou eventos desportivos. No entanto, o WFA também tem suas limitações, sendo uma delas a necessidade de os dispositivos estarem dentro do alcance uns dos outros, o que limita a distância máxima entre os dispositivos na rede. Nesta dissertação, propomos uma rede de sobreposição em malha, chamada WFAMesh, que utiliza o WFA como tecnologia de comunicação e amplia suas capacidades, facilitando a comunicação entre dispositivos que não estão diretamente ao alcance ou que fazem parte de diferentes grupos dentro da rede. Além disso, iremos testar a nossa solução num cenário de pequena escala no mundo real, utilizando smartphones, para avaliar e validar sua funcionalidade.