New frontier: um protocolo de roteamento eficiente para redes de sensores e atuadores sem fios com suporte para a comunicação atuador-atuador
Data
2014-09-05
Autores
Lima, Luis Eduardo 
Orientadores
Rosset, Valerio Rosset
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Wireless Sensors and Actuator Networks (WSANs) is the name given to a class of wireless networks created with the aim to realize the communication between distributed applications that perform monitoring and control of certain characteristics of an environment. An example application that uses WSANs is a system for detecting and fighting forest fires. In general this type of application is used to monitor large scale geographic areas. Therefore it is essential that routing algorithms applied to these WSANs have adequate scalability and energy efficiency. Also the routing protocol should make possible the communication between sensors and base station or actuators, as well as comunication between the actuators. This paper proposes the New Frontier Protocol (NFP), a routing protocol on WSANs gradientbased for communication between sensors and actuators and actuator nodes with each other. The NFP has a technique for limiting excessive spread of messages using auto-detection of special nodes, called “of frontier”, and a technique to improve the quality of multi-hop transmissions using an RSSI threshold. The NFP was modeled and simulated in Simulation OMNeT++/Castalia environment. The data generated by the simulation allowed to carry out a comparative performance of the NFP regarding other protocols described in the literature according to three metrics: delivery end-to-end, delivery delay and power consumption. The results indicated that NFP also exceeds existing protocols, scalability features compatible with requirements of detection and forest firefighting applications as well as high energy efficiency.
Redes de Sensores e Atuadores Sem Fios (RSASF) é denominação dada a uma classe de redes sem fios criada com o objetivo de realizar a comunicação entre aplicações distribuídas que efetuam monitoramento e controle de determinadas caracteristicas de um ambiente. Um exemplo de aplicação que utiliza RSASFs é um sistema de detecção e combate a incêndios florestais. Em geral esse tipo de aplicação é utilizada para monitorar áreas geográficas de larga escala. Por isso é fundamental que algoritmos de roteamento aplicados a estas RSASFs possuam escalabilidade adequada e eficiência energética. Além disso o protocolo de roteamento deve tornar possível a comunicação entre sensores e a estação base ou atuadores, bem como a comunicção entre os atuadores. Neste trabalho é proposto o protocolo New Frontier (NFP), um protocolo de roteamento em RSASF baseado em gradiente para comunicação entre nós sensores e atuadores e de atuadores entre si. O NFP possui uma técnica para limitação de disseminação excessiva de menssagens utilizando auto-detecção de nós especiais, denominados “de fronteira”, e uma técnica para melhorar a qualidade das transmissões com multi-saltos, utilizando um limiar RSSI. O NFP foi modelado e simulado em ambiente de simulação OMNet++/Castalia. Os dados gerados pela simulação permitiram realizar um comparativo de desempenho do NFP em relação outros protocolos descritos na literatura de acordo com três métricas: entrega fim-a-fim, atraso de entrega e consumo energético. Os resultados indicaram que NFP, além de superar os protocolos existentes, possui escalabilidade compatível com requisitos de aplicações de detecção e combate a incêndios florestais bem como uma alta eficiência energética.
Redes de Sensores e Atuadores Sem Fios (RSASF) é denominação dada a uma classe de redes sem fios criada com o objetivo de realizar a comunicação entre aplicações distribuídas que efetuam monitoramento e controle de determinadas caracteristicas de um ambiente. Um exemplo de aplicação que utiliza RSASFs é um sistema de detecção e combate a incêndios florestais. Em geral esse tipo de aplicação é utilizada para monitorar áreas geográficas de larga escala. Por isso é fundamental que algoritmos de roteamento aplicados a estas RSASFs possuam escalabilidade adequada e eficiência energética. Além disso o protocolo de roteamento deve tornar possível a comunicação entre sensores e a estação base ou atuadores, bem como a comunicção entre os atuadores. Neste trabalho é proposto o protocolo New Frontier (NFP), um protocolo de roteamento em RSASF baseado em gradiente para comunicação entre nós sensores e atuadores e de atuadores entre si. O NFP possui uma técnica para limitação de disseminação excessiva de menssagens utilizando auto-detecção de nós especiais, denominados “de fronteira”, e uma técnica para melhorar a qualidade das transmissões com multi-saltos, utilizando um limiar RSSI. O NFP foi modelado e simulado em ambiente de simulação OMNet++/Castalia. Os dados gerados pela simulação permitiram realizar um comparativo de desempenho do NFP em relação outros protocolos descritos na literatura de acordo com três métricas: entrega fim-a-fim, atraso de entrega e consumo energético. Os resultados indicaram que NFP, além de superar os protocolos existentes, possui escalabilidade compatível com requisitos de aplicações de detecção e combate a incêndios florestais bem como uma alta eficiência energética.
Descrição
Citação
LIMA, Luis Eduardo. New frontier: um protocolo de roteamento eficiente para redes de sensores e atuadores sem fios com suporte para a comunicação atuador-atuador. 2014. 75 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto de Ciência e Tecnologia, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São José dos Campos, 2014.