Estimação de qualidade de enlace e alocação dinâmica de canais em redes de sensores sem fio industriais.

• Ano de defesa: 2017
• Autor(a) principal: GOMES, Ruan Delgado.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA; UFCG
• Palavras-chave em Português: Sensores sem Fio; Qualidade de Enlace; Canais em Redes; Protocolos Adaptativos; Padrão IEEE; IEEE Standard; Wireless Sensors; Link Quality; Network Channels; Adaptive Protocols; Engenharia Elétrica; Eletrônica Industrial, Sistemas e Controles Eletrônicos
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1551

O uso de Redes de Sensores sem Fio Industriais (RSSFIs) para implementar aplicações de monitoramento ou controle apresenta vantagens em comparação ao uso de redes cabeadas, como a maior flexibilidade e o menor custo de implantação. No entanto, é necessário lidar com problemas típicos das redes sem fio, como interferência e o alto nível de atenuação em pequena e larga escala. Além disso, as características do canal sem fio variam com o tempo e uma RSSFI deve ser capaz de se adaptar a essas variações para manter boa qualidade de serviço durante sua operação. Estratégias adaptativas, como a alocação dinâmica de canais, permitem lidar com os problemas mencionados. Para isso, o primeiro passo é estimar a qualidade dos enlaces, de modo que os nós da rede possam decidir se uma mudança de canal é necessária. Esta tese apresenta como contribuição um novo estimador de qualidade de enlace (LQE) e um novo tipo de nó, o nó LQE, que estima a qualidade dos enlaces em tempo real, usando informações obtidas a partir do transceptor, e informações extraídas de pacotes de dados recebidos. O estimador proposto considera problemas causados pelo perfil de multipercurso do ambiente na qualidade do canal,interferência e assimetria. Um protótipo foi desenvolvido e a solução foi validada por meio de experimentos em um ambiente industrial real. Diferente de outros LQEs encontrados na literatura, a solução proposta não gera tráfego extra na rede e não causa sobrecarga nos nós finais. Com base no LQE proposto, um novo protocolo de acesso ao meio foi desenvolvido. O protocolo usa adaptação de canal para a transmissão de pacotes de dados e salto em frequência para a transmissão de pacotes em broadcast. A taxa de recepção de pacote média na camada de aplicação permaneceu perto do pico para todos os cenários avaliados com o protocolo proposto, mesmo considerando as variações na qualidade dos canais ao longo do tempo. Os resultados indicam que o protocolo proposto apresenta desempenho superior aos protocolos de acesso ao meio definidos pelos padrões para RSSFI, em termos de confiabilidade e determinismo. Vários resultados experimentais obtidos em ambientes industriais também são descritos e é proposto um novo modelo para simulação de protocolos multicanais. O modelo é capaz de capturar os efeitos de atenuação por multipercurso, sombreamento, assimetria, as características não estacionárias do canal sem fio e a descorrelação entre diferentes canais.