Busca e exploração de fronteiras de conectividade em redes de sensores sem fio híbridas visando integração de nós

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: FARIAS, Weslley Alves lva.
• Orientador(a): FREIRE, Raimundo Carlos Silvério.
• Banca de defesa: SERRES, Alexandre Jean René., GURJAO, Edmar Candeia., MOLINA, Lucas., SOUZA, Cleonilson Protásio de.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande
• Programa de Pós-Graduação: PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA
• Departamento: Centro de Engenharia Elétrica e Informática - CEEI
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Cobertura e Emprego de nós; Conectividade; Controle e navegação de nós móveis; Redes de Sensores sem Fios Híbridas; Redes de Sensores sem Fios; Coverage and Node Employment; Connectivity; Control and navigation of mobile nodes; Hybrid Wireless Sensor Networks; Wireless Sensor Networks
• Área do conhecimento CNPq: Engenharia Elétrica
• Link de acesso: https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/38440

As redes de sensores sem o (RSSF) integram um grande número de aplicações nos dias atuais, como o monitoramento de áreas inóspitas, demandando o uso de veículos aéreos na distribuição dos nós sensores, o que pode gerar regiões densamente povoadas de nós e outras escassas. Esse fato pode levar a um subaproveitamento dos nós, com o surgimento de nós e sub-redes localizados além da fronteira de conectividade. Uma solução para gerar maior integração é a inserção de nós móveis à rede estática, constituindo uma rede híbrida, com objetivo de explorar a fronteira, com o intuito de ampliar a área de conectividade. Porém, o processo de busca próximo ao perímetro pode acarretar na desconexão do nó móvel, em virtude da perda de comunicação do nó por entrar em área de sombreamento da rede, além da possibilidade de necessitar desviar de obstáculos, levando o nóatemporariamente se afastar da rede. Essas características ressaltam a necessidade de uma estratégia de controle para retorno à rede. Devido à complexidade da tarefa, a mesma pode ser segmentada em subproblemas ou comportamentos independentes que interagem entre si solucionando o problema global. Uma das metodologias mais difundidas nesse contexto é o Sistema a Eventos Discretos (SED), que apresentam uma implementação sistemática com possibilidade de atribuir restrições na interação entre os nós. O SED é responsável por ditar a regra de chaveamento entre os comportamentos contínuos, representados por controladores, que não pode ser chaveados de forma arbitrária, podendo afetar a estabilidade do sistema. Dessa forma, pretende-se com este estudo contribuir com a criação de uma metodologia de navegação voltada para RSSF no processo de busca e exploração de fronteira para um melhor aproveitamento dos nós sensores distribuídos, ampliação da cobertura da área de interesse e com permissão da desconexão momentânea da rede pelos nós móveis. O método proposto é comparado com abordagens baseadas no Diagrama de Voronoi e Forças Virtuais. Foi veri cado que a abordagem proposta apresenta desempenho similar a abordagem de Voronoi, e ambas superior a abordagem baseada em Forças virtuais. Para isto foram exploradas a busca e exploração em cenários com baixa dispersão dos nós, com alta dispersão, situações de topologia não convexa e cenários com obstáculos. No emprego dos nós foi utilizado um modelo proposto que leva em consideração o efeito do vento. O método proposto apresenta vantagens no tratamento da perda de comunicação momentânea, restrito a navegar por um tempo limite nesta condição e coordenado a retornar, capacidade de desviar de obstáculos no ambiente e liberdade de integração de nós em todas as direções e não apenas na área de interesse, resultando numa maior integração de nós mediante maior distâcia percorrida.