Data dissemination solutions for wireless ad hoc network

• Ano de defesa: 2013
• Autor(a) principal: João Guilherme Maia de Menezes
• Orientador(a): Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
• Banca de defesa: Luiz Filipe Menezes Vieira, Raquel Aparecida de Freitas Mini, Rossana Maria de Castro Andrade, Horacio Antonio Braga F de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Ciência da Computação
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-9GMKGP

As redes ad hoc sem fio têm recebido muita atenção tanto da comunidade científica quanto industrial nos últimos anos em decorrência da capacidade dessas redes em possibilitar a formação de redes espontâneas. Nessas redes, os nós podem cooperar para criar de forma espontânea ambientes de comunicação independentes de infraestruturas de gerenciamento centrais. Como exemplos de redes ad hoc sem fio temos as redes móveis ad hoc (MANETs), redes sensores sem fio (RSSFs) e redes veiculares ad hoc (VANETs), as quais possuem características distintas. A disseminação de dados é uma técnica muito empregada na realização de diferentes tarefas em redes ad hoc sem fio. Por exemplo, tal procedimento tem sido utilizado como um mecanismo de controle no estabelecimento de rotas em protocolos unicast e muilticast, como um mecanismo para a criação de protocolos de replicação e armazenamento de dados, ou simplesmente como um procedimento de comunicação de dados. Os principais objetivos de qualquer solução de disseminação de dados são minimizar o número de pacotes retransmitidos e, ao mesmo tempo, garantir a entrega dos pacotes para o maior número de destinatários. Dada a importância da técnica de disseminação de dados em redes ad hoc sem fio, esta tese investiga, inicialmente, como a disseminação de dados pode ser utilizada na concepção de um mecanismo de replicação e armazenamento de dados para RSSFs. Nesse contexto, propõe-se uma solução de disseminação de dados que depende de um pequeno número de nós sensores poderosos para criar estruturas de replicação e disseminar os dados sensoriados para os nós sensores. Nessa solução, os dados sensoriados são replicados e disseminados para os nós de tal forma que um nó sorvedouro móvel é capaz de visitar um pequeno número de sensores e coletar todos os dados produzidos pela rede. Resultados de simulação mostram que tal solução possui a menor sobrecarga de transmissão de mensagens quando comparada com soluções existentes, no entanto, ao custo de uma pequena piora na eficiência da disseminação e coleta de dados. De todo modo, mostra-se que ao explorar a redundância e correlação de dados inerente às RSSFs, é possível diminuir ainda mais a sobrecarga imposta pelo protocolo e, ao mesmo tempo, garantir uma eficiência na disseminação e coleta de dados comparável às soluções existentes. Em seguida, investiga-se como a disseminação de dados pode ser utilizada como um procedimento de comunicação de dados para reportar eventos para veículos que estão contidos em uma área de interesse em VANETs. Logo, propõe-se um protocolo de disseminação de dados para VANETs em rodovias, o qual é capaz de adaptar-se de forma transparente à condição de tráfego na rede com o objetivo de garantir a entrega dos dados para o maior número possível de destinatários. Resultados de simulação mostram que a solução proposta possui a melhor taxa de entrega de dados em cenários com tráfego esparso, possui o menor atraso na entrega de mensagens, além de ser a solução com a menor sobrecarga de mensagens transmitidas em cenários com tráfego denso. Por fim, mostra-se que o protocolo proposto é robusto a erros de GPS. Uma limitação da solução anterior é sua restrição a cenários de rodovias. Logo, propõe-se um novo protocolo de disseminação de dados que também é capaz de adaptar-se de forma transparente à condição de tráfego na rede em cenários urbanos. Além disso, o protocolo evita os efeitos de sincronização introduzidos pelo novo padrão de comunicação para ambientes veiculares. De forma a garantir um uso justo da largura de banda disponível e evitar a sobrecarga do canal de comunicação, tal solução é capaz de adaptar a taxa com que os veículos inserem os dados na rede. Resultados de simulação mostram que quando comparado a soluções exitentes, o protocolo proposto possui a melhor taxa de entrega de mensagens, o menor atraso e a menor sobrecarga de mensagens transmitidas.