Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2010
Autor(a) principal: Fabiola Pereira da Silva Guerra
Orientador(a): Geraldo Robson Mateus
Banca de defesa: Luiz Satoru Ochi, Markus Endler, Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi, Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Controle de Densidade
Redes de Sensores sem Fio
Programação Linear Inteira
Relaxação Lagrangeana
Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/ESBF-AAYNSS
Resumo: O Controle de Densidade Dinâmico em Redes de Sensores sem Fio é uma das maneiras mais exploradas para se utilizar os recursos escassos dessas redes de forma eficiente e contribuir para aumentar seu tempo de vida. Neste trabalho os modelos e algoritmos propostos para controle de densidade devem garantir a cobertura da área demonitoramento e a conectividade entre os nós ativos, minimizando aenergia consumida pelos nós. O problema é abordado de duas maneiras: multi-período e periódica. As duas abordagens se complementam e contribuem para o desenvolvimento de uma ou mais soluções que melhor se adaptem à realidade das redes de sensores. Entre as estratégias utilizadas no trabalho destacam-se modelos de Programação Linear Inteira, Relaxação e Heurística Lagrangeanas e Heurísticas.
id UFMG_a4a8fb2a4819a9b04720dffff8435e31
oai_identifier_str oai:repositorio.ufmg.br:1843/ESBF-AAYNSS
network_acronym_str UFMG
network_name_str Repositório Institucional da UFMG
repository_id_str
spelling Geraldo Robson MateusLuiz Satoru OchiMarkus EndlerRicardo Hiroshi Caldeira TakahashiAntonio Alfredo Ferreira LoureiroFabiola Pereira da Silva Guerra2019-08-12T21:53:21Z2019-08-12T21:53:21Z2010-02-04http://hdl.handle.net/1843/ESBF-AAYNSSO Controle de Densidade Dinâmico em Redes de Sensores sem Fio é uma das maneiras mais exploradas para se utilizar os recursos escassos dessas redes de forma eficiente e contribuir para aumentar seu tempo de vida. Neste trabalho os modelos e algoritmos propostos para controle de densidade devem garantir a cobertura da área demonitoramento e a conectividade entre os nós ativos, minimizando aenergia consumida pelos nós. O problema é abordado de duas maneiras: multi-período e periódica. As duas abordagens se complementam e contribuem para o desenvolvimento de uma ou mais soluções que melhor se adaptem à realidade das redes de sensores. Entre as estratégias utilizadas no trabalho destacam-se modelos de Programação Linear Inteira, Relaxação e Heurística Lagrangeanas e Heurísticas.Density Control is an effective way towards the efficient resource usage and lifetime extension in wireless sensor networks. In this work, the models and algorithms proposed for density control aims at guaranteeing coverage and connectivity, while minimizing the overall energy consumption and takes into account the battery capacity of the nodes. The Density Control Problem (DCP) is addressed by using two different approaches: Multiperiod and Periodic. The Multiperiod Approach is a density control scheme that primarily divides the expected network lifetime in time periods, which may or may not have the same duration.The approach calculates, in a global way, a solution for the density control problem at each period, respecting the battery capacity of the node. Given the global aspect of the approach regarding the available nodes and the network lifetime, the optimal solution provides a network configuration that has the best coverage possible with the minimum overall energy consumption. Hence, a multiperiod solution could provide a lower bound for periodic density control schemes. TheMultiperiod Density Control Problem (MDCP) is modeled as a Integer Linear Programming (ILP) Problem and is solved by a commercial optimization package. However, the MDCP is a combinatorial problem which means large instances may not be solved at reasonable time. Then, we use different optimization techniques, such as Lagrangian Relaxation and Lagrangian Heuristics to address the problem. Results show that the Lagrangian Relaxationderives good lower bounds. The Lagrangian Heuristics is a good choice to generates aviable solution, that in some cases is very close the optimal solution, regarding the objectivefunction. The Periodic Approach is proposed as an alternative to the MDCP and consists infinding the optimal solution for the DCP in a given time and to repeat this procedure periodically.We model the Periodic Density Control Problem (PDCP) as a ILP problem withtwo objective functions, one that minimizes the energy consumption and other that minimizesthe ratio between the energy consumption and the residual energy of the nodes. Giventhe combinatorial nature of the model, for small instances, we generate the solutions witha commercial optimization package and for large instances we propose a Hybrid Algorithm(HA), that combines global and local strategies, to derive the solutions. Results show that,compared to the optimal solution of the model, the HA generates good solutions, consideringboth the quality of the solution and the execution time. Additional results include analysisof the sink node position into the network lifetime, advantages and disadvantages of eachobjective function, and compare the two density control approaches.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGComputaçãoControle de DensidadeRedes de Sensores sem FioProgramação Linear InteiraRelaxação LagrangeanaAlgoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fioinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALfabiolaguerranakamura.pdfapplication/pdf2471431https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ESBF-AAYNSS/1/fabiolaguerranakamura.pdf0be73ba0111aaa38168953d71e9723c3MD51TEXTfabiolaguerranakamura.pdf.txtfabiolaguerranakamura.pdf.txtExtracted texttext/plain232879https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ESBF-AAYNSS/2/fabiolaguerranakamura.pdf.txtc299fad647b8e041d412263467bb34eaMD521843/ESBF-AAYNSS2019-11-14 20:00:48.345oai:repositorio.ufmg.br:1843/ESBF-AAYNSSRepositório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T23:00:48Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
title Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
spellingShingle Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
Fabiola Pereira da Silva Guerra
Controle de Densidade
Redes de Sensores sem Fio
Programação Linear Inteira
Relaxação Lagrangeana
Computação
title_short Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
title_full Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
title_fullStr Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
title_full_unstemmed Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
title_sort Algoritmos para controle de densidade em redes de sensores sem fio
author Fabiola Pereira da Silva Guerra
author_facet Fabiola Pereira da Silva Guerra
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Geraldo Robson Mateus
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Luiz Satoru Ochi
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Markus Endler
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi
dc.contributor.referee4.fl_str_mv Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
dc.contributor.author.fl_str_mv Fabiola Pereira da Silva Guerra
contributor_str_mv Geraldo Robson Mateus
Luiz Satoru Ochi
Markus Endler
Ricardo Hiroshi Caldeira Takahashi
Antonio Alfredo Ferreira Loureiro
dc.subject.por.fl_str_mv Controle de Densidade
Redes de Sensores sem Fio
Programação Linear Inteira
Relaxação Lagrangeana
topic Controle de Densidade
Redes de Sensores sem Fio
Programação Linear Inteira
Relaxação Lagrangeana
Computação
dc.subject.other.pt_BR.fl_str_mv Computação
description O Controle de Densidade Dinâmico em Redes de Sensores sem Fio é uma das maneiras mais exploradas para se utilizar os recursos escassos dessas redes de forma eficiente e contribuir para aumentar seu tempo de vida. Neste trabalho os modelos e algoritmos propostos para controle de densidade devem garantir a cobertura da área demonitoramento e a conectividade entre os nós ativos, minimizando aenergia consumida pelos nós. O problema é abordado de duas maneiras: multi-período e periódica. As duas abordagens se complementam e contribuem para o desenvolvimento de uma ou mais soluções que melhor se adaptem à realidade das redes de sensores. Entre as estratégias utilizadas no trabalho destacam-se modelos de Programação Linear Inteira, Relaxação e Heurística Lagrangeanas e Heurísticas.
publishDate 2010
dc.date.issued.fl_str_mv 2010-02-04
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-08-12T21:53:21Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-08-12T21:53:21Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1843/ESBF-AAYNSS
url http://hdl.handle.net/1843/ESBF-AAYNSS
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFMG
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMG
instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
instname_str Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron_str UFMG
institution UFMG
reponame_str Repositório Institucional da UFMG
collection Repositório Institucional da UFMG
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ESBF-AAYNSS/1/fabiolaguerranakamura.pdf
https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/ESBF-AAYNSS/2/fabiolaguerranakamura.pdf.txt
bitstream.checksum.fl_str_mv 0be73ba0111aaa38168953d71e9723c3
c299fad647b8e041d412263467bb34ea
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1801677172361920512

Registros relacionados