Seleção dinâmica de interface em redes IEEE 802.15.4 - Pires, Bruno Monteiro [UNESP] (2017)
Redes de sensores sem fios possibilitam o monitoramento dos mais diversos fenômenos e processos, além de abrir caminho para a criação de uma nova geração de dispositivos inteligentes, dinâmicos e interconectados. A diversidade das aplicações as quais se destinam estes sistemas, no entanto, impõe uma série de restrições de projeto, o que favorece iniciativas de desenvolvimento orientadas à aplicação. Embora esta abordagem leve à criação de soluções eficazes para aplicações específicas, estabelece um padrão de desenvolvimento restrito e desconsidera possibilidades de otimização mais abrangentes. Atualmente existem iniciativas de padronização bastante ativas para esta categoria de sistemas, como é o caso do IEEE 802.15.4, no entanto ainda restam questões não resolvidas, comuns à maioria das redes de sensores sem fios, como é o caso da instabilidade inerente aos links de rádio de baixa potência. Este trabalho tem como objetivo utilizar mecanismos disponibilizados por padrões bem estabelecidos como o IEEE 802.15.4 para mitigar os problemas de instabilidade relacionados aos links de comunicação nas redes de sensores sem fios, criando uma plataforma de desenvolvimento robusta e versátil, alinhada com os esforços de padronização que se encontram em andamento. Este trabalho apresenta uma proposta para a arquitetura de nodos de sensores sem fios, a qual busca complementar o modelo genérico comumente utilizado, através da adição de suporte à diversidade de interfaces. Também é introduzida uma proposta de extensão para a camada MAC do padrão IEEE 802.15.4, capaz de abstrair as particularidades relacionadas à transmissão de dados em nodos dotados de múltiplas interfaces de comunicação. A fim de validar as propostas realizadas, são descritos e executados experimentos utilizando protótipos reais, construídos com base na arquitetura sugerida anteriormente. Os resultados obtidos demonstram que a grande variedade de interfaces disponibilizada pelo IEEE 802.15.4 é suficiente para implementação de sistemas de comunicação robustos, baseados na técnica de diversidade de interfaces. Também conclui-se que as camadas inferiores da pilha de protocolos são capazes de fornecer informações suficientes para que se possa prever com precisão razoável a qualidade dos links de comunicação. Por fim constata-se, que através da utilização de algoritmos de estimativa de qualidade dos links, em conjunto com técnicas de diversidade de interfaces, pode-se obter links de comunicação mais robustos, com baixo overhead energético.