PDAC: um protocolo de alocação dinâmica de canais para ambientes médicos

• Autor(a) principal: Cremonezi, Bruno Marques
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/5638
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO; WBAN; Alocação de canais; Interferências inter-WBAN; WBAN; Channel allocation; Inter-WBAN interference

O aumento do uso de redes sem fios e a constante miniaturização dos dispositivos permitiram o desenvolvimento das redes de sensores corporais sem fio (do inglês, wireless body area networks — WBANs). Nessas redes, diversos sensores são posicionados sobre ou sob a pele do usuário. Os sensores de uma WBAN coletam dados sobre batimentos cardíacos, temperatura corporal ou até mesmo um prolongado cardiograma. Através do uso de WBAN, os usuários terão um monitoramento não invasivo e que pouco afeta a sua mobilidade. Essas características, no entanto, abrem portas para diversos problemas. Por transmitir informações críticas, a comunicação é sensível à latência e à perda de pacotes. De fato, alta latência e perda de dados vitais podem acarretar em sérias consequências na vida dos pacientes e, em casos extremos, levando ao óbito. As características inerentes em uma comunicação sem fio geram problemas para redes corporais. Com sua popularização e alta mobilidade, é razoável considerar a existência de ambientes médicos muito densos, em que duas ou mais redes corporais podem utilizar simultaneamente o mesmo canal de comunicação sem fio. Essa situação potencializa as interferências, acarretando um maior número de retransmissões e perdas de pacotes, e, consequentemente, levando a um aumento da latência. Diante disso, este trabalho apresenta o PDAC (Protocol for Dynamic Channel AlioCation), um protocolo para alocação dinâmica de canais, ciente dos requisitos de aplicações médicas. O PDAC oferece uma solução para reduzir interferências entre redes corporais sem fio tirando proveito da arquitetura de um ambiente hospitalar. No PDAC, diversas estações base trabalham de forma colaborativa para atender aos requisitos das aplicações médicas. Para uma alocação livre de interferências, o PDAC é inspirado por uma solução gulosa de um problema de coloração de grafos, oferecendo meios para evitar que estações base vizinhas utilizem o mesmo canal simultaneamente. Além disso, o PDAC oferece, através da agregação de canais, melhores vazões. A avaliação de desempenho do PDAC foi realizada em duas fases: por meio de experimentos de simulação e análises formais. Os resultados de simulação indicam que, em um ambiente médico realista, o PDAC é capaz de em média aumentar a vazão em 30% e reduzir a latência em 40%, quando comparado com protocolos de alocação de frequência do estado da arte. A outra fase consiste na verificação formal que por sua vez mostrou a coerência do protocolo e que o mesmo satisfaz todas as propriedades de segurança verificadas.