| spelling |
Antonio Alfredo Ferreira LoureiroRaquel Aparecida de Freitas MiniLuiz Filipe Menezes VieiraGeraldo Robson MateusEduardo Freire NakamuraRegina Borges de AraújoDaniel Ludovico Guidoni2019-08-12T09:12:39Z2019-08-12T09:12:39Z2011-09-23http://hdl.handle.net/1843/SLSS-8MCR22Uma Rede de Sensor Sem Fio (RSSF) considera um conjunto de nós homogêneos em termos de hardware. Entretanto, esse tipo de rede possui baixos limites de desempenho em relação à latência durante a comunicação de dados. Outro modelo de RSSF, chamado de Redes de Sensores Sem Fio Heterogêneas (RSSFH), considera um conjunto de nós sensores heterogêneos em termos de hardware, especialmente em relação ao raio de comunicação e reservas de energia. Neste trabalho é proposto modelos baseados na teoria de Small World no projeto de Redes de Sensores Sem Fio Heterogêneas. O primeiro modelo proposto considera o padrão de comunicação em RSSF na criação de atalhos direcionados ao nó monitor da rede com o objetivo de reduzir a latência na comunicação de dados. Os pontos finais desses atalhos são nós com maior capacidade de comunicação e reservas de energia para suportar a comunicação de longo alcance. O modelo proposto foi avaliado e foi verificado que o mesmo apresenta as mesmas características de redes Small World (caminho médio mínimo e coeficiente de agrupamento) observadas nos modelos da literatura. Além disso, quando os atalhos são criados na direção ao nó monitor, depositando uma pequena quantidade de nós com maior capacidade de hardware, o modelo proposto apresenta melhores características de redes Small World e melhores tradeoffs entre latência e energia consumida durante a comunicação de dados quando comparado aos modelos da literatura. O modelo proposto também foi avaliado com relação à resiliência considerando falhas gerais e específicas e, em ambos os casos, o modelo proposto se mostrou mais robusto e apresenta uma baixa degradação da comunicação de dados na presença de falhas nos nós. Entretanto, a comunicação de longo alcance entre os nós com maiores capacidade de comunicação causa uma alta interferência no canal sem fio. Para isso, nós apresentamos um modelo para criação de RSSFH que utiliza múltiplas interfaces sem fio e a capacidade de utilização de múltiplos canais de comunicação da camada MAC para reduzir as colisões durante a comunicação de dados. Resultados de simulação mostraram que quando os atalhos são direcionados ao nó monitor e assinalados a diferentes canais de comunicação sem fio, as colisões são reduzidas e, por conseguinte, a latência na comunicação de dados é reduzida. Finalmente, nós apresentamos um framework baseados nos conceitos de redes Small World no projeto de RSSFH com qualidade de serviço. O framework utiliza três topologias para prover qualidade de serviço em RSSFH. Cada topologia possui o seu objetivo em relação à latência e energia consumida durante a comunicação de dados. Resultados de simulação mostraram que a utilização das topologias do framework proposto reduz o consumo de energia e a latência quando comparado as topologiasutilizadas na literatura para prover qualidade de serviço em redes de sensores sem fio heterogêneas..A typical Wireless Sensor Network (WSN) assumes a homogeneous set of nodes in terms of capabilities. However, this kind of network suffers from poor fundamental limitations of latency during the data communication. Another model of WSN assumes a heterogeneous set of nodes with different capabilities (especially in terms of communication range and energy reserves) called Heterogeneous Sensor Networks(HSN). In this work, we propose small world models to design Heterogeneous Sensor Networks (HSNs). The first model takes into account the communication pattern of this network to create shortcuts directed to the monitoring node, decreasing the data communication latency. The endpoints of these shortcuts are nodes with more powerful communication range and energy reserves to support the long communication range. We evaluate the proposed model and show that they present the same small world features (average path length and clustering coefficient) observed in the literature models. When the shortcuts are created toward the sink node, with a few number of powerful sensors, the network presents better small world features and interesting tradeoffs between energy and latency in the data communication when compared to the literature model. Also, we evaluate the resilience of the proposed model considering general and specific failures and, in both cases, the proposed model is more robust and presents a graceful degradation of the network latency, which shows the resilience of those models. However, the long range communication used to create a shortcut causes a high interference in the wireless channel. For this, we present a model that uses multi-interface and multi-channel capability of the MAC layer to reduce collisions during the data communication. Simulation results showed that when the shortcuts are directed to the sink node and assigned to a different wireless channel, collisions and latency are reduced. We also proposed a framework based on the small world concepts to design heterogeneous sensor networks with QoS. The framework uses three different topologies to provide QoS in sensor networks. Each topology has its own objectives related to latency during communication and energy consumption. Simulation results showed that the proposed framework can reduce latency and energy consumption compared to the topology used in the literature to provide QoS in sensor networks.Universidade Federal de Minas GeraisUFMGComputaçãoRedes de sensores sem fioRedes de computadoresredes de sensores sem fioredes de sensores sem fio heterogêneasqualidade de serviçocomunicação de dadosredes small worldProjeto de redes de sensores sem fio heterogêneas utilizando os conceitos de redes small wordinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALdanielludovicoguidoni.pdfapplication/pdf6254344https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SLSS-8MCR22/1/danielludovicoguidoni.pdfff541e456af9c8fdb667ff1f4ce47468MD51TEXTdanielludovicoguidoni.pdf.txtdanielludovicoguidoni.pdf.txtExtracted texttext/plain217029https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/SLSS-8MCR22/2/danielludovicoguidoni.pdf.txta4631c15e4777770432510d501bc9841MD521843/SLSS-8MCR222019-11-14 15:47:40.552oai:repositorio.ufmg.br:1843/SLSS-8MCR22Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2019-11-14T18:47:40Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
|