Uma análise de modelamento de canal e da confiabilidade em redes de sensores sem fio em linha

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Aguiar, Larissa
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Texto Completo: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13472
Resumo: Wireless channel modeling is important to perform evaluations of radiofrequency signal propagation in a certain application; that is the case, for example, concerning the communication behavior between sensor nodes of a Wireless Sensor Network (WSN). Different simulators used signal propagation models to simulate the wireless channel. Considering a comparative study of some tools, in this research it was used the OMNet++/Castalia that allows to simulate, among other possibilities, environmental conditions that interfere in the transmission and reception of packets; the effects of AWGN noise; and analises propagation models of wireless channel, such as logdistance, lognormal, Rayleigh fading and Rice fading models, for example. This research work is part of a project to implement a Linear WSN (LWSN) that has as its main purpose to monitor urban environmental variables, particularly related to atmospheric pollution, and characterized by high reliability of communication between sensor nodes. In this context, simulations were performed considering different distances between two sensor nodes of a LWSN in order to obtain values of Packet Error Rate (PER) and Received Signal Strength Indicator (RSSI). Using Root Mean Square Error (RMSE), the values obtained through simulation were compared with real values obtained in a field and the parameters of an optimal propagation model were obtained. As a result, the propagation model that most approached the real environment was lognormal shading with Rayleigh fading and AWGN noise. With respect to reliability, a test configuration was implemented with a LWSN with four sensor nodes consisting of the following configurations: (I) All sensor nodes operating without failures; (II) An intermediate sensor node failing and, (III) Two intermediate sensor nodes failing. Based on theses configurations, it was possible to make an analysis of the reliability of the network with the main result obtaining an optimal distance between nodes of 18.3 m between the considered distances.
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Considering a comparative study of some tools, in this research it was used the OMNet++/Castalia that allows to simulate, among other possibilities, environmental conditions that interfere in the transmission and reception of packets; the effects of AWGN noise; and analises propagation models of wireless channel, such as logdistance, lognormal, Rayleigh fading and Rice fading models, for example. This research work is part of a project to implement a Linear WSN (LWSN) that has as its main purpose to monitor urban environmental variables, particularly related to atmospheric pollution, and characterized by high reliability of communication between sensor nodes. In this context, simulations were performed considering different distances between two sensor nodes of a LWSN in order to obtain values of Packet Error Rate (PER) and Received Signal Strength Indicator (RSSI). Using Root Mean Square Error (RMSE), the values obtained through simulation were compared with real values obtained in a field and the parameters of an optimal propagation model were obtained. As a result, the propagation model that most approached the real environment was lognormal shading with Rayleigh fading and AWGN noise. With respect to reliability, a test configuration was implemented with a LWSN with four sensor nodes consisting of the following configurations: (I) All sensor nodes operating without failures; (II) An intermediate sensor node failing and, (III) Two intermediate sensor nodes failing. Based on theses configurations, it was possible to make an analysis of the reliability of the network with the main result obtaining an optimal distance between nodes of 18.3 m between the considered distances.El modelado de canales inalámbricos es importante para evaluar la propagación de señales de radiofrecuencia en una aplicación determinada, por ejemplo, el comportamiento de la comunicación entre los nodos sensores de una Red de Sensores Inalámbricos (RSSF). Diferentes simuladores utilizan modelos de propagación de señal para simular el canal inalámbrico. Considerando un estudio comparativo de algunos simuladores, en este trabajo se utilizó el ambiente de simulación OMNET++/Castalia. Esta herramienta de simulación permite simular, entre otras posibilidades: las condiciones ambientales que interfieren en la transmisión y recepción de los paquetes enviados; los efectos del ruido AWGN; modelos de propagación de canales inalámbricos, tales como la logdistancia; sombreado lognormal; desvanecimiento Rayleigh y el desvanecimiento de Rice, por ejemplo. Este trabajo de disertación forma parte de un proyecto de implementación de una RSSF en Línea (RSSFL) cuya finalidad es monitorear variables ambientales urbanas, particularmente relacionadas a la contaminación atmosférica, y caracterizado por tener alta confiabilidad de la comunicación entre los nodos sensores. En este contexto, se realizaron simulaciones considerando diferentes distancias entre dos nodos sensores de una RSSFL a fin de obtener valores de Tasa de Error de Paquete (TEP) y del Indicador de Intensidad de la Señal Recibida (RSSI). Utilizando la Raíz Cuadrada del Error Cuadrático Medio (RMSE), los valores simulados se compararon con los valores reales adquiridos en el campo y se obtuvieron los parámetros de un modelo de propagación óptimo. Como resultado, el modelo de propagación que más se aproximó al ambiente real fue el sombreado lognormal con el desvanecimiento Rayleigh y el ruido AWGN. A respecto a la confiabilidad, se implementó una configuración de prueba con una RSSFL con cuatro nodos que consistía en las siguientes configuraciones: (I) Todos los nodos sensores operando sin fallos; (II) Un nodo sensor intermedio que presenta fallo y, (III) Dos nodos sensores intermedios con fallo. A través de esas configuraciones, fue posible hacer un análisis de la confiabilidad de la red teniendo como resultado principal la obtención de una distancia óptima entre nudos de 18,3 m entre las distancias consideradas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA modelagem de canais sem fio é importante para realizar avaliações da propagação de sinais de radiofrequência em uma determinada aplicação; é o caso, por exemplo, do comportamento da comunicação entre nós sensores de uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF). Diferentes simuladores utilizam modelos de propagação de sinal para simular o canal sem fio. Considerando um estudo comparativo de alguns simuladores, neste trabalho foi utilizado o ambiente de simulação OMNet++/Castalia. Esta ferramenta de simulação permite simular, dentre outras possibilidades: as condições ambientais que interferem na transmissão e recepção dos pacotes enviados; os efeitos do ruído AWGN; modelos de propagação de canais sem fio, tais como logdistância, sombreamento lognormal; desvanecimento Rayleigh e desvanecimento Rice, por exemplo. Este trabalho de dissertação faz parte de um projeto de implementação de uma RSSF em Linha (RSSFL) cuja finalidade é monitorar variáveis ambientais urbanas, particularmente relacionadas à poluição atmosférica, e caracterizado por ter alta confiabilidade da comunicação entre os nós sensores. Neste contexto, foram realizadas simulações considerando diferentes distâncias entre dois nós sensores de uma RSSFL a fim de obter valores de Taxa de Erro de Pacote (TEP) e do Indicador da Intensidade do Sinal Recebido (RSSI). Utilizando a Raiz Quadrada do Erro Quadrático Médio (RMSE), os valores obtidos por meio de simulação foram comparados com valores reais adquiridos em campo e os parâmetros de um modelo de propagação ótimo foram obtidos. Como resultado, o modelo de propagação que mais se aproximou do ambiente real foi o sombreamento lognormal com o desvanecimento Rayleigh e o ruído AWGN. Com respeito à confiabilidade, foi implementada uma configuração de teste com uma RSSFL com quatro nós sensores consistindo nas seguintes configurações: (I) Todos os nós sensores operando sem falhas; (II) Um nó sensor intermediário apresentando falha e, (III) Dois nós sensores intermediários com falha. Com base nessas configurações, foi possível fazer uma análise da confiabilidade da rede tendo como resultado principal a obtenção de uma distância ótima entre nós de 18,3 m entre as distâncias consideradas.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia ElétricaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFPBSouza , Cleonilson Protásio dehttp://lattes.cnpq.br/5635983022553950Carvalho , Fabrício Braga Soares dehttp://lattes.cnpq.br/3435653179239615Aguiar, Larissa2019-02-15T14:34:42Z2018-05-162019-02-15T14:34:42Z2018-02-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/13472porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2019-02-15T14:34:42Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/13472Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2019-02-15T14:34:42Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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