Arquiteturas Cross-layer para Redes de Sensores sem Fio

• Autor(a) principal: James Pereira Souto, Eduardo
• Data de Publicação: 2007
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• dARK ID: ark:/64986/0013000006nds
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/2050
• topic: Arquitetura de redes de computadores; Redes de sensores sem fio; Comunicação cross-layer; Desenvolvimento de software orientado a aspectos

Em redes de sensores sem fio, a maioria dos protocolos de comunicação propostos explora a natureza colaborativa dos nós sensores e, geralmente, visa a utilização eficiente dos recursos, principalmente em relação ao consumo de energia e processamento. Comum a todas essas soluções é o fato de que essas redes também são projetadas sobre a tradicional arquitetura de protocolos em camada, ou seja, a maioria desses protocolos de comunicação é individualmente desenvolvida para as diferentes camadas de rede. Enquanto estes protocolos podem alcançar um bom desempenho em termos das métricas relativas a cada uma dessas camadas, estes não são otimizados de maneira integrada para maximizar o desempenho da rede como um todo, enquanto minimizam a quantidade de energia consumida. Considerando os recursos escassos das redes de sensores, o projeto integrado das camadas de rede, isto é, o projeto crosslayer, se apresenta como uma alternativa promissora para a ineficiência das tradicionais arquiteturas de protocolos em camadas. Neste contexto, este trabalho discute as arquiteturas cross-layer existentes e propõe uma nova arquitetura de rede, denominada Arquitetura de Rede Orientada a Aspecto (AONA - Aspect-Oriented Network Architecture). Ao invés da comunicação entre as camadas ser estritamente entre protocolos adjacentes, a AONA permite a comunicação direta entre protocolos (comunicação cross-layer) através da introdução de um novo mecanismo de abstração, o aspecto. Esse mecanismo permite à arquitetura de rede proposta o compartilhamento de informações e, ao mesmo tempo, garante a modularização de interesses que estão dispersos nas diferentes camadas como energia, segurança, tolerância a falhas ou outros requisitos de QoS (Quality of Service). Para demonstrar a viabilidade do uso dos conceitos propostos na arquitetura AONA, um projeto integrado entre as camadas de controle de acesso ao meio (MAC) e de roteamento é construído sob uma pilha de protocolos especificamente desenvolvida para redes de sensores. Os resultados obtidos mostram que a solução proposta melhora o desempenho e o tempo de vida das redes de sensores quando comparada com a abordagem tradicional (sem otimização cross-layer). Além de comprovar que a melhoria na eficiência das redes de sensores sem fio pode ser obtida através do projeto de uma arquitetura cross-layer, este trabalho propõe que a AONA sirva como projeto genérico para as futuras arquiteturas de redes de computadores, visto que fornece um melhor modelo de projeto e implementação para arquiteturas de rede em termos de extensibilidade, adaptabilidade, reusabilidade e reconfigurabilidade