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Título: Restabelecimento da comunicação entre partições desconexas de uma rede de sensores sem fio utilizando veículos aéreos não tripulados
Título Alternativo: Restablishment of the communication among disconnected segments of a wireless sensor network by means of unmanned aerial vehicles
Autor(es): Araujo, João Paulo de
Lattes: http://lattes.cnpq.br/0908527279419096
Orientador: Heimfarth, Tales
Membro da banca: Correia, Luiz Henrique Andrade
Membro da banca: Arantes, Luciana Bezerra
Assunto: Rede de sensores sem fio
Veículo aéreo não tripulado
Rede tolerante a atrasos
Wireless sensor network
Unmanned aerial vehicle
Delay-tolerant network
Data de Defesa: 12-Jun-2015
Data de publicação: 3-Dez-2015
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: ARAUJO, J. P. de. Restabelecimento da comunicação entre partições desconexas de uma rede de sensores sem fio utilizando veículos aéreos não tripulados. 2015. 87 p. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2015.
Resumo: Uma das possíveis definições para o tempo de vida de uma Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) é o período que ela se mantém conexa. A formação de partições desconexas na rede pode ser causada tanto por danos físicos ao nó, por falhas internas ou esgotamento de energia. Considerando que desconexões na rede comprometem a sua operação, proporcionar uma alternativa para minimizá-las, pode estender sua vida útil. Diversas abordagens lidam com o problema das desconexões por meio de nós redundantes ou até mesmo utilizando nós móveis como retransmissores. Diferentemente delas, este trabalho apresenta um conjunto de métodos para comunicar partições desconexas de RSSFs utilizando Veículos Aéreos Não Tripulados (VANTs) para transportar fisicamente pacotes entre essas partições. Assim, inicialmente um cluster head é eleito como coordenador de cada partição, sendo ele responsável por interagir com o VANT na troca de mensagens entre as partições. O roteamento das mensagens dentro de uma partição é feito utilizando uma extensão de um algoritmo de roteamento geográfico. E, para levar os VANTs às partições, três modelos de movimento são propostos. Um modelo inicial utiliza o ciclo hamiltoniano mínimo entre as partições como rota para um único VANT. Já, o segundo também considera o tráfego existente entre as partições como peso na determinação da rota. Por fim, o terceiro modelo utiliza múltiplos VANTs para gerar rotas menores e que concentrem o tráfego. Experimentos foram realizados, para cada um dos modelos de movimento, em diferentes cenários. Resultados comprovam a eficiência das soluções propostas, observando-se que cada modelo tem sua performance ditada pelas características de tráfego da rede e capacidades de armazenamento dos nós sensores e VANTs.
Abstract: One of the possible definitions for the lifetime of a Wireless Sensor Network (WSN) regards the time it keeps its connectivity. The formation of disjoint segments is related to physical damages to the nodes, internal node failure or energy depletion. Since disconnections compromise the operation of the network, providing alternatives to mitigate them can extend its lifetime. Several proposals tackle the problem of disconnections by means of redundant deployment or even using mobile nodes as relay stations. Differently from previous works, the present one proposes methods to federate disjoint segments of a WSN using Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) as data mules, carrying physically packets among the segments. Thus, initially a cluster head is elected as the coordinator for each segment, since it is responsible for the interaction with the UAV when it comes to exchanging packets between segments. The routing process of messages inside a segment is performed by means of an extension of a geographical routing algorithm. And, in order to take the UAVs to the segments, three movement models are proposed. An initial model uses the minimum Hamiltonian cycle among the segments as the route for a single UAV. The second model is a traffic-aware one, since it takes into account the communication between segments to generate the route. Finally, the third one employs multiple UAVs to generate smaller routes that concentrate the traffic as well. Experiments were performed for each of the movement models in different scenarios. Results evince the effectiveness of the proposed solution, showing that each movement model has its performance correlated to the network traffic characteristics along with storage capacity of both sensor nodes and UAVs.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/10644
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções: DCC - Ciência da Computação - Mestrado (Dissertações)

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