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Título: Protocolo MAC anycast com preâmbulos avançados para redes de sensores sem fio
Título(s) alternativo(s): Advanced preambles anycast MAC protocol for wireless sensor networks
Autor : Araújo, Gustavo Figueiredo
Lattes: http://lattes.cnpq.br/2291473631517096
Primeiro orientador: Heimfarth, Tales
Primeiro coorientador: Giacomin, João Carlos
Primeiro membro da banca: Correia, Luiz Henrique Andrade
Segundo membro da banca: Freitas, Edison Pignaton de
Palavras-chave: Redes de sensores sem fio
Protocolos cross-layer
Protocolo MAC assíncrono
Anycast
Wireless sensor networks
Cross-layer protocols
Asynchronous MAC protocol
Data da publicação: 21-Jul-2017
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: ARAÚJO, G. F. Protocolo MAC anycast com preâmbulos avançados para redes de sensores sem fio. 2017. 87 p. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: As redes de sensores sem fio empregam ciclos de trabalho para economizar energia, com o custo do aumento da latência no encaminhamento de mensagens. Protocolos cross-layer que utilizam comunicação anycast, conseguem uma redução de latência em RSSF assíncronas que operam em ciclos de trabalho. Uma série de preâmbulos é enviada de modo a encontrar o nó do próximo salto, que é selecionado a partir de um grupo de nós candidatos ao encaminhamento (FCS - forwarding candidate set). Este trabalho propõe um novo protocolo cross-layer anycast nominado APA-MAC (Advanced Preamble Anycast for MAC layer), para o encaminhamento de mensagens com baixa latência em redes de sensores sem fio que utilizam ciclos de trabalho. No protocolo APA-MAC, os preâmbulos se propagam à frente, criando a rota até o destino, enquanto que a mensagem de dados segue alguns saltos atrás. A transmissão de dados para o próximo salto ocorre mediante uma sinalização do receptor indicando que o canal está livre. Dessa forma, a transmissão dos preâmbulos não precisa ser interrompida se a mensagem de dados se aproximar da área de transmissão dos preâmbulos. Portanto, a propagação simultânea de preâmbulos e mensagem de dados, com a transmissão ininterruptível de preâmbulos, promovem ao APA-MAC um ganho na redução da latência. Além disso, baseado no tamanho da mensagem de dados, a cardinalidade do FCS é definida de modo que acelere a propagação dos preâmbulos, evitando que no momento da recepção dos dados, o nó encontre o canal ocupado. Os resultados da simulação mostraram que o protocolo proposto mantém baixo consumo energético, e alcança no mínimo 10% menor latência em relação aos protocolos MAC assíncronos avaliados, além de utilizar mecanismos que proporcionam uma taxa de mensagens entregues com sucesso de 98% em cenários propícios à colisões.
Abstract: Wireless sensor networks use duty-cycling to save energy, with the cost of increasing latency in message routing due to additional hops. Cross-layer protocols that use anycast communication achieve a latency reduction in asynchronous WSNs that operate in duty-cycles. A series of preambles is sent in order to find the next hop, which is selected from a forwarding candidate set (FCS). This work proposes a new cross-layer protocol named APA-MAC (Advanced Preamble Anycast for MAC layer), for the delivery of messages with low latency in wireless sensors networks that employ duty-cycling. In the APA-MAC protocol, the preambles propagate ahead, creating a propagation path to the destination, and the data message follows this path few hops behind. The data transmission to the next hop is triggered by a signal indicating the vacancy of the channel. Due to this mechanism, transmissions of preambles do not have to be interrupted if the data message approaches the area. Therefore, the simultaneous propagation of preambles and data message, with the uninterrupted transmission of preambles, is responsible for latency reduction in the APA-MAC. In addition, based on the size of the data message, the cardinality of the FCS is defined in order to accelerate the propagation of the preambles, avoiding that at the time of receiving the data, the node finds the channel occupied. The results of the simulation showed that the proposed protocol maintains a low power consumption, achieving at least 10% less latency in relation to the other evaluated asynchronous MAC protocols. Moreover, the rate of successfully transmited messages is about 98% in collisions prone scenarios.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/13437
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
Aparece nas coleções:DCC - Ciência da Computação - Mestrado (Dissertações)

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