Evitando regiões de buraco de roteamento em redes de sensores sem fio

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Lima, Moysés Mendes de
• Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/8329412238374484
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Amazonas; Instituto de Computação; Brasil; UFAM; Programa de Pós-graduação em Informática
• Palavras-chave em Português: Buracos de roteamento; Roteamento geográfico; Redes de sensores sem fio; CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO: SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO: TELEINFORMÁTICA
• Link de acesso: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6983

A ocorrência de regiões de buraco em Redes de Sensores Sem Fio é um importante desafio a ser superado pois afeta a utilização de protocolos de roteamento no tocante à transmissão de mensagens através da rede. Em algoritmos de roteamento geográfico, o surgimento de buracos de roteamento é comumente creditado ao fenômeno dos mínimos locais (local minimum), caracterizado por uma região na grade de sensoreamento onde os nós estão impossibilitados de encaminhar mensagens a um destino pretendido. Sua ocorrência pode ser causada por obstáculos físicos, esgotamento energético, falhas na comunicação entre vizinhos eleitos, implantação incorreta. A maioria das soluções utilizadas para lidar com o problema das regiões de buraco prefere abandonar o mecanismo tradicional de encaminhamento guloso para adotar temporariamente o esquema de roteamento através de perímetro, aplicado aos nós próximos ou ao longo da borda de um buraco. Entretanto, essa estratégia exige que todos os nós conheçam sua localização na grade, o que nem sempre é possível. Além disso, esse tipo de abordagem impõe tráfego excessivo aos nós da borda do buraco e seus vizinhos de um salto de distância, tornando-os cada vez mais utilizados quando se pretende encaminhar pacotes para fora da região de buracos. Nesta tese de doutorado, propomos quatro (04) soluções de roteamento geográfico para lidar com o problema dos buracos de roteamento em redes de sensores sem fio. Os algoritmos ARESTA, REACT, LRS e BYPATH, foram concebidos para serem capazes de criar caminhos válidos entre a origem e o destino dos pacotes sem fazer uso de coordenadas virtuais, sistemas de posicionamento global (GPS) ou qualquer outro sistema de coordenadas que normalmente gera custos energéticos adicionais e nem sempre estão disponíveis. Nossos algoritmos tiram vantagem do alcance de comunicação do sink, equipado com um dispositivo de comunicação de maior potência, de tal forma que em um único salto todos os nós da rede sejam alcançados. O retorno dos nós sensores para o nó sink é realizado através de múltiplos saltos, utilizando os valores do RSSI (Received Signal Strength Indicator) para calcular o próximo salto em direção ao nó sink, calcular o tempo de espera para o envio de de pacotes múltiplos saltos e em alguns casos possibilitar a agregação de dados enquanto desvia buracos de roteamento durante o processo de encaminhamento. Nossas soluções de desvio de buracos estão aptas a gerar fluxos qualificados para o escoamento de pacotes entre a origem e o destino, mantendo vantagens como altas taxas de entrega de pacotes e economia de energia, observadas em algoritmos clássicos de roteamento geográfico.