Medium access control protocols for improving data communication reliability in PLC systems

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Oliveira, Roberto Massi de lattes
Orientador(a): Ribeiro, Moisés Vidal lattes
Banca de defesa: Oliveira, Fábio Borges de lattes, Vieira, Luiz Filipe Menezes, Medeiros, Álvaro Augusto Machado de, Campos, Fabrício Pablo Virgínio de
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Departamento: Faculdade de Engenharia
País: Brasil
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9984
Resumo: A presente tese apresenta uma pesquisa abrangente sobre o estado da arte dos protocolos de controle de acesso ao meio (MAC) para sistemas de comunicação de dados via rede elétrica (PLC), incluindo uma visão geral dos resultados de pesquisa e uma organização dos atuais protocolos MAC para sistemas PLC em termos de tipos de protocolos, aplicações e principais focos de pesquisa. Ademais, são apresentadas tecnologias e padrões modernos de PLC, destacando suas características de subcamada MAC e fornecendo uma análise comparativa detalhada de protocolos MAC no contexto de aplicações atuais e emergentes para PLC. Em seguida, as tendências futuras são identificadas no escopo da subcamada MAC para sistemas PLC, com o objetivo de estimular esforços adicionais de pesquisa nesse contexto. Além disso, a presente tese propõe uma abordagem genérica que pode melhorar a confiabilidade da comunicação de dados através de correções de pacotes no nível da camada de enlace. Com base nesta abordagem genérica, a presente tese também propõe o EPLC-CMAC, um protocolo MAC cooperativo aprimorado para sistemas PLC de banda-larga para ambientes indoor. Mais especificamente, o EPLC-CMAC realiza retransmissões cooperativas para auxiliar na comunicação de dados entre um nó fonte e um nó destino. No caso de uma falha de retransmissão, o nó destino usa cópias corrompidas dos pacotes transmitidos e retransmitidos, que estão armazenados em seu buffer, para detectar e corrigir os bits errados. Resultados numéricos mostram que o uso do EPLCCMAC é capaz de reduzir a taxa de perda de pacotes mesmo durante ruídos impulsivos, melhorando a confiabilidade da comunicação de dados dos cenários considerados. Finalmente, a presente tese propõe o EHCMAC, um protocolo MAC cooperativo aprimorado para sistemas híbridos PLC-sem fio de banda larga para ambientes indoor. Após transmissões malsucedidas, o EHCMAC tenta corrigir pacotes corrompidos, na camada de enlace, antes de executar a solicitação de retransmissão. Caso essa correção falhe, o EHCMAC realiza retransmissões cooperativas e, quando tais retransmissões não são suficientes para garantir uma comunicação bem-sucedida, uma segunda tentativa de correção de pacote é aplicada na camada de enlace. A avaliação de desempenho do protocolo EHCMAC é realizada através da comparação de sistemas de comunicações híbridos PLC-sem fio de banda-larga para ambientes indoor que consideram utilização do protocolo proposto com sistemas semelhantes que não consideram a utilização do mesmo. Resultados numéricos e teóricos mostram que o uso do protocolo proposto é capaz de reduzir notavelmente a necessidade de retransmissões e a taxa de perda de pacotes. Mais especificamente, à medida que a taxa de erros de bit na camada de enlace diminui, esses resultados tendem a zero mais rápido quando o protocolo EHCMAC é considerado.