Escalabilidade uplink de redes industriais sem fio com técnicas de centralidade

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Timm, Dylan Mielke
• Orientador(a): Müller, Ivan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Comunicação sem fio; Redes industriais; Confiabilidade
• Palavras-chave em Inglês: Industrial wireless networks; Routing; Scalability; Access points; Convergecast
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/254302

Redes industriais sem fio apresentam diversas vantagens com relação a seus contrapontos cabeados, especialmente o menor custo gasto em infraestrutura e maior flexibilidade. Por outro lado, seu desempenho é desafiado por problemas relacionados à propagação de ondas eletromagnéticas, tais como interferências, coexistência e necessidade de baixo consumo de energia. Em redes de alta escala, definidas como compostas por cem a mil nodos, esses desafios se agravam, especialmente em operações como o convergecast, onde muitos dispositivos visam enviar dados ao mesmo nodo, gerando gargalos de tráfego ao redor do destinatário final. Em redes sem fio centralizadas, como o WirelessHART, o convergecast é frequente, pois um único gerenciador de rede administra seu funcionamento e rotineiramente precisa coletar informações de todos os dispositivos através de rotas uplink com destino a seus pontos de acesso. Este trabalho analisa a correlação entre desempenho e escala de uma rede WirelessHART e propõe técnicas para a definição de quantidades e melhores distribuições espaciais de nodos em redes com grandes quantidades de dispositivos, visando aumentar sua escalabilidade em termos de confiabilidade na entrega de pacotes. São empregadas técnicas de análise de redes sociais, em particular centralidades de grau, proximidade e intermediação, como métricas para correlação de desempenho. Os resultados do trabalho mostram que há um padrão entre as métricas de centralidade e a identificação de quais cadeias uplink de dispositivos apresentam maior probabilidade de perda de pacotes de dados. Usa-se esse conceito para propor uma técnica de redistribuição de cadeias através da relocação de pontos de acesso como um método preventivo para otimização de desempenho para algoritmos de roteamento, obtendo resultados de até 10% de incremento de confiabilidade.