Energy efficiency of multi-hop underwater acoustic networks using fountain codes

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Simão, Daniel Hayashida
• Orientador(a): Brante, Glauber Gomes de Oliveira
• Banca de defesa: Brante, Glauber Gomes de Oliveira , Monego, Hermes Irineu Del , Rebelatto, Joao Luiz , Pellenz, Marcelo Eduardo , Kakitani, Marcos Tomio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Energia elétrica - Consumo; Ruído; Métodos de simulação; Acústica subaquática; Comunicações digitais; Modulação (Eletrônica); Electric power consumption; Noise; Simulation methods; Underwater acoustics; Digital communications; Modulation (Electronics)
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26417

Garantir o baixo consumo de energia é algo crucial nas comunicações subaquáticas, uma vez que a substituição da bateria dos sensores nesse cenário é algo indesejável devido à dificuldade e alto custo financeiro. No presente trabalho analisamos o consumo energético de uma rede acústica subaquática implementando códigos fontanais, algo que fornece uma característica interessante para cenários com longos atrasos de transmissão, como é o caso das redes acústicas subaquáticas. Assim, a otimização do número de pacotes redundantes em conjunto com a possibilidade de retransmissões a cada salto para garantir confiabilidade permitem uma otimização global da rede. Além disso, para reduzir o consumo de energia neste cenário, otimizamos a ordem de modulação assumindo um chaveamento de mudança de fase diferencial (M-DPSK), bem como o número de saltos e tentativas de transmissão por salto. Investigamos o número necessário de pacotes codificados por fonte para diferentes ordens de modulação e número de saltos. Nossos resultados mostram que, ao permitir retransmissões e otimizar o número de saltos e a ordem de modulação, podemos obter importantes economias de energia, principalmente em cenários de longas distâncias. Além disso, com códigos fontanais, o consumo de energia diminui significativamente em comparação com o caso sem códigos fontanais, permitindo até 40% de economia.