Análise de eficiência energética de redes cooperativas em ambientes subaquáticos utilizando codificação de rede e OFDMA

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Pereira, Zaqueu Cabral
• Orientador(a): Rebelatto, João Luiz
• Banca de defesa: Rebelatto, João Luiz, Moritz, Guilherme Luiz, Pellenz, Marcelo Eduardo, Mafra, Samuel Baraldi, Brante, Glauber Gomes de Oliveira
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• 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; Acústica subaquática; Divisão ortogonal de frequência multiplexada; Sistemas de comunicação sem fio; Teoria da codificação; Otimização matemática; Métodos de simulação; Engenharia elétrica; Electric power consumption; Underwater acoustics; Orthogonal frequency division multiplexing; Wireless communication systems; Coding theory; Mathematical optimization; Simulation methods; Electric engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::TELECOMUNICACOES::SISTEMAS DE TELECOMUNICACOES
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3397

As Redes Acústicas Subaquáticas (UWANs) são utilizadas na coleta de dados e para o monitoramento de diversos tipos de aplicações, desde a indústria off-shore até instalações militares. Da mesma forma que as redes de sensores sem fio terrestres, também é possível explorar a natureza de difusão do canal sem fio e empregar o conceito de comunicações cooperativas para combater o desvanecimento. Em uma rede cooperativa, os nós ajudam uns aos outros, retransmitindo as informações divulgadas por seus parceiros. No entanto, mais do que apenas aumentar a confiabilidade, é necessário também despender esforços para aumentar o tempo de vida da rede, uma vez que não é desejável substituir frequentemente as baterias dos nós sem fio. Assim, neste trabalho é adotada a eficiência energética (em Joules/bit) para avaliar o desempenho de alguns protocolos cooperativos com codificação de rede (NCC) quando comparados à comunicação não cooperativa. Mais especificamente, é considerado um cenário em que o acesso múltiplo é realizado por meio de OFDMA com alocação de subportadora e que estende os resultados de um esquema NCC-OFDMA recentemente proposto. No esquema proposto, referido como codificação de rede dinâmica generalizada (GDNC)-OFDMA, mais do que simplesmente adotar também o domínio do tempo para alcançar a diversidade, também é mostrado que a ordem de diversidade pode ser aumentada ainda mais sobre o esquema NCC-OFDMA, relaxando uma restrição imposta ao NCC-OFDMA onde apenas um conjunto de nós é capaz de transmitir informações redundantes. Os resultados deste trabalho, os quais englobam análise matemática suportada por simulações computacionais e adotam parâmetros reais de modems acústicos, mostram que o esquema GDNC-OFDMA proposto é capaz de apresentar maior eficiência energética em diversos cenários práticos.