Otimização de potência em redes ad hoc sem fio sob restrições de k-conexidade

• Main Author: Moraes, Renato Elias Nunes de
• Publication Date: 2025
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• dARK ID: ark:/87559/0013000018cmd
• Download full: https://app.uff.br/riuff/handle/1/37913
• topic: Redes ad hoc; Otimização de potência; Metaheurísticas; Complexidade computacional; Programação linear; Algoritmos; Otimização combinatória; Algoritmo; Rede sem fio; Programação linear; Metaheurística; Ad hoc networks; Power optimization; Metaheuristics; Computacional complexity; Linear programming; Combinatorial optimization; Algorithms

Uma rede ad hoc é uma coleção de dispositivos computacionais interligados via conexões sem fio estabelecidas pela potência de transmissão de seus rádios comunicadores. Um dos principais problemas enfrentados pelos projetistas de redes ad hoc é a conservação de energia. Um nó (dispositivo computacional e rádio comunicador) de redes sem fio é tipicamente mantido com energia de baterias com alto custo de manutenção. Melhor aproveitamento da energia disponível pode ser conseguido através do uso de técnicas de minimização da potência de transmissão dos rádios comunicadores. Uma importante técnica usada nas redes ad hoc é chamada controle de topologia. Algoritmos de controle de topologia reduzem a potência de transmissão em cada nó sem que haja quebra de conexidade. Entretanto, ao diminuir o número de ligações entre os nós, a rede resultante torna-se mais susceptível a quebra de conexidade por falhas. Assim, existe uma demanda crescente por minimização de potência sob restrições de k-conexidade no grafo de comunicação estabelecido. Esse documento apresenta a proposta de desenvolvimento de algoritmos para o problema de atribuição de potência mínima aos nós de redes ad hoc tal que o grafo de comunicação seja k-conexo ou, equivalentemente, tal que a rede seja k-tolerante a falhas. Nesta tese são apresentados modelos de programação linear inteira para quatro variantes do problema de minimização de potência em redes ad hoc garantindo que o grafo de comunicação seja k-conexo. Uma rede ad hoc é dita tolerante a falhas se k > 1. Para problemas com restrição de biconexidade (k = 2) são também desenvolvidas heurísticas baseadas em GRASP com reconexão por caminhos. Os algoritmos têm seu comportamento determinado e comparado por testes computacionais.