Evitando regiões de buraco de roteamento em redes de sensores sem fio
A ocorrência de regiões de buraco em Redes de Sensores Sem Fio é um importante desafio a ser superado pois afeta a utilização de protocolos de roteamento no tocante à transmissão de mensagens através da rede. Em algoritmos de roteamento geográfico, o surgimento de buracos de roteamento é comumente c...
| Autor principal: | Lima, Moysés Mendes de |
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| Outros Autores: | http://lattes.cnpq.br/8329412238374484 |
| Grau: | Tese |
| Idioma: | por |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Amazonas
2019
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| Acesso em linha: |
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oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-69832019-11-14T14:54:43Z Evitando regiões de buraco de roteamento em redes de sensores sem fio Lima, Moysés Mendes de Oliveira, Horácio Antônio Braga Fernandes de http://lattes.cnpq.br/8329412238374484 http://lattes.cnpq.br/9314744999783676 Mota, Edjair de Souza http://lattes.cnpq.br/5771638576099195 Souto, Eduardo James Pereira http://lattes.cnpq.br/3875301617975895 Figueiredo, Carlos Maurício Seródio http://lattes.cnpq.br/9060002746939878 Buracos de roteamento Roteamento geográfico Redes de sensores sem fio CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO: SISTEMAS DE COMPUTAÇÃO: TELEINFORMÁTICA A ocorrência de regiões de buraco em Redes de Sensores Sem Fio é um importante desafio a ser superado pois afeta a utilização de protocolos de roteamento no tocante à transmissão de mensagens através da rede. Em algoritmos de roteamento geográfico, o surgimento de buracos de roteamento é comumente creditado ao fenômeno dos mínimos locais (local minimum), caracterizado por uma região na grade de sensoreamento onde os nós estão impossibilitados de encaminhar mensagens a um destino pretendido. Sua ocorrência pode ser causada por obstáculos físicos, esgotamento energético, falhas na comunicação entre vizinhos eleitos, implantação incorreta. A maioria das soluções utilizadas para lidar com o problema das regiões de buraco prefere abandonar o mecanismo tradicional de encaminhamento guloso para adotar temporariamente o esquema de roteamento através de perímetro, aplicado aos nós próximos ou ao longo da borda de um buraco. Entretanto, essa estratégia exige que todos os nós conheçam sua localização na grade, o que nem sempre é possível. Além disso, esse tipo de abordagem impõe tráfego excessivo aos nós da borda do buraco e seus vizinhos de um salto de distância, tornando-os cada vez mais utilizados quando se pretende encaminhar pacotes para fora da região de buracos. Nesta tese de doutorado, propomos quatro (04) soluções de roteamento geográfico para lidar com o problema dos buracos de roteamento em redes de sensores sem fio. Os algoritmos ARESTA, REACT, LRS e BYPATH, foram concebidos para serem capazes de criar caminhos válidos entre a origem e o destino dos pacotes sem fazer uso de coordenadas virtuais, sistemas de posicionamento global (GPS) ou qualquer outro sistema de coordenadas que normalmente gera custos energéticos adicionais e nem sempre estão disponíveis. Nossos algoritmos tiram vantagem do alcance de comunicação do sink, equipado com um dispositivo de comunicação de maior potência, de tal forma que em um único salto todos os nós da rede sejam alcançados. O retorno dos nós sensores para o nó sink é realizado através de múltiplos saltos, utilizando os valores do RSSI (Received Signal Strength Indicator) para calcular o próximo salto em direção ao nó sink, calcular o tempo de espera para o envio de de pacotes múltiplos saltos e em alguns casos possibilitar a agregação de dados enquanto desvia buracos de roteamento durante o processo de encaminhamento. Nossas soluções de desvio de buracos estão aptas a gerar fluxos qualificados para o escoamento de pacotes entre a origem e o destino, mantendo vantagens como altas taxas de entrega de pacotes e economia de energia, observadas em algoritmos clássicos de roteamento geográfico. The occurrence of hole regions in Wireless Sensor Networks is a significant challenge to overcome because it affects the use of geographic routing protocols regarding the transmission of messages through the network. Holes are usually associated with regions where nodes are unable to forward its information received. Its occurrence can be caused by physical obstacles, energy depletion, communication failures between neighbors elected, incorrect implantation and due to the local minimum phenomenon. Most of the solutions used to deal with the hole region problem prefer to abandon the traditional greedy forwarding mechanism to temporarily adopt the perimeter routing scheme applied to nearby nodes or along the edge of a hole. However, this strategy requires that all nodes know their location in the sensing grid, which is not always possible in forest scenarios. Also, this type of approach imposes excessive traffic to the edge nodes of the hole and its neighbors a leap away, making them increasingly used when it is intended to route packets out of the region of holes. In this thesis proposal, we propose four (04) geographic routing solutions to deal with the problem of routing holes in Wireless Sensor Networks. The ARESTA, REACT, LRS, and BYPATH algorithms are designed to be able to create valid paths between the source and destination of the packets without using virtual coordinates, global positioning systems (GPS), or any other coordinate system that usually generates additional energy costs and are not always available. Our algorithms take advantage out of the communication range of the sink, equipped with a communication device of a higher power, in such a way that in a single jump all the nodes of the network are reached. The return of the sensor nodes to the node is done through multiple jumps using our proposed approach that uses the RSSI (Received Signal Strength Indicator) values to calculate the next hop toward the node sink, figure the wait time for sending multiple hop packets, and still enable data aggregation while diverting routing holes during the routing process. Our hole diversion solutions are capable of generating qualified flows for the flow of packages between source and destination, maintaining advantages such as high packet delivery rates and energy savings, observed in classical geographic routing algorithms. . 2019-02-26T17:10:19Z 2019-02-07 Tese LIMA, Moysés Mendes de. Evitando regiões de buraco de roteamento em redes de sensores sem fio. 2019. 117 f. Tese (Doutorado em Informática) - Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2019. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6983 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Computação Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Informática |
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A ocorrência de regiões de buraco em Redes de Sensores Sem Fio é um importante desafio a ser superado pois afeta a utilização de protocolos de roteamento no tocante à transmissão de mensagens através da rede. Em algoritmos de roteamento geográfico, o surgimento de buracos de roteamento é comumente creditado ao fenômeno dos mínimos locais (local minimum), caracterizado por uma região na grade de sensoreamento onde os nós estão impossibilitados de encaminhar mensagens a um destino pretendido. Sua ocorrência pode ser causada por obstáculos físicos, esgotamento energético, falhas na comunicação entre vizinhos eleitos, implantação incorreta. A maioria das soluções utilizadas para lidar com o problema das regiões de buraco prefere abandonar o mecanismo tradicional de encaminhamento guloso para adotar temporariamente o esquema de roteamento através de perímetro, aplicado aos nós próximos ou ao longo da borda de um buraco. Entretanto, essa estratégia exige que todos os nós conheçam sua localização na grade, o que nem sempre é possível. Além disso, esse tipo de abordagem impõe tráfego excessivo aos nós da borda do buraco e seus vizinhos de um salto de distância, tornando-os cada vez mais utilizados quando se pretende encaminhar pacotes para fora da região de buracos.
Nesta tese de doutorado, propomos quatro (04) soluções de roteamento geográfico para lidar com o problema dos buracos de roteamento em redes de sensores sem fio. Os algoritmos ARESTA, REACT, LRS e BYPATH, foram concebidos para serem capazes de criar caminhos válidos entre a origem e o destino dos pacotes sem fazer uso de coordenadas virtuais, sistemas de posicionamento global (GPS) ou qualquer outro sistema de coordenadas que normalmente gera custos energéticos adicionais e nem sempre estão disponíveis. Nossos algoritmos tiram vantagem do alcance de comunicação do sink, equipado com um dispositivo de comunicação de maior potência, de tal forma que em um único salto todos os nós da rede sejam alcançados. O retorno dos nós sensores para o nó sink é realizado através de múltiplos saltos, utilizando os valores do RSSI (Received Signal Strength Indicator) para calcular o próximo salto em direção ao nó sink, calcular o tempo de espera para o envio de de pacotes múltiplos saltos e em alguns casos possibilitar a agregação de dados enquanto desvia buracos de roteamento durante o processo de encaminhamento. Nossas soluções de desvio de buracos estão aptas a gerar fluxos qualificados para o escoamento de pacotes entre a origem e o destino, mantendo vantagens como altas taxas de entrega de pacotes e economia de energia, observadas em algoritmos clássicos de roteamento geográfico. |
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