Roteamento multicamada baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para redes de sensores sem fio

A pesquisa apresentada nesta dissertação descreve a elaboração de um protocolo de roteamento para aplicações de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) em cidade inteligentes com forte restrição de energia e alta densidade de nodos. Através do estudo dos principais objetivos da comunicação de dados e do levantamento do estado-da-arte sobre os protocolos de roteamento e tecnologias para RSSF, a proposta contempla requisitos como: vazão de dados, confiabilidade de entrega e eficiência energética. A pesquisa apresenta em detalhes o protocolo AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector), bem como sua relevância no contexto de RSSF devido a sua popularidade entre as plataformas de dispositivos comercializados. Além disso, são apresentados protocolos derivados do AODV, e a ausência de uma proposta robusta capaz de contemplar os requisitos levantados. O protocolo REL (Routing by Energy and Link Quality) é o resultado da pesquisa levantada e a proposta de solução para roteamento plano sob demanda baseado em eficiência energética e qualidade de enlace para prover um roteamento escalável, capaz de realizar balanceamento de carga e prolongar o tempo de vida da rede. O protocolo REL foi avaliado através de simulação e tesbed, a fim de garantir validação da proposta em ambiente real de escala reduzida e simulado de alta densidade. Os resultados mostraram que o protocolo REL apresenta considerável melhoria de entrega de dados através da escolha de enlaces confiáveis de transmissão e menos suscetíveis a erro, além de moderado consumo de energia capaz de prolongar o tempo de vida da rede, evitando a saturação prematura de nodos.

ABSTRACT: Multilayer routing based on energy efficiency and link quality for wireless sensor networks This Thesis describes the development of a new routing protocol for Wireless Sensor Networks (WSN) for energy restriction and scenarios with high density of nodes. Through the study of the main goals of data communication and the state of the art on the routing protocols and technologies for WSN, this proposal has the following requirements throughput, reliability on data delivery and energy-efficiency. The study presents in detail the AODV (Ad hoc On Demand Distance Vector) protocol and its relevance in the context of WSN, due to the fact of its popularity among the devices. Additionally, it is presented the proposed extensions for AODV and their main drawbacks to provide the required goals. The REL (Routing by Link Energy and Quality) protocol is the result of this research and the proposed solution for on-demand routing protocol for plan architecture based on energy-efficiency and link quality, in order to provide scalability, load balancing and prolong the network lifetime. The REL protocol was evaluated by using simulation and tesbed experiments in order to show its impact and benefits in real and simulated scenarios. The results presents that REL increases the data delivery rate due to the use of reliable links with less probability of error. Additionally, it uses energy issues to select routes, which avoid the fast saturation of nodes and increase the network lifetime.