Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1656.pdf: 2804908 bytes, checksum: c4d85936e5766095625c6510da07116b (MD5) Previous issue date: 2007-06-21 / Universidade Federal de Sao Carlos / Wireless sensor networks are increasingly being deployed for fine-grain monitoring of physical environments subjected to critical conditions such as fire, leaking of toxic gases and explosions. A great challenge to these networks is to provide channels that satisfy the necessities of the applications for events propagation, even in the presence of emergency conditions that can lead to node failures and path disruption to the sink that receives those events. Quality of Service (QoS) mechanisms can be applied that meet application requirements such as: low latency and packet delivery reliability, fast path repair in the presence of faults and network longevity with uniform energy dissipation. This work presents QoS-based routing solutions, which aims to meet, simultaneously, the main requirements mentioned above. The proposed solutions were implemented and simulated in the NS-2 simulator. Important metrics, such as end-to-end delay, packet loss rate, control messages overhead and energy consumption, were evaluated. The results show that the proposed solutions can be a potential alternative to the supervision and control of physical environments subject to emergency situations / As redes de sensores sem fio estão cada vez mais sendo utilizadas para o monitoramento preciso de ambientes físicos sujeitos a situações de emergência, tais como: incêndio, vazamento de gases tóxicos e explosões. Um grande desafio dessas redes é garantir a entrega de dados coletados, mesmo na presença de situações de emergência que possam vir a causar falhas nos nós sensores e interrupções de caminhos de entrega de dados. Mecanismos de Qualidade de Serviço (QoS) visam atender requisitos de aplicações, tais como: baixa latência e confiabilidade na entrega de pacotes, reparo rápido de caminhos na presença de falhas, e longevidade da rede com dissipação uniforme de energia. Este trabalho apresenta soluções de roteamento baseadas em QoS que visam atender, simultaneamente, os principais requisitos mencionados acima. As soluções propostas como parte deste trabalho foram implementadas e simuladas no simulador de redes ns-2 e comparadas a outras soluções existentes. Métricas importantes, tais como: atraso fim-a-fim, taxa de perda de pacotes, custo de mensagens de controle, bem como gasto de energia na disseminação de dados, foram avaliadas. Os resultados mostram que a solução proposta pode ser uma alternativa em potencial para a supervisão e controle de ambientes físicos sujeitos a situações de emergência

Este trabalho estuda a implementação do sistema de Quorum associado ao algoritmo epidêmico Gossip, a implementação de um novo algoritmo de economia de energia - o PWSave - e o protocolo de roteamento AODV em um cenário com e sem falhas de uma rede ad hoc com mobilidade. Optou-se por implementar este trabalho em um ambiente de simulação, dado que a modelagem matemática da associação do Gossip, Quorum e PWSave com os 80 nós - quantidade de nós escolhida para o ambiente de simulação - apresentaria maior complexidade e demora ao abranger todas as variáveis de ambiente desse conjunto de soluções para cada nó presente na rede. A rotina de programação - com o uso de loops para os trabalhos repetitivos - presente no ambiente de simulação permite que os experimentos sejam efetuados mais rapidamente e com menor probabilidade de erros. Os estudos [1], [2] demonstraram, respectivamente, que soluções abrangendo o algoritmo epidêmico Gossip e o sistema de compartilhamento de dados Quorum apresentam resultados favoráveis para uma rede ad hoc com alta mobilidade. Em [1] é apresentado um cenário muito próximo ao implementado neste trabalho, com a utilização do algoritmo Gossip ao protocolo de roteamento Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Os parâmetros analisados foram os mesmos, a saber: routes requests (RREQ), perda de pacote, vazão e latência. Os resultados do cenário simulado mostram uma diminuição no número de RREQs em uma rede ad hoc, e os demais parâmetros, medidos no ambiente de simulação, são pouco afetados. De acordo com [2] constata-se que há um aumento da resiliência e da vazão da rede e uma menor sobrecarga causada pela distribuição da informação na rede ad hoc pelo sistema de Quorum. A associação do algoritmo Gossip com o sistema de Quorum resultou em uma diminuição considerável de RREQs e perda de pacotes, mas o parâmetro de consumo de energia, que deve ser um fator importante em uma rede ad hoc e/ou uma rede sensor, não apresentou nenhuma melhora. Portanto, foi implementada uma solução adicional ao Gossip e ao Quorum, com o desenvolvimento de um novo algoritmo de economia de energia denominado de PWSave, no simulador Glomosim com o protocolo de roteamento AODV. O PWSave é responsável pelo adormecimento dos nós da rede que não estejam processando informações, ou seja, os nós, no momento do adormecimento, não poderão trocar dados ou auxiliar na formação de rotas da rede. O PWSave associado ao Gossip e ao sistema de Quorum apresenta resultados que refletem ma diminuição no consumo de energia próxima a 10% em comparação com a solução da associação do Gossip com o sistema de Quorum sem a implementação de PWSave. Os resultados da simulação mostram que a associação de Gossip, Quorum e PWSave acarreta uma redução no número de RREQs e na taxa de perda de pacotes sem degradar muito características de fluxo e latência, além de propiciar uma considerável economia no consumo de energia. / This work studies the implementation of the Quorum system associated with the Gossip algorithm, the implementation of a new power saving algorithm - the PWSave - and the routing protocol AODV in a scenario with and without failures of an ad hoc network with mobility. It has been chosen to implement this work in an environment of simulation, because the mathematical modeling of the association of Gossip, Quorum and PWSave with 80 nodes - number of nodes that has been chosen for the simulation environment - would present a higher complexity and delay to address all environment variables of the solutions set for each node present in the network. The programming routine - with the use of loops for the repetitive works - present in the simulation environment allows the experiments to be performed faster and with less probability of errors. The studies [1], [2] have shown, respectively, that solutions covering the Gossip epidemic algorithm and the system for sharing data Quorum show favorable results for an ad hoc network with high mobility. In [1] is presented a scenario very close to that implemented in this work, using the Gossip algorithm associated to the routing protocol Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). The parameters analyzed were the same: routes requests (RREQ), packet loss, throughput and latency. The simulated scenario results show a decrease in the number of RREQs in an ad hoc network, and the other parameters, measured in the simulation environment, are little afected. According to [2] it is noted that there is an increase in the resilience and throughput of the network and a lower overload caused by the distribution of the information in the ad hoc network by the Quorum system. The association of the Gossip algorithm with the Quorum system resulted in a considerable decrease of RREQs and packet loss, but the parameter of energy consumption, which is an important factor in an ad hoc network and/or a sensor network, shows no improvement. Therefore, an additional solution was associated to the Gossip and to the Quorum, with the development of a new power saving algorithm named PWSave, in the simulator Glomosim with the routing protocol AODV. The PWSave is responsable for the sleeping state of the network nodes when they are not processing information: the nodes at the time of sleep cannot exchange data or assist in the building of network routes. The PWSave associated with the Gossip and Quorum system provides a decrease of the energy consumption close to 10% compared to the association solution of the Gossip with the Quorum system without the PWSave implementation. The results of simulation show that the association of the Gossip, Quorum and PWSave produces a reduction in the number of RREQs and in the rate of packets loss without degrading much the throughput and latency characteristics, providing a considerable energy consumption economy.

Este trabalho estuda a implementação do sistema de Quorum associado ao algoritmo epidêmico Gossip, a implementação de um novo algoritmo de economia de energia - o PWSave - e o protocolo de roteamento AODV em um cenário com e sem falhas de uma rede ad hoc com mobilidade. Optou-se por implementar este trabalho em um ambiente de simulação, dado que a modelagem matemática da associação do Gossip, Quorum e PWSave com os 80 nós - quantidade de nós escolhida para o ambiente de simulação - apresentaria maior complexidade e demora ao abranger todas as variáveis de ambiente desse conjunto de soluções para cada nó presente na rede. A rotina de programação - com o uso de loops para os trabalhos repetitivos - presente no ambiente de simulação permite que os experimentos sejam efetuados mais rapidamente e com menor probabilidade de erros. Os estudos [1], [2] demonstraram, respectivamente, que soluções abrangendo o algoritmo epidêmico Gossip e o sistema de compartilhamento de dados Quorum apresentam resultados favoráveis para uma rede ad hoc com alta mobilidade. Em [1] é apresentado um cenário muito próximo ao implementado neste trabalho, com a utilização do algoritmo Gossip ao protocolo de roteamento Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). Os parâmetros analisados foram os mesmos, a saber: routes requests (RREQ), perda de pacote, vazão e latência. Os resultados do cenário simulado mostram uma diminuição no número de RREQs em uma rede ad hoc, e os demais parâmetros, medidos no ambiente de simulação, são pouco afetados. De acordo com [2] constata-se que há um aumento da resiliência e da vazão da rede e uma menor sobrecarga causada pela distribuição da informação na rede ad hoc pelo sistema de Quorum. A associação do algoritmo Gossip com o sistema de Quorum resultou em uma diminuição considerável de RREQs e perda de pacotes, mas o parâmetro de consumo de energia, que deve ser um fator importante em uma rede ad hoc e/ou uma rede sensor, não apresentou nenhuma melhora. Portanto, foi implementada uma solução adicional ao Gossip e ao Quorum, com o desenvolvimento de um novo algoritmo de economia de energia denominado de PWSave, no simulador Glomosim com o protocolo de roteamento AODV. O PWSave é responsável pelo adormecimento dos nós da rede que não estejam processando informações, ou seja, os nós, no momento do adormecimento, não poderão trocar dados ou auxiliar na formação de rotas da rede. O PWSave associado ao Gossip e ao sistema de Quorum apresenta resultados que refletem ma diminuição no consumo de energia próxima a 10% em comparação com a solução da associação do Gossip com o sistema de Quorum sem a implementação de PWSave. Os resultados da simulação mostram que a associação de Gossip, Quorum e PWSave acarreta uma redução no número de RREQs e na taxa de perda de pacotes sem degradar muito características de fluxo e latência, além de propiciar uma considerável economia no consumo de energia. / This work studies the implementation of the Quorum system associated with the Gossip algorithm, the implementation of a new power saving algorithm - the PWSave - and the routing protocol AODV in a scenario with and without failures of an ad hoc network with mobility. It has been chosen to implement this work in an environment of simulation, because the mathematical modeling of the association of Gossip, Quorum and PWSave with 80 nodes - number of nodes that has been chosen for the simulation environment - would present a higher complexity and delay to address all environment variables of the solutions set for each node present in the network. The programming routine - with the use of loops for the repetitive works - present in the simulation environment allows the experiments to be performed faster and with less probability of errors. The studies [1], [2] have shown, respectively, that solutions covering the Gossip epidemic algorithm and the system for sharing data Quorum show favorable results for an ad hoc network with high mobility. In [1] is presented a scenario very close to that implemented in this work, using the Gossip algorithm associated to the routing protocol Ad-Hoc On-Demand Distance Vector (AODV). The parameters analyzed were the same: routes requests (RREQ), packet loss, throughput and latency. The simulated scenario results show a decrease in the number of RREQs in an ad hoc network, and the other parameters, measured in the simulation environment, are little afected. According to [2] it is noted that there is an increase in the resilience and throughput of the network and a lower overload caused by the distribution of the information in the ad hoc network by the Quorum system. The association of the Gossip algorithm with the Quorum system resulted in a considerable decrease of RREQs and packet loss, but the parameter of energy consumption, which is an important factor in an ad hoc network and/or a sensor network, shows no improvement. Therefore, an additional solution was associated to the Gossip and to the Quorum, with the development of a new power saving algorithm named PWSave, in the simulator Glomosim with the routing protocol AODV. The PWSave is responsable for the sleeping state of the network nodes when they are not processing information: the nodes at the time of sleep cannot exchange data or assist in the building of network routes. The PWSave associated with the Gossip and Quorum system provides a decrease of the energy consumption close to 10% compared to the association solution of the Gossip with the Quorum system without the PWSave implementation. The results of simulation show that the association of the Gossip, Quorum and PWSave produces a reduction in the number of RREQs and in the rate of packets loss without degrading much the throughput and latency characteristics, providing a considerable energy consumption economy.

A aplicação eficiente de agrotóxicos é um desafio na produção agrícola, mesmo considerando os avanços com a agricultura de precisão. O efeito deriva é o principal responsável pela ineficiência no controle das pragas ou doenças, pelo desperdício de recursos e pela contaminação ambiental. Para minimizar a deriva é essencial conhecer as condições ambientais como vento, temperatura e umidade. Esta pesquisa propõe o uso das redes de sensores sem fio como sistema de monitoramento ambiental e de suporte ao processo de pulverização agrícola, especialmente a pulverização executada por aeronave. São propostas três funcionalidades para o sistema: avaliação das condições ambientais, verificando se as condições estão apropriadas para a pulverização, buscando minimizar a ocorrência da deriva; suporte na definição e manutenção da rota do veículo pulverizador por meio dos dados do vento, de modo a efetuar ajustes na rota de pulverização e manter a aplicação do defensivo agrícola na área alvo; e a avaliação da eficácia da pulverização por meio dos dados da deposição do produto pulverizado coletados pela rede de sensores. Para viabilizar a utilização das redes de sensores sem fio no controle da deriva é proposto um protocolo de roteamento de dados que visa garantir a coleta dos dados pelos nós e a entrega para o veículo pulverizador, mesmo sendo ele um avião e se deslocando em alta velocidade. Para demonstrar a viabilidade do sistema proposto, foi desenvolvido um sistema de simulação computacional que considera os aspectos das redes de sensores sem fio e as características do protocolo de roteamento proposto. Os resultados demonstraram sua viabilidade, demonstrando que as redes de sensores sem fio podem ser utilizadas como suporte em um sistema de controle da deriva, incrementando a qualidade da pulverização, reduzindo custos e a contaminação ambiental. / The efficient application of low cost pesticides is a challenge for agricultural production. Pesticide drift is the major cause of money loss, inefficiency in crop disease control, and environmental contamination in the crop spraying process. At the time of application, it is essential to know the environmental conditions, such as wind, temperature and humidity to minimize contamination by pesticide drift. This study proposes the use of wireless sensor networks in a support and control system for crop spraying, especially in aircraft application methods. Three system functionalities are proposed: In the first case, the sensor network evaluates environmental data at the time of application to notify the user if the environmental conditions are suitable for continuing with the application. The second case evaluates the wind speed and its direction to suggest corrections in the path of a spray vehicle. Due to this alteration in the vehicle path, the pesticide will be applied only in the appropriate area. The final case involves collecting data samples and analyzing the quality of the spraying operation by evaluating the deposition of pesticide over the crop. This work proposes a new routing data protocol to make possible the use of wireless sensor networks in aerial crop spraying. It ensures that the sensor node data will be delivered to the sink node. Through computer simulations, wireless sensor networks are shown to be useful in crop spraying to minimize and to control pesticide drift, to improve the quality of application, to reduce environmental contamination and to reduce costs and the duration of the application operation.

As tecnologias de redes sem fio passaram a atender não só às aplicações corporativas mais sofisticadas como também àquelas envolvendo desde o rastreamento de animais, monitoramento de estruturas e automação industrial até o gerenciamento de utilidades urbanas. Este projeto de pesquisa aborda o desenvolvimento de um protocolo de rede mesh multi-hop segundo a especificação IEEE 802.15.4, com o uso de coordenadas geográficas de cada nó para o roteamento de dados em aplicações de iluminação pública. Para o desenvolvimento do protocolo de rede, é considerada a biblioteca de rotinas de interface de rede denominada Simple MAC (SMAC). Tal biblioteca pode ser utilizada para a elaboração do protocolo de roteamento geográfico destinado à rede mesh multi-hop. Paralelamente, propõe-se a descrição de um método a ser adotado para a inserção do protocolo de roteamento geográfico no SMAC. Os códigos, desenvolvidos em linguagem de programação C, são portados para a plataforma de desenvolvimento dos nós de comunicação de um toolkit específico e submetidos a ensaios experimentais. Os resultados englobam a geração de conhecimento teórico e prático a respeito das redes de sensores sem fio, bem como o desenvolvimento de um software aberto para este tipo de rede. As propriedades de auto-organização da rede, robustez e baixa latência são comprovadas nos ensaios experimentais. / The technologies of wireless networks have to serve not only the most sophisticated business applications but also those that involve the tracking of animals, monitoring of structures, industrial automation and the management of urban utilities. This research project addresses the development of a protocol for multi-hop mesh network according to IEEE 802.15.4, with the use of geographical coordinates of each node for routing data in applications such as street lighting. In order to develop the network protocol, the routines library of the network interface, called Simple MAC (SMAC), is considered. This library can be used for establishing the geographic routing protocol destined for the multi-hop mesh network. In parallel it is proposed to describe a method to be adopted for the inclusion of geographic routing protocol in SMAC. The codes, developed in C programming language, are ported to the development platform of communication nodes of a specific toolkit and subjected to experimental tests. The results include the generation of theoretical and practical knowledge regarding the wireless sensor networks, as well as the development of open software for this type of network. The properties of self-organization of the network, robustness and low latency are proven in experimental tests.

A aplicação eficiente de agrotóxicos é um desafio na produção agrícola, mesmo considerando os avanços com a agricultura de precisão. O efeito deriva é o principal responsável pela ineficiência no controle das pragas ou doenças, pelo desperdício de recursos e pela contaminação ambiental. Para minimizar a deriva é essencial conhecer as condições ambientais como vento, temperatura e umidade. Esta pesquisa propõe o uso das redes de sensores sem fio como sistema de monitoramento ambiental e de suporte ao processo de pulverização agrícola, especialmente a pulverização executada por aeronave. São propostas três funcionalidades para o sistema: avaliação das condições ambientais, verificando se as condições estão apropriadas para a pulverização, buscando minimizar a ocorrência da deriva; suporte na definição e manutenção da rota do veículo pulverizador por meio dos dados do vento, de modo a efetuar ajustes na rota de pulverização e manter a aplicação do defensivo agrícola na área alvo; e a avaliação da eficácia da pulverização por meio dos dados da deposição do produto pulverizado coletados pela rede de sensores. Para viabilizar a utilização das redes de sensores sem fio no controle da deriva é proposto um protocolo de roteamento de dados que visa garantir a coleta dos dados pelos nós e a entrega para o veículo pulverizador, mesmo sendo ele um avião e se deslocando em alta velocidade. Para demonstrar a viabilidade do sistema proposto, foi desenvolvido um sistema de simulação computacional que considera os aspectos das redes de sensores sem fio e as características do protocolo de roteamento proposto. Os resultados demonstraram sua viabilidade, demonstrando que as redes de sensores sem fio podem ser utilizadas como suporte em um sistema de controle da deriva, incrementando a qualidade da pulverização, reduzindo custos e a contaminação ambiental. / The efficient application of low cost pesticides is a challenge for agricultural production. Pesticide drift is the major cause of money loss, inefficiency in crop disease control, and environmental contamination in the crop spraying process. At the time of application, it is essential to know the environmental conditions, such as wind, temperature and humidity to minimize contamination by pesticide drift. This study proposes the use of wireless sensor networks in a support and control system for crop spraying, especially in aircraft application methods. Three system functionalities are proposed: In the first case, the sensor network evaluates environmental data at the time of application to notify the user if the environmental conditions are suitable for continuing with the application. The second case evaluates the wind speed and its direction to suggest corrections in the path of a spray vehicle. Due to this alteration in the vehicle path, the pesticide will be applied only in the appropriate area. The final case involves collecting data samples and analyzing the quality of the spraying operation by evaluating the deposition of pesticide over the crop. This work proposes a new routing data protocol to make possible the use of wireless sensor networks in aerial crop spraying. It ensures that the sensor node data will be delivered to the sink node. Through computer simulations, wireless sensor networks are shown to be useful in crop spraying to minimize and to control pesticide drift, to improve the quality of application, to reduce environmental contamination and to reduce costs and the duration of the application operation.

As tecnologias de redes sem fio passaram a atender não só às aplicações corporativas mais sofisticadas como também àquelas envolvendo desde o rastreamento de animais, monitoramento de estruturas e automação industrial até o gerenciamento de utilidades urbanas. Este projeto de pesquisa aborda o desenvolvimento de um protocolo de rede mesh multi-hop segundo a especificação IEEE 802.15.4, com o uso de coordenadas geográficas de cada nó para o roteamento de dados em aplicações de iluminação pública. Para o desenvolvimento do protocolo de rede, é considerada a biblioteca de rotinas de interface de rede denominada Simple MAC (SMAC). Tal biblioteca pode ser utilizada para a elaboração do protocolo de roteamento geográfico destinado à rede mesh multi-hop. Paralelamente, propõe-se a descrição de um método a ser adotado para a inserção do protocolo de roteamento geográfico no SMAC. Os códigos, desenvolvidos em linguagem de programação C, são portados para a plataforma de desenvolvimento dos nós de comunicação de um toolkit específico e submetidos a ensaios experimentais. Os resultados englobam a geração de conhecimento teórico e prático a respeito das redes de sensores sem fio, bem como o desenvolvimento de um software aberto para este tipo de rede. As propriedades de auto-organização da rede, robustez e baixa latência são comprovadas nos ensaios experimentais. / The technologies of wireless networks have to serve not only the most sophisticated business applications but also those that involve the tracking of animals, monitoring of structures, industrial automation and the management of urban utilities. This research project addresses the development of a protocol for multi-hop mesh network according to IEEE 802.15.4, with the use of geographical coordinates of each node for routing data in applications such as street lighting. In order to develop the network protocol, the routines library of the network interface, called Simple MAC (SMAC), is considered. This library can be used for establishing the geographic routing protocol destined for the multi-hop mesh network. In parallel it is proposed to describe a method to be adopted for the inclusion of geographic routing protocol in SMAC. The codes, developed in C programming language, are ported to the development platform of communication nodes of a specific toolkit and subjected to experimental tests. The results include the generation of theoretical and practical knowledge regarding the wireless sensor networks, as well as the development of open software for this type of network. The properties of self-organization of the network, robustness and low latency are proven in experimental tests.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2319492 bytes, checksum: 7322dcd074c1c36c3d7750aad585ca51 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The increasing popularity and demand of wireless networks, over the past few years, has led to new challenges that stimulate the development of technology to build better standards and protocols. In such a context arises the Wireless Mesh Networks (WMN) which are low cost, self-organized and self-configurable networks that are easy to deploy and are fault tolerant. The WMN are aiming to achieve better performance, greater reliability and flexibility when compared to other wireless networks. These networks can provide an infrastructure consisting of dedicated devices for routing, strategically placed to achieve adequate coverage, providing connectivity within the coverage area for mobile clients. Therefore, these networks need to adapt to topology changes that can occur at any time. To allow this adjustment a routing protocol is required. An important component of a proactive routing protocol is a network topology discovery protocol, which disseminates link-state updates messages over the network. The proactive protocols usually have a high message overhead. However, a high message overhead has a major impact on the performance of a routing protocol and can lead to scalability problems. In such a context, the main contribution of this work is to build a reliable link-state dissemination protocol, called MLSD specially designed for RMSF whose goals are to reduce the messages overhead and reduce the total messages sent to advertise topology changes. / O aumento da popularidade e da demanda das redes sem fio ao longo dos últimos anos tem levado a novos desafios que estimulam o desenvolvimento da tecnologia na busca de melhores padrões e protocolos. Neste contexto, surgem as Redes em Malha Sem Fio - RMSF (Wireless Mesh Networks WMN), que são redes de baixo custo, que tem a capacidade de se organizar e se configurar automaticamente, de fácil implantação e com capacidade de tolerância a falhas. As RMSFs buscam alcançar melhor desempenho, maior confiabilidade e flexibilidade quando comparadas a outras redes sem fio. Estas redes podem fornecer uma infraestrutura formada por dispositivos dedicados à tarefa de roteamento, com seu posicionamento planejado para obter cobertura satisfatória, proporcionando conectividade dentro da área de cobertura para os clientes móveis. Por isto, estas redes precisam se adaptar a alterações de topologia, que podem ocorrer a todo o momento. Para permitir esta adaptação é necessário um protocolo de roteamento. Um componente importante de um protocolo de roteamento proativo é um protocolo de descoberta de topologia da rede, no qual as modificações na topologia da rede são divulgadas através de mensagens de atualização. Entretanto, protocolos proativos possuem uma alta carga de mensagens. Uma carga elevada de mensagens tem grande impacto no desempenho do protocolo de roteamento e podem levar a problemas de escalabilidade. Neste contexto, a principal contribuição deste trabalho é a construção de um protocolo de divulgação dos estados dos enlaces com garantia de entrega, chamado Mesh Network Link State Dissemination Protocol - MLSD, projetado para RMSFs, cujos objetivos são reduzir a carga de mensagens de atualização na rede e reduzir o total de mensagens enviadas para divulgar as atualizações.

Este trabalho propõe estratégias de roteamento e de controle de acesso ao meio destinadas as redes urbanas, motivadas pelo monitoramento e controle de variáveis elétricas relacionadas à iluminação pública. Tais estratégias foram desenvolvidas segundo requisitos da aplicação, trabalhos encontrados na literatura, limitações do protocolo IEEE 802.15.4 e as especificações RFC 5548 e IEEE 802.15.4e (draft). As estratégias desenvolvidas foram incorporadas a protocolos encontrados na literatura, as quais geraram protocolos aperfeiçoados para redes urbanas, dentre eles GGPSR e gradiente em função da maior distância, utilizados para o tráfego divergente e convergente, respectivamente. O protocolo GGPSR é composto pelo algoritmo geográfico GPSR, geocast e retransmissões para os vizinhos seguindo o critério do GGPSR em caso de falha. O protocolo baseado na maior distância é composto pelo algoritmo do gradiente, o qual utiliza a maior distância no caso de receptores com pesos de gradiente iguais e retransmissões seguindo o mesmo critério. Foi utilizado um modelo de propagação realista, no qual foi aplicada a estratégia de mapeamento de vizinhos dos nós de acordo com a distância aproximada fornecida pelo atributo do pacote RSSI. Além disso, para ambos os tipos de tráfego, foi aplicado o mecanismo de controle de acesso ao meio RIT com o objetivo de minimizar o consumo energético. A avaliação dos protocolos gerados a partir dessas estratégias foi feita em simulação utilizando a ferramenta NS-2 integrada em cenários de grande escala fornecidos pela concessionária de iluminação pública Elektro, segundo os critérios de energia remascente da rede, média de atraso fim a fim e taxa de entrega fim a fim. Os resultados obtidos mostram que os protocolos gerados superam protocolos propostos na literatura; além disso, a estratégia baseada na distância obtida pelo atributo RSSI viabiliza a aplicação do protocolo GGPSR. Em relação à aplicação do RIT com a estratégia de parâmetros em função do gradiente, esta se mostrou mais eficiente em comparação com os parâmetros de RIT iguais para todos os nós. / This work proposes routing and medium access control strategies for urban networks, particularly related to monitoring and control of electric variables in the street lighting system. Such strategies were developed according to application requirements, studies in the literature, limitations of the IEEE 802.15.4 protocol, and RFC 5548 and IEEE 802.15.4e (draft) specifications. Strategies were incorporated into protocols found in the literature, which generated specific improved protocols for urban networks, including GGPSR and Gradient based on the farthest neighbor, applied to divergent and convergent traffic, respectively. The GGPSR protocol is composed by the GPSR algorithm, geocast and retransmissions to neighbors according to the GGPSR criterion when a failure occurs. The protocol based on the longest distance comprises the gradient algorithm, which considers the longest distance when receivers have equal gradient weights and retransmissions follow the same criterion. A realistic propagation model was used, implementing the strategy to map neighboring nodes according to the approximate distance provided by the RSSI packet attribute. Moreover, for both traffic ypes, the RIT medium access control mechanism was used in order to minimize energy consumption. Protocols generated by these strategies were evaluated through simulation in NS-2 tool applied to large scale scenarios provided by public street lighting concessionaire Elektro, according to the criteria of remaining energy network, end-to-end average delay and end-to-end delivery rate. Results show that the generated protocols outperform protocols proposed in the literature; in addition, the strategy based on the distance obtained by the RSSI attribute enables the use of the GGPSR protocol. Regarding the use of RIT considering the parameters as a function of the gradient, this strategy is more efficient compared to using the same RIT parameters for all nodes.

Este trabalho propõe estratégias de roteamento e de controle de acesso ao meio destinadas as redes urbanas, motivadas pelo monitoramento e controle de variáveis elétricas relacionadas à iluminação pública. Tais estratégias foram desenvolvidas segundo requisitos da aplicação, trabalhos encontrados na literatura, limitações do protocolo IEEE 802.15.4 e as especificações RFC 5548 e IEEE 802.15.4e (draft). As estratégias desenvolvidas foram incorporadas a protocolos encontrados na literatura, as quais geraram protocolos aperfeiçoados para redes urbanas, dentre eles GGPSR e gradiente em função da maior distância, utilizados para o tráfego divergente e convergente, respectivamente. O protocolo GGPSR é composto pelo algoritmo geográfico GPSR, geocast e retransmissões para os vizinhos seguindo o critério do GGPSR em caso de falha. O protocolo baseado na maior distância é composto pelo algoritmo do gradiente, o qual utiliza a maior distância no caso de receptores com pesos de gradiente iguais e retransmissões seguindo o mesmo critério. Foi utilizado um modelo de propagação realista, no qual foi aplicada a estratégia de mapeamento de vizinhos dos nós de acordo com a distância aproximada fornecida pelo atributo do pacote RSSI. Além disso, para ambos os tipos de tráfego, foi aplicado o mecanismo de controle de acesso ao meio RIT com o objetivo de minimizar o consumo energético. A avaliação dos protocolos gerados a partir dessas estratégias foi feita em simulação utilizando a ferramenta NS-2 integrada em cenários de grande escala fornecidos pela concessionária de iluminação pública Elektro, segundo os critérios de energia remascente da rede, média de atraso fim a fim e taxa de entrega fim a fim. Os resultados obtidos mostram que os protocolos gerados superam protocolos propostos na literatura; além disso, a estratégia baseada na distância obtida pelo atributo RSSI viabiliza a aplicação do protocolo GGPSR. Em relação à aplicação do RIT com a estratégia de parâmetros em função do gradiente, esta se mostrou mais eficiente em comparação com os parâmetros de RIT iguais para todos os nós. / This work proposes routing and medium access control strategies for urban networks, particularly related to monitoring and control of electric variables in the street lighting system. Such strategies were developed according to application requirements, studies in the literature, limitations of the IEEE 802.15.4 protocol, and RFC 5548 and IEEE 802.15.4e (draft) specifications. Strategies were incorporated into protocols found in the literature, which generated specific improved protocols for urban networks, including GGPSR and Gradient based on the farthest neighbor, applied to divergent and convergent traffic, respectively. The GGPSR protocol is composed by the GPSR algorithm, geocast and retransmissions to neighbors according to the GGPSR criterion when a failure occurs. The protocol based on the longest distance comprises the gradient algorithm, which considers the longest distance when receivers have equal gradient weights and retransmissions follow the same criterion. A realistic propagation model was used, implementing the strategy to map neighboring nodes according to the approximate distance provided by the RSSI packet attribute. Moreover, for both traffic ypes, the RIT medium access control mechanism was used in order to minimize energy consumption. Protocols generated by these strategies were evaluated through simulation in NS-2 tool applied to large scale scenarios provided by public street lighting concessionaire Elektro, according to the criteria of remaining energy network, end-to-end average delay and end-to-end delivery rate. Results show that the generated protocols outperform protocols proposed in the literature; in addition, the strategy based on the distance obtained by the RSSI attribute enables the use of the GGPSR protocol. Regarding the use of RIT considering the parameters as a function of the gradient, this strategy is more efficient compared to using the same RIT parameters for all nodes.