Made available in DSpace on 2013-08-07T18:43:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000413102-Texto+Completo-0.pdf: 1154669 bytes, checksum: f44f67d48eecd7a5905469e66658d40f (MD5) Previous issue date: 2009 / This work describes R-MAC, a medium access protocol conceived aiming at power consumption requirements of a wireless sensor network (WSN). In order to better explain the proposed protocol, first there is a study on wireless networks in general. All layers of a WSN are introduced, with emphasis on the medium access control (MAC) layer, which is R-MAC’s main target. The medium access problem is discussed, and some major concerns are investigated. A discussion on related protocols is also conducted, and specific aspects of the studied protocols are considered in R-MAC´s design. R-MAC targets event driven WSNs, having periodic collection, unaware of network latency, and presenting a low transmission rate. In addition, a technique is proposed for searching new connections every time a node leaves the network. This technique results in improvements in the interaction time of the node with the network. The proposed protocol is of easy implementation in microprocessor based WSN nodes, and its efficiency and applicability have been shown through the evaluation of power estimation equations. / Este trabalho descreve o R-MAC, um protocolo de acesso ao meio projetado para atender as requisições de energia das Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs). A fim de melhor explicar o protocolo proposto, em um primeiro momento foi realizado um estudo em redes wireless em geral. Todas as camadas de uma RSSF são introduzidas, com ênfase na camada de controle de acesso ao meio (MAC), que é a motivação principal do R-MAC. O problema do acesso ao meio é discutido, e alguns tópicos de interesse são investigados. Uma discussão de protocolos relacionados também é conduzida, e os aspectos específicos dos protocolos estudados considerados no projeto do R-MAC. O R-MAC foi desenvolvido para RSSF dirigidas a eventos, com coleta periódica, insensível a latência da rede e com baixa taxa de envio. A eficiência no consumo de cada nodo, aumenta o tempo de vida da RSSF como um todo. Além disso, propõe-se uma técnica para buscar novas conexões toda vez que um nodo sair da rede. Esta técnica resulta no aumento da interação de cada nodo com a rede. O protocolo proposto é de fácil implementação em nodos de RSSFs baseados em microprocessador, e suas eficiência e aplicabilidade foram mostradas com a avaliação de equações para estimar o consumo de potência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pòs-graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T11:46:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 281046.pdf: 5728488 bytes, checksum: e26f772d8b16c6dc3c708404274b866d (MD5) / A realização de experimentos reais em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) permite aos pesquisadores obterem resultados mais precisos se comparado com simulações. Isto pode ser aplicado, por exemplo, para entender e avaliar novos protocolos MAC, algoritmos de roteamento e também estimadores de qualidade de enlace. Contudo, a experimentação real exige o uso de ferramenta computacional apropriada, chamada de testbed. Por esta razão, nesta dissertação propomos um novo testbed para realizar experimentos em RSSF para avaliar estimadores de qualidade de enlace. Nosso testbed é constituído por: (i) componentes de hardware disponíveis no mercado para realizar experimentos e coletar dados; (ii) uma ferramenta de software para controlar e analisar os experimentos. Apresentamos um estudo de caso do testbed para realizar a avaliação de desempenho de diferentes estimadores de qualidade de enlace. Os resultados coletados foram de fundamental importância para criação de um novo estimador de qualidade de enlace no contexto de um trabalho relacionado.

MOREIRA NETO, M. FLECHA: um mecanismo preditivo para eleição de coletores semânticos em grupos de nós sensores sem fio. 2016. 55 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-10-13T11:27:32Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_mmoreiraneto.pdf: 2194270 bytes, checksum: 9163ead496b8b1653c661227b99aae64 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-10-31T19:33:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_mmoreiraneto.pdf: 2194270 bytes, checksum: 9163ead496b8b1653c661227b99aae64 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-31T19:33:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_mmoreiraneto.pdf: 2194270 bytes, checksum: 9163ead496b8b1653c661227b99aae64 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Technological advances in microelectronics and wireless communications have enabled a fast development of the so-called Low-Power and Lossy Networks (LLN), including Wireless Sensor Networks (WSN), which are comprised of several sensing embedded nodes. Nowadays, these small-size nodes play a key role as a sensing and communication infrastructure for the smart-x applications, such as smart environment, smart metering, smart agriculture, and green smart cities. Although there are interesting energy-harvesting solutions in outdoor and low power applications, most of the sensor nodes are battery-operated, making energy efficiency a critical goal. The semantic clustering is a technique based on similarity data for forming the semantic cluster. This technique has become an efficient solution for increasing the WSN lifetime compared to traditional clustering, however, there is still an excessive power expenditure in the collector nodes (leaders of the semantic cluster) due to the accumulation of inherent functions in it . Our approach aims to show a solution to reduce power consumption of WSN through a predictive election of semantic collectors using the ARIMA method. The FLECHA extends decentralized approach of DSENSE, which make it self-adaptive through a collaborative process. Our results show that the predictive election of semantic collectors increases the WSN lifetime in relation to reactive methods of election for cluster leaders. / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) desempenham um papel fundamental enquanto infraestrutura para aplicações em Internet das Coisas (IoT) e em cidades inteligentes. Estas redes são exemplos das chamadas redes sem fio de baixa potência (Low Power and Lossy Networks, LLN), nas quais recursos de processamento, armazenamento e energia são limitados. No tocante à limitação energética dos nós, apesar dos recentes avanços em pesquisa e desenvolvimento de soluções para produção local de energia (energy harvesting), tais como transdutores piezoelétricos, células solares, calor e pressão arterial do corpo humano, as clássicas e finitas baterias ainda são o tipo de fonte mais comum dos nós sensores. Dentre as propostas da literatura para prolongar o tempo de vida de uma rede de sensores, destacamos o agrupamento semântico. Através do agrupamento semântico, os nós sensores são agrupados de acordo com a semântica da aplicação. Essa técnica é uma alternativa recente eficiente para aumentar o tempo de vida de uma RSSF em comparação com outras técnicas de agrupamentos tradicionais. Entretanto, nota-se ainda uma perda de energia considerável para os nós eleitos como líderes de grupos semânticos (coletores), pois esses nós acumulam funções de captura de dados do seu entorno físico e de captura/repasse dos dados dos seus vizinhos. Neste contexto, apresentamos FLECHA, um mecanismo preditivo para eleição de coletores semânticos em grupos de nós sensores sem fio, cujo objetivo central é reduzir o consumo de energia de uma rede de sensores. Nossa hipótese é de que antecipando a eleição do melhor candidato para líder semântico é possível economizar energia dos nós líderes semânticos e, consequentemente, prolongar o tempo de vida da rede.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-11-21T03:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348588.pdf: 768167 bytes, checksum: 63943b853c6e5069f7f7d2a95f11f8e8 (MD5) Previous issue date: 2017 / Protocolos de Segurança estão na nossa rotina diária e exemplos distosão compras utilizando o cartão de crédito, eleição eletrônica, redes sem fio e etc. O primeiro objetivo deste trabalho é a verificação formal dos aspectos de segurança de um protocolo voltado para Wireless Sensor Networks (WSN). O Trustful Space-Time Protocol (TSTP) engloba a maioria das características necessárias para aplicações WSN como por exemplo controle de acesso, roteamento geográfico de pacotes, estimativa de localização, relógio precisamente sincronizado, canais de comunicação segura e um esquema de distribuição de chaves entre o gateway e os sensores. Após a análise formal do protocolo de distribuição de chaves do TSTP usando Proverif, nós encontramos duas falhas de segurança: uma relacionada ao componente de sincronização de tempo e outra relacionada ao método mac-then-encrypt empregado. Com as falhas encontradas nós propómos uma versão melhorada do protocolo de distribuição de chaves. O segundo objetivo é criar um esquema de controle de acesso sensível ao contexto para dispositivos Internet de Coisas(IoC) usando TSTP como canal de comunicação. O esquema da política foi projetado para um cenário Smart Campus e seu contexto. Aproveitamos os recursos do TSTP para adicionar dados de tempo e espaço como contexto para o nosso modelo. Após o desenho do modelo de política, descrevemos seu modelo simbólico e fizemos uma análise formal para ter certeza de que os valores das propriedades de contexto não foram adulterados. / Abstract : Security protocols are included in our every day routine. A few examplesare credit card purchases, e-voting, wireless networks, etc. Thefirst goal of this dissertation is the formal verification of the securityaspects of a cross-layer, application-oriented communication protocolfor Wireless Sensor Networks (WSN). The Trustful Space-Time Protocol(TSTP) encompasses a majority of features recurrently needed byWSN applications like medium access control, geographic routing, locationestimation, precise time synchronization, secure communicationchannels and a key distribution scheme between sensors and the sink.After the security protocol analysis of TSTP?s key distribution protocolusing ProVerif we were able to find two security flaws: one related tothe time synchronization component and another being a bad approachrelated to a mac-then-encrypt method employed. With our findingswe propose an improved version of the key distribution protocol. Thesecond goal is to create a context-aware access control scheme for Internetof Things(IoT) devices using TSTP as a communication channel.The policy?s scheme was designed for a Smart Campus scenario andits context. We take advantage of TSTP?s features to add time andspace data as context for our model too. After the design of the policymodel, we described its symbolic model and we did a formal analysisto be sure that the context properties values were not tampered.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:22:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317555.pdf: 2759939 bytes, checksum: ed32f4aefa0cb15eb6310f54096f6100 (MD5) Previous issue date: 2013 / Redes de sensores sem fio são altamente dependentes de protocolos de controle de acesso ao meio para fazer uso efetivo dos poucos recursos disponíveis em seus nós sensores. Entretanto a maioria das otimizações propostas nos protocolos existentes focam em segmentos específicos do espaço de projeto. O que é considerado como uma otimização por uma classe de aplicações pode representar uma forte limitação para outras. Um protocolo com o objetivo de cobrir uma ampla fração do universo de aplicações de redes sensores deve apresentar algum mecanismo de configurabilidade ou adaptabilidade. Nesse sentido surgiu o Configurable Medium Access Control (C-MAC) (WANNER; OLIVEIRA; FROHLICH, 2007). O C-MAC funciona como um framework de estratégias de controle de acesso ao meio, as quais podem ser combinadas para produzir protocolos específicos de aplicação. Através desse paradigma, programadores de aplicações podem criar novos serviços de comunicação sob demanda e experimentar diferentes parâmetros de comunicação, coletando métricas para identificar e ajustar o protocolo às suas necessidades. Contudo, a arquitetura original do C-MAC fornece um baixo reuso de seus componentes em software, dificultando e reduzindo sua configurabilidade. Esta dissertação apresenta a proposta, implementação e avaliação de uma nova arquitetura para o framework C-MAC. Através de uma análise das diferentes categorias de protocolos MAC para redes de sensores, foram identificadas características comuns e especificidades desses protocolos que foram consideradas no desenvolvimento do novo C-MAC. Além disso, o que era um único grande componente na arquitetura original, foi separado em diferentes microcomponentes e novos microcomponentes foram incluídos de forma a suportar mais funcionalidades. Dessa forma, a arquitetura proposta possibilita um maior reuso de seus componentes em software, fornecendo maior configurabilidade e, consequentemente, suportando mais aplicações.<br> / Abstract : Wireless sensor networks are highly dependent on medium access controlprotocols to make effective use of the few resources available on sensor nodes.Nevertheless, most of the optimizations proposed by existing protocols focuson specific segments of the design space. What is considered an optimizationby one class of applications can represent a strong limitation for others.A protocol aiming at covering a large fraction of the application universefor sensor networks must feature configuration or adaptation mechanisms.Therefore, the Configurable Medium Access Control (C-MAC) wascreated (WANNER; OLIVEIRA; FROHLICH, 2007). C-MAC is realized asa framework of medium access control strategies that can be combined toproduce application-specific protocols. Through this paradigm, applicationprogrammers can create new communication services on demand and experimentwith different communication parameters, collecting metrics to identifyand adjust the protocol to match their applications? requirements. Nonetheless,C-MAC original architecture provides low reuse of software components,hindering its configurability.This dissertation presents the proposal, implementation, and evaluation ofa new architecture for the framework C-MAC. Through the analysis of thedifferent categories of MAC protocols for sensor networks, common characteristicsand specificities of these protocols were identified and used in thedevelopment of the new C-MAC. Thus, the proposed architecture enables agreater reuse of its software components, providing greater configurabilityand, consequently, supporting a wider range of applications.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:23:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 321785.pdf: 6715855 bytes, checksum: e1fc8a300eb2b519edd1ec6ff0bad526 (MD5) Previous issue date: 2013 / Em diversas aplicações de monitoramento, tais como aquelas que podemser encontradas no chão da fábrica industrial ou com o propósitode observação ambiental, pode ser desejável obter uma cobertura desensoriamento uniforme, de forma a proporcionar o mesmo grau decobertura para toda rede. O padrão IEEE 802.15.4 tem se tornadoum importante padrão para as Redes de Sensores Sem Fio. Entretanto,o uso da topologia cluster tree nessas redes diculta a obtençãode uma cobertura uniforme e imparcial da área observada. Clustersmais distantes da estação base são eventualmente prejudicados, tendoas mensagens de seus sensores atrasadas e descartadas. Neste trabalho,é proposto o framework intitulado GLHOVE (GLobal and HOmogeneousView of the Environment), cujo objetivo é fornecer uma coberturamínima e uniforme da área de interesse, reduzindo ao máximo o consumoenergético da rede. Simultaneamente, o GLHOVE pode priorizaralgumas regiões de maior importância para a aplicação, as chamadashotspots, proporcionando diferentes níveis de QoS para os clusters queas monitoram. Os resultados das simulações mostram que o GLHOVEmelhorou a imparcialidade da rede com relação à quantidade de mensagensrecebidas pela estação base. Além disso, o GLHOVE atingiu aQoS desejada e proporcionou um considerável aumento do tempo devida da rede. <br> / Abstract : In several monitoring applications, such as those that can be found inindustrial factory oor or with environmental observing purpose, it maybe necessary to obtain an uniform sensing coverage, providing as muchas possible the same coverage degree for the entire network area. TheIEEE 802.15.4 has become an important standard in wireless sensornetworks. However, the use of cluster-tree topology in these networkshampers a fair and uniform coverage in the sensing area. Clusters moredistant from the base station are eventually adversely aected, withmessages from its sensors delayed and discarded. In this paper, wepropose a framework, entitled GLHOVE (GLobal and HOmogeneousView of the Environment), whose goal is to make a trade-o betweena minimum and uniform coverage area and the energy consumptionof the network. At the same time, GLHOVE can prioritize hotspotsregions due to it more importance for the application, providing differentQoS levels for their clusters. The simulation results show thatGLHOVE improved the fairness (w.r.t. messages received by base station).Besides that, GLHOVE reached the required QoS and provideda considerable increase in the network lifetime.

Made available in DSpace on 2016-03-07T19:20:47Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-10-22. Added 1 bitstream(s) on 2016-03-07T19:24:20Z : No. of bitstreams: 1 000858611.pdf: 2679098 bytes, checksum: d0dfcc7824034a1a7eafcf61822f4473 (MD5) / Nos últimos anos, a tecnologia de Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) tem atraído crescente atenção dos meios acadêmicos e industrial devido a seu enorme potencial em diversos campos de aplicação. Atualmente, em grande parte dos estudos em RSSFs, a rede é assumida a abranger um grande número de dispositivos sensores estáticos dispersos sobre uma área de interesse, formando uma rede de comunicação com área de cobertura fixa. Como uma extensão de capacidade de RSSFs, a mobilidade de componentes e dinamismo da rede apresentam uma interessante nova cadeia de aplicações, definida neste trabalho como Rede Dinâmica de Sensores Sem Fio (RDSSF). O desafio inicial das RDSSFs é analisar se esta dinâmica imposta à rede será suportada, uma vez que o protocolo de rede usando deve atender os requisitos para estas novas aplicações, como formação de rede e auto-organização, gerenciamento de comunicação com frequentes entradas e saídas de dispositivos da rede, descoberta de rotas de transmissão de dados com a mobilidade dos nós, entre outras características. Visando superar estes obstáculos, protocolos específicos de comunicação sem fio têm sido desenvolvidos para atender aplicações com mobilidade de dispositivos em RSSFs. Entretanto, estes protocolos específicos limitam o desenvolvimento de RDSSFs por se tratar de soluções pontuais e proprietárias ao invés fr dr utilizar um protocolo padronizado para interoperabilidade. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise de viabilidade de utilização do protocolo ZigBee em aplicações de RDSSF. Um levantamento de características e requisitos de aplicação, bem como uma discussão das vantagens e limitações relativos à adoção do protocolo ZigBee em RDSSFs são apresentados. Uma metodologia de projeto e desenvolvimento de RDSSF ZigBee é proposta com a finalidade de auxiliar em novas aplicações desta tecnologia. Além disso uma validação experimental desta... / The wireless sensor network (WSN) technology has attracted increasing attention considering its potential in many application fields. In most studies on WSNs, the network is assumed to cover a large number of static devices over a fixed coverage area. As an extension of WSN capacibilities, the devices mobility and network dynamism provide a new chain of interesting applications defined as Wirelles Dynamic Sensor Network (WDSN). The initial challenge in WDSN is to investigate whether this dynamic imposed on the network will be supported, once the used network protocol must meet the requirements for WDSN applications such as network formation and self-organization, communication management with the input and output devices on the network, route discovery and data transmission with node mobility, among other characteristics. In order to overcome these issues, specific wireless protocols have been developed to meet applications with devices mobility in WSN. However, these specific protocols limit the development of WSN since they are isolated and proprietary solutions, instead of using a standardized protocol for interoperability. In this context, this work presents a feasibility analysis of ZigBee protocol for WDSN applications. A survey of application features and requirements, as well as a discussion of advantages and limitations, regarding adoption of the ZigBee protocol in WDSN are presented. A design and development methodology of ZigBee WDSN is proposed in order to assist in new applications of this technology. Furthermore, an experimental validation using ZigBee protocol devices proves the WDSN potential

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-03-01T19:53:55Z No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-03-08T21:30:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-08T21:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_ClaudirAfonsoCosta.pdf: 3359361 bytes, checksum: 7d5468cdd63159d5d5339ec72041cc11 (MD5) Previous issue date: 2018-03-08 / As redes de sensores sem fio têm progressivamente se tornado um dos grandes objetos de discussão entre as ferramentas que ajudam a unir o mundo físico ao mundo virtual. Os trabalhos nessa linha de pesquisa têm envolvido diversas frentes de trabalho que visam à melhoria do uso dos recursos de rede, do sensoriamento, dos bancos de dados distribuídos, do transporte de dados, do roteamento, das aplicações, e da segurança, entre outros. O MiLAN (Middleware Linking Applications to Network) é um middleware capaz de atender às diversas demandas de aplicações de acesso a redes heterogêneas, adaptando essas redes aos requisitos de Qualidade de Serviços (QoS) das aplicações e otimizando o uso de seus recursos. Este trabalho apresenta a modelagem e a implementação de uma prova de conceito do MiLAN, bem como de uma camada de serviços para transferência de dados e informações entre a rede de sensores e as aplicações sob a ótica da Arquitetura Orientada a Serviços. A aplicação desenvolvida foi denominada MiLAN Services. Os resultados obtidos levaram à conclusão de que a MiLAN Services é um middleware capaz de propiciar redes de sensores sem fio com uma redução considerável do esforço de programação para sua utilização pelas aplicações. Além disso, a MiLAN pode auxiliar no aumento da escalabilidade e interoperabilidade de aplicações e de redes de sensores sem fio heterogêneas. Adicionalmente, os resultados mostram que o MiLAN proporciona maior resiliência às redes de sensores sem fio e promove a melhora o uso dos recursos da rede quanto ao uso da energia. Essa característica permite aumentar a vida útil do sistema. / Wireless sensor networks have progressively become one of the great objects of discussion among the tools that help to unite the physical world to the virtual world. The work in this line of research involves several work fronts, aimed at improving the use of network resources, sensing, distributed databases, data transport, routing, applications, and security, among others. MiLAN (Middleware Linking Applications to Network) is a middleware capable of meeting the diverse demands of heterogeneous network access applications, adapting these networks to the applications' Quality of Service (QoS) requirements and optimizing the use of their resources. This work presents the modeling and implementation of a proof of concept of the MiLAN, as well as a layer of services for transferring data and information between the applications and the network of sensors from the perspective of the Service Oriented Architecture. This application was named MiLAN Services. The results obtained led to the conclusion that MiLAN Services is a middleware capable of providing wireless sensor networks with a considerable reduction of the programming effort for its use by the applications. Also, MiLAN can help increase the scalability and interoperability of heterogeneous wireless sensor networks and applications. Moreover, the results show that MiLAN provides greater resilience to wireless sensor networks and promotes better use of network resources for energy use. This feature tends to improve the system´s autonomy.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2016. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2016-08-19T13:44:44Z No. of bitstreams: 1 2016_CamilaFeitosaRêgo.pdf: 1114480 bytes, checksum: c3efaafe6670978458ebc99365ca7afa (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-09-05T18:29:01Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CamilaFeitosaRêgo.pdf: 1114480 bytes, checksum: c3efaafe6670978458ebc99365ca7afa (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-05T18:29:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CamilaFeitosaRêgo.pdf: 1114480 bytes, checksum: c3efaafe6670978458ebc99365ca7afa (MD5) / As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) são utilizadas para monitorar o ambiente, como por exemplo, queimadas em florestas, informações sísmicas ou temperatura. Essas redes são compostas de nós sensores que, em geral, tem dimensões pequenas, operam por bateria e tem alcance de rádio limitado. Considerando uma RSSF de múltiplos saltos, alguns nós podem não obter uma rota para o escoamento dos dados sensoriados devido ao alcance de transmissão limitado, falha dos enlaces, esgotamento natural da bateria ou eventos externos. Recentemente, técnicas de comunicação cooperativa (CC) tem sido exploradas como alternativa para aumentar a conectividade da rede, tendo em vista sua capacidade de aumento do raio de transmissão. Este aumento está associado a capacidade dos nós transmissores em compartilhar recursos da camada física, obtendo assim os benefícios de um sistema de MIMO (Multiple-Input Multiple-Output). Trabalhos relacionados exploram o uso de CC com o intuito de aumentar a conectividade. No entanto, estes trabalhos visam apenas a conectividade sem preocupação com o custo para escoar dados e a indisponibilidade de nós que possuem maiores demandas para estabelecer os enlaces CC. Este trabalho tem como foco o estudo a equidade no custo energético para o estabelecimento dos enlaces CC. Estes enlaces são utilizados para prover um aumento na conectividade e possibilitar a criação de rotas mais eficientes para o escoamento dos dados em um RSSF. A primeira contribuição deste trabalho é propor um mecanismo que explora CC para reduzir o número de saltos para alcançar o nó sorvedouro. Em seguida, propomos um modelo de CC e uma heurística de seleção de nós auxiliares que promove o balanceamento energético. Por fim, propomos uma heurística de seleção de nós auxiliares que promove tanto o balanceamento energéticos dos enlaces CC quanto a conectividade em uma RSSF. As técnicas propostas apresentam ganho de conectividade de até 134% estabelecendo enlaces cooperativos balanceados onde os nós possuem uma diferença em custo de energia de apenas 8% nos cenários avaliados. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Wireless Sensor Networks (WSNs) are used to monitor the environment, such as fires in forests, seismic information or temperature. These networks consist of sensor nodes that are generally small in size, have limited radio range and operate by battery. Considering a multihop WSN, some sensors may not obtain a route to send the collected data due to limited transmission range, failure of nodes or links, external events or battery natural depletion. Recently, cooperative communication (CC) technique has been explored as an alternative to improve the signal to noise ratio. CC has also seen as an option for increasing connectivity, given its ability to increase the transmission. This increase is associated with the capacity of the source nodes to share resources from the physical layer thus obtaining the advantages of the MIMO systems (Multiple-Input Multiple-Output). Related works exploit the use of CC with intent to increase connectivity. However, these works aim at increase connectivity without concern with the cost to send the data to the sink node and the unavailability of nodes that have higher demand to establish CC links. This work aims to study the equity in the energy cost to establish CC links. This links are used to promote increase in connectivity and more efficient routes to the sink node. The first contribution of this work is to propose a mechanism to exploit CC to reduce the number of hops to reach the sink node and increase connectivity. The second contribution is to propose a CC model and a helper set selection heuristics which promove the energy balance by reducing the energy cost of the source nodes. Finally, we propose a helper set selection heuristic to establish energy balance CC links and increase connectivity. The proposed techniques presented connectivity gain up to 134% and established energy balance cooperative links which nodes have a difference in energy cost of only 8% in the evaluated scenarios.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Ciência da Computação, 2015. / Submitted by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2015-11-05T18:45:53Z No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-20T16:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_PaulaLetíciaSantosLima.pdf: 2467954 bytes, checksum: 3e5e4c125aa7efdd32f4ca6ea455e9f1 (MD5) / O desenvolvimento da tecnologia e da microeletrônica possibilitou a construção de sensores sem _o com tamanho reduzido e a baixo custo, tornando o estudo das Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) cada vez mais interessante na comunidade acadêmica. Esse crescente interesse ao longo dos anos advém das inúmeras aplicações em que uma das limita ções mais desa_adoras é o consumo de energia. As estratégias utilizadas para o controle do gasto de energia são normalmente implementados nas camadas de rede ou de enlace, ou em ambas. O excesso de quadros de controle, de colisões e de recepção de quadros são fontes de desperdício de energia na qual a subcamada MAC deve estar atenta. Consequentemente, os mecanismos de acesso ao meio podem procurar uma otimização para superar estas limitações. Neste trabalho propõe-se um método para a melhoria da e_ciência energética em uma rede de sensores sem _o em topologia homogênea e hierárquica. A proposta especi_ca o uso de clusters e clusters heads (CHs) para o encaminhamento de dados ao sink através do roteamento utilizando-se uma abordagem do caminho mais curto, baseada no algoritmo de Dijkstra, para calcular a rota de menor energia até o sink. A rede é dividida em duas regiões, a região de não intensidade (RNI) e a região de intensidade (RI), onde na RNI é utilizado o algoritmo CSMA/CA para enviar quadros e o algoritmo TDMA é utilizado para otimizar a comunicação entre os CHs, ideias obtidas a adaptadas neste trabalho a partir de [1] e [18]. Os resultados experimentais da proposta mostram uma diminuição do gasto de energia média na RSSF e uma acentuada diminuição do número de nós mortos, assim como um aumento na vida útil na rede em comparação aos trabalhos propostos. ______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The development of technology and microelectronics enabled the construction of wireless sensors with small size and low cost, making the study of Wireless Sensor Network (WSN) increasingly interesting in the academic community. This growing interest over the years comes from the numerous applications in which one of the most challenging limitations is the energy consumption. The strategies used for energy control are usually implemented in link or network layers, or both. Excess control frames, collisions and reception frames may waste energy in which the MAC sublayer should be aware. Consequently, medium access mechanisms may seek an optimization to overcome these limitations. In this paper we propose a method for improving energy e_ciency in a wireless sensor network in homogeneous and hierarchical topology. The proposal speci_es the use of clusters and cluster heads (CHs) for routing data to the sink through using an approach based on the shortest path Dijkstra's algorithm. The network is divided into two regions, non-intensity region (NIR) region and the intensity (RI) where RNI is used in CSMA/CA algorithm to send frames, and the TDMA algorithm is used to optimize the communication between the CHs, adapted from [1] and [18]. The experimental results show a decrease in the average energy expenditure in WSN and a sharp decrease in the number of dead nodes, as well as an increase in the network lifespan in the network compared to the works.