Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:58:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 317838.pdf: 2995458 bytes, checksum: 54640b66ce78f6cf461f8357ca851956 (MD5) Previous issue date: 2013 / As redes de sensores sem fio (RSSF) proporcionam uma ampla gama de aplicações em diversos setores da sociedade. A comunicação entre os nodos sensores é o elemento básico do funcionamento das redes de sensores. Por isso, o trabalho desta tese se concentra em duas questões essenciais para aperfeiçoamento de protocolos de rede. Primeiramente, uma arquitetura para protocolos de roteamento com garantia de qualidade de serviço foi proposta no escopo de cenárioscom mobilidade. O protocolo proposto utiliza métricas para tomada de decisão para realizar retransmissão de mensagens que refletem as condições da rede, sejam redes densas ou esparsas, com grande ou pouca carga de mensagem. A proposta do protocolo de comunicação foi avaliada sob a ótica de um cenário de aplicação envolvendo mobilidade e diferentes cargas de mensagens. Além disso, as métricas foram desagregadas e analisadas para verificar a sua influência para diferentes condições de rede. Em conjunto à análise das métricas, diversos trabalhos da literatura foram analisados sob os mesmos aspectos e condições de rede para melhor avaliar o ganho do protocolo proposto, o qual se mostrou hábil para o atendimento de requisitos de qualidade de serviço demandado pela aplicação. O segundo aspecto igualmente importante para o desempenho das redes de sensores trata-se do aspecto fundamental para realização da comunicação em ambientes com mobilidade, que é a conectividade. A conectividade foi estudada na sua característica essencial que se refere ao enlace entre dois nodos móveis. Dois modelos foram projetados para proporcionar a estimativa de conectividade por meio da qualidade de enlace para protocolos e aplicações. O primeiro modelo proposto se baseia no comportamento estatístico dos padrões de mobilidade para realizar a estimativa da qualidade de enlace. O segundo modelo proposto se baseia no método de aprendizado sistema classificador para aprender o comportamento do padrão de mobilidade. Ambos os modelos foram implementados e testados com diferentes padrões de mobilidade. Ademais, alguns trabalhos da literatura também foram implementados, avaliados e comparados com os modelos propostos. O método de aprendizado com sistema classificador se mostrou eficiente na estimação de conectividade, bem como capaz de se adaptar a mudanças no padrão de mobilidade.<br> / Abstract : Wireless sensor networks (WSN) provide a wide range of applications in various sectors of society. The communication among the sensor nodes is the basic element of sensor networks function. Given this premisse, this thesis focuses on two key issues for the improvement of network protocols. Firstly, an protocol for routing protocols with guaranteed quality of service was proposed to deal with mobility scenarios. The proposed protocol uses several metrics that reflect the network conditions in dense or sparse networks with small or large load of messages for routing decisions. The proposed communication protocol was evaluated from the perspective of an application scenario involving mobility and different loads of messages. Furthermore, the metrics were disaggregated and analyzed to check their influence with different network conditions. Moreover, several algorithms from the iii literature were analyzed under the same aspects and network conditions to better assess the gain of the proposed protocol. The proposed protocol proved to be able to fulfill the quality of service requirements demanded by the application. The second equally important aspect for the performance of WSN it is the fundamental aspect for achieving communication in environments with mobility: the connectivity. Two models were designed to provide connectivity estimation by means of link quality to improve protocols and applications. The first proposed model is based on statistical behavior mobility patterns to perform the estimation of link quality. The second proposed model is based on a learning method classifier system to learn the behavior of the mobility pattern. Both models were implemented and tested with different mobility patterns. Furthermore, other existing approaches have also been implemented, evaluated, and contrasted against the proposed models. The learning method with classifier system is efficient for estimation of connectivity, as well as able to adapt to changes in mobility pattern.