Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Smart grids and smart utility networks are the next-generation utility networks that
intend to provide efficient control and management of utilities such as electricity, natural
gas, water and sewage. Communication technology is the essential element for enabling
formation of networks where control messages and metering data can be exchanged. In
this work it is shown that wireless sensor and actuator networks are suitable candidates
to implement this intelligent networks. The main routing algorithms for this category of
wireless network are investigated in order to verify its performance when applied to the
characteristics of smart utility networks, which are mainly related for large scale networks
formed by hundreds to thousands of devices. It is shown that geographic routing is one
of the most suitable routing strategies for large scale wireless networks, due to its low
overhead and high scalability features. Usually, a geographic routing scheme combines
a geographic greedy forwarding with a recovery mechanism to solve the local minima
problem. Solutions proposed in the literature commonly combine greedy forwarding with
the well known face routing for achieving this goal. However, the average path length in
number of hops produced by face routing could be much worse than the optimal topological
path in most realistic scenarios. In this work, it is proposed a new intermediate procedure
between the geographic greedy mode and the recovery mode in order to improve routing
efficiency in number of hops, without network overhead. It exploits the optimal topological
route to base stations, obtained by beacon messages, as a resource to find better routes
than the ones created by face routing. It is shown by simulations that the proposed
hybrid approach leads to a significant improvement of routing performance when applied
to combined greedy-face routing algorithms. Furthermore, experimental results obtained
through testbeds shown that the proposed maintenance procedures are capable of avoid uctuations in the network infrastructure, providing robust routes for packet forwarding in large scale networks. / Smart grids e redes urbanas de comunicação formam a próxima geração de redes que pretende fornecer controle e gestão é eficiente aos servicos publicos como eletricidade, gás natural, água e esgoto. A tecnologia de comunicação é o elemento essencial para permitir a formação de redes em que mensagens de controle e dados de medição possam ser transmitidos. Neste trabalho demonstra-se que as redes de sensores e atuadores sem
fio são candidatas viáveis e adequadas para implementar estas redes. Os principais algoritmos de roteamento para esta categoria de rede sem fios são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados às características das redes urbanas de comunicação, que geralmente são redes de grande escala formadas por centenas a milhares de dispositivos. Ainda, demostra-se que o roteamento geográfico �e uma das
estratégias mais adequadas de roteamento para redes sem fio de grande escala, devido às suas características de baixa sobrecarga e alta escalabilidade. Estes algoritmos geralmente
combinam um encaminhamento geográfico greedy com um mecanismo de recuperação para solucionar o problema dos mínimos locais, sendo o roteamento por faces a solução
mais empregada na literatura como método de recuperação. No entanto, o número médio de saltos nos caminhos produzidos pelo roteamento por faces pode ser muito maior do que o caminho topológico ótimo na maioria dos cenários reais. Neste trabalho
propõe-se um procedimento intermediário entre o encaminhamento geográfico greedy e o modo de recuperação, a fim de melhorar a eficiência em número de saltos sem gerar
sobrecarga de mensagens de controle. Este procedimento explora as rotas topológicas ótimas para as estações base como um recurso adicional para encontrar rotas melhores para outros nós do que as geradas pelo roteamento por faces. Demonstra-se ainda através de simulações que a abordagem híbrida proposta melhora significativamente o desempenho do encaminhamento de pacotes quando aplicada a algoritmos greedy combinados com
roteamento por faces. Ademais, os resultados experimentais obtidos através da planta teste comprovam que os procedimentos de manutenção propostos são capazes de evitar
flutuações na infra-estrutura de rede, oferecendo rotas robustas para o encaminhamento de pacotes em redes de grande escala.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3671 |
| Date | 25 May 2012 |
| Creators | Denardin, Gustavo Weber |
| Contributors | Campos, Alexandre, Prado, Ricardo Nederson do, Martins, João Baptista dos Santos, Rocha Neto, José Sérgio da, Beck Filho, Antonio Carlos Schneider |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 300, 272a7edd-3c46-4479-b573-4cd18bb0b376, 5c5bc909-dab3-4d95-a591-fecb3c10835e, 12860ce2-1b41-4c4f-b769-49ca2a56fc71, 0b253003-b502-4ac1-aae6-03b42b0eacd3, ae3df507-bf6a-4e38-82f0-bff9c402c673, 8fb5a54f-e9cf-49c9-86c2-db9e743e5463 |
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