Maximum lifetime broadcast problem in wireless sensor networks

Abstract

Redes de sensores sem o (RSSF) são compostas por um conjunto de dispositivos, geralmente de baixa capacidade de processamento e autonomia de energia limitada, com o objeto de coletar dados sobre a area onde foi instalada e envia-los ate as unidades de processamento chamadas de estações base. Dentre os recursos de um no sensor, pode-se considerar como um dos mais críticos a carga de bateria, ja que ela de ne em ultimo caso o tempo de vida util do no. Por conta disso, e necessario que os protocolos e aplicações otimizem o uso de energia a m de prolongar o tempo de vida do no sensor e, consequentemente, de toda a RSSF.Este trabalho dedica-se a estudar o problema da maximiza¸c˜ao do tempo de vida da rede durante uma s´erie de opera¸c˜oes de broadcast. Para o escopo desta pesquisa, o tempo de vida da rede de sensor ´e definido como o tempo at´e a falha do primeiro n´o por falta de energia. H´a diversos protocolos na literatura que buscam minimizar o consumo de energia durante a dissemina¸c˜ao de mensagens na rede, por´em neles n˜ao s˜ao considerados aspectos como o custo de recep¸c˜ao ou a presen¸ca de links assim´etricos entre os n´os. Neste trabalho, propomos o algoritmo DLMCA para o problema de maximiza¸c˜ao do tempo de vida da rede. O algoritmo DLMCA baseia-se na constru¸c˜ao de arborescˆencias de custo m´ınimo, ´e localizado e considera redes com custos de comunica¸c˜ao assim´etricos, o que ´e especialmente importante em casos em que a RSSF ´e composta por dispositivos diferentes. Os experimentos realizados mostraram que o DLMCA ´e mais eficiente que solu¸c˜oes alternativas propostas na literatura. A heur´ısitca oferecida pelo DLMCA para redes est´aticas foi levemente adaptada e o problema tamb´em foi analisado para redes m´oveis. Para estas redes, os experimentos demonstraram que a solu¸c˜ao baseada no DLMCA tamb´em foi superior em rela¸c˜ao a outras propostas tanto em rela¸c˜ao `a energia total gasta em cada operação de broadcast quanto em relação ao tempo de vida da rede.