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Tipo: Dissertação
Título: Escalonamento multicanal para convergecast em redes TSCH
Título(s) alternativo(s): Multichannel scheduling for convergecast in TSCH networks
Autor(es): Santos, Eber Chagas
Primeiro Orientador: Silva, Flávio Morais de Assis
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Flávio Morais de Assis
metadata.dc.contributor.referee2: Alencar, Marcelo Sampaio de
metadata.dc.contributor.referee3: Sampaio, Leobino Nascimento
Resumo: Esta dissertação apresenta um algoritmo multicanal para convergecast desenvolvido no contexto das Redes de Sensores Sem Fio Industriais. O algoritmo calcula uma árvore de convergência e um cronograma de agendamento para envio e recebimento de mensagens em redes Time Slotted Channel Hopping (TSCH). Para construção da árvore de convergência há criação prévia de árvores locais. O protocolo de roteamento Routing Protocol for Low-Power and Lossy Network (RPL) foi utilizado na atribuição de ranks e no processo de conex˜ao dos nós com formaçao de uma árvore global. O algoritmo funciona com a criação de um escalonamento livre de colisões, devido ao uso de uma técnica denominada Dilution, que se baseia no fato de que um ou mais nós em posições relativas de um plano podem transmitir mensagens em um mesmo intervalo de tempo sem que haja interferência ou perda das mensagens. Todo o algoritmo foi desenvolvido sob uma pilha de protocolos real que roda sob o simulador Cooja contido no sistema operacional Contiki-NG. O simulador implementa o modelo de interferência Unit Disk Graph Medium (UDGM) adotado neste trabalho. Ele permite que nós sensores se comuniquem em um dado alcance de transmissão r, faixa de transmissão modelada como um disco ideal. Como o sistema operacional Contiki-NG oferece implementações de referência do TSCH, optou-se por comparar algoritmos do referido sistema com o proposto nesta dissertação. O algoritmo implementado pode gerar escalonamentos com um tamanho reduzido de slotframe, ainda que possua grande número de nós sensores na rede. Também foram apresentados resultados satisfatórios quanto à taxa de entrega de pacotes e tempo de atraso médio na comunicação dos convergecasts criados, superando algumas abordagens que tratam das mesmas métricas.
Abstract: This dissertation presents a multichannel algorithm for convergecast developed in the context of Industrial Wireless Sensor Networks. It calculates a convergence tree and a schedule for sending and receiving messages in Time Slotted Channel Hopping (TSCH) networks. To build the convergence tree, there is a prior creation of local trees. The Routing Protocol for Low-Power and Lossy Network (RPL) was used in the attribution of ranks and in the process of connecting the nodes with the formation of a global tree. The algorithm works with the creation of a collision-free schedule, due to the use of a technique called Dilution. This is based on the fact that one or more nodes in relative positions of a plane can transmit messages in the same time interval without interference or loss of messages. The entire algorithm was developed under a real protocol stack that runs under the Cooja simulator contained in the Contiki-NG operating system. The simulator implements the Unit Disk Graph Medium (UDGM) interference model adopted in this work. It allows sensor nodes to communicate over a given transmission range r, which is modeled as an ideal disk. As the Contiki-NG operating system offers reference implementations of the TSCH, it was decided to compare algorithms from that system with the one proposed in this dissertation. The implemented algorithm can generate schedules with a reduced slotframe size, even with a large number of sensor nodes in the network. Satisfactory results were also presented regarding the packet delivery rate and average delay time in the communication of the created convergecasts, surpassing some approaches that deal with the same metrics.
Palavras-chave: Sensoriamento remoto
Algoritmo multicanal
TSCH
Time slotted channel hopping
Comunicação multicanal
Redes de sensores sem fio industriais
CNPq: CNPQ::OUTROS::ENGENHARIA MECATRONICA
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::SISTEMAS DE COMPUTACAO::ARQUITETURA DE SISTEMAS DE COMPUTACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Computação - IC
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM) 
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38761
Data do documento: 20-Out-2023
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