Defesa de Tese de Doutorado de André Ricardo de Carvalho Saraiva, em 02/10/2023, às 14:00h, por videoconferência
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ADAPT – Mecanismo de Adaptação de Ciclo do Trabalho Assíncrono Assimétrico para Redes de Sensores Sem Fio
Resumo:
Com o avanço da tecnologia sem fio e a disseminação de sensores, as Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) se tornaram fontes importantes de dados e são amplamente utilizadas em diversas aplicações. No entanto, as restrições energéticas são particularidades que tornam a otimização energética uma das principais preocupações na implantação desses sistemas. Dentre as várias soluções propostas na literatura, os métodos de duty cycle assíncronos baseados em escalonamento se destacam por sua simplicidade, não requerendo mecanismos, protocolos ou hardwares específicos para sincronização de relógios entre os nós. Contudo, em cenários onde os eventos ocorrem de forma esporádica, e dependendo dos requisitos da aplicação, os nós podem operar com padrões de escalonamento distintos buscando menor consumo energético. Neste contexto, se propõe o ADAPT, um mecanismo adaptativo de escalonamento de duty cycle assíncrono assimétrico para Redes de Sensores Sem Fio, especialmente em cenários com baixa probabilidade de ocorrência de eventos. Entre as vantagens do ADAPT destacam-se a facilidade de utilizar qualquer gerador de padrão de escalonamento e a redução do tempo de descoberta dos vizinhos (do inglês, Neighbor Discovery Time (NDT)) em relação aos métodos adaptativos simétricos. Será mostrado com simulações numéricas que, para certos padrões de escalonamento assimétricos, é garantida a sobreposição de slots ativos e, com isso, a possibilidade de comunicação entre os nós. Com base nestes resultados, para avaliar esta proposta, foi desenvolvida uma simulação para executar simulações de Rede de Sensores Sem Fio utilizando o escalonamento de padrões de duty cycle assíncronos assimétricos com o simulador Castalia, para demostrar que, com o uso de adaptação dos padrões de escalonamento, consegue-se diminuir o NDT, reduzindo o ciclo de atividade em momentos de baixa probabilidade de ocorrência de eventos.
Abstract:
With the advancement of wireless technology and the proliferation of sensors, Wireless Sensor Networks (WSNs) have become significant data sources and find widespread use in various applications. However, energy constraints present particular challenges, making energy optimization a primary concern in deploying these systems. Among the various solutions proposed in the literature, schedule-based asynchronous duty cycle methods stand out for their simplicity, as they do not require specific mechanisms, protocols, or hardware for clock synchronization between nodes. Nevertheless, in scenarios where events occur sporadically, and depending on application requirements, a node can operate with different schedules to achieve lower energy consumption. In this context, we propose ADAPT, an adaptive mechanism for asynchronous asymmetric duty cycle scheduling in Wireless Sensor Networks, especially in scenarios with a low probability of evento occurrence. ADAPT offers several advantages, including allowing the usage of using any schedule generator and reduced Neighbor Discovery Time (NDT) compared to adaptative symmetric methods. Numerical simulations demonstrate that certain asymmetric schedules guarantee overlapping active slots, enabling communication between nodes. Based on these results, we have developed an implementation to conduct simulations of Wireless sensor networks using asymmetric asynchronous duty cycle schedules with the Castalia simulator, demonstrating through the use of adaptation of schedule, reducing the activity during moments of low event occurrence.
Banca examinadora:
Prof. Diego Gimenez Passos, UFF – Presidente
Prof. Célio Vinicius Neves de Albuquerque, UFF
Profa. Flávia Coimbra Delicato, UFF
Profa. Débora Christina Muchaluat Saade, UFF
Prof. Marcelo Gonçalves Rubinstein, UERJ
Prof. Rodrigo de Souza Couto, UFRJ