Projeto de protocolos considerando as características não lineares das baterias em redes de sensores sem fio/Marzon Pereira de Castilho ; orientador: Raquel Aparecida de Freitas Mini

Autor: Castilho, Marzon Pereira de
Přispěvatelé: Mini, Raquel Aparecida de FreitasOrientadora, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.Programa de Pós-Graduação em InformáticaInstituição
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2009
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_MINAS
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (PUC MINAS)
instacron:PUC_MINS
Popis: Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Programa de Pós-Graduação em Informática Bibliografia: f. 81-83 Resumo: A energia é um recurso limitado em redes de sensores sem fio. A redução do consumo de energia é primordial para se aumentar o tempo de vida de uma aplicação que utiliza redes de sensores sem fio. Portanto, os componentes de hardware e software de um nó sensor, rádio, processador, memória e, principalmente, pilha de protocolos, devem ser eficientes no baixo consumo de energia. Além disso, estudos mostram que as baterias não possuem um comportamento linear, ou seja, a energia de uma bateria sofre efeitos químicos que interferem na sua capacidade de armazenamento. Os dois principais efeitos que afetam essa capacidade são o efeito da alta taxa de descarga e o efeito de recarga. Com o objetivo de reduzir o consumo de energia, muitas abordagens têm sido propostas mas o comportamento das baterias tem sido negligenciado. O objetivo deste trabalho é o estudo e a utilização das características não lineares das baterias no projeto de protocolos para redes de sensores sem fio. Para auxiliar na avaliação, este trabalho apresenta um novo protocolo chamado BARP (Battery Aware Routing Protocol), protocolo de roteamento para redes hierárquicas, que considera os dois efeitos químicos principais das baterias através de uma técnica chamada Fator Bateria. Essa técnica monitora a taxa de descarga e, se a bateria puder ser danificada por aquela taxa de descarga, ela muda o sensor para o modo de dormência, permitindo uma descarga mais uniforme na rede inteira. Além disso, este trabalho apresenta uma validação empírica das características não lineares das baterias e um modelo adaptado de descarga de energia que implementa uma dessas características não lineares, o efeito de recarga, e usa parâmetros reais das baterias, levantados durante essa validação. Os resultados das simulações mostraram que a rede na qual o protocolo de roteamento usa o Fator Bateria pode estender o seu tempo vida, permitindo uma melhor cobertura da área de sensoriamento da aplicação, através de uma descarga mais uniforme das baterias por toda a rede. Além disso, o modelo adaptado de dissipação de energia se mostrou apto a ajudar na avaliação do impacto causado pelos protocolos nas baterias dos nós sensores. Palavras-chave: sistema de transmissão de dados, algoritmos, redes de computadores, protocolos de comunicação para redes de sensores sem fio Abstract: The energy is a limited resource in wireless sensor networks. The reduction of the consumption of energy is the main problem in order to increase the lifetime of an application that uses wireless sensors. Therefore, the hardware and software components of a sensor node, i.e., radio, processor, memory, and, mainly, the protocol stack, must be efficient in the energy consumption. protocols. Besides, studies show that the batteries have not a linear behaviour, in other words, the energy of a battery suffers chemical effects that interfere in its capacity. Two principal effects are discharge rate effect and the recovery effect. With the objective to reduce the energy consumption, many approaches have been proposed but the behaviour of the batteries has been neglected. The objective of this work is to study and apply the non-linear characteristics of the batteries in the design of protocols for WSNs. To help in the evaluation, this work presents a new protocol called BARP - Battery Aware Routing Protocol, a routing protocol for hierarchical networks, which considers the two main chemical effects of the batteries through a technique called Battery Factor. This technique monitors the discharge rate and, in case the battery will be damaged by that discharge, it changes the sensor state to sleep mode, allowing a more uniform discharge in the whole network. Besides, this work presents an empirical validation of non-linear characteristics of the batteries and an adapted dissipation model of energy that implements a non-linear characteristic of the battery, the recovery effect, and uses real parameters of the batteries, obtained from in the empirical validation. The simulation results showed that whenever the routing protocol uses the Battery Factor it can extend the network lifetime, allowing a better coverage of the sensing area of the application, through a more uniform discharge of the batteries for the whole network. Besides, the adapted energy dissipation model, showed to be helpful in the evaluation of the impact caused by the protocols to the batteries of the sensor nodes. Key-words: data transmission, algorithm, computer networks, wireless networks sensor protocol
Databáze: OpenAIRE
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