Implementação e análise de protocolos de roteamento para redes mesh sem fio LoRa

Autor: Medeiros, Douglas de Farias
Přispěvatelé: Souza, Cleonilson Protásio de, Carvalho, Fabrício Braga Soares de
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB
Universidade Federal da Paraíba (UFPB)
instacron:UFPB
Popis: In a world getting more and more connections, the growth of the number of devices sharing autonomously data with each other has been evident. The connectivity of all these devices is directly related to the concepts of Internet of Things and Smart Cities, which has gaining much attention currently. Therefore, as the number of connected devices and their applications grows, the amount of data shared by these devices also increases considerably. Thus, in order to be able to send data from one device to another passing through intermediate devices, it is necessary to define the path to the data to be sent, characterizing the concept of routing. In this context, this work aims to implement and analyze different routing protocols for application in Smart Cities. In addition, a tool for calculating the distance range of nodes using the Egli propagation model was also developed and integrated on Cupcarbon simulator. Furthermore, this work also showed a proposal for a transmission power adjustment algorithm with the objective of saving energy at the network nodes. The LoRa wireless communication technology and a scenario of simulation composed by a mesh network topology distributed along avenues in the city of João Pessoa - PB were considered. The evaluation criteria were the packet delivery rate, the average end-to-end delay, the average jitter and throughput. The energy consumption profiles of each network node were also obtained according to each protocol. The results showed that the DSR protocol was the most appropriate option among those implemented to be used with the transmission power adjustment algorithm proposed in this work. This algorithm provided an energy saving of 11.32% compared to the original DSR. On the other hand, the AODV protocol achieved better general performance and presented the second highest energy consumption. Finally, the DVR protocol was the one that consumed the most energy and performed better in terms of latency, but presented high packet loss. In the end, experimental tests were performed using the DSR protocol and an application on The Things Network (TTN) server. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Em um mundo cada vez mais conectado, torna-se evidente o crescimento do número de dispositivos que trocam dados entre si autonomamente. O aumento da conectividade desses dispositivos está diretamente relacionado aos conceitos de Internet das Coisas e Cidades Inteligentes, que têm ganhado muito destaque nos últimos anos. Sendo assim, à medida que cresce o número de dispositivos conectados e suas aplicações, a quantidade de dados compartilhados também aumentará de forma considerável. Logo, para que seja possível enviar dados de um dispositivo até outro e esses dados tenham que percorrer dispositivos intermediários, torna-se necessário definir por qual caminho os dados deverão ser encaminhados, caracterizando o processo de roteamento. Diante deste contexto, este trabalho tem como objetivo implementar e analisar diferentes protocolos de roteamento para aplicação em Cidades Inteligentes. Além disso, também foi desenvolvida e integrada ao simulador Cupcarbon uma ferramenta para cálculo do alcance dos nós utilizando o modelo de propagação de Egli. Em adição, este trabalho apresenta uma proposta de um algoritmo de ajuste de potência de transmissão visando a economia de energia dos nós da rede. Nas simulações, foi utilizada a tecnologia de comunicação sem fio LoRa (Long Range) e considerado um cenário de simulação composto por uma topologia de rede em malha distribuída por avenidas da cidade de João Pessoa-PB. Os critérios de avaliação utilizados foram a razão de entrega de pacotes, atraso médio fim-a-fim, jitter médio e a taxa de transferência. Também foram obtidos os perfis de consumo de cada nó sensor para cada protocolo. Os resultados mostraram que o protocolo DSR foi a opção mais adequada dentre as implementadas para ser utilizado em conjunto com o algoritmo de ajuste de potência de transmissão proposto neste trabalho, o qual proporcionou uma economia de energia de 11,32% em relação ao DSR original. Por outro lado, o protocolo AODV obteve melhor desempenho geral nas métricas e apresentou o segundo maior consumo de energia. Por fim, o protocolo DVR foi o que mais consumiu energia e obteve melhor desempenho no quesito latência, mas apresentou alta perda de pacotes. Ao final, foram realizados testes experimentais utilizando o protocolo DSR e uma aplicação no servidor The Things Network (TTN).
Databáze: OpenAIRE
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