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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-04082023-082349
Document
Author
Full name
Cassiano Ribeiro Carneiro
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Amazonas, José Roberto de Almeida (President)
Giozza, William Ferreira
Lima, Alexandre Barbosa de
Title in Portuguese
Estudo, desenvolvimento e avaliação de desempenho de algoritmos de roteamento para nanoredes de comunicação.
Keywords in Portuguese
Algoritmos (Desempenho)
Máquinas de estados finitos
Nanoeletrônica
Nanoredes
Roteamento
Abstract in Portuguese
O avanço das pesquisas em nanomateriais, alavancadas pela descoberta dos nanotubos de carbono e do grafeno, vem ampliando os horizontes da engenharia com oportunidades revolucionárias em diversas áreas. Uma das possibilidades mais poderosas é a construção de dispositivos nanoscópicos capazes de realizar algumas tarefas com certo grau de autonomia, como sensoriamento e comunicação. Em termos técnicos, essas aplicações configuram cenários bastante desafiadores devido à limitação de recursos computacionais e energéticos inerentes aos nanodispositivos. Em geral, é necessário estabelecer uma rede de comunicação para que possam atuar de forma colaborativa, o que caracteriza as nanoredes de comunicação. Neste contexto, os algoritmos de roteamento desempenham um papel fundamental na obtenção de bons resultados. Dentre as diversas técnicas na literatura, o roteamento baseado em máquinas de estados finitos é particularmente interessante para redes com recursos limitados, das quais as nanoredes são um caso extremo. Este trabalho identifica cenários nos quais a técnica se mostra ineficiente ou mesmo inviável e propõe uma nova implementação que reduz tais restrições e agrega em termos de eficiência e versatilidade. Bons resultados foram obtidos a partir de simulações numéricas usando uma melhorada da técnica de Flooding como referencia. Adicionalmente, foi considerada a possibilidade de agrupamento de n´os e novas métricas foram propostas para avaliação de desempenho com base na taxa de entrega de pacotes, consumo de energia e latência.
Title in English
Study, development and performance evaluation of routing algorithms for communication nanonetworks.
Keywords in English
Finite state machine
Nanonetworks
Routing
Abstract in English
The advancement of researches in nanomaterials, leveraged by the discovery of carbon nanotubes and graphene, has been expanding the horizons of engineering with revolutionary opportunities in several areas. One of the most powerful possibilities is the construction of nanoscopic devices capable of performing some tasks with a certain degree of autonomy, such as sensing and communication. In technical terms, these applications configure very challenging scenarios due to the limitation of computational and energy resources inherent to nanodevices. In general, it is necessary to establish a communication network so that they can act collaboratively, which characterizes the communication nanonetworks. In this context, routing protocols play a key role in obtaining good results. Among the various techniques in the literature, the finite state machine based routing is particularly interesting for resource-limited networks, of which nanonetworks are an extreme case. This work identifies scenarios in which the technique proves to be inefficient or even unfeasible and proposes a new implementation that reduces such restrictions and adds in terms of efficiency and versatility. Good results were obtained from numerical simulations using an improved version of the Flooding technique as a reference. Additionally, the possibility of grouping nodes was considered and new metrics were proposed for performance evaluation based on packet delivery rate, energy consumption and latency.
 
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Publishing Date
2023-08-04
 
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