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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.3.2016.tde-29012016-085422
Document
Author
Full name
Diogo Ferreira Lima Filho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2015
Supervisor
Committee
Amazonas, Jose Roberto de Almeida (President)
Gabos, Denis
Giozza, William Ferreira
Lima, Alexandre Barbosa de
Molina, Miguel Angelo Tancredi
Title in Portuguese
Projeto e implementação de um novo algoritmo e protocolo de encaminhamento de pacotes baseado em códigos convolucionais usando TCNet: Trellis Coded Network.
Keywords in Portuguese
Códigos convolucionais
Decodificador de treliça
Protocolos
Rede de sensores
Redes codificadas
Wireless
Abstract in Portuguese
Os Wireless sensor networks (WSNs) evoluíram a partir da idéia de que sensores sem fio podem ser utilizados para coletar informações de ambientes nas mais diversas situações. Os primeiros trabalhos sobre WSNs foram desenvolvidos pelo Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)1, com o conceito de Smart Dust baseados em microelectromechanical systems (MEMS), dispositivos com capacidades de detectar luminosidade, temperatura, vibração, magnetismo ou elementos químicos, com processamento embarcado e capaz de transmitir dados via wireless. Atualmente tecnologias emergentes têm aproveitado a possibilidade de comunicação com a World Wide Web para ampliar o rol de aplicações desta tecnologia, dentre elas a Internet das Coisas (Internet of Things) IoT. Esta pesquisa estuda a implementação de um novo algoritmo e protocolo que possibilita o encaminhamento dos dados coletados nos microsensores em cenários de redes ad hoc com os sensores distribuídos aleatoriamente, em uma área adversa. Apesar de terem sido desenvolvidos vários dispositivos de hardware pela comunidade de pesquisa sobre WSN, existe um esforço liderado pela Internet Engineering Task Force (IETF)2, na implementação e padronização de protocolos que atendam a estes mecanismos, com limitações de recursos em energia e processamento. Este trabalho propõe a implementação de novos algoritmos de encaminhamento de pacotes utilizando o conceito de códigos convolucionais. Os resultados obtidos por meio de extensivas simulações mostram ganhos em termos da redução de latência e do consumo de energia em relação ao protocolo AODV. A complexidade de implementação é extremamente baixa e compatível com os poucos recursos de hardware dos elementos que usualmente compõem uma rede de sensores sem fio (WSN). Na seção de trabalhos futuros é indicado um extenso conjunto de aplicações em que os conceitos desenvolvidos podem ser aplicados.
Title in English
Design and implementation of a new algorithm and packed forwarding protocol based on convolutional codes using TCNet: Trellis Coded Network.
Keywords in English
Convolutional codes
Encoded networks
Protocols
Sensor network
Trellis decoder
Wireless
Abstract in English
Wireless sensor networks (WSNs) have evolved from the idea that small wireless sensors can be used to collect information from the physical environment in a large number of situations. Early work in WSNs were developed by Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA)1, so called Smart Dust, based on microelectromechanical systems (MEMS), devices able to detect light, temperature, vibration, magnetism or chemicals, with embedded processing and capable of transmitting wireless data. Currently emerging technologies have taken advantage of the possibility of communication with the World Wide Web to expand to all applications of this technology, among them the Internet of Things IoT. This research, studies to implement a new algorithm and protocol that allows routing of data collected in micro sensors in ad hoc networks scenarios with randomly distributed sensors in adverse areas. Although they were developed several hardware devices by the research community on WSN, there is an effort led by Internet Engineering Task Force (IETF)2, in the implementation and standardization of protocols that meet these mechanisms, with limited energy and processing resources. This work proposes the implementation of new packets forwarding algorithms using the concept of convolutional codes. The results obtained by means of extensive simulations show gains in terms of latency and energy consumption reduction compared to the AODV protocol. The implementation complexity is extremely low and compatible with the few hardware resources usually available in the elements of a wireless sensor network (WSN). In the future works section a large set of applications for which the developed concepts can be applied is indicated.
 
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Publishing Date
2016-02-24
 
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