Proposta para alocação de canais e para comunicação cooperativa em redes Ad Hoc

Abstract

A popularização de tecnologias sem fio, aliado com aplicações que exigem conexão contínua e altas taxas de transmissão, impulsionam o desenvolvimento de protocolos de Controle de Acesso ao Meio (do Inglês, Medium Access Control - MAC) eficientes em energia. Mecanismos que permitem melhorar o desempenho da rede utilizando a disponibilidade de múltiplos canais de comunicação têm sido explorados na literatura. No entanto, desenvolver protocolos eficientes em energia que permitam realizar a atribuição de canais e agendamento de comunicação, melhorando o desempenho da rede, tem sido uma tarefa desafiadora. Neste contexto, a primeira parte dessa dissertação propõe um protocolo de alocação de canais e de agendamento de comunicação para redes sem fio, chamado EEMC-MAC, que permite reduzir o consumo de energia e o tempo de comunicação. A segunda parte dessa dissertação possui seu foco em mecanismos para melhorar a conectividade em redes ad hoc. Nesse contexto, Comunicação Cooperativa (CC) é utilizada para explorar a diversidade espacial na camada física e permitir que múltiplos nós cooperem na transmissão de um sinal para um mesmo receptor. Uma vez que CC pode reduzir a potência de transmissão e estender o raio de transmissão, a técnica tem sido combinada com protocolos de controle de topologia em redes ad hoc. Os primeiros trabalhos de controle de topologia em redes ad hoc cooperativas buscam aumentar a conectividade da rede, enquanto o consumo de energia é minimizado em cada nó. Trabalhos posteriores focam na eficiência das rotas criadas na topologia final. No entanto, a nosso conhecimento, nenhum trabalho até então explorou CC para aumentar a conectividade com o sorvedouro em redes ad hoc. Na segunda parte dessa dissertação, é proposta uma nova técnica, chamada CoopSink, que utiliza CC e controle de topologia em redes ad hoc para aumentar a conectividade com um nó sorvedouro, além de garantir a eficiência das rotas para o sorvedouro. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The popularization of wireless technology allied with high throughput and continuousInternet access applications has boosted the development of energy efficient Medium AccessControl (MAC) protocols. Mechanisms to improve network performance using theavailability of multiple communication channels have been explored in the literature. However,the development of energy efficient protocols to perform channel allocation and datascheduling to improve the network performance is a challenging task. In this context, thefirst part of this dissertation proposes a protocol, named EEMC-MAC, for multi-channelallocation and data scheduling for wireless networks that allows the reduction of energyconsumption and communication time. The second part of this dissertation focuses ontechniques to improve connectivity in ad hoc networks. In this context, CooperativeCommunication (CC) is employed to explore spatial diversity in the physical layer, allowingmultiple nodes to cooperatively relay signals to the receiver so that it can combinethe received signals to obtain the original message. Once CC can be used to reduce thepower of the transmission node and extend the transmission range, the technique hasbeen combined with topology control protocols in wireless ad hoc networks. Early worksin topology control in cooperative ad hoc networks aimed to increase network connectivitywhile minimizing energy consumption in each node. Later works focused in routeefficiency in the final topology. Nevertheless, to the best of our knowledge, no work sofar explored CC to increase connectivity to a sink node in wireless networks. As a secondcontribution of this work, a new technique named CoopSink is proposed, that uses CCand topology control in ad hoc networks to increase connectivity to a sink node, whileensuring efficient routes.