61ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

UMA ESTRATÉGIA EXPONENCIAL PARA REDUÇÃO DO CONSUMO ENERGÉTICO EM REDES DE SENSORES SEM FIO

Luciano Antonio Frezzatto Santos 1 Ivanil Sebastião Bonatti 1

1. Universidade Estadual de Campinas / UNICAMP

INTRODUÇÃO:

Uma típica rede de sensores sem fio consiste em um grande número de nós sensores distribuídos aleatoriamente ou segundo alguma distribuição estatística pré-determinada sobre a área de interesse. Os nós sensores s˜ao encarregados de monitorar, processar e encaminhar tanto os seus pacotes de dados quanto os pacotes provenientes de outros nós da rede. Com o intuito de transmitir os dados monitoradas para a central de processamento, conhecida como nó sink, a rede se auto-organiza como uma rede ad-hoc, permitindo a entrega de pacotes por comunicação multi-hop. A forma mais comum de se minimizar o consumo de energia é considerar que os nós sensores podem assumir dois diferentes ciclos operacionais: ativo e dormente. No ciclo ativo o nó encontra-se totalmente operacional podendo realizar todas as funções que lhe cabem; e o ciclo dormente é caracterizado por um baixo consumo de energia devido a maior parte de seus circuitos estarem desligados.

METODOLOGIA:

Na estratégia recuo-exponencial, se não houve atividade do nó sensor durante a permanência no último estado ativo, o tempo médio de dormência é o dobro do seu valor nominal e se mantém o valor nominal em caso de atividade. Na estratégia recuo-avanço-exponencial, se houve atividade do nó sensor durante seu último estado ativo, o tempo médio de dormência é alterado para metade do valor corrente e, se não houve atividade, o tempo médio de dormência é o dobro do valor corrente. O tempo médio de dormência não pode ficar abaixo da metade do valor nominal e nem ultrapassar duas vezes este valor.

RESULTADOS:

O desempenho dos modelos propostos pelos autores foi comparado com um modelo apresentado na literatura. As métricas utilizadas para comparação foram o atraso médio para entrega de pacotes e o produto atraso por energia da rede. Os atrasos médios dos modelos propostos foram mais elevados do que o apresentado na literatura. Por outro lado, os valores do produto atraso por energia consumida são menores para as estratégias propostas. Isso garante que tanto o atraso para a entrega de pacotes quanto a energia consumida foram baixos. Desta forma, a estratégia recuo-avanço-exponencial apresentou os melhores resultados garantindo uma vazão de pacotes adequada e, simultaneamente, um consumo baixo de recursos energéticos.

CONCLUSÃO:

Uma nova estratégia para economizar energia em redes de sensores sem fio buscando maximizar os parâmetros de desempenho foi proposta neste trabalho. A comparação dos resultados de simulação mostra que as novas características implementadas permitiram uma redução da energia consumida por nó sensor. A variação do tempo de dormência dos nós sensores em função do nível de atividade da área monitorada e, também, em função dos pacotes de dados encaminhados de outros nós da rede permitiram um melhor e mais eficiente uso dos recursos de energia e aumentaram o tempo de vida de toda a rede.

Instituição de Fomento: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq

Palavras-chave: Redes de sensores, Economia de energia, Recuo Exponencial.