Configurações e Padrões Adotados

As características configuráveis dos protocolos de RSSF devem ser padronizadas entre as comparações para que a proposta de análise seja válida. Os valores adotados são utilizados em todos os cenários simulados e por cada conjunto de protocolo analisado.

Existem métodos para diminuir a energia consumida pelos dispositivos ao controlar a taxa de trabalho, ligando e desligando-os em momentos bem definidos. Contudo, o objetivo das análises propostas não é minimizar a quantidade de energia consumida, e sim analisar qual a taxa de confiabilidade mais efetiva dos conjuntos dos protocolos propostos. Portanto, foi definido que os rádios devem ficar sempre ligados, ao utilizar taxa nula de controle de trabalho, denominado null duty cycle.

Apesar do protocolo UDP não fornecer nenhum meio de verificar se o pacote foi devidamente entregue ao seu destino, o protocolo IEEE 802.15.4 utiliza uma mensagem de confirmação entre os transmissores para verificar, se a mensagem foi entregue ao dispositivo mais próximo. Essa confirmação é utilizada no conjunto de protocolos do Contiki OS, e é essencial para o protocolo proposto µNet.

A camada de enlace dos dois sistemas operacionais foi configurada com o protocolo CSMA/CA, de modo a verificar se o meio está ocupado, antes de enviar alguma informação. Ambos sistemas operacionais realizam 3 retransmissões, caso não seja possível enviar uma mensagem por causa do meio estar ocupado. Além disso, o µNet pode realizar até 30 retransmissões, enquanto não receber a confirmação ACKN.

Como configuração padrão do Contiki OS, o buffer de rede possui espaço para armazenar até 16 pacotes. O protocolo µNet utiliza dois tamanhos de buffer, unitário conforme proposta inicial, e de 16 pacotes, para comparar como o mesmo tamanho do buffer do Contiki OS pode influenciar na confiabilidade da rede.

No Contiki OS foi utilizado IPv6 para endereçar os dispositivos, ao utilizar o módulo otimizado para RSSF denominado uIP. Além disso, foi utilizado o protocolo 6LoWPAN para compressão de informações, utilizando o método HC06 do Contiki OS, configurado por padrão. Como a função objetivo MRHOF, do protocolo RPL, é relevante para dispositivos com restrições de energia, ele é comparado com a função OF0, com intuito de verificar qual o método adequado para ser utilizado nos cenários de simulação propostos.

O CoAP foi configurado para enviar mensagens do tipo CON, que requer o retorno de uma mensagem de confirmação pelo receptor. Foram utilizadas as configurações padrões

de tempo e tentativas de transmissão, 4 tentativas espaçadas em intervalos de 4 s, 8 s, 16 s e 32 s, totalizando no máximo 60 s para aguardar a confirmação de que a mensagem tenha chegado ao destino. Para não ocorrer sobrecargas na rede ao utilizar configurações desnecessárias desse protocolo, não foram utilizados URIs ou quaisquer outros parâmetros que acarretem no aumento do cabeçalho CoAP, totalizando em 6 bytes para enviar uma mensagem com informações. Entre os seis bytes estão inclusos os 4 bytes mínimos do pacote CoAP, 1 byte para destinado ao Token utilizado na comunicação e 1 byte utilizado pelo CoAP para marcar o inicio da informação que será transmitida.

O Quadro 5 contém as configurações gerais que foram utilizadas nos cenários de simulações e nos protocolos de comunicação.

Parâmetro Configuração

Protocolos Utilizados µNet, UDP, IPv6, 6LoWPAN,

RPL e IEEE 802.15.4 Controle de ciclo de funcionamento do rádio null duty cycle

Controle de Acesso ao Meio CSMA/CA

Número de retransmissões da camada de enlace do Contiki OS 3 retransmissões Número de retransmissões até receber o ACKR do µNet 3 retransmissões Número de retransmissões até receber o ACKN do µNet 30 retransmissões

Tempo de espera do ACKR do µNet 10 milissegundos

Tempo de espera do ACKN do µNet Entre 64 e 256 milissegundos

Método de compressão 6LoWPAN HC06

Métricas de roteamento RPL OF0 e MRHOF com ETX

Configuração do CoAP Mensagens CON

Tentativas de retransmissão CoAP 4

Intervalos entre tentativas CoAP 4, 8,16 e 32 segundos

Quantidade de dispositivos 49 e 100

Quantidade de coordenadores de rede 1

Tempo de Estabilização da Rede 49 Nodos 15 segundos Tempo de Estabilização da Rede 100 Nodos 20 segundos Tempo de Liberação do Buffer da Rede 49 Nodos 10 segundos Tempo de Liberação do Buffer da Rede 100 Nodos 60 segundos Quantidade de pacotes emitidos por dispositivo (qp) 100 pacotes Período 𝑃 entre transmissões na aplicação Benchmark Entre 16 e 1 segundo(s)

Modelo de controle do meio de comunicação UDGM

Probabilidades 𝑃𝑇𝑋 e 𝑃𝑅𝑋 do modelo UDGM 100%, 95%, 90% e 85%

Quadro 5 – Quadro geral de configurações adotadas nas simulações. Fonte: Autoria própria.

7 RESULTADOS

Os resultados obtidos nesse trabalho foram coletados por simulações realizadas na ferramenta Cooja. Os conjuntos de protocolos C-UDP e C-CoAP tem como objetivo constituir uma base de comparação para a solução proposta e os conjuntos B-µNet, B-µNet16 e B-CoAP tem como objetivo validar a solução proposta com diversas perspectivas de operação. Como o objetivo desse trabalho é aprimorar a confiabilidade de transmissão de dados fim-a-fim em RSSF, os conjuntos são validados quanto a sua confiabilidade de entrega de pacotes fim-a-fim, em cenários ideais e com fontes de interferência externa à rede. A interferência é simulada com as ferramentas do Cooja, ao definir as probabilidades de que um pacote seja emitido e recebido, adequadamente, numa transmissão ponto-a-ponto, definidas pelas variáveis 𝑃𝑇𝑋 e 𝑃𝑅𝑋, às quais foram variadas em conjunto, entre 100% (cenário ideal),

95%, 90% e 85%.

Além de verificar a confiabilidade das redes, analisa-se o tempo necessário para que a confiabilidade seja atingida, ao variar os intervalos entre transmissões dos protocolos que não possuem confirmação fim-a-fim e ao verificar o tempo necessário para que o CoAP transmita a mesma quantidade de mensagens com suas configurações padrões de confirmação fim-a-fim. Por fim, são analisadas as confiabilidades de cada dispositivo da rede, a medida que se incrementa a quantidade de saltos necessários para emitir um pacote até o receptor. Para tal, calcula-se a média das confiabilidades dos dispositivos que possuem a mesma quantidade de saltos, em cada intervalo entre transmissões e em cada cenário. Esses resultados são apresentados por imagens em que suas cores representam a média da confiabilidade, conforme o intervalo entre transmissões de cada cenário simulado.