3.3 Predi¸c˜ ao da Distribui¸c˜ ao dos N´ıveis de
3.4.3 Resultados da Predi¸c˜ ao e An´ alise
Considerando que a metodologia proposta est´a concentrada na abordagem de vi- zinhos, as compara¸c˜oes mais ´uteis seriam em rela¸c˜ao a Protocolos de Controle de Topologia baseados em Vizinhos, tais como o KNeighLev [53] (abordagem bottom- up) e o XTC[54] (abordagem top-down). Ambos protocolos s˜ao consideravelmente semelhante, pois trocam a conectividade f´ısica pela conectividade l´ogica. Com a finalidade de checar a corre¸c˜ao da t´ecnica proposta (conectividade baseada em um ´
unico salto), adaptou-se a implementa¸c˜ao do XTC sem utilizar a otimiza¸c˜ao do segundo salto (conectividade l´ogica). O protocolo XTC preserva a conectividade da rede no pior caso enquanto que o protocolo KNeighLev garante apenas uma probabilidade na conectividade da rede. Os dois s˜ao baseados no conceito de “qua- lidade do enlace”. No caso em quest˜ao, a “qualidade do enlace” corresponde a uma combina¸c˜ao da intensidade do sinal recebido e o desvanecimento por multipercurso descrito anteriormente. Foram conduzidas 30 simula¸c˜oes aleat´orias em rela¸c˜ao aos posicionamentos dos n´os sensores, segundo uma distribui¸c˜ao uniforme, para cada PDTC com os parˆametros utilizados no Cap´ıtulo anterior.
Os resultados para os trˆes tipos de sala: Central (Ce), Lateral (L) e Canto (C) s˜ao mostrados nas Tabelas 3.1, 3.2 e 3.3, respectivamente. A primeira coluna (NPT) representa o n´ıvel de potˆencia de transmiss˜ao aplicado (em dBm). A segunda coluna exibe a distribui¸c˜ao probabil´ıstica discreta acumulada de alcan¸car um determinado grau de conectividade de acordo com o m´etodo proposto. A terceira coluna repre- senta o valor computado para a Equa¸c˜ao (3.1). A quarta e a quinta coluna mostram a distribui¸c˜ao NPT para o XTC e o KNeighLev (KNL). A soma da terceira, da quarta e da quinta coluna s˜ao menores ou iguais a 1.
As estimativas de predi¸c˜ao encaixam-se entre ambas distribui¸c˜oes. Os resulta- dos referentes `a implementa¸c˜ao de um salto do XTC (relacionado ao pior caso) s˜ao os limites superiores das estimativas da t´ecnica e `a implementa¸c˜ao da otimiza¸c˜ao referente ao enlace em dois saltos s˜ao o limite inferior da t´ecnica de predi¸c˜ao. Como esperado, a otimiza¸c˜ao proposta pela utiliza¸c˜ao de um enlace l´ogico em dois saltos iria ocasionar benef´ıcio em termos de energia. Na verdade, trata-se de uma conec- tividade l´ogica e n˜ao f´ısica. Ressalta-se, novamente, que o m´etodo proposto utiliza um ´unico salto para atingir a conectividade desejada e a utiliza¸c˜ao de dois saltos diminui esta garantia.
Os valores maiores referentes `a implementa¸c˜ao particular do XTC (conectividade em um ´unico salto) s˜ao devidos principalmente ao problema do terminal escondido que ocorre nos protocolos CSMA/CA, que ´e agravado em cen´arios com obst´aculos, em virtude dos n´os transmissores n˜ao conseguirem perceber a atividade um do outro. Considerando que o XTC inicia aplicando-se a potˆencia m´axima, este protocolo ser´a mais afetado que o KNeighLev.
DIER et al [45] apresentaram um exemplo de aplica¸c˜ao real da utiliza¸c˜ao do Protocolo S-XTC de uma RSSF em ambiente com obst´aculos, onde h´a 15 n´os dentro do alcance de um n´o. As medidas mostraram que s˜ao necess´arios 70 segundos at´e que a rede seja formada, o que pode ser um tempo consideravelmente longo para a forma¸c˜ao da rede, al´em de demandar t´ecnicas de sincroniza¸c˜ao de tempo entre os n´os sensores participantes da RSSF.
A t´ecnica proposta nesta tese permite a constru¸c˜ao de protocolos baseados no pla- nejamento de utiliza¸c˜ao de NPT, em lugar de utilizar mecanismos de realimenta¸c˜ao. Isto ´e particularmente ´util em ambientes m´oveis. Como afirmado por SANTI[47],
PCTDs m´oveis devem ser r´apidos na constru¸c˜ao de sua topologia de forma que pos- sam capturar as mudan¸cas que ocorrem na rede. Para ser r´apido, um protocolo deveria trocar poucas mensagens com seus vizinhos e executar algoritmos simples na computa¸c˜ao do conjunto de vizinhos. Estas duas caracter´ısticas s˜ao fornecidas pelo m´etodo proposto.
3.5
Considera¸c˜oes Finais
Neste Cap´ıtulo foi proposto um m´etodo de predi¸c˜ao da distribui¸c˜ao para RSSF em cen´arios com obst´aculos. Esta t´ecnica de predi¸c˜ao ´e baseada nas m´etricas propos- tas nesta tese, que s˜ao capazes de correlacionar o grau de conectividade de uma RSSF com a potˆencia de transmiss˜ao aplicada, considerando efeitos de barreiras e desvanecimento por multipercurso.
Para avaliar o potencial da t´ecnica proposta, simulou-se a propaga¸c˜ao eletro- magn´etica de uma RSSF em um cen´ario teste. Os resultados mostraram que a t´ecnica proposta pode estimar com relativa precis˜ao a distribui¸c˜ao nestes tipos de ambiente.
Os resultados deste Cap´ıtulo tamb´em serviram para mostrar os efeitos que uma rede distribu´ıda proporciona na t´ecnica proposta, especialmente no tocante ao pro- blema do terminal escondido, que faz com que a t´ecnica, na m´edia, estime para menos a quantidade correta de n´os alcan¸cados.
Cap´ıtulo 4
Estima¸c˜ao do Grau de
Conectividade F´ısica de Entrada e
de Sa´ıda para Redes de Sensores
sem Fio em Cen´arios com
Obst´aculos
4.1
Introdu¸c˜ao
O grau de conectividade f´ısica em Redes de Sensores sem Fio (RSSFs) resultante de protocolos de controle de topologia ´e um parˆametro importante no desempenho da rede, determinando, principalmente, o grau de interferˆencia que um determinado n´o ocasionar´a e/ou receber´a dos demais membros da rede. Ser´a ´util no planejamento, conhecer previamente quais as regi˜oes mais e menos conectadas no momento em que esta rede come¸car a operar.
Este cap´ıtulo prop˜oe e avalia um m´etodo efetivo de estima¸c˜ao do grau de conec- tividade de entrada e sa´ıda para RSSFs [55] que, diferentemente de outros m´etodos existentes, ´e capaz de capturar o efeito de obst´aculos presentes no cen´ario estudado. Os resultados obtidos mostraram que o m´etodo pˆode estimar com sucesso o grau de conectividade de entrada e sa´ıda de RSSFs em ambientes reais.
Figura 4.1: Diferen¸ca entre os graus de conectividade f´ısica e l´ogica: o n´o T tem grau de conectividade l´ogica igual a 5 e grau de conectividade f´ısica igual a 10
recep¸c˜ao dos n´os e para algoritmos de localiza¸c˜ao baseados em m´ultiplos saltos [56], [57], [58] [59], [60], [61], onde a conectividade ´e parˆametro importante na precis˜ao dos algoritmos.
O cap´ıtulo ´e organizado da seguinte forma: a Se¸c˜ao 4.2 introduz o assunto e faz a defini¸c˜ao de conectividade f´ısica de entrada e sa´ıda para RSSF; a Se¸c˜ao 4.3 elenca os trabalhos relacionados; a Se¸c˜ao 4.4 define o m´etodo para estima¸c˜ao; a seguir, a Se¸c˜ao 4.5 avalia experimentalmente o m´etodo. Por fim, na Se¸c˜ao 4.6 analisa o m´etodo e apresenta uma conclus˜ao parcial.