Melhorias no mecanismo de associação do padrão IEEE 802.15.4

Abstract

O uso de redes de sensores sem fio (RSSFs) está aumentando consideravelmente, por seu baixo custo de aquisição e grande diversidade de aplicações, que permitem a utilização de dezenas ou centenas de nodos. A formação de uma RSSF ocorre por meio da associação dos nodos a um coordenador PAN (Personal Area Network). Este é um processo muito importante na rede, pois os nodos só podem enviar os dados monitorados após estarem associados à rede. No padrão IEEE 802.15.4, a comunicação entre os nodos que fazem a solicitação de associação à rede e o coordenador ocorre por meio do protocolo CSMA/CA. Nesta dissertação são propostas melhorias no processo de associação através da definição adequada dos parâmetros do protocolo CSMA/CA durante a troca de comandos de associação. O objetivo é reduzir o tempo gasto no processo de associação, minimizando o tempo despendido para a formação da rede. A avaliação dessas melhorias foi realizada utilizando o simulador OMNeT++/Catalia, comparando com as configurações originais do padrão IEEE 802.15.4. Os resultados demonstram que a definição adequada dos parâmetros do protocolo CSMA/CA reduz significativamente o tempo de associação.<br>

Abstract : The use of Wireless Sensor Networks (WSNs) is considerably increasing, mainly due to their inherent low cost and wide range of applications, allowing the use of tens or hundreds of nodes. The formation of a WSN is driven by a request-based procedure that associates sensor nodes to a PAN (Personal Area Network) coordinator. This is a very important process in the network, because nodes can only send monitored data to the destination after being associated with the network. In the IEEE 802.15.4 standard, communication between the nodes requesting network association and the PAN coordinator follows a CSMA/CA protocol. This master thesis proposes a set of specific improvements in the association process by properly defining the CSMA/CA protocol parameters during the exchange of association commands. The goal is to reduce the time of the association process, minimizing the time spent to deploy the network. A simulation assessment of the proposed set of improvements was performed using the OMNeT++/Castalia simulator, comparing their usage with the default mechanism defined by the IEEE 802.15.4 standard. The achieved results demonstrate that an adequate definition of the parameters of the CSMA/CA protocol significantly reduces the duration of the association procedure.