Abordagens para formação de topologia em agrupamentos em árvore para RSSF de larga escala

Abstract

Topologias em agrupamentos em árvore (do Inglês, cluster tree) são comumente empregadas em aplicações de Redes de Sensores sem Fio em larga escala, onde os nodos são implantados de forma aleatória. Contudo, o uso dessa topologia apresenta uma série de desafios em relação à conectividade e ao escalonamento de mensagens, sendo necessários métodos eficazes para formação e operação da mesma. Neste contexto, o presente trabalho implementa e avalia o funcionamento de dois métodos de formação de topologia. Primeiramente, um esquema baseado nos protocolos Spanning Tree e Shortest Path First é implementado e avaliado sobre diversas condições. Com base nos resultados observados, este trabalho propõe a arquitetura ACArch, que é composta pela combinação de métodos de descobrimento de vizinhança, formação da rede e escalonamento de mensagens. Essa proposta visa formar uma rede flexível, com melhor desempenho e capaz de se adaptar a diversos cenários. Resultados das simulações realizadas mostram uma significativa melhora no desempenho da rede quando comparada a outros protocolos.

Abstract: Cluster tree topologies are commonly adopted in large-scale Wireless Sensor Networks applications, where nodes are randomly deployed. However, the use of this topology presents several challenges regarding connectivity and message schedulability. In this context, the present work implements and evaluates the operation of two cluster tree topology formation methods. Firstly, a scheme based on the Spanning Tree and Shortest Path First protocols is implemented and evaluated on several conditions. Then, based on the observed results, this work proposes the ACArch architecture, that is composed of the combination of methods of neighborhood discovery, network formation and message scheduling. This proposal aims to build a flexible network, with better performance and able to adapt for different scenarios. Simulation results showed significant improvements in the performance of the network when compared to others protocols.