Protocolo MAC efi ciente em energia e livre de colisões para redes de sensores sem fio

Abstract

Este trabalho propõe e desenvolve o DyTEE (do inglês Dynamic Timed Energy Efficient), um novo protocolo de controle de acesso ao meio (MAC) livre de colisões de dados para redes de sensores sem fio, apropriado principalmente a ambientes de automação predial e rural. Este foi baseado em Múltiplo Acesso por Divisão do Tempo (TDMA) com ciclos de ativação e períodos de transmissão dinâmicas, empregando somente a utilização de um canal e sensoriamento da portadora.O novo protocolo foi implementado em módulos reais na plataforma Zigbit da Atmel, utilizando o pacote _IEEE 802.15.4 MAC_ fornecido pelo fabricante. Foi também implementado em simulação, utilizando parâmetros fornecidos pelo autor do S-MAC (plataforma MICA e sistema operacional TinyOS) e os parâmetros obtidos da implementação em Zigbit. Dessa forma, o DyTEEfoi comparado com o S-MAC e o IEEE 802.15.4, onde foram aferidas métricas de vazão, latência,consumo energético e outras.Os resultados dos experimentos sob diferentes parâmetros e topologias mostraram que a nova proposta supera ambos os protocolos comparados. Isto é, em relação ao S-MAC, apresentou aproximadamente um quinto do consumo de energia, bem como melhor latência e vazão aproximadamente até 80% maior. Enquanto que em relação ao IEEE 802.15.4, apresentou também melhores resultados,principalmente em relação ao tempo de vida estimado do módulo real realizando uma tarefa de sensoriamento de temperatura, no qual o DyTEE obteve um ganho de aproximadamente 25,6%a mais de duração do que o IEEE 802.15.4.Concluiu-se que o novo protocolo possui uma boa economia de energia, mantendo bons resultados de latência e vazão, bem como este foi implementado em módulos de baixo poder computacional e restrita memória, ou seja, um protocolo compacto e eficiente. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

This paper proposes develops the DyTEE (Dynamic Energy Efficient Timed), a new protocol for medium access control (MAC) collision-free data for wireless sensor networks, designed for building automation and rural automation environments. It was based on Time Division Multiple Access(TDMA) with activation cycles and dynamics transmission slots, employing the use of only one channel and carrier sensing. The new protocol has been implemented in real modules Zigbit Atmel platform, using the "IEEE 802.15.4 MAC" package provided by the manufacturer. Was also implemented in simulation using parameters provided by the author of the S-MAC (MICA platform and TinyOS operating system) and the parameters obtained in the implementation with Zigbit. Thus, DyTEE wascompared with S-MAC and IEEE 802.15.4, which were measured metrics of throughput, latency,energy consumption and other. The results of experiments under di_erent topologies and parameters have shown that the newproposal outperforms both protocols compared. That is, relative to the S-MAC, DyTEE showedabout one _fths of the energy consumption as well as improved latency and throughput withapproximately 80% greater. While compared to the IEEE 802.15.4, DyTEE also showed better results, especially regarding the estimated life time of the actual module performing a task of sensing temperature, in which the Dy TEE obtained a gain of approximately 25.6% more duration than the IEEE 802.15.4.It was concluded that the new protocol has a good energy saving, while maintaining good throughput and latency results, as well it was implemented in low computational power and limited memory modules, that means, Dy TEE is a compact and efficient protocol.