Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32411| Título: | Análise de desempenho de redes sem fio de baixo consumo energético por meio de simuladores de eventos discretos |
| Título(s) alternativo(s): | Performance analysis of low power wireless networks using discrete events simulators |
| Autor(es): | Barros, Joao Luis Verdegay de |
| Orientador(es): | Peron, Guilherme de Santi |
| Palavras-chave: | Comunicações digitais Sistemas de comunicação sem fio Energia elétrica - Consumo Internet das coisas Desempenho - Análise Simulação (Computadores) Protocolo de aplicação sem fio (Protocolo de rede de computador) Digital communications Wireless communication systems Electric power consumption Internet of things Performance - Analysis Computer simulation Wireless Aplication Protocol (Computer network protocol) |
| Data do documento: | 7-Jul-2023 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | BARROS, Joao Luis Verdegay de. Análise de desempenho de redes sem fio de baixo consumo energético por meio de simuladores de eventos discretos. 2023. Dissertação (Mestrado em Sistemas de Energia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023. |
| Resumo: | A Internet das Coisas (IoT) tem sido um tema de grande relevância tanto no meio acadêmico quanto na indústria. As possibilidades de aplicação são amplas, abrangendo áreas como cidades inteligentes, automação residencial, edifícios inteligentes, agricultura, medição automatizada, logística, automação industrial. Essa diversidade de aplicações resultou no desenvolvimento de diversas soluções tecnológicas, especialmente para viabilizar comunicações Máquina-a-Máquina (M2M), com destaque para as redes de longa distância. Nesse contexto, dois protocolos amplamente utilizados para comunicações de baixa potência e ampla área de cobertura (LPWA) são o LoRaWAN, do inglês Long Range Wide Area Network, e o 6TiSCH. Ao passo que LoRaWAN utiliza a camada física definida pelo LoRa, o 6TiSCH baseia-se no IEEE 802.15.4e que introduz o modo TSCH, do inglês Time-Slotted Channel Hopping, como um novo modo de operação da camada MAC junto do IEEE 802.15.4g que também possui definições das camadas MAC e física (PHY). Enquanto o LoRaWAN é um protocolo bem conhecido e difundido, o 6TiSCH oferece conectividade IPv6 para LPWAN e é utilizado em padrões importantes, como o Wireless Smart Ubiquitous Network (Wi-SUN). O objetivo deste trabalho é avaliar a escalabilidade de cada protocolo, considerando diferentes aspectos, como a taxa de perda de pacotes (PER), o atraso e o número máximo de nós por área quadrada. Ainda, para o 6TiSCH são avaliadas as perdas de pacote causadas pelas falhas na transmissão mais comuns, como fila cheia e limite de retransmissões. Para alcançar tais resultados, foram realizadas simulações computacionais utilizando simuladores de código aberto. Os resultados obtidos demonstram que a melhor escalabilidade depende dos cenários considerados. Nos cenários com múltiplos gateways que exigem baixa latência ou baixas taxas de transmissão de pacotes, o LoRaWAN apresenta melhores resultados. No entanto, em cenários com altas taxas de transmissão de pacotes e onde a latência não é uma preocupação significativa, o 6TiSCH é mais adequado. Além disso, mesmo no melhor caso, a latência associada à tecnologia LoRaWAN pode ser consideravelmente menor do que a associada ao 6TiSCH. Por fim, especificamente para o 6TiSCH, observa-se que o aumento no número máximo de retransmissões exerce uma influência significativamente maior na escalabilidade do sistema em comparação com o aumento do tamanho da fila de transmissão, o qual também acarreta um maior consumo de memória nos dispositivos. |
| Abstract: | The Internet of Things (IoT) has been a highly relevant topic in both academia and industry in recent years. There are many possible applications, in fields as smart cities, home automation, smart buildings, agriculture, automated metering, logistic, industrial automation. Such a wide range of applications has led to the development of various technological solutions, particularly to enable Machine-to-Machine (M2M) communications, which we highlight those for wide area networks. In that sense, two widely used protocols for Low-Power Wide-Area Networks(LPWAN) communications are: Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), and 6TiSCH. LoRaWAN uses the physical layer defined by LoRa, whereas 6TiSCH is based on IEEE 802.15.4e which introduces TSCH (Time-Slotted Channel Hopping) mode as a new operating mode of the MAC layer alongside IEEE 802.15.4g which also has MAC and physical (PHY) layer definitions. While LoRaWAN is a well-known and widespread protocol, 6TiSCH offers IPv6 connectivity for LPWAN and it is used in important standards such as Wireless Smart Ubiquitous Network (Wi-SUN). The objective of this study is to assess the scalability of each protocol, considering various aspects such as packet loss rate (PER), delay, and the maximum number of nodes per square area. Additionally, for 6TiSCH, we evaluate packet losses caused by common transmission failures, such as full queues and the limit of additional transmission attempts. To achieve these results, computer simulations were conducted using open-source simulators. The obtained results demonstrate that the best scalability depends on which scenarios are considered. In scenarios with multiple gateways requiring low latency or low packet transmission rates, LoRaWAN shows better results. However, in scenarios with high packet transmission rates and where latency is not a significant concern, 6TiSCH is more suitable. Furthermore, even in the best case, the latency associated with LoRaWAN technology can be considerably lower than that associated with 6TiSCH. Moreover, specifically regarding 6TiSCH, we observe that the increase in the maximum number of transmission attempts has a significantly greater impact on the system scalability compared to an increase in the transmission queue size, leading to higher memory consumption in the devices. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/32411 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Sistemas de Energia |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| analisedesempenholpwansimuladores.pdf | 2,55 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
