Avaliação de desempenho da comunicação sem fio em uma rede Mesh utilizando o protocolo Wi-SUN FAN

Abstract

Este trabajo evalúa la tecnología de comunicación Wi-SUN FAN, que es un perfil que forma parte de la alianza WI-SUN. En la literatura, las evaluaciones de esta tecnología son escasas en comparación con otras. Por tanto, es importante conocerla y verificar su aplicabilidad y limitaciones en los servicios para redes inteligentes. Para su evaluación, se analizaron métricas como el tiempo de convergencia, los mensajes de control, la latencia de la red y la tasa de entrega de paquetes. Por lo tanto, se realizaron experimentos con un prototipo certificado del protocolo, logrando tener una evaluación con la secuencia completa de formación de la red. La metodología desarrollada permitió realizar, a través del simulador Cooja, explorar el concepto de la capa de red en escenarios para una escala de red menor, donde los nodos tienen profundidades definidas para tener una evaluación inicial de la formación de la red. Además, se caracterizó el comportamiento del protocolo en los experimentos, donde los nodos se distribuyeron en tres escenarios, en los modos de operación del protocolo 1b y 3, con salto de frecuencia y funciones de canal fijo, utilizando la banda 915 MHz-b asignada a Brasil. Los resultados de la simulación muestran principalmente que, en el escenario con nodos de mayor profundidad en la red, el tiempo de convergencia fue casi el doble que los demás escenarios, además que, para el envío de los paquetes de datos se debe realizar después de la convergencia de la red. Los experimentos mostraron sobre todo el valor medio de convergencia de los tres escenarios, que fue de 1168 s, 2416,4 s y 1742,85 s, respectivamente, y la tasa de entrega de paquetes para algunos experimentos fue inferior al 90%. Los datos muestran que el tiempo de convergencia es alto y necesitan de un tiempo adicional para disminuir la profundidad de los nodos en la topología para mejorar la tasa de entrega de paquetes de datos y en el modo de operación 1b con salto de frecuencia mostró menos error de paquetes una vez establecida la red.

Resumo: Este trabalho avalia a tecnologia de comunicação Wi-SUN FAN que é um perfil que faz parte da aliança WI-SUN. Na literatura, são escassas as avaliações desta tecnologia em comparação com outras. Por isso, é importante conhecê-la e verificar sua aplicabilidade e limitações nos serviços para redes inteligentes. Para avaliação foram analisadas as métricas como o tempo de convergência, mensagens de controle, latência da rede e taxa de entrega de pacotes. Portanto, realizaram-se experimentos com um protótipo certificado do protocolo, conseguindo ter uma avaliação com a sequência completa da formação da rede. A metodologia desenvolvida permitiu realizar através do simulador Cooja, explorar o conceito da camada de rede em cenários para uma escala de rede menor, onde os nós têm profundidades definidas para ter uma avaliação inicial da formação da rede. Além disso, nos experimentos foi caracterizado o comportamento do protocolo, onde foram realizadas distribuições dos nós em três cenários, nos modos de operação 1b e 3 do protocolo, com funções de canal do tipo salto em frequência e canal fixo, utilizando a banda de 915 MHz-b atribuído para o Brasil. Os resultados da simulação mostram principalmente que o cenário com nós de maior profundidade na rede o tempo de convergência foi quase o dobro que os demais cenários, também que, para o envio dos pacotes de dados deve ser realizado depois da convergência da rede. Nos experimentos evidenciaram-se sobretudo o valor médio de convergência dos três cenários que foi de 1168 s, 2416,4 s e 1742,85 s, respectivamente, e a taxa de entrega de pacotes para alguns experimentos foi menor que 90%. Os dados mostram que o tempo de convergência é alto e precisam de um tempo adicional para diminuir a profundidade dos nós na topologia para melhorar a taxa de entrega de pacotes de dados e o modo de operação 1b com salto em frequência apresentou menor erro de pacotes uma vez estabelecida a rede. Palavras-chave: Wi-SUN, Wi-SUN FAN, Cooja, tempo de convergência, mensagens de controle, latência da rede, taxa de entrega de pacotes.