R-MAC: protocolo de acesso ao meio para consumo eficiente de energia em redes de sensores sem fio

Abstract

Este trabalho descreve o R-MAC, um protocolo de acesso ao meio projetado para atender as requisições de energia das Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs). A fim de melhor explicar o protocolo proposto, em um primeiro momento foi realizado um estudo em redes wireless em geral. Todas as camadas de uma RSSF são introduzidas, com ênfase na camada de controle de acesso ao meio (MAC), que é a motivação principal do R-MAC. O problema do acesso ao meio é discutido, e alguns tópicos de interesse são investigados. Uma discussão de protocolos relacionados também é conduzida, e os aspectos específicos dos protocolos estudados considerados no projeto do R-MAC. O R-MAC foi desenvolvido para RSSF dirigidas a eventos, com coleta periódica, insensível a latência da rede e com baixa taxa de envio. A eficiência no consumo de cada nodo, aumenta o tempo de vida da RSSF como um todo. Além disso, propõe-se uma técnica para buscar novas conexões toda vez que um nodo sair da rede. Esta técnica resulta no aumento da interação de cada nodo com a rede. O protocolo proposto é de fácil implementação em nodos de RSSFs baseados em microprocessador, e suas eficiência e aplicabilidade foram mostradas com a avaliação de equações para estimar o consumo de potência.

This work describes R-MAC, a medium access protocol conceived aiming at power consumption requirements of a wireless sensor network (WSN). In order to better explain the proposed protocol, first there is a study on wireless networks in general. All layers of a WSN are introduced, with emphasis on the medium access control (MAC) layer, which is R-MAC’s main target. The medium access problem is discussed, and some major concerns are investigated. A discussion on related protocols is also conducted, and specific aspects of the studied protocols are considered in R-MAC´s design. R-MAC targets event driven WSNs, having periodic collection, unaware of network latency, and presenting a low transmission rate. In addition, a technique is proposed for searching new connections every time a node leaves the network. This technique results in improvements in the interaction time of the node with the network. The proposed protocol is of easy implementation in microprocessor based WSN nodes, and its efficiency and applicability have been shown through the evaluation of power estimation equations.