Mecanismo Eficiente para Disseminação do Tráfego de Controle em Redes de Sensores Sem Fio Cluster-Tree baseadas no IEEE 802.15.4 - Lino, Miguel; Vasconcelos, Vitor; Leão, Erico; Soares, André; Montez, Carlos; Moraes, Ricardo; Vasques, Francisco (Anais Estendidos do Simpósio Brasileiro de Engenharia de Sistemas Computacionais (SBESC), 2019)
As normas IEEE 802.15.4 e ZigBee definem a pilha de protocolos amplamente utilizada na operação de Redes de Sensores sem Fio (RSSF). A topologia cluster-tree, suportada por estas normas, oferece recursos como escalabilidade, sendo apontada pela literatura como a mais adequada para a implementação de aplicações de RSSFs em larga escala. Entretanto, essas redes podem sofrer com congestionamentos e atrasos devido aos seus diferentes padrões de tráfego. Por um lado, são usualmente priorizadas as mensagens do tráfego de monitoramento geradas por nós sensores, que seguem em direção ao coordenador da rede (tráfego upstream); por outro, sofrem maiores atrasos as mensagens de controle que seguem o tráfego inverso (tráfego downstream). Este artigo propõe um mecanismo eficiente para a rápida disseminação do tráfego de controle em RSSFs cluster-tree. A ideia principal consiste em combinar um esquema de escalonamento híbrido periódico, com a definição de janelas de oportunidade Top-Down, com um esquema de configuração adequada dos parâmetros CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) para os nós coordenadores, a fim de possibilitar uma rápida disseminação das mensagens de controle, sem gerar impactos relevantes para o típico tráfego de monitoramento. Resultados de simulações mostram que a definição de janelas de oportunidades Top-Down, aliada com uma adequada configuração de valores macMinBE e macMaxBE para nós coordenadores, podem reduzir significativamente os atrasos de comunicação e aumentar a taxa de entrega de mensagens de controle, sem interferir de forma relevante nas métricas do tráfego de monitoramento, mesmo em cenários de grande densidade de nós sensores.