Integração do controle de densidade, cobertura e roteamento em redes de sensores sem fio: modelos matemáticos, algoritmos de otimização e simulação

AUTOR(ES)

Iuri Bueno Drumond de Andrade

FONTE

IBICT - Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia

DATA DE PUBLICAÇÃO

04/08/2011

RESUMO

Nesta dissertação, introduzimos modelos e algoritmos de otimização visando reduzir o consumo de energia das Redes de Sensores Sem Fio, através da resolução integrada de problemas de otimização comuns a esse tipo de rede. Um simulador de eventos discretos é implementado e testado computacionalmente com o intuito de avaliar, a partir de determinadas métricas de Qualidade de Serviço, como as soluções encontradas pelos algoritmos de otimização se comportam em um ambiente dinâmico. Por fim, o modelo proposto é comparado a uma alternativa topológica apresentada na literatura. O Problema de Otimização tratado neste trabalho consiste em integrar os problemas de Cobertura, Controle de Densidade, Localização do Sorvedouro e Roteamento através de uma abordagem multi-período. Conhecendo-se a priori, o tempo em que a rede permanecerá ativa, o mesmo é dividido em períodos de tempos iguais e, para cada um, uma solução para todos os problemas a serem integrados deve ser assegurada. Para modelar o problema, é apresentado uma formulação em Programação Inteira Mista. Um algoritmo do tipo Branch-and-Cut é proposto e implementado para resolver o problema de forma exata. Devido às dificuldades inerentes à integração, resolver o problema proposto na otimalidade mostrou-se uma tarefa difícil, mesmo para instâncias de pequenas dimensões. Dessa forma, propomos uma heurística para encontrar soluções viáveis, idealmente de boa qualidade, em tempos aceitáveis. Nossos resultados mostram que os algoritmos de otimização permitiram alcançar bons níveis de Qualidade de Serviço, além de reduções significativas no consumo de energia, principalmente quando comparados a uma abordagem alternativa encontrada na literatura.

ASSUNTO(S)

computação teses.

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