Publicação: Estratégia de otimização de roteamento baseada em jogo bayesiano para redes tolerantes a atrasos e desconexões com restrição de energia
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
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Coorientador
Silva, éderson Rosa da
Resumo
Atualmente, a comunidade de pesquisa em redes de comunicação tem dado atenção especial
ao estudo de redes emergentes sem fio, como redes de sensores, redes mesh, redes ad hoc,
sistemas de computação pervasiva e redes tolerantes a atrasos e desconexões (delay/disruption
tolerant networks DTNs). A principal característica dessas redes é não exigir a presença de
uma infraestrutura de comunicação e, por isso, costumam apresentar operação descentralizada
e autoconfiguração. Além disso, pela sua natureza altamente distribuída, é desejável que
também seja atribuído a esse tipo de rede algum nível de consciência do consumo energético.
Nesse sentido, esta tese apresenta uma proposta de estratégia de otimização para um
algoritmo de roteamento em rede DTN que foi originalmente proposto sem levar em
consideração a questão da restrição de energia. O algoritmo de roteamento DTN a ser
otimizado deve usar alguma função de utilidade baseada em um número de parâmetros
diferentes (por exemplo, história dos encontros, mobilidade, sociabilidade, etc.) para descobrir
os melhores nós retransmissores. A estratégia proposta é baseada na modelagem do
encaminhamento de mensagens como um jogo Bayesiano que visa especificamente capturar a
natureza dinâmica das decisões de replicação de mensagens, a restrição de energia dos
dispositivos móveis e a incerteza sobre a energia dos outros dispositivos. Uma estrutura de
aprendizado adaptativo que permite aos nós aprenderem sobre quais são as estratégias ótimas
é apresentada. Além disso, também é apresentada a proposta de um sistema para atualização
das crenças sobre a energia dos outros nós DTN baseado nas observações acumuladas dos nós
de destino. Os resultados de simulação demonstram que a estratégia de otimização proposta é
capaz de levar a rede a permanecer operacional por um maior período de tempo e,
consequentemente, alcançar uma maior porcentagem de entrega final.
Abstract
Currently, the research community in communication networks has given special attention to
the study of emerging wireless networks such as sensor networks, mesh networks, ad hoc
networks, pervasive computing systems and delay/ disruption tolerant networks (DTNs). The
main feature of these networks is not require the presence of a communication infrastructure
and, therefore, often present decentralized operation and auto configuration. Additionally, due
to the DTN s highly distributed nature, it is desirable that it be also assigned to this type of
network some level of awareness of energy consumption. Thus, in this Thesis, we propose an
optimization strategy for a routing algorithm that was originally proposed without regard to
the issue of energy constraint in delay/disruption tolerant networks (DTNs). The routing
algorithm must use some utility function based on a number of different parameters (e.g.,
encounter history, mobility, sociability, etc.) to discover the better relay nodes. Our proposed
strategy is based on modeling of the message forwarding as Bayesian game that aims
specifically to capture the dynamic nature of the message replication decisions, the energy
constraint of the devices and the uncertainty about the energy of other devices. An adaptive
learning framework that allows the nodes to learn the optimal strategies over time is
presented. We use a system for belief update about the energy of the other DTN nodes based
on the accumulated observations of the destination nodes. Simulation results show that our
proposed optimization strategy is able to lead the network to remain operational for a longer
period of time and, consequently, to achieve a higher final delivery ratio.
Palavras-chave
DTNs, Roteamento, Jogos bayesianos, Routing, Bayesian games, Roteamento (Administração de redes de computadores), Algoritmos de computador
Citação
MAIA, Sérgio Luiz de Freitas. Routing optimization strategy based on Bayesian game for delay and
disruption tolerant networks with energy constraint. 2015. 163 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.57