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Document type: Tese
Access type: Acesso Aberto
Title: Estratégia de otimização de roteamento baseada em jogo bayesiano para redes tolerantes a atrasos e desconexões com restrição de energia
Alternate title (s): Routing optimization strategy based on Bayesian game for delay and disruption tolerant networks with energy constraint
Author: Maia, Sérgio Luiz de Freitas
First Advisor: Guardieiro, Paulo Roberto
First coorientator: Silva, éderson Rosa da
First member of the Committee: Matias Júnior, Rivalino
Second member of the Committee: Campos, Carlos Alberto Vieira
Third member of the Committee: Melo, Pedro Olmo Stancioli Vaz de
Summary: 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.
Keywords: DTNs
Roteamento
Jogos bayesianos
Routing
Bayesian games
Roteamento (Administração de redes de computadores)
Algoritmos de computador
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Quote: 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.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14357
Date of defense: 9-Apr-2015
Appears in Collections:TESE - Engenharia Elétrica

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