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ORCID:  http://orcid.org/0009-0002-1924-9976
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acceso: Acesso Aberto
Título: Transferência de maior volume de dados em redes de sensores sem fio de alta latência e baixa taxa de transmissão utilizando estratégias de segmentação e compressão
Título (s) alternativo (s): Transfer of a larger volume of data in high-latency, low-transmission-rate wireless sensor networks using segmentation and compression strategies
Autor: Fagundes, Marden Ambrosio
Primer orientador: Pinheiro, Alan Petrônio
Primer coorientador: Almeida, Marcelo Barros de
Primer miembro de la banca: Carvalho, Daniel Pereira de
Segundo miembro de la banca: Almeida, Rodrigo Maximiano Antunes de
Resumen: Atualmente, as tecnologias de internet das coisas têm sido usadas em diferentes aplicações e contextos em que a comunicação pode ser um aspecto chave. Todavia, sua capacidade de tráfego é limitada. No contexto desta pesquisa, associada a uma aplicação de comunicação em larga escala voltada a avisos em caso de incidentes em barragens em áreas metropolitanas, é importante desenvolver meios para reduzir os impactos desta limitação. Para enfrentar o desafio, este trabalho aborda estratégias de segmentação e compressão com o objetivo de otimizar a transmissão de maiores volumes de dados, tais como formas de onda, através de redes de sensores Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) (Rede de Longo Alcance e Área Ampla) classe A. É proposto um algoritmo eficiente de segmentação de dados, cuja característica principal é realizar uma verificação tardia dos segmentos de dados faltantes após a transmissão de todos os pacotes que, em seguida, retransmite os pacotes faltantes. Além disso, é apresentada a implementação de um algoritmo de compressão de dados baseado no princípio de Lossless Entropy Compression (LEC) (Compressão de Entropia sem Perdas) codificada em linguagem C, adequada para ser executada em sistemas de microcontroladores com uma licença permissiva e bindings (ligações) para uso na linguagem Python que permite portabilidade e a integração com outras plataformas de desenvolvimento. A escolha da LEC se justifica pela sua capacidade de alcançar maiores taxas de compressão sem perda de informação, característica fundamental para aplicações que exigem fidelidade nos dados transmitidos. Ademais, também foram realizados testes práticos para comprovar a eficácia desta proposta através de um dispositivo eletrônico, com modem padrão Long Range (LoRa) (Longo Alcance) e sensor inercial, desenvolvido e construído neste trabalho. Os resultados obtidos demonstram que a combinação das técnicas de segmentação e compressão propostas permitem utilizar redes de sensores idealizadas, inicialmente, para transmitir pouca quantidade de dados, serem utilizadas para transmitir maiores quantidade de dados, sem comprometer a fidelidade dos dados recebidos.
Abstract: Currently, Internet of Things technologies have been used in different applications and contexts where communication can be a key aspect. However, their data throughput capacity is limited. In the context of this research—associated with a large-scale communication application aimed at issuing alerts in case of dam incidents in metropolitan areas—it is important to develop means to reduce the impacts of this limitation. To tackle this challenge, this work addresses data segmentation and compression strategies to optimize the transmission of larger amounts of data, such as waveforms, through class A LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) sensor networks. An efficient data segmentation algorithm is proposed, characterized by a late verification of missing data segments after the transmission of all packets, followed by retransmission of the missing packets. Additionally, the implementation of a data compression algorithm based on the principle of Lossless Entropy Compression (LEC) coded in C language is presented, suitable for running in microcontroller systems with a permissive license and bindings for use in Python language, allowing portability and integration with other development platforms. The choice of LEC is justified by its ability to achieve high compression rates without information loss, a fundamental characteristic for applications demanding data fidelity. Furthermore, practical tests were carried out to prove the effectiveness of this proposal through an electronic device, with a Long Range (LoRa) standard modem and inertial sensor, developed and built in this work. The results obtained demonstrate that the combination of the proposed segmentation and compression techniques allows sensor networks, initially designed for low data transmission, to be used for transmitting larger amounts of data without compromising the fidelity of the received data.
Palabras clave: rede de sensores sem fio
wireless sensor network
compressão de dados
data compression
LoRaWAN
Engenharia elétrica
Área (s) del CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Tema: Engenharia elétrica
Compressão de dados (Computação)
Receptores sensoriais
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
Cita: FAGUNDES, Marden Ambrosio. Transferência de maior volume de dados em redes de sensores sem fio de alta latência e baixa taxa de transmissão utilizando estratégias de segmentação e compressão. 2025. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.305.
Identificador del documento: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2025.305
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46369
Fecha de defensa: 16-may-2025
Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): ODS::ODS 11. Cidades e comunidades sustentáveis - Tornar as cidades e os assentamentos humanos inclusivos, seguros, resilientes e sustentáveis.
Aparece en las colecciones:DISSERTAÇÃO - Engenharia Elétrica

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