Evitación de colisiones geográficas P2P-RPL en redes inalámbricas interiores de múltiples saltos
Autores: Choi, Yunyoung; Park, Jaehyung; Jung, Jiwon; Kwon, Younggoo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Evitación de colisiones geográficas P2P-RPL en redes inalámbricas interiores de múltiples saltos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Protocolos de enrutamiento
Dispositivos sensores inalámbricos
P2P-RPL
Eficiente en energía
Evitación de Colisiones Geográficas
LLNs
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En las aplicaciones de automatización del hogar y edificios, los dispositivos de sensores inalámbricos necesitan estar conectados a través de enlaces inalámbricos poco confiables en unos pocos cientos de milisegundos. Los protocolos de enrutamiento en Redes de Bajo Consumo y Pérdida (LLNs) necesitan soportar la transmisión de datos confiable de manera energéticamente eficiente y con un corto tiempo de convergencia de enrutamiento. La IETF estandarizó el protocolo de enrutamiento Punto a Punto RPL (P2P-RPL), en el cual P2P-RPL propaga los mensajes de descubrimiento de ruta en toda la red. Esto conduce a una sobrecarga significativa de paquetes de control de enrutamiento y a una gran cantidad de consumo de energía. P2P-RPL utiliza el algoritmo trickle para controlar la tasa de transmisión de los paquetes de control de enrutamiento. La naturaleza de supresión de mensajes no determinista del algoritmo trickle puede generar una ruta de enrutamiento subóptima. El período de solo escucha del algoritmo trickle puede llevar a un largo tiempo de convergencia de red. En este documento, proponemos P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones, que logra una entrega de datos P2P energéticamente eficiente con un procedimiento rápido de solicitud de enrutamiento. El algoritmo propuesto utiliza la información de ubicación para limitar el espacio de búsqueda de red para el descubrimiento de ruta deseado a una zona de reenvío de ubicación restringida más pequeña. El P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones también selecciona dinámicamente el período de solo escucha del algoritmo del temporizador de trickle en función de la prioridad de transmisión relacionada con la información de posición geográfica. La información de ubicación de cada nodo se obtiene del algoritmo de auto localización cooperativo de múltiples saltos basado en Impulse-Response Ultra-WideBand (IR-UWB). Implementamos P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones en Contiki OS, un sistema operativo de código abierto para LLNs y el Internet de las Cosas. Los resultados de rendimiento muestran que P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones redujo significativamente la sobrecarga de paquetes de control de enrutamiento, el consumo de energía y el tiempo de convergencia de red. El algoritmo de auto localización cooperativo de múltiples saltos mejoró las características de implementación práctica del protocolo P2P-RPL en entornos del mundo real. El algoritmo de evitación de colisiones que utiliza el temporizador de trickle dinámico aumentó la eficiencia operativa de P2P-RPL bajo diversas condiciones de canal inalámbrico con un espacio de enrutamiento restringido por ubicación.
Descripción
En las aplicaciones de automatización del hogar y edificios, los dispositivos de sensores inalámbricos necesitan estar conectados a través de enlaces inalámbricos poco confiables en unos pocos cientos de milisegundos. Los protocolos de enrutamiento en Redes de Bajo Consumo y Pérdida (LLNs) necesitan soportar la transmisión de datos confiable de manera energéticamente eficiente y con un corto tiempo de convergencia de enrutamiento. La IETF estandarizó el protocolo de enrutamiento Punto a Punto RPL (P2P-RPL), en el cual P2P-RPL propaga los mensajes de descubrimiento de ruta en toda la red. Esto conduce a una sobrecarga significativa de paquetes de control de enrutamiento y a una gran cantidad de consumo de energía. P2P-RPL utiliza el algoritmo trickle para controlar la tasa de transmisión de los paquetes de control de enrutamiento. La naturaleza de supresión de mensajes no determinista del algoritmo trickle puede generar una ruta de enrutamiento subóptima. El período de solo escucha del algoritmo trickle puede llevar a un largo tiempo de convergencia de red. En este documento, proponemos P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones, que logra una entrega de datos P2P energéticamente eficiente con un procedimiento rápido de solicitud de enrutamiento. El algoritmo propuesto utiliza la información de ubicación para limitar el espacio de búsqueda de red para el descubrimiento de ruta deseado a una zona de reenvío de ubicación restringida más pequeña. El P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones también selecciona dinámicamente el período de solo escucha del algoritmo del temporizador de trickle en función de la prioridad de transmisión relacionada con la información de posición geográfica. La información de ubicación de cada nodo se obtiene del algoritmo de auto localización cooperativo de múltiples saltos basado en Impulse-Response Ultra-WideBand (IR-UWB). Implementamos P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones en Contiki OS, un sistema operativo de código abierto para LLNs y el Internet de las Cosas. Los resultados de rendimiento muestran que P2P-RPL Geográfico de Evitación de Colisiones redujo significativamente la sobrecarga de paquetes de control de enrutamiento, el consumo de energía y el tiempo de convergencia de red. El algoritmo de auto localización cooperativo de múltiples saltos mejoró las características de implementación práctica del protocolo P2P-RPL en entornos del mundo real. El algoritmo de evitación de colisiones que utiliza el temporizador de trickle dinámico aumentó la eficiencia operativa de P2P-RPL bajo diversas condiciones de canal inalámbrico con un espacio de enrutamiento restringido por ubicación.