Asignación Adaptativa de Slotframes con Optimización de QoS y Energía en 6TiSCH para Aplicaciones de IoT Industrial
Autores: Pradhan, Nilam; Chaudhari, Bharat S.; Khandekar, Prasad D.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Asignación Adaptativa de Slotframes con Optimización de QoS y Energía en 6TiSCH para Aplicaciones de IoT Industrial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Telecomunicaciones
Palabras clave
Industria 4.0
IIoT
IEEE 802.15.4e
Pila de protocolos 6TiSCH
QoS
Latencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
La Industria 4.0 ha transformado la fabricación y la automatización al integrar sistemas ciberfísicos con el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) para el monitoreo en tiempo real, el control inteligente y la toma de decisiones basada en datos. El IIoT depende cada vez más de IEEE 802.15.4e Time-Slotted Channel Hopping (TSCH) para lograr comunicaciones industriales fiables, de baja latencia y eficientes en energía. La pila de protocolos 6TiSCH integra programación y enrutamiento para optimizar las transmisiones para dispositivos con recursos limitados, mejorando la Calidad de Servicio (QoS) en implementaciones de IIoT. Este documento propone una técnica innovadora de asignación de slotframes adaptativa y de capa cruzada para redes 6TiSCH, programando dinámicamente celdas en función de la distancia de salto de los nodos, la acumulación de cola, la carga de tráfico prevista y los métricas de calidad de enlace. Al adaptarse dinámicamente a estos parámetros, el método propuesto mejora significativamente las métricas clave de QoS, incluyendo la latencia de extremo a extremo, la tasa de entrega de paquetes y la vida útil de la red. El mecanismo integra el monitoreo en tiempo real de la acumulación de cola, el análisis del rendimiento del enlace y la conciencia de la recolección de energía para optimizar proactivamente las decisiones de programación de celdas. Los resultados demuestran que la estrategia propuesta reduce la latencia de extremo a extremo en hasta un 32%, mejora la PDR en hasta un 27% y extiende la vida útil de la red en hasta un 10% en comparación con soluciones de programación adaptativa de última generación.
Descripción
La Industria 4.0 ha transformado la fabricación y la automatización al integrar sistemas ciberfísicos con el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) para el monitoreo en tiempo real, el control inteligente y la toma de decisiones basada en datos. El IIoT depende cada vez más de IEEE 802.15.4e Time-Slotted Channel Hopping (TSCH) para lograr comunicaciones industriales fiables, de baja latencia y eficientes en energía. La pila de protocolos 6TiSCH integra programación y enrutamiento para optimizar las transmisiones para dispositivos con recursos limitados, mejorando la Calidad de Servicio (QoS) en implementaciones de IIoT. Este documento propone una técnica innovadora de asignación de slotframes adaptativa y de capa cruzada para redes 6TiSCH, programando dinámicamente celdas en función de la distancia de salto de los nodos, la acumulación de cola, la carga de tráfico prevista y los métricas de calidad de enlace. Al adaptarse dinámicamente a estos parámetros, el método propuesto mejora significativamente las métricas clave de QoS, incluyendo la latencia de extremo a extremo, la tasa de entrega de paquetes y la vida útil de la red. El mecanismo integra el monitoreo en tiempo real de la acumulación de cola, el análisis del rendimiento del enlace y la conciencia de la recolección de energía para optimizar proactivamente las decisiones de programación de celdas. Los resultados demuestran que la estrategia propuesta reduce la latencia de extremo a extremo en hasta un 32%, mejora la PDR en hasta un 27% y extiende la vida útil de la red en hasta un 10% en comparación con soluciones de programación adaptativa de última generación.