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dc.creatorPereira, Igor Avila
dc.date.accessioned2021-05-04T22:33:55Z
dc.date.available2021-05-04T22:33:55Z
dc.date.issued2020-10-31
dc.identifier.citationPEREIRA, Igor Avila. Balanceamento de Carga em Nível de Aplicação para Redes de Sensores Sem Fio Reativas: Uma Abordagem Baseada em Problemas de Otimização com Restrições. Orientadora: Lisane Brisolara de Brisolara. 2021. 88 f. Tese (Doutorado em Ciência da Computação) – Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2021.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/handle/prefix/7432
dc.description.abstractIn wireless sensor networks (WSNs), the overload of nodes can result in the degradation of network performance, requiring the adoption of dynamic load balancing techniques to prolong the service life and availability of its services. Currently, these networks are increasingly being used in applications with high demand for video and image processing, which means that the processing load, as well as the communication load, must be considered in load balancing. Recently, techniques based on heuristics have been proposed to balance the load at the application level. However, these do not have any quality guarantee and since they are distributed, they require communication, which can affect the network’s lifetime. Thus, this work presents a new solution that is based on techniques of Constraint Optimization Problems to solve the load balancing in WSNs at the application level.The proposed approach explores the limited redundancy in the coverage areas and employs a semi-distributed solution, avoiding the complexity of distributed algorithms. The proposed approach ensures that the detected events are processed during the network’s lifetime and that a fixed number of messages will be exchanged for each new detected event. In order to minimize the negative impact on the lifetime, the COP-Feedback approach incorporates propagation control procedures that prevent the sending of redundant messages during the load balancing process. Experiments point out that the proposed approach allows the network to perform better than the heuristic ones considered state-of-the-art, both with nodes arranged in a grid, as well as with nodes randomly arranged. The results also showed that COP-Feedback maintains its behavior both in high-density as well as low-density networks, which is not the case with heuristic techniques. In addition, COP-Feedback presented results close to that of a greedy solution, used as upper-bound in the analyzes, but which cannot be used in real scenarios because it requires centralization of the state of the network nodes.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectComputaçãopt_BR
dc.subjectRede de sensores sem fiopt_BR
dc.subjectBalanceamento de cargapt_BR
dc.subjectOtimização com restriçãopt_BR
dc.subjectNível de aplicaçãopt_BR
dc.subjectRedes reativaspt_BR
dc.subjectSistemas enbarcadospt_BR
dc.subjectSistemas ciber-físicospt_BR
dc.subjectWireless sensor networkpt_BR
dc.subjectLoad balancingpt_BR
dc.subjectConstraint optimizationpt_BR
dc.subjectApplication levelpt_BR
dc.subjectReactive networkspt_BR
dc.subjectEmbedded systemspt_BR
dc.subjectCyber-physical systemspt_BR
dc.titleBalanceamento de carga em nível de aplicação para redes de sensores sem fio reativas: uma abordagem baseada em problemas de otimização com restriçõespt_BR
dc.title.alternativeApplication-level load balancing for reactive wireless sensor networks: an abordagem based on a restriction optimization problempt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.contributor.authorLatteslattes.cnpq.br/7701563839009909pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9175591364526313pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Ferreira Júnior, Paulo Roberto
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0481478169272902pt_BR
dc.description.resumoNas redes de sensores sem fio (RSSFs), a sobrecarga de nodos pode resultar na degradação de desempenho da rede exigindo a adoção de técnicas dinâmicas de balanceamento de carga para prolongar o tempo de vida e a disponibilidade dos seus serviços. Atualmente estas redes estão cada vez mais sendo utilizadas em aplicações com alta demanda para o processamento de vídeos/imagens, o que faz com que a carga de processamento, assim como a de comunicação, devam ser consideradas no balanceamento da carga. Recentemente, técnicas baseadas em heurísticas foram propostas para equilibrar a carga atuando no nível de aplicação. Entretanto, essas não possuem qualquer garantia de qualidade e por serem distribuídas requerem comunicação o que pode afetar o tempo de vida da rede. Assim, este trabalho apresenta uma nova solução a qual baseia-se em técnicas de Otimização de Problemas com Restrições para resolver o balanceamento de carga em RSSFs em nível de aplicação. A abordagem proposta explora a redundância limitada nas áreas de cobertura e emprega uma solução semi-distribuída, evitando a complexidade de algoritmos distribuídos. A abordagem proposta garante que os eventos detectados sejam processados durante a vida útil da rede e que um número fixo de mensagens serão trocadas a cada novo evento detectado. Visando minimizar o impacto negativo no tempo de vida da rede, a abordagem COP-Feedback incorpora procedimentos de controle de propagação que impedem o envio de mensagens redundantes durante o processo de balanceamento de carga. Experimentos apontam que a abordagem proposta permite à rede ter desempenho superior ao das técnicas heurísticas consideradas estado-da-arte, tanto com nodos dispostos em grade, como com nodos dispostos aleatoriamente. Os resultados também mostraram que a COP-Feedback mantém seu comportamento tanto em redes densas como em redes com menor número de nodos, o que não ocorre com as técnicas heurísticas. Além disso, COP-Feedback apresentou resultados próximos de uma solução gulosa, usada como upper-bound nas análises, mas que não pode ser empregada em cenários reais por requerer a centralização do estado dos nodos da rede.pt_BR
dc.publisher.departmentCentro de Desenvolvimento Tecnológicopt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Computaçãopt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAOpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.contributor.advisor1Brisolara, Lisane Brisolara de


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