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Análise de Desempenho de um Esquema de Acesso Hierárquico Baseado em Polling para WBAN

Autores: Fernando Di Gianni, Shusaburo Motoyama

A rede de área corporal sem fio - WBAN - Wireless Body Area Network objetiva monitorar e controlar os sinais vitais de um corpo humano. Nessa rede, os sensores são colocados em várias partes do corpo e medem sinais vitais como temperatura, pressão arterial, batimento cardíaco, entre outros, e transmitem esses dados para um dispositivo externo. Os sensores podem ser colocados sobre a pele ou serem implantados abaixo da pele, e a comunicação com o dispositivo externo é sem fio, o que garante maior mobilidade e conforto ao usuário de uma WBAN. Quando um sensor é dotado de capacidade de processamento e transmissão de dados sem fio pode ser denominado de nó sensor e o dispositivo externo de nó sink ou sorvedouro.
Na implantação dos sensores no corpo, alguns requisitos devem ser considerados, como transmissão à curta distância, baixo consumo de energia e dimensões diminutas. Essas características proporcionam baixo índice de irradiação, longevidade no uso do sensor sem reposição de bateria e conforto em consonância com Ullah and Kwak (2010).
Quando vários nós sensores começam a transmitir os pacotes simultaneamente, colisões ocorrem e os pacotes devem ser retransmitidos, desperdiçando energia. Assim, o controle de acesso ao meio ou MAC - Media Access Control deve ser projetado de maneira a evitar colisão e operar eficientemente para reduzir o consumo de energia. Um dos esquemas de acesso MAC apresentados na literatura utiliza a técnica polling como exposto em Motoyama (2013). No trabalho apresentado, os sensores são divididos em grupos e cada grupo possui um nó sink que coleta os dados dos sensores utilizando a técnica polling. Para coletar os dados dos nós sinks, existe outro nó denominado de master que coleta os dados utilizando, também, a técnica polling. Esta estrutura de acesso MAC foi denominada de polling hierárquico em Motoyama (2013) e o desempenho desse esquema foi estudado teoricamente através de modelos matemáticos.
Nos modelos teóricos apresentados em Motoyama (2013) foram feitas aproximações e os resultados obtidos necessitam ser comprovados quanto as suas exatidões. A proposta deste artigo é analisar a estrutura proposta em Motoyama (2013) através de simulação computacional para validar o modelo teórico. Neste artigo, é analisado somente o primeiro nível da estrutura hierárquica.
O artigo está organizado em quatro seções. Na segunda seção são expostos os conceitos relacionados com os esquemas de acesso MAC baseados em topologia hierárquica. Alguns detalhes do simulador computacional desenvolvido e a análise dos resultados obtidos são apresentados na terceira seção. Finalmente, as principais conclusões são demonstradas na seção quatro.

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