Contributions to communication and networking for the internet of things environments

• Autores: Ning Li
• Directores de la Tesis: José Fernán Martínez Ortega (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2018
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Juan Ramón Velasco Pérez (presid.), Ana Belén García Hernando (secret.), Tomás Robles Valladares (voc.), Carlos García Rubio (voc.), Gianluigi Ferrari (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ingeniería de Sistemas y Servicios para la Sociedad de la Información por la Universidad Politécnica de Madrid
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Tecnología de las telecomunicaciones
      • Radiocomunicaciones
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Debido a las ventajas del IoT, las aplicaciones de IoT se han utilizado y desarrollado ampliamente en los últimos años. El IoT será la nueva revolución de Internet. Las aplicaciones de IoT se han utilizado ampliamente en el monitoreo forestal, la gestión de desastres, la domótica, la automatización de fábricas, la ciudad inteligente, etc. Para las aplicaciones de IoT, uno de los problemas importantes es la eficiencia de la transmisión de datos, que es importante para la calidad de los servicios (QoS). La eficiencia de la transmisión de datos incluye la fiabilidad, el consumo de energía, el retardo de transmisión, etc. de la red.

    Para capa diferente, existen diferentes enfoques para mejorar la eficiencia de la transmisión de datos. En esta tesis, nos enfocamos principalmente en la capa de red. En la capa de red, para mejorar la eficiencia de la transmisión de datos, es necesario diseñar el algoritmo de enrutamiento con cuidado. Hay dos tecnologías de enrutamiento diferentes: el enrutamiento determinista y el enrutamiento oportunista. Durante la transmisión de datos, el enrutamiento determinístico elige uno de sus nodos vecinos como nodo de retransmisión del próximo salto; sin embargo, en el enrutamiento oportunista, el emisor elige un conjunto de vecinos como nodos de relevo del siguiente salto para mejorar la proporción de entrega de paquetes. En esta tesis, nos centramos principalmente en el enrutamiento oportunista.

    Sin embargo, para el enrutamiento oportunista, incluso la relación de entrega de paquetes es alta en comparación con el enrutamiento determinista, el retardo de transmisión y la transmisión redundante son serios que en el enrutamiento determinista. Para resolver este problema, proponemos el concepto de red secundaria de retransmisión; el emisor elige los nodos de relevo del siguiente salto en función de la red de retransmisión secundaria. Este enfoque puede reducir en gran medida el retardo de transmisión y la transmisión redundante sin reducir la proporción de entrega de paquetes del enrutamiento oportunista. Durante la transmisión de datos en el conjunto de relés candidatos, los nodos en el conjunto de relés candidatos deben configurarse con prioridades de retransmisión. Para mejorar la equidad al determinar las prioridades de retransmisión de los nodos de retransmisión, proponemos un algoritmo de determinación de prioridad de retransmisión basado en lógica difusa. Este algoritmo puede tomar tantas medidas de rendimiento en cuenta durante la determinación de prioridad de retransmisión sin aumentar la complejidad del cálculo. Además, en esta tesis, aplicamos estos dos algoritmos en el ambiente submarino y el ambiente terrestre.

    No solo los algoritmos de enrutamiento, el control de topología también es popular y eficaz para mejorar la eficiencia de la transmisión de datos. En primer lugar, en esta tesis, investigamos la relación entre la interferencia óptima y la eficiencia energética mediante el ajuste de la potencia de transmisión del nodo. Llegamos a la conclusión de que, por la mayoría de las causas, cuando la red es la interferencia óptima mediante el ajuste de la potencia de transmisión, entonces también es eficiente en energía cerca del 100%. En segundo lugar, para reducir el costo de control, en esta tesis, proponemos dos enfoques; en el primer enfoque, los nodos se dividen en diferentes categorías en función de algunas medidas de rendimiento, como la energía residual, el grado del nodo, etc.; los nodos en diferentes categorías tienen diferentes probabilidades de ajuste de potencia de transmisión; En el segundo enfoque, introducimos el óptimo de Pareto en el control de topología para reducir el costo de control. Además, también introducimos la tecnología de control de topología en el enrutamiento oportunista para establecer la relación de entrega de paquetes.

    Finalmente, en esta tesis, evaluamos todos los algoritmos propuestos por simulación. Los resultados de la simulación se han mostrado en este documento. Estos resultados demuestran que el algoritmo propuesto en esta tesis es efectivo y tiene un mejor rendimiento que los trabajos anteriores.