2026
Camadas físicas IEEE 802.15.4 SUN para sistemas de comunicação Wi-SUN tu
Hiroshi Harada, Jaeseok Lim, Keito Nakura, Goro Kawabuchi, Xiang Liu e Hiroko Masaki
A rede sem fio inteligente e onipresente (Wi-SUN), um sistema de comunicação sem fio baseado no padrão IEEE 802.15.4 para redes inteligentes de serviços públicos (SUN), evoluiu desde que foi padronizado como IEEE 802.15.4g em 2012 para permitir a comunicação por pacotes em baixa velocidade, longo alcance e baixo consumo de energia. Com recursos de comunicação integrados em dispositivos como medidores, sensores e monitores, o Wi-SUN já foi implantado em dezenas de milhões de dispositivos em todo o mundo como um sistema de comunicação da Internet das Coisas (IoT) para coleta de informações e controle de dispositivos. As camadas físicas padronizadas na norma IEEE 802.15.4 SUN e usadas no Wi-SUN incluem a modulação por deslocamento de frequência (FSK) e a multiplexação por divisão ortogonal de frequência (OFDM), conhecidas como SUN-FSK e SUN-OFDM, respectivamente.
Este artigo resume as especificações técnicas, os modelos de uso e as tendências recentes de pesquisa dos padrões SUN-FSK e SUN-OFDM, além de analisar suas características de transmissão. Em particular, para a avaliação dessas características, compilamos dados de referência juntamente com os resultados de experimentos de transmissão ao ar livre, apresentando-os tanto da perspectiva da simulação em computador quanto da avaliação em hardware. Por fim, como um desenvolvimento futuro do padrão IEEE 802.15.4 SUN, mostramos o potencial de usar bandas de baixa frequência, como a banda VHF (frequência muito alta), com base nas características fundamentais de transmissão.
Método de melhoria da qualidade da comunicação que leva em conta as interações entre vários protocolos na camada de enlace de dados na rede Wi-SUN FAN
Ryuichi Nagao, Hiroko Masaki, Hiroshi Harada
A rede de campo sem fio para serviços públicos inteligentes (Wi-SUN FAN) é um padrão internacional para sistemas de comunicação sem fio projetados para aplicações da Internet das Coisas. Esse padrão usa roteamento multihop, transferindo dados por meio de outros dispositivos, o que permite a construção de redes em malha de longa distância.
Além disso, vários protocolos são seguidos em paralelo para manter comunicações multihop de alta qualidade, mesmo com várias interferências de sinal nos domínios da frequência e do tempo. No entanto, muitos protocolos adotados em uma rede Wi-SUN FAN são padronizados de forma independente por diferentes organismos de padronização.
Além disso, as discussões sobre as interações entre esses protocolos ainda são insuficientes. Por isso, dá pra melhorar a qualidade da comunicação ajustando cada protocolo pra levar em conta essas interações. Essa pesquisa se concentra nos vários protocolos usados na camada de enlace de dados em uma rede Wi-SUN FAN, identificando as interações que surgem quando eles são combinados e os problemas que isso causa.
Além disso, propomos um método de coordenação de protocolos para resolver essas questões e melhorar os indicadores de qualidade da comunicação, como a taxa de sucesso e o atraso na comunicação. Por meio de simulação em computador e verificação experimental, confirmamos que o método proposto melhora a qualidade da comunicação, aumentando a taxa de sucesso em 20% em comparação com o método convencional antes dos ajustes de parâmetros. Além disso, mostramos que o tempo médio de atraso na comunicação é reduzido em cerca de 85% (de 5,98 para 0,93 s) ao ajustar vários parâmetros usando o método proposto para melhorar a eficiência da comunicação.
Estrutura de otimização em várias camadas para transmissão de vídeo em redes de campo (FANs) sem fio de múltiplos saltos para redes inteligentes de serviços públicos
Reo Gakumi, Hiroko Masaki, Hiroshi Harada
A Rede de Área de Campo da Rede Inteligente Sem Fio para Serviços Públicos (Wi-SUN FAN) é um padrão sem fio multi-hop baseado em IPv6 que alcança uma alta taxa de transferência de várias centenas de kilobits por segundo — cerca de 10 a 100 vezes maior do que as tecnologias típicas de área ampla de baixa potência —, mantendo um baixo consumo de energia. No entanto, transmitir vídeo por uma Wi-SUN FAN é um desafio, já que fluxos de alta taxa com muitos pacotes curtos do Protocolo de Transporte em Tempo Real (RTP) geram uma sobrecarga considerável por pacote, reduzindo bastante a eficiência.
Este estudo propõe uma estrutura de otimização multicamadas na camada de aplicação para a transmissão H.265/RTP por meio dos protocolos padrão Wi-SUN FAN. A estrutura tem três componentes: 1) exclusão seletiva de unidades redundantes da camada de abstração de rede na fonte (delimitadores de unidades de acesso e informações selecionadas sobre a usabilidade do vídeo) em condições comprovadas de não causar impacto perceptível; 2) agregação do Protocolo de Datagrama do Usuário (UDP) com tamanho de unidade de transmissão quase máximo, que agrupa várias cargas úteis RTP para reduzir as tentativas de acesso ao canal; e 3) planejamento de taxa com restrições de confiabilidade, que mapeia a contagem de saltos e a simultaneidade de fluxos para um intervalo mínimo de emissão e uma taxa de bits sustentável por fluxo, a fim de atingir uma taxa de entrega de pacotes (PDR) de ponta a ponta alvo.
A estrutura foi avaliada em um ambiente de rede em escada usando simulações computacionais em grande escala e um ambiente de testes de hardware, com foco em um caso de uso de vigilância por vídeo. A qualidade do vídeo foi avaliada usando a fusão de métodos múltiplos de avaliação de vídeo (VMAF). Os resultados mostram que o processamento de múltiplos fluxos de câmera alcança uma pontuação VMAF estável e de qualidade prática de aproximadamente 80, ao mesmo tempo em que reduz os datagramas UDP sem fio em até 84,5%. Uma tabela de consulta indexada por topologia mapeia a contagem de saltos e a simultaneidade dos fluxos para uma taxa de transmissão segura, permitindo uma PDR de 99,9% em implantações reais.
Protocolo de roteamento para comunicação móvel confiável usando Wi-SUN FAN
Robby Wayong, Kanon Sekiya, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo (FAN) Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network), um padrão emergente de comunicação sem fio com múltiplos saltos para sistemas da Internet das Coisas, é usada para desenvolver cidades inteligentes, sistemas de medição e infraestrutura industrial. A FAN Wi-SUN usa o protocolo de roteamento IPv6 para redes de baixa potência e com perdas e emprega o método da média móvel ponderada exponencialmente, que leva em conta os valores históricos das métricas de link para configurar redes multihop robustas.
Como a implantação de nós móveis é um aspecto indispensável do desenvolvimento de cidades inteligentes e da infraestrutura de fábricas inteligentes, a rede Wi-SUN FAN deve ser capaz de rotear nós móveis. Para isso, este estudo usa simulações em computador e experimentos de campo para avaliar a taxa de entrega de pacotes (PDR) de um nó móvel da Wi-SUN FAN operando com um protocolo de roteamento convencional, revelando assim as causas da queda na PDR.
Para superar essas limitações, propomos um protocolo de roteamento que leva em conta a direção de deslocamento do nó móvel para garantir uma comunicação móvel confiável dentro da rede Wi-SUN FAN. Simulações em computador mostram que o PDR melhora em até 87% (os pontos PDR variam de 0,125 a 0,995) com o protocolo proposto, em comparação com os protocolos de roteamento convencionais, quando o nó se move a 10 m/s. Em experimentos com equipamentos reais, o PDR melhora em até 38% (os pontos de PDR variam de 0,476 a 0,859) quando o nó se move a 0,26 m/s. Os resultados da simulação e dos experimentos confirmam que o protocolo de roteamento proposto supera as limitações do protocolo convencional por meio de uma rápida troca e seleção de pai, independentemente da direção do movimento.
Construção de roteamento para Wi-SUN FAN usando enumeração de grafos baseada em ZDD
Reo Gakumi, Ryuichi Nagao, Hiroko Masaki, Hiroshi Harada
A Rede de Área de Campo da Rede Inteligente de Serviços Públicos Sem Fio (Wi-SUN FAN) usa o Protocolo de Roteamento IPv6 para Redes de Baixo Consumo de Energia e com Perda de Pacotes (RPL) pra construir redes IP de múltiplos saltos em grande escala. No entanto, a seleção local do pai pode concentrar o tráfego em poucos repetidores, aumentar a profundidade do caminho e ampliar a perda de pacotes.
Propomos uma estrutura centralizada de construção de rotas que agrega relatórios de vizinhos no roteador de fronteira e aplica o diagrama de decisão com supressão zero (ZDD) para enumerar todas as estruturas de cobertura consistentes com o Grafo Acíclico Direcionado Orientado ao Destino (DODAG) sob restrições globais, como limites de saltos e limites de filhos por pai.
A partir desse conjunto viável, as rotas são escolhidas de acordo com um objetivo para toda a rede e, em seguida, otimizadas para minimizar o número total de retransmissões. Em uma simulação com 75 roteadores, em uma área de 4 km × 4 km, com configurações realistas de Wi-SUN PHY/MAC e propagação, as rotas selecionadas melhoram a taxa de sucesso de ponta a ponta e a latência, alcançando uma taxa de entrega de pacotes (PDR) de ponta a ponta de aproximadamente 90% com baixa carga oferecida. Ao otimizar globalmente antes da instalação, nossa abordagem gera DODAGs rasos que reduzem o número de saltos enquanto equilibram a carga dos repetidores, resultando em uma melhora substancial na confiabilidade da comunicação.
2025
Sistema de comunicação Wi-SUN FAN móvel com um método de roteamento confiável independente da velocidade
Kanon Sekiya, Ryuichi Nagao, Hiroko Masaki, Hiroshi Harada
A Rede de Campo de Rede Inteligente de Serviços Públicos Sem Fio (Wi-SUN FAN) é um perfil do Wi-SUN, um padrão de comunicação sem fio para dispositivos da Internet das Coisas (IoT), projetado para aplicações que exigem redes de comunicação em malha, em grande escala e ao ar livre, como sistemas de medição inteligente. O Wi-SUN FAN usa o Protocolo de Roteamento IPv6 para Redes de Baixo Consumo e com Perdas (RPL) como seu protocolo de roteamento na camada de rede. O RPL foi projetado principalmente para a comunicação entre nós fixos, o que traz desafios para a construção de rotas de comunicação ideais em ambientes de comunicação móvel.
Para resolver essa questão, foram realizadas pesquisas com o objetivo de melhorar o método de roteamento para viabilizar comunicações móveis baseadas na rede Wi-SUN FAN. No entanto, o estudo anterior tem a desvantagem de exigir ajustes nos parâmetros de restrição de tempo relacionados à construção de rotas quando os nós se movem, além de não conseguir lidar com velocidades acima de um certo nível. Neste artigo, a gente propõe um método de roteamento que resolve esse problema otimizando a geração de quadros de controle e eliminando as restrições de tempo nas atualizações de rota para um sistema de comunicação móvel usando o Wi-SUN FAN, que funciona independentemente da velocidade.
Comparamos e avaliamos o método convencional (ou seja, o RPL), o método modificado apresentado no estudo anterior e o método proposto para o controle de rotas, usando simulações em computador. Os resultados mostram que o método proposto otimiza os quadros de controle e permite a construção de rotas de comunicação confiáveis mesmo em condições de alta velocidade de mobilidade, e a taxa de sucesso de transmissão quando o nó móvel se move a 19 m/s melhora em cerca de 2,9 vezes em comparação com o método convencional.
SC-OFDM baseado em IEEE 802.15.4 SUN OFDM para comunicações de IoT em áreas amplas
Goro Kawabuchi, Jaeseok Lim, Hiroko Masaki e Hiroshi Harada
A Wireless Smart Utility Network (Wi-SUN) é um padrão de comunicação sem fio para a Internet das Coisas (IoT) que visa garantir baixo consumo de energia e comunicação em áreas amplas. O Wi-SUN já foi implantado em aplicações comerciais em grande escala, principalmente na medição inteligente. A camada física do Wi-SUN é baseada atualmente na Rede Inteligente de Serviços Públicos (SUN) IEEE 802.15.4, e está em andamento um processo de padronização internacional para ampliar a distância de transmissão com base na SUN já padronizada, a fim de atender à crescente demanda por IoT.
Nesse esquema, é preciso não só atingir as características de transmissão necessárias em vários ambientes de casos de uso da IoT, mas também ser tolerante à interferência no mesmo canal que existe em muitas das bandas de frequência relevantes. Neste artigo, propomos uma nova camada física baseada no OFDM (Multiplexação por Divisão Ortogonal de Frequência) do padrão IEEE 802.15.4 SUN, utilizando o SC-OFDM (OFDM de Portadora Única), que emprega espalhamento e salto de frequência para permitir a comunicação de longa distância e melhorar a qualidade da comunicação em um ambiente com interferência.
A gente avaliou as características básicas de transmissão e a distância de transmissão em condições de interferência multipath e no mesmo canal usando simulação em computador. Mesmo em áreas urbanas, o esquema proposto alcançou um alcance de transmissão de mais de 20 km na banda de Frequência Muito Alta (VHF) com uma taxa de erro de pacotes exigida de 10⁻², o que é três vezes maior do que a distância de transmissão do SUN OFDM convencional.
Caracterização da reformulação da rede Wi-SUN FAN
Leslie J. Mulder, Dario Tedeschi
Este documento relata os resultados das características de tempo de reformulação da rede Wi-SUN FAN 1.0 [1]. Os autores exploraram detalhadamente o comportamento da rede Wi-SUN FAN sob condições de reinicialização de todos os nós da rede, uma vez que os nós já estavam autenticados na rede e mantiveram seu material de segurança relevante. De interesse específico foi o momento da reforma em geral e como esse momento foi dimensionado de acordo com o tamanho da rede.
Fornecemos detalhes sobre:
- O tempo necessário para a reformulação da rede em redes esparsas e isotropicamente distribuídas com 100, 256, 530 e 1024 nós, e
- Detalhes das taxas de reforma e a densidade de probabilidade associada e as probabilidades de que a rede seja reformada em um período de tempo específico.
Construção de rota multihop estabilizada usando uma métrica de link modificada para sistemas Wi-SUN FAN
Ryuichi Nagao, Daiki Hotta, Hiroko Masaki, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo da rede de serviços públicos inteligentes sem fio (Wi-SUN FAN) é uma especificação técnica da Wi-SUN que introduz a transmissão máquina a máquina de vários saltos para a infraestrutura avançada de cidades inteligentes. A Wi-SUN FAN usa o protocolo de roteamento IPv6 (Internet Protocol Version 6) para redes de baixa potência e com perdas (RPL) como protocolo de roteamento e a contagem de transmissão esperada (ETX) como métrica de roteamento para criar redes de vários saltos. O ETX é usado para converter o número de comunicações em uma métrica de link, que mede a qualidade da comunicação entre os nós. Essa métrica mede a distância relativa ao nó raiz por meio de nós adjacentes para determinar o nó pai.
No entanto, esse método de determinar a métrica do link pode fazer com que os nós mudem de pai com frequência. Se um nó seleciona um pai com qualidade de link ruim, a confiabilidade da comunicação se deteriora; portanto, cada nó deve selecionar adequadamente um nó pai candidato. Este artigo apresenta as características de transmissão das FANs Wi-SUN e destaca os problemas das métricas de link convencionais. Com base nisso, é proposto um novo método para calcular a métrica do link. As simulações computacionais realizadas verificaram a superioridade da métrica proposta quando a taxa de geração de pacotes não foi afetada pela geração de quadros de controle que trocaram os nós principais.
Além disso, a taxa de sucesso da transmissão do quadro de controle de acesso à mídia (MAC) foi medida experimentalmente em um prédio de escritórios usando módulos de comunicação Wi-SUN FAN com base no método proposto. A avaliação confirmou que a métrica de link proposta melhorou a taxa mínima de sucesso de transmissão do quadro MAC em 24,2% e a taxa média de sucesso em 10,4%.
2024
Análise do tempo de formação da rede Wi-SUN FAN
Ananias Ambrosio Quispe, Rodrigo Jardim Riella, Luciana Michelotto Iantorno, Leonardo Santanna Mariani, Evelio M. Garcia Fernandez
O padrão Wi-SUN FAN (Wireless Smart Ubiquitous Network Field Area Network) está atraindo grande interesse em várias aplicações, como medidores inteligentes, cidades inteligentes e dispositivos da Internet das Coisas (IoT), devido aos recursos atraentes que o padrão oferece, como topologias multihop e em malha, uma taxa de dados relativamente alta, salto de frequência e interoperabilidade entre fabricantes. No entanto, o processo de conexão de nós em redes Wi-SUN FAN, que inclui a descoberta, a adesão e a formação da rede, tem se mostrado lento, especialmente em ambientes multihop, o que motivou pesquisas e experimentos para analisar esse processo. Na literatura existente, para medir o tempo de formação da rede, alguns autores realizaram experimentos com até 100 dispositivos, o que é uma metodologia cara e demorada. Outros utilizaram ferramentas de simulação difíceis de replicar, seja por falta de informações sobre a metodologia utilizada, seja por serem proprietárias. Apesar desses esforços, ainda há falta de informações para avaliar adequadamente o tempo de formação das redes Wi-SUN FAN, já que os testes experimentais relatados na literatura são caros e demorados. Por isso, alternativas como a simulação em computador têm sido exploradas para acelerar a análise de desempenho em diferentes cenários. Nessa perspectiva, este artigo se concentra na implementação do processo de formação da rede Wi-SUN FAN usando o sistema operacional de código aberto Contiki-NG e o simulador Cooja, onde foi adicionada uma funcionalidade que permite analisar com eficiência o desempenho da rede, facilitando assim a implementação de novas técnicas para reduzir o tempo de treinamento da rede. A ferramenta de simulação foi integrada ao Contiki-NG e tem sido usada para estimar os tempos de formação da rede em vários ambientes internos. A correspondência entre os resultados experimentais e numéricos obtidos mostra que nossa proposta é eficiente para estudar o processo de formação desse tipo de rede.
Um exame das latências encontradas em uma rede Wi-SUN FAN
Leslie J. Mulder, Dario Tedeschi
Este artigo relata os resultados das medições de latência multicast e tempo de ida e volta para uma implantação específica de nós que formam uma rede Wi-SUN FAN 1.0 [1]. Os autores exploraram detalhadamente o comportamento da rede Wi-SUN FAN usada por Hee-Jun Lee e Sang-Hwa Chung, autores de um artigo anterior [2], a fim de fornecer mais detalhes sobre as latências e os atrasos citados nesse artigo.
Fornecemos detalhes sobre:
- o tempo das solicitações e respostas dos componentes que compõem as medições de latência e de ida e volta de Lee e Chung, e
- Resultados adicionais de tempo e taxa de entrega de pacotes para variações dos parâmetros de retransmissão MPL [3] para o protocolo Wi-SUN FAN usado na rede de teste de Lee e Chung.
Especificação e análise de desempenho do Wi-SUN FAN
Rei Hirakawa, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
Nos últimos anos, foram realizadas muitas pesquisas sobre a Internet das Coisas (IoT). A Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network, rede inteligente e onipresente sem fio) ganhou bastante atenção como um padrão de comunicação sem fio para a IoT. A Wi-SUN Field Area Network (Wi-SUN FAN) é uma especificação técnica da Wi-SUN que pode ser implementada na infraestrutura de comunicação de IoT interna e externa com roteamento de vários saltos. Embora a versão 1.0 da Wi-SUN FAN (Wi-SUN FAN 1.0) tenha sido padronizada pelo IEEE 2857-2021, não foram realizados estudos ou análises sobre o desempenho de transmissão da Wi-SUN FAN 1.0 em relação à taxa de sucesso de transmissão e ao tempo de atraso usando simulações de computador e ambientes de avaliação experimental envolvendo dispositivos reais. Neste estudo, as especificações do Wi-SUN FAN são analisadas e o desempenho fundamental da transmissão, como a taxa média de sucesso de transmissão e o tempo médio de atraso, é medido usando simulação de computador como dados de referência. Um ambiente de avaliação experimental envolvendo dispositivos reais é desenvolvido para validar as características avaliadas pela simulação em computador. As características determinadas pela simulação computadorizada e pelo ambiente de avaliação experimental estão de acordo. Usando o simulador validado, avaliamos o desempenho da transmissão no ambiente de IoT sem fio com um roteador de borda e 100 roteadores dispostos aleatoriamente em um campo quadrado plano com 4.000 m de lado. A taxa média de sucesso da transmissão é de aproximadamente 1 a 1,00 × 10-1 s-1 ou menos. Consequentemente, o Wi-SUN FAN 1.0 pode se comunicar com uma taxa de sucesso de transmissão mais alta, mesmo ao transmitir dados de IoT frequentes, que é uma vez a cada dez segundos.
Plataforma de avaliação IEEE 802.15.4 SUN FSK baseada em rádio definido por software para ambientes altamente móveis
Jaeseok Lim, Keito Nakura, Shota Mori e Hiroshi Harada
O FSK (frequency-shift keying) da rede de serviços públicos inteligentes IEEE 802.15.4 atraiu bastante atenção como um padrão de comunicação sem fio projetado para uso em aplicações essenciais exigidas pelos sistemas de Internet das Coisas (IoT). No entanto, distâncias de transmissão mais longas em ambientes altamente móveis são necessárias para dar suporte a vários aplicativos em sistemas de IoT de última geração, como sistemas de controle de veículos para tudo, direção automatizada e drones. Embora a pesquisa sobre comunicações de área ampla e altamente móveis tenha sido realizada por meio de simulações de computador, não foi desenvolvida uma plataforma de avaliação experimental para pesquisas futuras. Neste estudo, desenvolvemos uma plataforma de avaliação experimental para o SUN FSK em bandas de frequência muito alta. A plataforma desenvolvida inclui um transmissor baseado em gerador de sinal e um receptor baseado em rádio definido por software. Foi comprovado que ela é capaz de transmitir uma potência de ≥5 W por meio de um amplificador de potência e é adequada para experimentos de laboratório e de campo. Além disso, desenvolvemos métodos de processamento de sinais recebidos, incluindo um método de detecção de pacotes e um método de estimativa de canal, que foram projetados para obter uma comunicação de área ampla e altamente móvel. Em experimentos de laboratório, as características de taxa de erro de pacote exigidas pelo IEEE 802.15.4 foram alcançadas mesmo a uma distância de transmissão de >10 km em velocidades veiculares de várias dezenas de km/h.
2023
Plataforma de avaliação OFDM SUN IEEE 802.15.4 baseada em rádio definido por software para ambientes altamente móveis
Keito Nakura, Shota Mori, Hiroko Masaki e Hiroshi Harada
Os sistemas de Internet das Coisas (IoT) de próxima geração exigem transmissão de dados mais rápida, suporte a objetos em movimento e transmissão de longa distância em comparação com os sistemas de IoT disponíveis atualmente. A multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM) da rede de serviços públicos inteligentes (SUN) IEEE 802.15.4 pode atender a esses requisitos. Os sistemas receptores orientados para a comunicação móvel são normalmente usados em ambientes urbanos para o SUN OFDM. No entanto, a avaliação depende de simulações de computador e requer uma plataforma de avaliação experimental baseada em rádio definido por software (SDR) que possa modificar as funções de transmissor-receptor. Apresentamos uma plataforma para SUN OFDM que permite a comunicação móvel de alta velocidade. A plataforma proposta inclui um transmissor baseado em gerador de sinal e um receptor baseado em SDR; o processamento do sinal de banda base do receptor é realizado pelo MATLAB. Também propusemos funções de processamento de sinal que podem receber os pacotes SUN OFDM mesmo em velocidades de dezenas de km/h. Aplicamos um esquema universal simplificado de OFDM com janelas no domínio do tempo (UTW) a essa plataforma para operar mesmo em sub-1 GHz, onde a máscara de espectro é mais limitada. Na avaliação experimental, a taxa de erro de pacote exigida para o SUN OFDM foi alcançada em um ambiente de desvanecimento multipercurso de 80 km/h, e a emissão fora de banda pode ser suprimida em mais de 43 dB da potência de pico, ao mesmo tempo em que se obtém um desempenho equivalente ao desempenho sem a aplicação do UTW simplificado.
Um método de roteamento eficiente usando o gerenciamento de buffer de pacotes na Wi-SUN FAN
Ryuichi Nagao, Hiroko Masaki, Hiroshi Harada e Hiroshi Harada
Nos últimos anos, a Wireless Smart Utility Network for Field Area Network (Wi-SUN FAN) é amplamente usada como um padrão internacional para sistemas de comunicação sem fio de sistemas de IoT, como sistemas de medição inteligente e redes de sensores sem fio. Esse padrão usa o protocolo de roteamento IPv6 (Internet Protocol Version 6) para redes de baixa potência e com perdas (RPL) como um protocolo de roteamento para construir rotas de comunicação dinamicamente. Entretanto, dependendo das condições de disposição dos terminais, em alguns casos as características de transmissão se deterioram devido à concentração de tráfego em um determinado terminal. Neste artigo, primeiro são apresentadas as características de transmissão da Wi-SUN FAN. Em seguida, é avaliado o efeito do estouro do buffer de pacotes nas características de transmissão. Em seguida, propomos um método de controle para evitar a concentração de tráfego, selecionando rotas de comunicação de acordo com a quantidade de buffer de pacotes. Por fim, avaliamos as características de transmissão do método proposto por meio de simulação em computador e mostramos que esse método mantém altas características de transmissão em implantações densas de pequena escala com quase nenhum descarte devido ao estouro do buffer.
Avaliação de desempenho do IEEE 802.15.4 SUN OFDM na banda VHF para sistemas de comunicação de cobertura supergrande
Keito Nakura, Hiroko Masaki e Hiroshi Harada
Os sistemas de Internet das Coisas de próxima geração baseados na IEEE 802.15.4 Smart Utility Network (SUN) exigem (1) taxas de dados mais altas, (2) suporte à mobilidade e (3) conexão simultânea de muitos terminais em comparação com os sistemas comerciais existentes em sistemas de medição inteligente. Para (1), considera-se o uso da multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) IEEE 802.15.4-2020 SUN. Para (2), são propostos esquemas de recepção para o SUN OFDM em um ambiente móvel. Para atender a (3), é necessário proteger a maior área de comunicação possível. No entanto, na banda de frequência ultra-alta (UHF) representada por 920 MHz, a distância máxima de transmissão do SUN OFDM com uma potência de transmissão de aproximadamente 20 mW é de alguns quilômetros, supondo uma comunicação fixa em um ambiente urbano típico. Para aumentar a distância de transmissão, é necessário usar uma frequência menor que a da banda UHF ou aumentar a potência de transmissão. Para resolver esse problema, este documento propõe o uso do SUN OFDM na banda de frequência muito alta (VHF), que tem a vantagem de aumentar a distância de transmissão devido ao seu comprimento de onda maior do que o da banda UHF. Entretanto, muitos sinais atrasados são recebidos devido a várias reflexões. Em particular, o tempo máximo de atraso das ondas atrasadas pode ser de até 20 µs em uma área rural. Portanto, é necessário receber sinais de alta qualidade mesmo em um ambiente com ondas de atraso longas e atender à taxa de erro de pacote (PER) exigida mesmo quando o terminal é movido. Neste artigo, primeiramente propomos um método de estimativa para o canal de propagação do SUN OFDM no ambiente de propagação da banda VHF e avaliamos as características de PER em ambientes fixos e móveis por meio de simulação em computador. Consequentemente, uma distância de transmissão de mais de 10 km pode ser alcançada na banda VHF, mesmo em uma área rural com uma velocidade de movimento de 80 km/h.
Sistema de IoT sem fio baseado em IEEE 802.15.4-SUN-FSK de cobertura supergrande na banda VHF
Jaeseok Lim, Keito Nakura e Hiroshi Harada
Os sistemas de Internet das Coisas (IoT) sem fio representados por um sistema de medição inteligente usando a banda UHF, ou seja, sub-1GHz, foram examinados. Muitos desses sistemas adotam o IEEE 802.15.4-SUN e o Frequency Shift Keying (FSK) padronizado. Embora o IEEE 802.15.4-SUN-FSK seja um esquema de transmissão adequado para a transmissão de dados numéricos, dados de imagens estáticas, etc., a distância máxima de transmissão é de 2 km na faixa de 50 kbps a vários 100 kbps, e uma distância de transmissão maior é necessária para vários 100 kbps. Neste documento, propomos um esquema IEEE 802.15.4-SUN-FSK modificado para permitir a transmissão em áreas amplas. Em particular, propomos um IEEE 802.15.4-SUN-FSK com quatro modificações: (1) o uso da banda VHF, (2) uma extensão de códigos convolucionais, (3) um método simples para calcular a decisão suave para decodificação Viterbi, (4) um método para diversidade MRC sem decodificar o sinal recebido. As características de transmissão foram avaliadas por simulação em computador. De acordo com os resultados da simulação, apesar da presença de ondas de atraso longas que excedem 20 μs, mesmo em velocidades de veículo de 80 km/h, a taxa de erro de pacote exigida foi atingida e as distâncias de transmissão de mais de 12,0 km em um ambiente metropolitano e 66,0 km em um ambiente rural foram alcançadas.
Estimativa de canal aprimorada para o receptor OFDM IEEE 802.15.4 em sistemas de comunicação IoT móvel de alta velocidade
Hidetomo Ochiai, Yudai Morikawa, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
Atualmente, a multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM), padronizada no IEEE 802.15.4, tem atraído a atenção como um esquema de transmissão para taxas de dados mais altas, transmissões de longa distância e comunicações móveis para a expansão dos aplicativos da Internet das Coisas (IoT), bem como para aplicativos legados da IoT, como sistemas de medição inteligente e redes de área residencial. Em particular, os esquemas de recepção usando OFDM baseado em IEEE 802.15.4 foram examinados ativamente para realizar a comunicação móvel. Este estudo propõe um esquema de recepção para OFDM IEEE 802.15.4 destinado a sistemas de comunicação IoT móvel de alta velocidade. Na direção do eixo do tempo, o esquema proposto obtém estimativas de canal da mesma forma que os esquemas anteriores. No entanto, no eixo de frequência, o esquema proposto obtém as estimativas de canal copiando estimativas de subportadoras vizinhas de acordo com a largura de banda de coerência do canal de desvanecimento de múltiplos caminhos para atualizar as estimativas de canal com frequência. Os resultados da simulação por computador mostram que o esquema proposto, incluindo a estimativa de propagação de atraso, pode alcançar a comunicação móvel com uma taxa de dados de 100 Kb/s a uma velocidade de 200 km/h no ambiente urbano.
Especificação e análise de desempenho do Wi-SUN FAN
Rei Hirakawa, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
Nos últimos anos, foram realizadas muitas pesquisas sobre a Internet das Coisas (IoT). A Wi-SUN (Wireless Smart Ubiquitous Network, rede inteligente e onipresente sem fio) ganhou bastante atenção como um padrão de comunicação sem fio para a IoT. A Wi-SUN Field Area Network (Wi-SUN FAN) é uma especificação técnica da Wi-SUN que pode ser implementada na infraestrutura de comunicação de IoT interna e externa com roteamento de vários saltos. Embora a versão 1.0 da Wi-SUN FAN (Wi-SUN FAN 1.0) tenha sido padronizada pelo IEEE 2857-2021, não foram realizados estudos ou análises sobre o desempenho de transmissão da Wi-SUN FAN 1.0 em relação à taxa de sucesso de transmissão e ao tempo de atraso usando simulações de computador e ambientes de avaliação experimental envolvendo dispositivos reais. Neste estudo, as especificações do Wi-SUN FAN são analisadas e o desempenho fundamental da transmissão, como a taxa média de sucesso de transmissão e o tempo médio de atraso, é medido usando simulação de computador como dados de referência. Um ambiente de avaliação experimental envolvendo dispositivos reais é desenvolvido para validar as características avaliadas pela simulação em computador. As características determinadas pela simulação computadorizada e pelo ambiente de avaliação experimental estão de acordo. Usando o simulador validado, avaliamos o desempenho da transmissão no ambiente de IoT sem fio com um roteador de borda e 100 roteadores dispostos aleatoriamente em um campo quadrado plano com 4.000 m de lado. A taxa média de sucesso da transmissão é de aproximadamente 1 a 1,00 × 10 -1 s -1 ou menos. Consequentemente, o Wi-SUN FAN 1.0 pode se comunicar com uma taxa de sucesso de transmissão mais alta, mesmo ao transmitir dados de IoT frequentes, que é uma vez a cada dez segundos.
2022
Um método de roteamento ascendente com controle adaptativo de potência de transmissão na Wi-SUN FAN
Naoki Ishibashi, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
Recentemente, tem havido uma demanda crescente pela Internet das Coisas (IoT), que conecta todos os tipos de dispositivos à Internet por meio de comunicações sem fio. A Wi-SUN FAN (Wireless Smart Ubiquitous Network Field Area Network), um padrão de comunicação sem fio para a IoT voltado para a infraestrutura externa, está atraindo atenção. O Protocolo de Internet Versão 6, protocolo de roteamento para redes de baixa potência e com perdas (RPL), é adotado como protocolo de roteamento na Wi-SUN FAN. No RPL, cada nó seleciona de forma autônoma um nó pai com base no status da rede e envia dados para um nó raiz (roteador de borda) por meio de comunicação de vários saltos. Para reduzir o consumo de energia sem degradar a conectividade, é necessário que os nós controlem de forma adaptável a potência de transmissão com base no ambiente de comunicação. Este documento propõe um método de controle de potência de transmissão adaptável usando quadros padronizados Wi-SUN FAN que podem ser aplicados a um link ascendente. A taxa de sucesso da transmissão e a energia necessária por bit recebido são avaliadas para mostrar que o controle de potência reduz efetivamente o consumo de energia.
Desenvolvimento E Análise De Desempenho Do Protocolo Wi-Sun Em Projeto Piloto Na Rede De Distribuição
Claudio Ferreira Dias, Lucas Diogo De Mendonça, Karoline Ferreira Tornisiello, Andre Saito Guerreiro, Eduardo Rodrigues De Lima, Gustavo Fraidenraich
Um meio de comunicação que garanta, além de um bom desempenho, interoperabilidade entre equipamentos de fabricantes diferentes é uma demanda crescente das concessionárias de energia. O protocolo Wi-SUN FAN, por ser um protocolo aberto e ter tido seu desenvolvimento inicial focado para as concessionarias de energia, possui um ótimo potencial para suprir essa necessidade. O presente informe técnico descreve os resultados obtidos durante testes em campo com equipamentos Wi-SUN desenvolvidos no projeto P&D ANEEL PD-00047-0080/2017 utilizando duas redes de comunicação distintas, mostrando que para aplicações com controle de recebimento de pacote, a disponibilidade da rede é em torno de 99%.
Desenvolvimento e análise de desempenho do protocolo Wi-SUN em um projeto-piloto de rede de distribuição
Luciana Michelotto Iantorno, Geovana Scaramella, Adriano Russi Alves Silva, Victor Barpp Gomes, Ananias Ambrosio Quispe, Alan Donizeti Rodrigues Fernandes De Morais, Celso Ferreira Da Silva, Sergio Vianna De Farias, Rodrigo Jardim Riella, Lourival Lippmann Junior
As empresas de energia precisam cada vez mais de um meio de comunicação que garanta não só um bom desempenho, mas também a interoperabilidade entre equipamentos de diferentes fabricantes. Como um protocolo aberto desenvolvido inicialmente para empresas de energia, o Wi-SUN FAN tem um grande potencial para atender a essa necessidade. Este relatório técnico descreve os resultados dos testes de campo realizados em equipamentos Wi-SUN — desenvolvidos no âmbito do projeto de P&D da ANEEL PD-00047-0080/2017 — utilizando duas redes de comunicação distintas; os resultados demonstram que, para aplicações que envolvem controle de recepção de pacotes, a disponibilidade da rede é de aproximadamente 99%.
Desenvolvimento de sistemas de avaliação para aplicativos de IoT em larga escala baseados em Wi-SUN FAN
Yoshio Kashiwagi, Hiroshi Harada, Hiroko Masaki, Kazuki Osumi
Neste estudo, desenvolvemos uma placa de rádio do tipo USB equipada com um módulo sem fio de rede de área de campo (FAN) de rede inteligente ubíqua sem fio (Wi-SUN) capaz de executar vários saltos para centenas de unidades e uma placa de avaliação integrada para avaliar o desempenho de transmissão da FAN Wi-SUN com centenas de dispositivos sem fio no laboratório. A placa de rádio do tipo USB alcança baixo consumo de energia controlando a operação do módulo sem fio Wi-SUN FAN montado na placa a partir do exterior. Portanto, este estudo mediu as características de consumo de corrente. Além disso, foram realizadas avaliações fundamentais do desempenho da transmissão, como o tempo de configuração da rede e a taxa de sucesso da transmissão de pacotes, configurando um sistema de avaliação sem fio em grande escala com topologias em árvore e em estrela usando 100 placas de rádio do tipo USB e as placas de avaliação integradas. Uma taxa de sucesso de transmissão de 95% ou mais foi alcançada continuamente por 12 horas quando todos os terminais enviaram dados UDP com um pacote de 200 bytes para o roteador de borda da Wi-SUN FAN com uma taxa de dados de 100 kbps em intervalos de 150 s.
Desenvolvimento de um emulador sem fio para aplicativos de IoT em grande escala
Hiroshi Harada e Hiroko Masaki
Neste estudo, para avaliar os aplicativos de IoT em larga escala que incluem vários dispositivos de rádio, desenvolvemos um emulador sem fio que pode avaliar vários sistemas de comunicação por rádio no ciberespaço, sem a necessidade de dispositivos de rádio reais, além de verificar o desempenho da transmissão em uma operação semelhante às operações reais. Como o emulador sem fio pode operar cada nó de rádio de forma separada e independente, portando para o emulador o software que realiza protocolos diferentes da camada física no dispositivo de rádio real, o software pode ser implementado no dispositivo de rádio real como está após a conclusão da emulação. Além disso, no emulador, a topologia da rede pode ser alterada livremente no ciberespaço. Além disso, como a simulação da camada física é analisada de forma independente no emulador, vários aplicativos podem ser avaliados, independentemente das comunicações móveis e fixas. Neste estudo, o sistema Wi-SUN FAN foi adotado como exemplo de avaliação do sistema de comunicação sem fio usando esse emulador, as topologias em estrela e em árvore com nós Wi-SUN FAN foram formadas no ciberespaço e as características de transmissão, como a taxa média de sucesso de transmissão de pacotes e o tempo médio de atraso, foram avaliadas. As características foram comparadas com os resultados da simulação de computador sem operações reais e foram consistentes.
Habilitando a comunicação LoRaWAN em redes de rede inteligente Wi-SUN
Geovana Scaramella, Giancarlo Covolo Heck, Lourival Lippmann Júnior, Roberto A. Hexsel, Tiago Santana, Victor B. Gomes
Como as redes inteligentes, as cidades inteligentes e a IoT estão em uma fase de expansão muito intensa, investigamos algumas das possibilidades de integração entre diferentes tecnologias de rede para ampliar as opções de uso de dispositivos finais inteligentes. Este trabalho apresenta uma série de melhorias feitas na comunicação entre gateways LoRaWAN e seus servidores de rede, que permitem que essas tecnologias sejam instaladas em canais de comunicação de redes sem fio de baixa taxa, como as redes de redes inteligentes Wi-SUN. As melhorias propostas foram validadas em um protótipo de rede montado em um laboratório da Lactec. Nossos resultados, além de comprovarem a viabilidade da integração, mostram que as modificações no protocolo podem resultar em uma redução de até 99% no número de mensagens de controle enviadas pela rede Wi-SUN.
Avaliação experimental do IEEE 802.15.4 OFDM para sistemas de comunicação de IoT sem fio
Keito Nakura, Naoki Ishibashi, Hiroko Masaki, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
A Internet das Coisas (IoT) vem realizando cada vez mais a comunicação entre diversos dispositivos, além de sensores e medidores. A IoT é equipada com funções de comunicação e implica a interconexão via Internet para coletar e usar vários dados. A rede ubíqua inteligente sem fio (Wi-SUN) está em conformidade com o padrão internacional IEEE 802.15.4 e, portanto, tem sido considerada um padrão de comunicação sem fio para a IoT. A Wi-SUN usa o FSK (frequency-shift keying), padronizado no IEEE 802.15.4, e atinge uma taxa de dados típica de 100 kbps. No entanto, quando o Wi-SUN é usado em outros aplicativos de IoT para realizar cidades e fábricas inteligentes, são necessárias comunicações com taxas de transmissão de dados mais altas e distâncias mais longas. A multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM), padronizada na norma IEEE 802.15.4, tem sido usada como método de transmissão para atender aos requisitos associados. Neste estudo, as características fundamentais de transmissão do IEEE 802.15.4 OFDM foram primeiramente avaliadas por meio de simulações de computador e experimentos de laboratório, empregando placas de avaliação desenvolvidas. Em seguida, o desempenho da transmissão externa do IEEE 802.15.4 OFDM foi avaliado usando as placas de avaliação desenvolvidas. Os resultados experimentais indicam que o IEEE 802.15.4 OFDM pode proporcionar a mesma distância de transmissão que o FSK usando uma potência de transmissão menor para atingir uma taxa de erro de pacote (PER) menor que 10%.
Avaliação Experimental do Tempo de Formação de uma Rede Multi-salto do Padrão Wi-SUN FAN
Ananías Ambrosio, Giancarlo Covolo Heck, Rodrigo Riella, Luciana Iantorno, Bruna Action, Débora de H. Catão Rodrigues, Gustavo T. A. da Silva, José A. S. Brito, Evelio Fernandez
Na atualidade o padrão Wi-SUN FAN (Wireless Smart Ubiquitous Network Field Area Network) está sendo de interesse para ser adotado por diferentes aplicações, por conseguir atender a demanda de larga escala de interconexão de diferentes dispositivos inteligentes. No entanto, o processo de formação da rede deste padrão é lento, o que se torna um problema para redes densas. Neste trabalho é realizada uma análise do tempo de formação da rede através de experimentos em uma rede multi-salto com oito dispositivos (sete saltos), com foco nos estados de junção 1 e 3 do padrão, que utilizam os diferentes pacotes de descoberta de rede governados pelo algoritmo trickle timer. Diferentes valores de configurações adequadas para esses dois estados são verificados e discutidos, o que permite identificar as características do processo de formação da rede para este padrão.
Esquema de transmissão de multiplexação por divisão de frequência ortogonal baseado em IEEE 802.15.4-SUN/4x para sistemas de comunicação de IoT móvel e de área ampla
Shunsuke Kadoi, Hidetomo Ochiai, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani e Hiroshi Harada
Os sistemas de comunicação por rádio que usam o esquema de chaveamento por mudança de frequência (FSK) padronizado pelo padrão IEEE 802.15.4-SUN podem ter baixo consumo de energia e comunicações altamente confiáveis e são adotados principalmente para medição inteligente como parte da Internet das Coisas (IoT). No entanto, os medidores inteligentes recentemente ampliaram suas expectativas de aplicação, exigindo agora comunicações de banda larga e de longa distância. Para atender a esses requisitos, a multiplexação ortogonal por divisão de frequência (OFDM) foi incorporada aos padrões IEEE 802.15.4-SUN e 802.15.4x. No entanto, ainda não foi realizada uma análise abrangente do desempenho de transmissão do OFDM em ambientes de desvanecimento estático e de múltiplos caminhos. Neste artigo, primeiramente, avaliamos a taxa de erro de pacote (PER) do OFDM pressupondo comunicações fixas usando simulações de computador. Em seguida, avaliamos a distância de transmissão do OFDM e mostramos que o OFDM pode se comunicar a distâncias de transmissão até 3 vezes maiores do que as especificadas no IEEE 802.15.4-SUN FSK. Em seguida, o PER em um ambiente de comunicação móvel foi avaliado por meio de simulações de computador. Quando apenas o campo de treinamento longo (LTF) foi usado para estimar os canais de rádio de caminhos múltiplos, o PER necessário de 10% não foi alcançado, mesmo em um ambiente de comunicação móvel a uma velocidade de vários km/h. Para resolver esse problema, propusemos um esquema de recepção que incluía um novo esquema de estimativa de canal. Esse esquema utilizou sucessivamente não apenas o LTF, mas também sinais piloto inseridos no transmissor para estimar as características de propagação de rádio. Os resultados da simulação por computador mostraram que o PER necessário foi alcançado mesmo em um ambiente de comunicação móvel a 30-40 km/h com o uso do esquema proposto.
Estudos De Viabilidades Técnica E Econômica Sobre O Compartilhamento De Infraestrutura De Comunicação Smart Grid Com Aplicações De Smart Cities E Iot
Giancarlo Covolo Heck, Lourival Lippmann Júnior, Luciana Michelotto Iantorno, Victor Barpp Gomes, Adriel Guimarães de Lima, Tiago Augusto Silva Santana, Roberto André Hexsel
As cidades inteligentes (Smart Cities) e a internet das coisas (Internet of Things - IoT) vieram para ficar, eram conceitos apresentados em feiras e congressos há alguns anos e hoje são realidades em plena expansão. O que estas soluções possuem em comum? Precisam de conectividade para que os seus sistemas obtenham os dados, façam os processamentos necessários e gerem as informações para os usuários. Sem a conectividade entre os dispositivos, sistemas e usuários, simplesmente não teríamos Smart Cities nem IoT. Este trabalho apresenta os resultados do projeto de pesquisa e desenvolvimento do programa ANEEL intitulado “Aplicações Smart City sobre a rede Smart Grid de Ipiranga”.
Rede Wi-SUN FAN Multi-hop em coexistência de esquemas de transmissão IEEE 802.15.4 FSK e OFDM
Hidetomo Ochiai, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo de rede ubíqua inteligente sem fio (Wi-SUN FAN) é um padrão de comunicação sem fio para a Internet das Coisas (IoT) em redes externas de múltiplos saltos em grande escala. Atualmente, o FSK (frequency shift keying) padronizado no IEEE 802.15.4 é empregado como a camada física da Wi-SUN FAN. Melhorar a taxa de dados da camada física é essencial para atender aos requisitos esperados para os sistemas de IoT de próxima geração. Neste artigo, introduzimos a multiplexação por divisão de frequência ortogonal (OFDM) padronizada no IEEE 802.15.4 na Wi-SUN FAN para melhorar a taxa de dados sem aumentar a largura de banda do sistema. Avaliamos as características da taxa de erro de pacote (PER) sob interferência entre sinais no período de transição da camada física de FSK para OFDM por meio de uma simulação de computador. Os resultados mostraram que a nova interferência causada pela mistura de OFDM degradou as características de PER, em comparação com a interferência entre FSKs. No entanto, a interferência entre canais diferentes foi limitada porque a relação entre a potência da portadora e a interferência necessária para atingir PER=10% estava abaixo de -10dB. Além disso, avaliamos as características de transmissão do Wi-SUN FAN na camada de controle de acesso à mídia e verificamos que a introdução do OFDM é eficaz para melhorar a taxa de transferência máxima do sistema em 1,9 vezes ao realizar o salto de frequência.
2021
Um novo método de roteamento com balanceamento de carga na rede Wi-SUN FAN
Rei Hirakawa, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Este artigo propõe um novo método de roteamento que considera o balanceamento de carga para melhorar as características de transmissão de uma rede de área de campo Wi-SUN (Wi-SUN FAN) em grande escala com base no IEEE 802.15.4. A Wi-SUN FAN é um padrão de comunicação sem fio que permite a interconexão de muitos dispositivos de Internet das Coisas (IoT) em ambientes externos. O Wi-SUN FAN evita colisões de pacotes por meio do salto de frequência na camada de controle de acesso à mídia (MAC). Além disso, a Wi-SUN FAN constrói redes multihop de forma autônoma usando o protocolo de roteamento versão 6 do protocolo da Internet para redes de baixa potência e com perdas (RPL) na camada de rede. No RPL, cada nó determina seu nó pai com base na qualidade da comunicação. Portanto, é provável que muitos nós escolham o mesmo nó principal com boa acessibilidade de rádio, o que resulta no envio de muitos pacotes para o nó principal. A carga pesada para o nó específico faz com que o salto de frequência não funcione de forma eficaz, e as características de transmissão se deterioram. O método de roteamento proposto com um algoritmo de balanceamento de carga elimina a concentração de carga e melhora a taxa média de sucesso da transmissão em aproximadamente 9,4% nos nós específicos.
Aprimoramento da taxa de dados do esquema de transmissão FSK para redes de área de campo baseadas no IEEE 802.15.4
Yueying Xiang, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Devido aos méritos da implementação simples e do baixo consumo de energia, o chaveamento por mudança de frequência (FSK) é amplamente usado em sistemas de comunicação sem fio para a Internet das coisas (IoT), como a rede de área de campo Wi-SUN (Wi-SUN FAN). Para expandir a capacidade da IoT ou diversificar os cenários de aplicativos da IoT, espera-se que você tenha taxas de dados mais altas. Neste artigo, propomos um novo projeto de aprimoramento da taxa de dados para o esquema de transmissão 2-FSK baseado no IEEE 802.15.4 que atende aos requisitos de rádio definidos pela regulamentação ARIB STD-T108 no Japão. Avaliações fundamentais e experimentos de campo com circuitos integrados (ICs) desenvolvidos são realizados para avaliar o desempenho da transmissão de FSK com parâmetros de taxa de dados aprimorados. Os resultados mostram que, com os CIs, a taxa de dados de 600 kbps é alcançada com um aumento de potência de entrada necessária de 7,0 dB em comparação com a taxa de dados convencional de 100 kbps e pode alcançar uma taxa de erro de pacote (PER) menor que 10% para 250 m em rotas de linha de visão (LoS) em ambientes urbanos. Além disso, o nível de interferência de frequência do esquema FSK proposto é medido para avaliar o desempenho em condições práticas de rádio. Os resultados fornecem referência para o gerenciamento de canais para operar sistemas de comunicação baseados em FSK.
Aprimoramento da resiliência da rede AMI Wi-SUN usando o gateway de emergência com posicionamento ideal
Amnart Boonkajay, Peng Hui Tan, Lee Kee Goh, Syed Naveen Altaf Ahmed, Sumei Sun
A interferência ou interferência de rádio pode causar áreas isoladas na infraestrutura de medição avançada (AMI) com base na rede de serviços públicos inteligentes sem fio (Wi-SUN), com a qual as técnicas de recuperação convencionais não conseguem lidar. Neste artigo, implantamos a interface de banda estreita da Internet das Coisas (NB-IoT) em alguns medidores inteligentes para atuar como gateway de emergência, chamado ResiLite. Propomos um algoritmo de posicionamento ideal do ResiLite para aumentar a resiliência da rede. Definimos uma métrica de resiliência implícita com base na diversidade de caminhos e na proximidade de clusters. A métrica definida é usada para formar um problema de programação linear inteira (ILP) e, em seguida, resolvemos o ILP para obter o posicionamento ideal do ResiLite. Os resultados da simulação mostram que o posicionamento ideal do ResiLite melhora a resiliência da rede Wi-SUN AMI (definida como o número de nós sobreviventes com taxa de entrega de pacotes (PDR) acima de 99% sob perturbação) em até 167% em comparação com uma AMI sem ResiLite e em até 29% em comparação com o posicionamento uniformemente aleatório do ResiLite, respectivamente.
Estudo de viabilidade do protocolo F-RIT compatível com o perfil JUTA da Wi-SUN
Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Neste documento, é realizada a primeira avaliação experimental do mundo do protocolo de transmissão iniciada pelo receptor emplumado (JUTA F-RIT) em conformidade com o perfil da JUTA (Japan Utility Telemetering Association) da Wi-SUN. Em primeiro lugar, a taxa de sucesso da transmissão em um ambiente de interferência é avaliada por análise teórica e simulações de computador. A análise é derivada do modelo de interferência com foco no sentido da portadora. Os resultados da análise e da simulação estão de acordo no que diz respeito à taxa de sucesso de transmissão do protocolo JUTA F-RIT. Em segundo lugar, desenvolvemos o protótipo do tipo dongle que hospeda o protocolo JUTA F-RIT. Os resultados de medição em um ambiente de interferência de cocanal mostram que a taxa de sucesso de transmissão na camada MAC inferior é de cerca de 94% quando o número de terminais é 20. Quando o tempo de espera para o estabelecimento do link de comunicação pode ser estendido para mais de 10 s, o protocolo JUTA F-RIT pode atingir a taxa de sucesso de transmissão de mais de 90% sem o restabelecimento do link de comunicação e a retransmissão de quadros de dados. Além disso, os resultados experimentais são examinados sob dois pontos de vista: o desempenho das transmissões de quadros e o incidente de tempo limite, e os recursos do protocolo JUTA F-RIT são discutidos.
GRID-CITY: Uma estrutura para compartilhar comunicações de redes inteligentes com aplicativos de cidades inteligentes
Giancarlo Covolo Heck, Roberto Hexsel, Victor B. Gomes, Luciana Iantorno, Lourival Lippmann Júnior, Tiago Santana
As redes inteligentes (SG) já foram implementadas com sucesso em vários países. No Brasil, as principais responsáveis pela implantação mais ampla das SG são as empresas de energia elétrica que operam sob concessão do governo federal ou estadual. Este artigo apresenta uma estrutura para compartilhar a infraestrutura de comunicação das SG com aplicativos de cidades inteligentes. Esse compartilhamento aceleraria o desenvolvimento e a implementação de novos aplicativos, especialmente em países menos desenvolvidos ou em regiões com recursos de comunicação limitados. Apresentamos resultados preliminares de desempenho para uma SG existente. Nossos resultados indicam que, apenas com o aplicativo de medição de energia, a rede opera com um ciclo de trabalho inferior a 2%. Nosso trabalho avaliará o impacto no desempenho geral das aplicações de cidades inteligentes que compartilham a SG.
Autenticação de dispositivo Wi-SUN usando impressão digital da camada física
Mi-Kyung Oh, Sangjae Lee, Yousung Kang
Este artigo tem como objetivo identificar dispositivos Wi-SUN usando a impressão digital da camada física. Primeiro, extraímos os recursos da camada física com base nos sinais Wi-SUN recebidos, concentrando-nos especialmente na inclinação do relógio específica do dispositivo e no desvio de frequência na modulação FSK. Em seguida, essas impressões digitais da camada física são usadas para treinar um classificador baseado em aprendizado de máquina e o classificador resultante finalmente identifica os dispositivos Wi-SUN autorizados. Experimentos preliminares em chips certificados pela Wi-SUN mostram que o autenticador com as impressões digitais da camada física propostas pode distinguir os dispositivos Wi-SUN com 100% de precisão. Como não há complexidade computacional adicional para autenticação no dispositivo, nossa abordagem pode ser aplicada a qualquer dispositivo IoT baseado em Wi-SUN com requisitos de segurança.
Autenticação de dispositivo Wi-SUN usando impressão digital da camada física
Mi-Kyung Oh, Sangjae Lee, Yousung Kang
Este artigo tem como objetivo identificar dispositivos Wi-SUN usando a impressão digital da camada física. Primeiro, extraímos os recursos da camada física com base nos sinais Wi-SUN recebidos, concentrando-nos especialmente na inclinação do relógio específica do dispositivo e no desvio de frequência na modulação FSK. Em seguida, essas impressões digitais da camada física são usadas para treinar um classificador baseado em aprendizado de máquina e o classificador resultante finalmente identifica os dispositivos Wi-SUN autorizados. Experimentos preliminares em chips certificados pela Wi-SUN mostram que o autenticador com as impressões digitais da camada física propostas pode distinguir os dispositivos Wi-SUN com 100% de precisão. Como não há complexidade computacional adicional para autenticação no dispositivo, nossa abordagem pode ser aplicada a qualquer dispositivo IoT baseado em Wi-SUN com requisitos de segurança.
Interoperabilidade Wi-SUN FAN: Verificação por meio de testes experimentais
Ananías Ambrosio, Rodrigo Riella, Luciana Iantorno, Victor B. Gomes e Evelio Fernandez
Neste trabalho, foram realizados testes experimentais de interoperabilidade entre dispositivos de diferentes fornecedores utilizando o perfil Wireless Smart Ubiquitous Network Field Area Network (Wi-SUN FAN). Esse perfil faz parte da Wi-SUN Alliance e é compatível com redes de baixa potência e com perdas (LLNs). Os experimentos de interoperabilidade foram realizados em dois modos de operação diferentes do perfil. Além disso, a segurança foi ativada e desativada, assim como a funcionalidade de salto de canal, usando a banda de 915 MHz-b alocada para o Brasil. A interoperabilidade foi verificada por meio da comunicação entre os diferentes dispositivos, usando o tempo de resposta e a taxa de sucesso como métricas da análise de comunicação.
2020
Um esquema de gerenciamento sem fio heterogêneo de área residencial por sistemas Wi-SUN FAN e Wi-Fi
Kiyoshi Mizutani, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Neste artigo, propomos um esquema de gerenciamento sem fio heterogêneo para um sistema de rede doméstica (HAN). O sistema HAN integra vários sistemas sem fio (por exemplo, o Wi-Fi operando na banda de 2,4 GHz e a rede de área de campo Wi-SUN (Wi-SUN FAN) operando na banda sub-GHz) para o sistema de gerenciamento de cuidados com a saúde em casa. O sistema pressupõe cuidados médicos e gerenciamento proativo da saúde, e uma variedade de dados, como os dados vitais, os dados ambientais e os dados de atividade do usuário, são coletados para um coordenador usando gateways de IoT (IoT-GWs). Para o esquema de transmissão entre os loT-GWs, comparamos dois esquemas: o esquema FAN convencional e o esquema de caminho rápido proposto. No esquema FAN, todos os dados medidos são coletados usando a transmissão multi-hop do Wi-SUN FAN. Por outro lado, o esquema de caminho rápido proposto usa tanto o Wi-Fi quanto o Wi-SUN FAN, e uma parte dos dados é transferida do Wi-SUN FAN para o Wi-Fi. Esses dois esquemas são avaliados por simulações em computador. No caso de apenas os dados vitais e ambientais serem coletados para o coordenador, esses dados podem ser coletados com uma taxa de sucesso de transmissão de ponta a ponta (E2E) de 98% no esquema de caminho rápido proposto, em comparação com 92% no esquema de FAN convencional.
Um agendamento de coleta de dados ideal com reconhecimento de interferência para a rede de infraestrutura de medição avançada Wi-SUN
Amnart Boonkajay, Peng Hui Tan, Lee Kee Goh, Syed Naveen Altaf Ahmed, Sumei Sun
A infraestrutura de medição avançada (AMI) baseada na Wireless Smart Utility Network (Wi-SUN) emprega o acesso múltiplo com senso de portadora (CSMA) e, portanto, sofre com o baixo desempenho da rede quando o número de nós aumenta, mas sem um projeto adequado de programação de coleta de dados. Neste artigo, apresentamos um agendamento de coleta de dados ideal do tipo TDMA com reconhecimento de interferência, no qual um problema de atribuição de link-timeslot é formado considerando a restrição de interferência para obter uma melhor reutilização de timeslot espacial. Uma restrição para obter fluxo consecutivo para transmissão de vários saltos também é introduzida para evitar modificações no protocolo CSMA original e, portanto, o agendamento proposto é compatível com o padrão. Nossos resultados mostram que o agendamento proposto reduz o tempo total de coleta de dados da rede Wi-SUN AMI com 100 (200) medidores inteligentes em 59% (48%), 33% (32%) e 19% (13%), respectivamente, em comparação com a rede Wi-SUN AMI convencional, o agendamento TDMA convencional e o agendamento heurístico com base no modelo de interferência de distância de 2 níveis.
Teste de transmissão de vídeo por rede multihop sem fio com base no Wi-SUN FAN
Reo Gakumi, Hiroko Masaki, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo da rede ubíqua inteligente sem fio (Wi-SUN FAN), um padrão de comunicação sem fio para aplicativos da Internet das Coisas (IoT), como medição e monitoramento inteligentes, tem atraído atenção. Convencionalmente, as informações transmitidas pela Wi-SUN FAN são valores numéricos e/ou cadeias de caracteres, como informações de medição. Acredita-se que o Wi-SUN FAN não pode transmitir imagens de vídeo porque a taxa de dados é de, no máximo, centenas de kbps. No entanto, devido a melhorias nas tecnologias de compressão e transmissão de vídeo nos últimos anos, as imagens de vídeo podem ser transmitidas a uma taxa de transmissão de centenas de kbps. Neste estudo, a viabilidade da transmissão de vídeo pela Wi-SUN FAN é avaliada usando a tecnologia de compressão e transmissão de vídeo de baixa taxa. Primeiro, várias topologias de rede para transmissão de vídeo pela atual Wi-SUN FAN com vários saltos são avaliadas por simulações de computador. Consequentemente, são recomendados os números adequados de nós e de multi-hops na Wi-SUN FAN. Em seguida, usando um valor recomendado, um sistema experimental é configurado e o desempenho da transmissão de vídeo pela Wi-SUN FAN é avaliado experimentalmente.
Uma rede Wi-SUN FAN de alta velocidade por meio de salto de frequência altamente denso
Hidetomo Ochiai, Kiyoshi Mizutani, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo (FAN) da rede ubíqua inteligente sem fio (Wi-SUN) atrai a atenção como um padrão de comunicação sem fio para sistemas de Internet das Coisas (IoT) em grande escala. Atualmente, o FSK (frequency shift keying) definido no IEEE 802.15.4 é adotado na camada física da FAN Wi-SUN. Para melhorar o desempenho da rede em relação aos sistemas de IoT de última geração, foi proposto um esquema de aprimoramento da taxa de dados para FSK. No entanto, não há avaliação do efeito do aprimoramento da taxa de dados com a adoção do FSK aprimorado na taxa de dados sobre as características de transmissão da Wi-SUN FAN. Além disso, a introdução do FSK com taxa de dados aprimorada faz com que a largura de banda aumente. Para que vários sistemas coexistam em bandas de frequência limitadas, é necessário obter alta eficiência espectral, mesmo quando a Wi-SUN FAN adota o FSK com taxa de dados aprimorada. Neste documento, avaliamos as características de transmissão da Wi-SUN FAN adotando o FSK de alta velocidade de 600 kbps por meio de simulações em computador. Os resultados da simulação mostram que a taxa de transferência do sistema melhora em 2,5 vezes, mas a largura de banda também aumenta em 2,5 vezes em comparação com o sistema existente. Além disso, propomos um salto de frequência altamente denso com base em um novo esquema de arranjo de canais para melhorar a eficiência espectral e a compatibilidade com o projeto do sistema existente, enquanto o FSK com taxa de dados aprimorada é adotado. Os resultados da avaliação mostram que a taxa de transferência do sistema no esquema proposto é 2,4 vezes maior do que a do sistema existente, usando menos da metade da largura de banda em comparação com o esquema de arranjo de canal convencional.
Um esquema de agendamento para salto de canal em sistemas de ventiladores Wi-Sun para aumentar a taxa de transferência de dados
Robby Wayong, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A rede de área de campo de rede de serviços públicos inteligentes sem fio (Wi-SUN FAN), que configura redes multi-hop de grande escala, foi padronizada para promover padrões abertos interoperáveis para comunicação máquina a máquina (M2M). Na camada de controle de acesso à mídia (MAC), a Wi-SUN FAN adota um acesso múltiplo com detecção de portadora e prevenção de colisão (CSMA/CA) e um salto de canal (CH) para evitar interferências entre dispositivos. Uma programação de canal controla o canal operacional do CH e é dominante para os desempenhos de transmissão unicast e broadcast. Neste artigo, estuda-se o impacto da programação do canal no desempenho da rede para melhorar a taxa de transferência da transmissão unicast. A taxa de transferência de transmissão de um sistema Wi-SUN FAN em quatro topologias de tandem múltiplo é avaliada por simulações de computador em vários esquemas de programação de canal. Os resultados da simulação mostram que, adotando o CH e definindo o coeficiente do intervalo de transmissão (BI) para o valor ideal que depende da topologia da rede, é possível obter uma taxa de transferência unicast mais alta e o intervalo de transmissão dos quadros de controle de transmissão pode ser preservado em 131 s. No caso de uma topologia de vários tandem que consiste em 33 dispositivos, adotando o CH e definindo o coeficiente BI como 30, a taxa de transferência unicast aumenta em até 12,2% em comparação com o caso da configuração de parâmetro padrão recomendada no padrão Wi-SUN FAN.
Antes de 2020
Um protocolo de roteamento dinâmico com suporte a nós móveis em sistemas Wi-SUN FAN
Thidarut Junjalearnvong, Takuya Habara, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A Wireless Smart Utility Network (Wi-SUN) foi padronizada para fornecer comunicação máquina a máquina (M2M) em redes de baixa potência e com perdas (LLNs). A Wi-SUN Field Area Network (FAN) é a especificação que mantém uma comunicação sem fio de vários saltos na infraestrutura avançada da cidade inteligente. A Wi-SUN FAN adotou o Protocolo de Roteamento para LLNs (RPL) do Protocolo de Internet versão 6 (IPv6), que foi otimizado com sucesso em terminais fixos. Para estabelecer a cidade inteligente incorporada, é necessário que os nós móveis também implementem o RPL. No entanto, o RPL não consegue escolher o nó de roteamento adequado quando o terminal se move, o que resulta em alta perda de pacotes. Para melhorar o desempenho da transmissão, o simulador de sistema da Wi-SUN FAN com o algoritmo baseado em Expected Transmission Count (ETX) foi desenvolvido primeiramente para avaliar a taxa de sucesso da transmissão de ponta a ponta por meio da transmissão de vários saltos, e o resultado da simulação esclarece que o fator crítico que causa o baixo desempenho da transmissão é a transferência não suave do nó receptor no primeiro salto. Em seguida, é proposto um algoritmo de roteamento dinâmico baseado na transição ETX, e o resultado da simulação finalmente garante a transferência suave, resultando em um melhor desempenho de transmissão.
Coexistência de protocolos MAC síncronos e assíncronos para sistemas de IoT sem fio na banda sub-Gigaherz
Kiyoshi Mizutani, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Recentemente, a banda subgigahertz (por exemplo, 920 MHz no Japão) tem sido amplamente usada para a Internet das Coisas (IoT) sem fio devido às suas vantagens, como excelente acessibilidade de ondas de rádio, menos interferência e muitos desenvolvimentos e implementações de redes multihop sem fio em grande escala usando tecnologias de prevenção de interferência, como o protocolo de controle de acesso à mídia (MAC) e salto de frequência. Há dois tipos de sistemas de comunicação sem fio para a IoT: O Wi-SUN FAN, como um sistema sem fio assíncrono, e o protocolo MAC com salto de canal com intervalo de tempo (TSCH), como um sistema sem fio síncrono. Os sistemas Wi-SUN FAN e TSCH já foram comercializados e instalados em vários ambientes de IoT e espera-se que sua escala aumente no futuro. Como ambos os sistemas são operados na mesma faixa de frequência da banda subgigahertz, a interferência entre sistemas é uma preocupação para a coexistência dos sistemas. Neste documento, a possibilidade de coexistência entre os sistemas é examinada. As interferências intra-sistema e inter-sistema são avaliadas por simulações de computador no caso de operação dos dois sistemas isoladamente e no caso de operação simultânea dos sistemas no mesmo canal de frequência.
Desenvolvimento e experimento de campo do sistema Wi-SUN de área ampla baseado no IEEE 802.15.4-SUN
Kentaro Mochizuki, Kentaro Obata, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
Este artigo propõe e desenvolve um sistema de rede de serviços públicos inteligentes sem fio (Wi-SUN) de área ampla e mede o desempenho de transmissão do sistema por meio de experimentos de campo. No sistema Wi-SUN de área ampla, uma estação base (BS) de alto desempenho pode expandir a distância de comunicação direta para dispositivos sem fio com sensores e medidores enriquecendo as funções da BS, ou seja, no link descendente (DL), a potência de transmissão é aumentada e, no link ascendente (UL), são usadas antenas direcionais de alto ganho. São realizados experimentos de campo do sistema para validar a eficácia e a disponibilidade do sistema proposto. Os sistemas experimentais estão em conformidade com a regulamentação do Japão, ou seja, as potências de transmissão do BS e dos dispositivos são de 250 mW e 20 mW, respectivamente, o esquema de modulação é GFSK (Gaussian frequency shift keying) e a banda de frequência operacional é de 920 MHz. Os resultados experimentais mostram que o sistema proposto expande a distância de comunicação direta em cerca de 4,33 vezes mais do que o sistema convencional em um ambiente urbano prático.
Avaliação de Métricas de Desempenho da Rede no Sistema Wi-SUN FAN usando Simulador Cooja
Ananías Ambrosio, Rodrigo Riella, Luciana Iantorno, Evelio Fernandez
Wireless Smart Ubiquitous Network Field Area Network (Wi-SUN FAN) é um perfil que é parte da aliança Wi-SUN que desenvolve especificações para redes de área de campo, suportando Low Power and Lossy Networks (LLNs). O perfil Wi-SUN FAN fornece serviços de transporte baseados em IPv6 e adota o protocolo IPv6 Routing Protocol for LLNs (RPL) para formação e roteamento de pacotes, o qual trabalha na camada de rede. O RPL permite inicialmente a construção da rede antes do envio dos pacotes de dados dentro da rede FAN, utilizando várias métricas para determinar o custo do caminho que conectará os nós uns com os outros. Neste estudo, o RPL foi configurado com os parâmetros definidos pelo WI-SUN FAN. A simulação foi realizada em três cenários com diferentes posicionamentos de nós, utilizando o simulador Cooja. Para avaliação da rede, foram analisados o tempo de convergência da rede, sobrecarga de trafego em referência das mensagens de controle do RPL, latência da rede e taxa de entrega de pacotes para cada cenário.
Sistemas de comunicação Wi-SUN baseados em IEEE 802.15.4-SUN (acesso aberto)
Hiroshi Harada, Keiichi Mizutani, Jun Fujiwara, Kentaro Mochizuki, Kentaro Obata, Ryota Okumura
Este documento resume os sistemas de comunicação Wi-SUN e suas especificações de camada física (PHY) e controle de acesso à mídia (MAC). Em primeiro lugar, os sistemas de comunicação Wi-SUN são categorizados em três. Os principais padrões PHY e MAC, IEEE 802.15.4-SUN e .4e, que configuram os sistemas são explicados, e os desempenhos fundamentais de transmissão dos sistemas na camada PHY e na camada MAC são avaliados por simulações de computador. Em seguida, são explicados a aliança Wi-SUN e os perfis Wi-SUN que incluem IEEE 802.15.4-SUN e .4e. Por fim, para entender o desempenho de transmissão dos dispositivos de rádio IEEE 802.15.4-SUN Wi-SUN reais, os desempenhos de PER em ambientes AWGN e de desvanecimento de caminhos múltiplos são medidos usando módulos de rádio em conformidade com o IEEE 802.15.4-SUN e certificados pela aliança Wi-SUN. Este documento é uma instrução para os iniciantes em sistemas de comunicação baseados em Wi-SUN.
Estabilização da construção de roteamento multiponto em sistemas Wi-SUN FAN
Daiki Hotta, Ryota Okumura, Keiichi Mizutani, Hiroshi Harada
A Wi-SUN FAN (wireless smart utility network field area network) é uma especificação técnica da Wi-SUN que introduziu a transmissão M2M (máquina a máquina) multihop para infraestrutura avançada de cidades inteligentes. Para construir uma rede multihop, o RPL (protocolo de roteamento IPv6 para redes de baixa potência e com perdas) e o ETX (contagem de transmissão esperada) são adotados como protocolo de roteamento e métrica de roteamento, respectivamente, na Wi-SUN FAN. A combinação do RPL e do ETX pode fazer com que um nó mude de pai com frequência. Se um nó selecionar um pai com qualidade de link inferior, a confiabilidade da comunicação será menor. Para evitar o problema da mudança frequente de pai, os candidatos a pai de cada nó devem ser selecionados adequadamente. Neste artigo, propomos dois esquemas para selecionar os candidatos a pai para cada nó (ou seja, o esquema otimizado de limite de RSL (nível de sinal recebido) e o esquema de filtragem de endereço MAC (controle de acesso à mídia)) para estabilizar a construção de roteamento de vários saltos nos sistemas Wi-SUN FAN. Os esquemas propostos são avaliados experimentalmente em um campo real em um prédio de escritórios usando os IoT-GWs (gateways da Internet das Coisas) com o módulo Wi-SUN FAN. Com o uso do esquema de limite de RSL otimizado, o número de alterações principais pode ser reduzido em até 96% em comparação com o caso do limite de RSL não otimizado. Além disso, o número de mudanças de pai pode ser reduzido em até 77% com o esquema de filtragem de endereço MAC proposto em comparação com o esquema sem a proposta.