Adaptação do protocolo RPL para aplicações com mobilidade

Abstract

Resumo: O Protocolo de Roteamento para Redes de Baixo Consumo com Perdas (RPL) é considerado a solução padrão para roteamento entre dispositivos de Internet das Coisas sujeitos à variação de qualidade dos enlaces e com restrições de energia. Contudo, na medida em que dispositivos móveis são integrados a este tipo de rede, a adoção de tal protocolo enfrenta desafios em decorrência de originalmente não apresentar suporte à mobilidade, o que resulta em instabilidade de rotas e perdas frequentes de pacotes de dados. Apesar de existirem propostas na literatura que sugerem adaptações ao RPL para solucionar os problemas observados neste contexto, nenhuma segue uma abordagem que explora a previsibilidade do movimento de nós em cenários urbanos reais. Este trabalho propõe uma métrica de roteamento nova, através da qual se objetivou prever o movimento relativo entre os nós utilizando apenas medições de intensidade de sinal. Em seguida, uma nova função objetivo foi desenvolvida tendo em vista encontrar, estabelecer e manter rotas mais duradouras a partir destas previsões – o que, por vez, serve como uma adaptação do RPL para cenários de mobilidade. O desempenho da proposta foi comparado com o da versão original do protocolo através de simulações computacionais, geradas a partir de traces reais do movimento de veículos em um ambiente urbano. Os resultados indicaram um aumento da taxa de entrega de pacotes, reduções do atraso e jitter fim a fim médios, assim como uma diminuição da quantidade média de trocas de pai na árvore de roteamento

Abstract: The Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks (RPL) is considered the standard solution for routing between devices in the Internet of Things that are subject to variable link quality and energy constraints. However, with the integration of mobile devices into such networks, the adoption of this protocol faces challenges as it was not originally designed to support node mobility, resulting in route instability and frequent loss of data packets. Although proposals for adaptations of RPL can be found in the literature to solve the observed problems in this context, none of them takes an approach that investigates the predictability of node movement in real urban scenarios. In this dissertation, a new routing metric is proposed that aims to predict the relative movement between nodes by measuring only the signal strength of their messages. Subsequently, a new objective function was developed to establish and maintain longer duration routes based on these predictions. The performance of the proposed contributions was compared with that of the original protocol using computer simulations based on real traces of vehicle movement in an urban environment. The results show improvements in packet delivery ratio, average end-to-end delay and jitter, as well as a reduction in the average number of parent switches in the routing tree