Estudo da comunicação entre máquinas em cenários de baixa latência e alta confiabilidade - Souza, Welerson Santos [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2019)
The advent of the Internet of Things and the advancement of communication technologies will bring a new scenario to what we have in society today. About 50 billion devices are expected to communicate by using machine type communication. This type of communication critically depends on the uninterrupted availability of radio links, even with a minimal communication quality. Thus, the new systems will operate under Ultra-Reliable and Low-Latency Communication (URLLC). URLLC-based aplications include, for example, industrial automation, protection of smart grids, and vehicle-to-vehicle communications. These emerging applications convey critical information using short packets and require low latency and very high reliability. In this work, computational simulations using the Monte Carlo method are employed to obtain the performance figures regarding latency and energy efficiency of the system. In the scenarios under study, the radio-mobile channel incorporates degrading effects of large-scale fading, more specifically, path loss and shadowing. The system operates based on carrier sense multiple access strategies, using two backoff mechanisms, the conventional one and one that assigns priorities to the nodes of the network in order to decrease the latency of transmissions. In addition to the backoff mechanisms, two node clustering strategies are used to increase the energy efficiency of the network. The numerical results show that the implementation of the priority-based backoff mechanism in conjunction with the K-Means clustering strategy decreases the latency and increases the energy efficiency of the networks under study, thus guaranteeing the operation of the network in URLLC regime, suitable for machine type communications

O advento da Internet das Coisas e o avanço das tecnologias de comunicação trarão um novo cenário para o que temos na sociedade atualmente. Prevê-se que cerca de 50 bilhões de dispositivos se comunicarão utilizando comunicação entre máquinas. Este tipo de comunicação depende criticamente da disponibilidade ininterrupta dos enlaces de rádio, mesmo que com qualidade mínima de comunicação. Assim, os novos sistemas operarão em regime de Comunicação de Baixa Latência Ultra Confiável (URLLC, Ultra-Reliable and Low-Latency Communication). Aplicações baseadas em URLLC incluem, por exemplo, automação industrial, proteção de smart grids e comunicação entre veículos. Essas aplicações emergentes transmitem informação crítica por pacotes curtos e exigem latência baixa e confiabilidade muito elevada. Neste trabalho, simulações computacionais utilizando o método de Monte Carlo são empregadas para obter as figuras de desempenho com relação à latência e eficiência energética do sistema. Nos cenários em estudo, o canal rádio-móvel incorpora efeitos degradantes do desvanecimento de grande escala, mais especificamente, perda de percurso e sombreamento. O sistema opera baseado em estratégias de acesso múltiplo com sensoriamento de portadora, utilizando dois mecanismos de backoff, um convencional e um que designa prioridades aos nós da rede a fim de diminuir a latência das transmissões. Além dos mecanismos de backoff, duas estratégias de clusterização de nós são utilizadas para aumentar a eficiência energética da rede. Os resultados numéricos mostram que a implementação do mecanismo de backoff com prioridade combinado à estratégia de clusterização K-Means diminui a latência e aumenta a eficiência energética das redes em estudo, garantindo assim a operação da rede em regime URLLC, propícia para a comunicação entre máquinas
Study of the communication between machines in scenarios of low latency and high reliability
Keywords: Internet; Sistemas de comunicação sem fio; Telecomunicações; Telecommunication; Wireless communication systems