Investigating multicriteria approaches for the routing problem in ad-hoc wireless networks using QoS-aware metrics

Abstract

As redes sem fio ad-hoc têm despertado muito interesse nas comunidades científicas e empresariais nas últimas duas décadas. Redes de sensores, redes veiculares e redes móveis têm evoluído a partir deste paradigma "ad-hoc". Dentre os vários desafios deste campo de pesquisa, o fornecimento de Qualidade de Serviço (QoS) é um dos mais proeminentes, uma vez que essas redes são propensas a sofrer com instabilidades e interferências no meio sem fio e frequentes mudanças de topologia quando existe mobilidade. Dependendo da aplicação ou do cenário, o protocolo precisa considerar dois ou mais critérios de QoS ao resolver o problema de roteamento. Neste contexto, este trabalho propõe investigar se o uso de múltiplas métricas conscientes de QoS pode gerar soluções de compromisso promissoras considerando vários indicadores de qualidade em redes sem fio ad-hoc estáticas e móveis. Para isso, um framework que suporta vários objetivos de otimização é desenvolvido para abrigar os métodos propostos. Dois novos modelos são propostos - um baseado no método de soma ponderada com controle do tamanho do caminho e outro baseado no método de compromisso ( -restrito) com mecanismo de poda e controle do tamanho do caminho - e comparados com o método de soma ponderada tradicional. Para mapear uma única solução final, uma função de utilidade é proposta para escolher os parâmetros (pesos e restrições) de cada método. Em um simulador de rede, projetou-se experimentos em cenários de rede que variam em termos de mobilidade, tipo de aplicação e taxa de geração de pacotes. Os seguintes indicadores de qualidade de rede são medidos: taxa de perda de pacotes, vazão, atraso fim a fim, tempo de vida da rede, carga de roteamento normalizado e taxa de erro de pacotes. Os resultados mostram que os métodos propostos foram mais eficientes em gerar melhores soluções de compromisso e promover melhorias significativas nos indicadores de qualidade na maioria dos cenários investigados, indicando que essas abordagens são promissoras e merecem ser mais estudadas em trabalhos futuros.