Validação experimental do protocolo RT-WiFi na transmissão de tráfego de tempo real em ambientais abertos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação, Florianópolis, 2019.Com o crescimento de sistemas de controle sem fio, que vem sendo impulsionado pela indústria da Internet das Coisas (IoT - Internet of Things), diferentes padrões de comunicação são utilizados e a grande maioria não são projetados para entrega de dados de Tempo Real (TR) e desempenho confiável. O padrão de comunicação sem fio mais utilizado na computação é o IEEE 802.11, conhecido como WiFi (Wireless Fidelity), e com o decorrer do tempo diversas extensões foram oficializadas. A extensão IEEE 802.11e incorpora diversos mecanismos com a finalidade de prover garantias de Qualidade de Serviço (QoS - Quality of Service), porém diversos trabalhos analisaram que esses mecanismos não são capazes de prover garantias de restrição de tempo e entrega para comunicação de TR. Diversos trabalhos apresentam abordagens variadas para prover QoS em comunicação de TR em Redes sem Fio . Um destes trabalhos é a proposta do protocolo RT-WiFi realizado por Costa (2013), o qual utiliza o mecanismo TDMA de forma a possibilitar a coexistência com outros dispositivos que não utilizam o protocolo RT-WiFi. No presente trabalho é apresentado um estudo sobre os mecanismos existentes no padrão IEEE 802.11, um estudo sobre a proposta do RT-WiFi e uma validação experimental desse protocolo na transmissão de tráfego de TR em ambientes abertos. Para essa validação foi realizada a implementação do protocolo no Kernel Linux utilizando placas de rede sem fio, montado um ambiente composto por uma rede utilizando o protocolo RT-WiFi e outra utilizando o mecanismo EDCA, ambas compartilhando o mesmo local e canal de comunicação, e por fim uma bateria de testes com a finalidade de comparar o protocolo RT-WiFi com o mecanismo padrão EDCA. Os resultados obtidos comprovam que o protocolo RT-WiFi é capaz de melhor cumprir as restrições de tempo na comunicação de TR que o mecanismo EDCA existente na extensão IEEE 802.11e.Abstract : With the growth of wireless control systems, which has been driven by the Internet of Things (IoT) industry , different communication patterns are used and the vast majority are not designed for Real-Time data delivery and reliable performance. The most widely used wireless standard in computing is IEEE 802.11, known as WiFi (Wireless Fidelity), and over time several extensions have been made official. The IEEE 802.11e extension incorporates several mechanisms to provide Quality of Service (QoS) guarantees, but several studies have analyzed that these mechanisms are not able to provide time and delivery constraints for Real-Time communication.Several works have different approaches to provide QoS in Real-Time communication in Wireless Networks . One of these works is the proposal of the RT-WiFi protocol performed by Costa (2013), which uses the TDMA mechanism in order to be able to coexist with other devices that doesn?t use the RT-WiFi protocol. In the present work a study is presented on the existing mechanisms in the IEEE 802.11 standard, a study on the proposal of the RT-WiFi and an experimental validation of this protocol in the transmission of Real Time traffic in open environments. For this validation, the protocol was implemented in the Linux Kernel using wireless network cards, an environment composed of a network using the RT-WiFi protocol and another using the EDCA mechanism, both sharing the same location and communication channel, and finally a battery of tests in order to compare the RT-WiFi protocol with the EDCA mechanism. The results obtained prove that the RT-WiFi protocol is able to better comply with the time constraints in Real-Time communication than the existing EDCA mechanism in the IEEE 802.11e extension