https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9984
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
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robertomassideoliveira.pdf | 77.84 MB | Adobe PDF | ![]() Visualizar/Abrir |
Clase: | Tese |
Título : | Medium access control protocols for improving data communication reliability in PLC systems |
Autor(es): | Oliveira, Roberto Massi de |
Orientador: | Ribeiro, Moisés Vidal |
Co-orientador: | Vieira, Alex Borges |
Miembros Examinadores: | Oliveira, Fábio Borges de |
Miembros Examinadores: | Vieira, Luiz Filipe Menezes |
Miembros Examinadores: | Medeiros, Álvaro Augusto Machado de |
Miembros Examinadores: | Campos, Fabrício Pablo Virgínio de |
Resumo: | A presente tese apresenta uma pesquisa abrangente sobre o estado da arte dos protocolos de controle de acesso ao meio (MAC) para sistemas de comunicação de dados via rede elétrica (PLC), incluindo uma visão geral dos resultados de pesquisa e uma organização dos atuais protocolos MAC para sistemas PLC em termos de tipos de protocolos, aplicações e principais focos de pesquisa. Ademais, são apresentadas tecnologias e padrões modernos de PLC, destacando suas características de subcamada MAC e fornecendo uma análise comparativa detalhada de protocolos MAC no contexto de aplicações atuais e emergentes para PLC. Em seguida, as tendências futuras são identificadas no escopo da subcamada MAC para sistemas PLC, com o objetivo de estimular esforços adicionais de pesquisa nesse contexto. Além disso, a presente tese propõe uma abordagem genérica que pode melhorar a confiabilidade da comunicação de dados através de correções de pacotes no nível da camada de enlace. Com base nesta abordagem genérica, a presente tese também propõe o EPLC-CMAC, um protocolo MAC cooperativo aprimorado para sistemas PLC de banda-larga para ambientes indoor. Mais especificamente, o EPLC-CMAC realiza retransmissões cooperativas para auxiliar na comunicação de dados entre um nó fonte e um nó destino. No caso de uma falha de retransmissão, o nó destino usa cópias corrompidas dos pacotes transmitidos e retransmitidos, que estão armazenados em seu buffer, para detectar e corrigir os bits errados. Resultados numéricos mostram que o uso do EPLCCMAC é capaz de reduzir a taxa de perda de pacotes mesmo durante ruídos impulsivos, melhorando a confiabilidade da comunicação de dados dos cenários considerados. Finalmente, a presente tese propõe o EHCMAC, um protocolo MAC cooperativo aprimorado para sistemas híbridos PLC-sem fio de banda larga para ambientes indoor. Após transmissões malsucedidas, o EHCMAC tenta corrigir pacotes corrompidos, na camada de enlace, antes de executar a solicitação de retransmissão. Caso essa correção falhe, o EHCMAC realiza retransmissões cooperativas e, quando tais retransmissões não são suficientes para garantir uma comunicação bem-sucedida, uma segunda tentativa de correção de pacote é aplicada na camada de enlace. A avaliação de desempenho do protocolo EHCMAC é realizada através da comparação de sistemas de comunicações híbridos PLC-sem fio de banda-larga para ambientes indoor que consideram utilização do protocolo proposto com sistemas semelhantes que não consideram a utilização do mesmo. Resultados numéricos e teóricos mostram que o uso do protocolo proposto é capaz de reduzir notavelmente a necessidade de retransmissões e a taxa de perda de pacotes. Mais especificamente, à medida que a taxa de erros de bit na camada de enlace diminui, esses resultados tendem a zero mais rápido quando o protocolo EHCMAC é considerado. |
Resumen : | The present thesis provides a comprehensive survey regarding the state of the art of medium access control (MAC) protocols for power line communication (PLC) systems, including an overview of existing PLC MAC research results and an organization of current PLC MAC protocols in terms of type of protocols, applications, and main research focus. Moreover, the survey presents modern PLC technologies and standards, highlighting their MAC sublayer characteristics and providing a detailed comparative analysis of PLC MAC protocols in the context of current and emerging PLC applications. Then, future trends are identified within the scope of the MAC sublayer for PLC systems with a view to stimulating additional research efforts on PLC MAC design. In addition, the present thesis proposes a generic approach that may improve the data communication reliability through packet corrections at the link layer level. Based on this generic approach, the present thesis also proposes EPLC-CMAC, an enhanced cooperative MAC protocol for in-home broadband PLC systems. More specifically, the cooperative protocol performs relayed retransmissions according to the relay availability, for assisting data communication between source and destination nodes. In case a packet retransmission fails, the destination node uses corrupted copies from the transmitted and the retransmitted packets, which are stored in its buffer, to detect and correct the erroneous bits. Numeric results show that the use of the EPLC-CMAC protocol is capable of reducing the packet loss ratio even during impulsive noises, improving the data communication reliability of the considered scenarios. Finally, but not the least, the present thesis propose EHCMAC, an enhanced cooperative MAC protocol for in-home broadband hybrid PLC-wireless systems. After unsuccessful transmissions, the EHCMAC protocol tries to correct corrupted packets, at the link layer, before performing the retransmission request. In case this correction fails, the EHCMAC protocol exploits relay availability for retransmitting packets and, when the relay assistance is not enough to ensure successful retransmission, a second packet correction attempt is applied at the link layer. The performance evaluation of the EHCMAC protocol is accomplished by comparing in-home broadband hybrid power line communication-wireless systems that consider the use of the proposed protocol with in-home broadband hybrid power line communication-wireless systems in which the proposed protocol is not considered. Numerical and theoretical results show that the use of the proposed protocol is capable of remarkably reducing the need for packet retransmissions and the packet loss ratio. More specifically, as the bit error ratio at the link layer decreases, these results tend to zero faster when the EHCMAC protocol is considered. |
Palabras clave : | Comunicação via rede elétrica Controle de acesso ao meio Protocolos de cooperação Técnicas de correção de pacotes Confiabilidade Power line communication Medium access control Cooperative protocols Packet correction techniques Reliability |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editorial : | Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) |
Sigla de la Instituición: | UFJF |
Departamento: | Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica |
Clase de Acesso: | Acesso Aberto |
URI : | https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9984 |
Fecha de publicación : | 15-mar-2019 |
Aparece en las colecciones: | Mestrado em Engenharia Elétrica (Dissertações) |
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