Proposta de algoritmo de escalonamento de mensagens para redes sem fio aplicadas à automação de fábrica

Abstract

As redes sem fio industriais são uma alternativa às redes comfio para automação de fábrica. Nesse tipo de rede, geralmente um gerenciador central é responsável por criar e manter a rede de forma segura e eficiente, garantindo confiabilidade e determinismo temporal. Uma das tarefas do gerenciador é propiciar o escalonamento de mensagens, que é reservar os recursos da rede para que os dispositivos possam acessar o meio físico e transmitir seus dados. Para que o gerenciador de rede atenda aos requisitos de automação de fábrica é necessário que o processo de escalonamento seja executado o mais rápido possível. Este trabalho tem como objetivo avaliar o processo de escalonamento de enlaces em redes industriais sem fio, comparando diferentes técnicas e apresentando uma proposta de algoritmo de escalonamento que visa reduzir o tempo necessário para gerar o escalonamento. A técnica proposta realiza umprocesso de préescalonamento reservando recursos previamente. As informações geradas nesta etapa são utilizadas no escalonamento final, reduzindo o tempo de execução do processo. Além disso, é apresentada uma comparação entre a técnica proposta neste trabalho que utiliza múltiplos agrupamento de enlaces (superframes) com o obtido de um gateway que utiliza um único agrupamento de enlaces. Os resultados mostram que a utilização de uma etapa antecessora ao escalonamento reduz o tempo necessário para a execução do processo de escalonamento final, habilitando a rede a operar em aplicações de automação de fábrica. A utilização demúltiplos superframes apresenta vantagens ao método comumente empregado uma vez que propicia economia de recursos, aumentando a escalonabilidade da rede, além de reduzir o consumo de energia dos rádios.

Industrial wireless networks are an alternative to wired networks for factory automation. In this type of network, a central manager is usually responsible for creating and maintaining the network safely and efficiently, ensuring reliability and temporal determinism. One of the tasks of this central manager is to provide the message scheduling, which is reserving network resources so that devices can access the physical medium and transmit their data. For the network manager to meet the factory automation requirements, it is necessary that the scheduling process is performed as quickly as possible. This work aims to evaluate the link scheduling in industrial wireless networks, comparing different techniques and presenting a proposed scheduling algorithm that aims to reduce the time needed to generate the schedule. The proposed technique performs a process of pre-scheduling by reserving resources in advance. The information generated in this step are used in the final scheduling, reducing the execution time of the process. In addition, a comparison is presented between the proposed technique in this work that uses multiple grouping of links (superframes) with the one obtained from a gateway that uses a single group of links. The results show that using a predecessor step reduces the time necessary for the execution of the final scheduling process, enabling the network to operate in factory automation applications. The use of multiple superframes presents advantages to the commonly usedmethod since provides resource savings, increasing network scalability, besides the fact to reduce radio power consumption.