Diversidade de antena em redes de sensores sem fio industriais como técnica para aumento da confiabilidade

Abstract

Este trabalho concentra-se no aumento da robustez à taxa de erros em redes de sensores sem fio industriais (RSSFI). Para alcançar tal objetivo, é preciso, de algum modo, contornar os problemas intrínsecos da comunicação sem fio, que são, o ruído ambiental, interferências e desvanecimento por multipercurso. O multipercurso pode ser considerado um dos principais fatores que tornam as comunicações nas redes de sensores sem fio (RSSF) um verdadeiro desafio quando comparadas com outros meios, como a transmissão em fibra óptica, cabo ou mesmo transmissões de rádio ponto-a-ponto. Nesse sentido, propõe-se a diversidade de antenas como uma solução para minimizar os efeitos do multicaminho, com o objetivo de melhorar a confiabilidade do enlace de rádio para permitir o emprego de RSSF densas. O potencial da diversidade de antenas em RSSF não está totalmente explorado em aplicações industriais. Esta dissertação apresenta ainda, a técnica “Combinação de seleção” para RSSFI através de um algoritmo que seleciona a porta do receptor que apresenta o melhor indicador de qualidade de enlace e realiza a comutação das antenas nos módulos de rádio. Os resultados são analisados para dois tipos de enlaces, isto é, com e sem diversidade de antenas na recepção, e discute-se opções para melhorar o PER (“Packet Error Rate”) com as atuais técnicas de diversidade.

This work concentrates on the increase of reliability and robustness in Industrial Wireless Sensor Networks (IWSNs), decreasing the Packet Error Rate (PER). To achieve this objective, is need to somehow circumvent and reduce the underlying problems of wireless communication, which are: environmental noise, interference, and multipath fading. The multipath can be seen as the main factor which becomes the communications in the Wireless Sensor Networks (WSNs) a real challenge when compared to other types of means such as a transmission in fiber, cable or even point-to-point radio transmissions. In this sense, it is proposed antenna diversity as solution to reduce these effects, with the aim to improve the reliability of the radio link to allow the use of dense WSNs. The potential of antenna diversity in WSN is not fully exploited in industrial applications. In this sense, this dissertation presents the "Combination of selection" technique for IWSNs through an internal algorithm that selects the receiver port that has the highest LQI ("Link Quality Indicator") and performs an antenna switching in the radio modules. Also, options to improve PER using diversity techniques are discussed.