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UC.PT

Divisão de Projetos e Atividades

PTDC/EEI-SCR/6453/2014

PTDC


Código da Operação:
POCI-01-0145-FEDER-016777

Acrónimo: DenseNet

Referência: PTDC/EEI-SCR/6453/2014

Título: Comunicação Eficiente em Redes Densas

Área Científica: Engenharia Eletrotécnica e Engenharia Informática - Organização de Sistemas Computacionais e Redes

Síntese do Projeto: As redes de larga escala e de alta densidade vão surgir para suportar a visão de IoX (Internet-of-Everything) onde existirá um grande número de dispositivos com baixa capacidade energética executando a monitorização e atuação com alvos diferentes, além de estarem a transmitir/encaminhar informação sobre diferentes topologias dinâmicas (estrela, malha, ad-hoc). Também existirão tecnologias de rádio ultra densas, comunicação dispositivo a dispositivo, utilização dinâmica de espectro e partilha de infraestrutura de acesso rádio. Nestes cenários de redes altamente densas e heterogéneas pode existir um consumo muito rápido dos recursos dos dispositivos, reduzindo o tempo de vida da rede, dado que haverá geração de grandes quantidades de dados que é necessário transferir através da rede.
O projeto DenseNet foca-se no estudo de problemas de escalabilidade e capacidade de sobrevivência em cenários de rede de alta densidade. Nestes cenários densos de IoX, os nós da rede devem executar uma panóplia de funções, como a monitorização e atuação para interagir com o ambiente, comunicação e relaying para transportar informação ao longo da rede, funções de fusão e agregação de dados para reduzir o volume de dados, replicação de dados para aumentar a redundância, e funções de coordenação/decisão para controlar o sistema, incluindo gestão de grupos baseada em contexto, de forma a reduzir o número de nós em interação e garantir escalabilidade e isolamento de tráfego.
O projeto DenseNet endereça a problemática da comunicação eficiente e escalável em ambientes de rede densos através de abordagens inovadoras onde as funções dos nós mudam periodicamente para satisfazer múltiplos objetivos que também podem variar ao longo do tempo, satisfazer restrições de recursos e melhorar a capacidade de sobrevivência da rede/nós. A abordagem será decidir de forma dinâmica quais os nós que devem executar funções de monitorização/atuação, relaying/comunicação, agregação/replicação/fusão de dados, e decisão/coordenação. O projeto irá satisfazer múltiplos objetivos como a entrega de dados com restrições de tempo e nível de precisão de dados.
A abordagem seguida pretende ultrapassar as limitações das soluções existentes, onde os papéis dos nós são atribuídos de forma estática e não mudam ao longo do tempo. Esta é uma grande desvantagem em ambientes densos onde é necessário limitar as comunicações o máximo possível, para reduzir o impacto do processamento no consumo energético, e evitar a competição pelo meio. A abordagem a seguir baseia-se no desenvolvimento de algoritmos para controlar as funções de relaying e comunicação, a quantidade e qualidade de dados a circular na rede, e funções de coordenação/decisão/gestão de grupos a ser ativadas em nós selecionados criteriosamente de forma a melhorar a fiabilidade e escalabilidade.
Um dos aspetos inovadores do projeto DenseNet é a perspetiva de controlo de dados híbrida, composta por agregação e replicação de dados. Assim, vai ser possível atingir dois objetivos ortogonais, reduzir o consumo de energia e aumentar a fiabilidade da comunicação. Outra contribuição inovadora é a definição de estratégias de coordenação/decisão para eventos heterogéneos com requisitos distintos. As estratégias de decisão vão permitir a adaptação dinâmica da rede a eventos heterogéneos. A atribuição distribuída e dinâmica dos papéis dos nós ao longo do tempo tendo em consideração a disponibilidade de recursos, a sobrevivência da rede e nós, assim como os requisitos das aplicações, é outro aspeto inovador. A escalabilidade é abordada através da gestão de grupos dinâmicos com base em contexto e requisitos das aplicações, sendo outra inovação. Segundo o conhecimento que temos da literatura, esta é a primeira proposta que considera todas estas vertentes de forma integrada, criando o potencial para endereçar os desafios associados a comunicações de larga escala em ambientes densos.
As atividades do projeto DenseNet estão divididas em 5 tarefas, onde a Tarefa 1 aborda a definição da arquitetura, e a Tarefa 5 inclui as atividades de integração e validação. O núcleo da investigação ocorrerá nas tarefas 2, 3 e 4.
O projeto será desenvolvido partindo dos resultados prévios alcançados pela equipa de investigadores nos últimos 20 anos, em encaminhamento/relaying, eficiência energética, gestão de grupos, redes de sensores, M2M e tecnologias de rádio cognitivo. O projeto foi planeado para incorporar o desenvolvimento de 2 novas teses de doutoramento assim como 2 novas teses de mestrado.
A partir das diferentes tarefas de investigação esperam-se 6 artigos em revistas de alto impacto, assim como 10 publicações em conferências internacionais, 3 em conferências nacionais e 1 patente internacional. É também esperado que os resultados da investigação fundamental que sejam alcançados no projeto DenseNet sirvam de suporte para o esforço continuado de envolvimento do grupo de investigação em projetos do EU H2020.

Investigador Responsável: Doutora Marília Pascoal Curado

Programa de Financiamento: PT2020 – SAICT –PTDC/ICDT

Instituição Financiadora: FCT - Fundação para a Ciência e a Tecnologia

Data de início: 01-07-2016

Data de conclusão: 30-06-2019

Instituições participantes no Projeto: Universidade de Coimbra

Custo total elegível (EUR): 167.208,00€

Apoio financeiro da UE: 142.126,80€

Apoio financeiro público nacional: 25.081,2€

Técnico do Projeto: Ana Lopes

Contacto: 239247027