PDAC: Um Protocolo de Alocação Dinâmica de Canais para Ambientes Médicos

O aumento do uso de redes sem fios e a constante miniaturizacao dos dispositivos permitiram o desenvolvimento das redes de sensores corporais sem fio (do ingles, wireless body area networks — WBANs). Nessas redes, diversos sensores sao posicionados sobre ou sob a pele do usuario. Os sensores de uma WBAN coletam dados sobre batimentos cardiacos, temperatura corporal ou ate mesmo um prolongado cardiograma. Atraves do uso de WBAN, os usuarios terao um monitoramento nao invasivo e que pouco afeta a sua mobilidade. Essas caracteristicas, no entanto, abrem portas para diversos problemas. Por transmitir informacoes criticas, a comunicacao e sensivel a latencia e a perda de pacotes. De fato, alta latencia e perda de dados vitais podem acarretar em serias consequencias na vida dos pacientes e, em casos extremos, levando ao obito. As caracteristicas inerentes em uma comunicacao sem fio geram problemas para redes corporais. Com sua popularizacao e alta mobilidade, e razoavel considerar a existencia de ambientes medicos muito densos, em que duas ou mais redes corporais podem utilizar simultaneamente o mesmo canal de comunicacao sem fio. Essa situacao potencializa as interferencias, acarretando um maior numero de retransmissoes e perdas de pacotes, e, consequentemente, levando a um aumento da latencia. Diante disso, este trabalho apresenta o PDAC (Protocol for Dynamic Channel AlioCation), um protocolo para alocacao dinâmica de canais, ciente dos requisitos de aplicacoes medicas. O PDAC oferece uma solucao para reduzir interferencias entre redes corporais sem fio tirando proveito da arquitetura de um ambiente hospitalar. No PDAC, diversas estacoes base trabalham de forma colaborativa para atender aos requisitos das aplicacoes medicas. Para uma alocacao livre de interferencias, o PDAC e inspirado por uma solucao gulosa de um problema de coloracao de grafos, oferecendo meios para evitar que estacoes base vizinhas utilizem o mesmo canal simultaneamente. Alem disso, o PDAC oferece, atraves da agregacao de canais, melhores vazoes. A avaliacao de desempenho do PDAC foi realizada em duas fases: por meio de experimentos de simulacao e analises formais. Os resultados de simulacao indicam que, em um ambiente medico realista, o PDAC e capaz de em media aumentar a vazao em 30% e reduzir a latencia em 40%, quando comparado com protocolos de alocacao de frequencia do estado da arte. A outra fase consiste na verificacao formal que por sua vez mostrou a coerencia do protocolo e que o mesmo satisfaz todas as propriedades de seguranca verificadas.