Fra ”the melting pot” til ”the salad bowl”

Para comparar as propostas de algoritmos de escalonamento previamente apresenta- dos para a tecnologia WirelessHART, apresentamos nesta seção um conjunto de itens a serem comparados entre os algoritmos. Estes itens são:

• Objetivo: Desenvolvedores de um algoritmo podem possuir diferentes aplicações, situações e necessidades as quais necessitam soluções igualmente diferentes. Isso nos leva ao desenvolvimento de uma variedade de algoritmos diferentes e que, por sua vez, possuem objetivos diferentes. Então definimos aqui objetivo como sendo

3.2. ALGORITMOS DE ESCALONAMENTO DE MENSAGENSWIRELESSHART53 aquilo que a proposta de algoritmo pretende melhorar quando utilizado em uma rede.

• Métrica: O algoritmo necessita de parâmetros para realizar as escolhas que cons- troem o escalonamento e priorizam os objetivos definidos pelo desenvolvedor dos algoritmos. As métricas são aqueles parâmetros (por exemplo: grau do nó e dea- dlinede transmissão) que são utilizados para determinar os canais e links que serão escalonados.

• Múltiplos superframes: A especificação WirelessHART define que múltiplas taxas de publicação devem ser mantidas de modo a lidar com diferentes tipos de dispo- sitivos e processos. Dispositivos com a mesma taxa de publicação são agrupados em um mesmo superframe. O item Múltiplos superframes identifica se a proposta afirma explicitamente como lida com a questão dos superframes.

• Redundancia: As propostas podem enxergar o problema do escalonamento de duas maneiras: uma é ver o problema como um conjunto de transmissões que devem ser escalonadas; a outra é ver um grupo de transmissões fim-a-fim que devem ter todos os saltos que compõem essa comunicação escalonados e providos com redundância. O item Redundância descreve como a proposta utiliza ou sugere um método de redundância.

• Implementação: Diferentes métodos podem ser utilizados para validar uma pro- posta. Isso pode variar de abordagens mais simples, como a análise da solução, até a implementação de um testbed completo com dispositivos reais. Há ainda casos nos quais a proposta apresenta o código de fato da solução, mas há também casos em que apenas uma política ser utilizada é apresentada. Para elucidar tais questões, o item Implementação mostra se o trabalho analisado apresenta o pseudocódigo para o algoritmo e quais meios de validação foram utilizados.

• Diferenciação de fluxo: A especificação WirelessHART classifica o fluxo de in- formações para ida e vinda do gateway (sink, source) como Uplink e Downlink, respectivamente. Como estes fluxo têm características diferentes, o item Diferen- ciação de fluxo identifica como o trabalho lida especificamente com os fluxos de downlinke uplink da rede WirelessHART.

A Tabela 3.3 apresenta as características de cada proposta e tem a intenção de identi- ficar quais tendências estão prevalecendo para o escalonamento no WirelessHART, dando um direcionamento para futuros melhoramentos na área.

Objetivo: É possível observar que existem dois principais tópicos para o objetivo. O primeiro inclui aqueles cuja preocupação principal é preencher o escalonamento, como

Tabela 3.3: Comparação de algoritmos de escalonamento WirelessHART. Característica / Proposta Dang Alg. [Dang et al. 2013] Zhang Alg. [Zhang, Zhang, Yan, Xiang & Ma 2013] C- LLF[Saifullah et al. 2010] Han Alg.[Han et al. 2011b] Zhang Po- licy[Zhang et al. 2011] Objetivo Acomodar todas as TX Latência e alta confiabilidade Encontrar o es- calonamento se ele for factível

Confiabilidade Utilização de tempo e canal Métrica Taxa de publi-

cação

Grau do nó Janela de tempo (Relaxação do nó) Taxa de publi- cação Deadline e Contagem de saltos Múltiplos superframes

Sim Não Não Sim Não

Redundância Sim Sim Não Sim, Usa slots

compartilhados para retransmis- sões

Não

Implementação Sem algoritimo. Usa validação por comparação analítica.

Sim, testbed mas sem de- talhes sobre a implementação Sim, algoritmos ótimo e heurís- tico; Validação com testbeds e simulação

Sim, com simu- lação em [Han et al. 2011b] e simulação com- pleta em [Zand et al. 2012] Nenhum al- goritmo é apresentado mas utiliza simulações em Matlab R _e COOJA para validação Diferenciação de fluxo

Não Não Não Sim Não

o algoritmo Dang [Dang et al. 2013] e o C-LLF, já que este problema já é naturalmente complexo. A segunda tendência é formada por algoritmos que são propostos especifica- mente para o melhoramento de características específicas como latência, confiabilidade, uso de tempo e canal.

Métrica: um equilíbrio de utilização entre as métricas grau (no caso o mesmo que contagem de saltos), deadline (relaxação, envolve o deadline para ser calculado) e taxa de atualização, uma vez que podemos observar que todas propostas utilizam uma ou mais delas. Isso mostra uma clara tendência para o uso dessas métricas, mas deixa espaço para novas, como a robustez.

Múltiplos Superframes: A preocupação com múltiplos superframes é apenas explícita nas propotas do Algoritmo Dang e do Algoritmo Han, as quais utilizam a taxa de publi- cação como métrica para decisões. As outras propostas não especificam como lidam com a questão e deixam isso para ser resolvido pela implementação do Network Manager.

3.3. SIMULADORESWIRELESSHART 55 Redundância: Três propostas apresentaram soluções com preocupações sobre redun- dância, se mostrando soluções mais completas. A solução apresentada pelo algoritmo Han [Han et al. 2011b] tem uma característica em particular: a proposta utiliza os slots compartilhados para possíveis retransmissões; logo, os dispositivos que necessitam de retransmissão competem pela possibilidade de utilizar o meio de transmissão.

Implementação: a maioria das propostas implementam suas ideias utilizando simula- ções, o que é esperado devido a questões de custo e confiabilidade, como pode ser visto em [Nobre et al. 2010]. Os algoritmos C-LLF e Zhang utilizam testbeds, mas o segundo não provê detalhes de como isso foi feito. A forma de validação mais destoante apresen- tada foi a comparação analítica utilizada pelo algoritmo Dang, se baseando no número de saltos e confiabilidade dos links para determinar o melhor desempenho da técnica.

Diferenciação de fluxos: Apenas o algoritmo Han [Han et al. 2011b] implementa a diferenciação de fluxo de modo a definir que região do superframe seria ocupada pro cada fluxo, como apresentado na tabela 3.2. Todas as outras propostas lidam com os fluxos de maneira indiscriminada.