Inteligência Artificial em Redes de Próxima Geração: Otimização da Eficiência Energética em Redes IoT Usando o Protocolo Híbrido LEACH

Resumo A convergência da Internet das Coisas (IoT) e da Inteligência Artificial (IA) está transformando significativamente o cenário das redes futuras. A Internet das Coisas (IoT) é um paradigma tecnológico que abrange sistemas embarcados, sensores sem fio e automação, facilitando a integração de várias aplicações que vão de casas inteligentes a dispositivos vestíveis. Além disso, o advento da inteligência artificial (IA) amplifica essa influência ao fornecer análises baseadas em dados, otimizar processos e apresentar novas oportunidades de crescimento. No entanto, a adoção generalizada de dispositivos dentro de redes da Internet das Coisas (IoT) levanta preocupações sobre o aumento do consumo de energia. Para garantir a longevidade das operações da rede, é imperativo empregar protocolos energeticamente eficientes para nós de sensores que possuem recursos de energia limitados. Um exemplo de um protocolo que demonstra esse conceito é o Protocolo de Hierarquia de Agrupamento Adaptativo de Baixa Energia (LEACH). Este protocolo divide efetivamente as redes em clusters e ajusta dinamicamente os cabeçalhos dos clusters para otimizar a transmissão de dados para as estações base. Nosso estudo aprimora o protocolo LEACH ao incorporar simulação de gêmeos digitais, melhorando assim a eficiência dos sistemas IoT. Modelos de rede virtuais e análises de IA são empregados para avaliar o consumo de energia e o desempenho. Nós de cache desempenham um papel crucial dentro desse framework, pois coletam dados dos cabeçalhos dos clusters para transmiti-los à estação base. Ao aproveitar a inteligência artificial (IA) e técnicas de simulação, conseguimos melhorar a eficiência energética e a confiabilidade dos sistemas da Internet das Coisas (IoT). Os resultados indicam uma redução significativa de 83% em nós não funcionais e um aumento notável de 1,66 vezes nos níveis de energia dos nós em comparação com abordagens convencionais. Este estudo destaca uma possível direção para redes de Internet das Coisas (IoT) energicamente eficientes e aprimoradas por IA através da utilização do Protocolo de Hierarquia de Agrupamento Adaptativo de Baixa Energia (LEACH).