CARMA: Roteamento Adaptativo Multi-Caminho Baseado em Aprendizado por Reforço Consciente de Canal para Redes de Sensores Sem Fio Subaquáticas

Soluções de roteamento para redes de sensores sem fio subaquáticas de múltiplos saltos sofrem uma degradação significativa no desempenho, pois não conseguem se adaptar às dinâmicas avassaladoras dos ambientes subaquáticos. Para responder a esse desafio, propomos um novo esquema de encaminhamento de dados onde a seleção de retransmissão se adapta rapidamente às condições variáveis do canal subaquático. Nosso protocolo, denominado CARMA para Roteamento Adaptativo Multi-Caminho baseado em Aprendizado de Reforço Consciente de Canal, alterna adaptativamente entre roteamento de caminho único e múltiplo, guiado por uma estrutura de aprendizado de reforço distribuído que otimiza conjuntamente o consumo de energia ao longo da rota e a taxa de entrega de pacotes. Comparando o desempenho do CARMA com o de outras três soluções de roteamento, nomeadamente, CARP, QELAR e EFlood, através de simulações baseadas em SUNSET e experimentos no mar. Nossos resultados mostram que o CARMA obtém uma taxa de entrega de pacotes que é até 40% superior à de todos os outros protocolos. O CARMA também entrega pacotes de forma significativamente mais rápida do que CARP, QELAR e EFlood, mantendo o consumo de energia da rede sob controle.