Etapa 1 - Concepção, Arquitetura e Planejamento Teórico (ARES)

Bloco 1 - Preparação e Fundamentação do Problema

Foco: Preparar o ambiente e provar, com dados empíricos, que o problema existe e a infraestrutura atual é insuficiente.

[X] 1. Configurar o ambiente de documentação: Inicializar o repositório (ex.: Astro Starlight/MDX para a wiki técnica) e o setup básico do LaTeX (Overleaf) para a escrita acadêmica.
[ ] 2. Montar o esqueleto do documento acadêmico: Criar os capítulos (Introdução, Fundamentação, Estado da Arte, Metodologia, Arquitetura), deixando Resumo/Abstract para o final.
[ ] 3. Configurar gerenciador de referências: Integrar Zotero ou Mendeley ao ambiente de escrita para padronizar citações (IEEE/ABNT).
[X] 4. Levantamento de dados históricos reais: Coletar relatórios da Defesa Civil, notícias e dados hidrológicos/topográficos sobre enchentes no RS.
[X] 5. Mapear a cascata de falhas (“Suítes”): Documentar cronologicamente o colapso (chuvas extremas ➔ queda de energia ➔ baterias de ERBs esgotam ➔ rompimento de fibra ➔ apagão de comunicações).
[ ] 6. Revisar a arquitetura das redes convencionais (Internet e Móvel): Explicar como funciona o 4G/5G, a topologia em estrela/árvore e a vulnerabilidade da dependência física de backhaul (cabos e data centers).
[ ] 7. Fundamentar o conceito de “Rede de Resiliência”: Escrever o subcapítulo justificando como a comunicação assíncrona impacta diretamente a logística de resgate e a sobrevivência (justificativa de vida).
[ ] 8. Definição da Questão de Pesquisa: Formular o problema exato e a lacuna científica que o ARES se propõe a resolver.

Bloco 2: Estado da Arte e Trabalhos Correlatos

Foco: Analisar a literatura e a indústria para não reinventar a roda e entender por que projetos anteriores falharam em desastres.

[ ] 1. Desconstruir projetos similares e documentar falhas: Analisar Disaster Radio, Meshtastic e Serval Project, detalhando por que falham em escalabilidade, priorização crítica ou gestão de energia em cenários reais.
[ ] 2. Pesquisar literatura sobre DTN (Delay-Tolerant Networks): Estudar como redes espaciais e militares lidam com comunicação retida (store-and-forward).
[O ] 3. Revisão conceitual de LPWAN: Explicar teoricamente o funcionamento de redes sub-1 GHz (LoRa, Wi-Fi HaLow) e por que são o padrão na IoT de longo alcance.
[ O] 4. Levantar algoritmos de roteamento Mesh para desastres: Comparar B.A.T.M.A.N., AODV e OLSR, apontando deficiências em ambientes com perda constante de nós.
[ ] 5. Estudar Energy-Aware Routing: Pesquisar redes que tomam decisões de roteamento baseadas no nível de bateria dos nós intermediários.
[ O] 6. Investigar o uso de Data Mules: Revisar artigos sobre o uso de agentes móveis (UAVs/drones e veículos) e estáticos temporários para transportar pacotes entre ilhas de conectividade.

Bloco 3: Definição de Cenários, Requisitos e Proposta

Foco: Definir as fronteiras do projeto e como a solução vai atuar.

[ ] 1. Modelagem do cenário geográfico: Usar os mapas de manchas de inundação e relevo coletados para embasar a distribuição teórica dos nós.
[ ] 2. Modelar o Cenário 1 (Enchente Urbana): Definir a topologia teórica em uma cidade alagada, dependendo de Sensores e Gateways fixos.
[ ] 3. Modelar o Cenário 2 (Isolamento Comunitário): Definir o papel vital dos nós móveis (drones/barcos) conectando regiões geograficamente isoladas.
[X] 4. Levantamento de Requisitos Funcionais: Definir capacidades obrigatórias (auto-descobrimento, mudança autônoma de papéis, armazenamento local tolerante a falhas).
[X] 5. Levantamento de Requisitos Não Funcionais: Estabelecer restrições teóricas rígidas (ex.: autonomia mínima de 15 dias, latência máxima aceitável para alertas P0).
[X] 6. Redação da “Proposta do Sistema”: Escrever de forma conceitual a abordagem distribuída e autônoma do ARES para preencher as lacunas mapeadas no Bloco 2.

Bloco 4: Concepção da Arquitetura Lógica e Protocolos

Foco: Definir as regras, os papéis e o comportamento do “organismo” da rede.

[O] 1. Definição das propriedades dos Nós de Borda (Sensor e Relay): Documentar o que leem, como acordam (Duty Cycle), retransmitem e voltam a dormir (comportamento de baixo consumo).
[O] 2. Definição das propriedades dos Nós de Infraestrutura (Router e Storage): Definir a manutenção da tabela de rotas e o gerenciamento da memória (ex.: política de descarte FIFO vs. descarte por baixa prioridade).
[O] 3. Definição das propriedades de Saída (Gateway e Mobile): Definir o gerenciamento da fila para a nuvem e o protocolo de anúncio de nós móveis à malha.
[ ] 4. Projeto da Máquina de Estados Dinâmica: Criar o fluxograma lógico ditando sob quais condições matemáticas/energéticas um nó altera seu papel autonomamente.
[O] 5. Modelo de Self-Healing: Desenhar o algoritmo distribuído que detecta a queda de vizinhos inoperantes e recalcula a rota sem um controlador central.
[O] 6. Estruturação de Prioridades (P0 a P4): Criar a lógica preemptiva onde pacotes de vida (P0) forçam a rede a ignorar tráfego menor (P4).
[ ] 7. Definição do Protocolo de Empacotamento e Payload: Escolher entre Bundle Protocol ou customizado, e desenhar a anatomia do pacote (cabeçalho) focando em compressão extrema.
[ ] 8. Modelo de Controle de Congestionamento e Segurança: Definir reações a flood de dados, limite de tráfego e validação de autenticidade (ex.: chaves pré-compartilhadas ou criptografia leve) sem depender da Internet.

Bloco 5: Fundamentação Tecnológica de Hardware e RF

Foco: Justificar cientificamente as escolhas dos componentes físicos e de software base.

[O] 1. Seleção teórica da arquitetura de microcontroladores: Avaliar famílias de chips (ESP32-S3, STM32WL) baseando-se no consumo documentado em datasheets para Deep Sleep.
[O] 2. Avaliar e justificar o RTOS (Sistema Operacional): Comparar Zephyr vs. FreeRTOS com foco em threads e eficiência energética.
[O] 3. Avaliar e justificar a banda de RF primária: Comparar LoRa (modulação CSS) com Wi-Fi HaLow (OFDM sub-1 GHz) para a camada física da rede.
[ ] 4. Estudo de propagação RF em desastres: Pesquisar as equações de atenuação do sinal de rádio causadas por chuva extrema e obstáculos úmidos.
[ ] 5. Definir barramentos de hardware de sensores: Analisar protocolos de leitura física (I2C vs. SPI) e seus impactos em velocidade/energia.
[ ] 6. Avaliar tecnologias de Backhaul: Definir a stack para a integração do Gateway com satélites de baixo consumo (Swarm/Starlink) e 4G/NB-IoT.

Bloco 6: Modelagem Matemática Energética (Energy-Awareness)

Foco: Provar através de equações que a rede não vai “morrer” sem energia.

[ ] 1. Pesquisar perfis térmicos de baterias: Documentar as curvas de descarga (Li-ion vs. LiFePO4) em cenários de clima adverso.
[ ] 2. Criar a equação do Energy Budget: Modelar matematicamente o consumo de um nó (fórmulas de TX, RX, sleep e frequência de envios).
[ ] 3. Estruturar a métrica relacional de energia: Definir o algoritmo que transforma a porcentagem de bateria restante em um “peso” de rota para as tabelas de roteamento.
[ ] 4. Dimensionamento de captação renovável: Calcular matematicamente a relação área/eficiência (MPPT) de painéis solares necessária para autossuficiência.

Bloco 7: Preparação, Validação e Gestão do Projeto

Foco: Amarrar o planejamento técnico, preparar a simulação e organizar o trabalho futuro.

[X ] 1. Definir a stack do sistema de backend e dashboard: Especificar como o painel em nuvem receberá e processará os dados do Gateway.
[ ] 2. Definir as métricas de validação (KPIs): Oficializar metas para PDR (Packet Delivery Ratio), Latência de P0 e Overhead de rotas.
[O] 3. Aprovar e parametrizar o simulador: Confirmar a viabilidade do NS-3 + SUMO e listar as variáveis ambientais que serão injetadas nos scripts (atenuação, falhas).
[ ] 4. Modelar topologias de teste: Desenhar as áreas exatas e a quantidade de nós virtuais que serão provisionados na Etapa 2.
[ ] 5. Análise de Riscos e Restrições Teóricas: Documentar premissas que podem falhar (ex.: dessincronização de relógios na malha, indisponibilidade de componentes).
[O] 6. Análise de Viabilidade Financeira (BOM preliminar): Elaborar uma estimativa de custos para comprovar que escalar a rede é economicamente possível.
[O] 7. Estruturação do repositório GitHub: Criar a organização, padronização de commits e branches para versionar os futuros códigos do simulador e firmware.
[ X] 8. Tradução para Backlog e Cronograma: Converter toda a arquitetura em Épicos/Tarefas no Kanban (GitHub Projects/Notion) e montar o Gantt/Roadmap de execução.
[ X] 9. Compilação e Reunião de Design Review: Consolidar diagramas, equações e decisões lógicas, apresentando a base arquitetural para validação formal com algum profissional/professor.
[O] 10. Revisão Final e Congelamento (Milestone): Finalizar a formatação no LaTeX, aprovar a documentação e declarar a Etapa 1 concluída, liberando o início da codificação do simulador.