Eric Couto Luz Silva
[email protected]
Carlos Eduardo Calvente Ribeiro
[email protected]
Universidade Federal do Rio de Janeiro
1 - Introdução
O que é uma RSSF ?
WLAN composta por pequenos sensores de alcance de
transmissão de dados limitado.
Para que usar ?
–
–
–
Ambientes perigosos
Ambientes de difícil acesso
Ambientes de interação direta com um indivíduo
1 - Introdução
Quais são as vantagens de se usar RSSF ?
– Reaproveitamento de tecnologia;
– Monitoramento de locais de difícil acesso;
– Maior precisão às medidas coletadas;
Redes de sensores e o futuro.
2 - Características
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
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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
Nomenclatura

Sensor: monitora o fenômeno.
Composição:
–
–
–
–
–
Detector de hardware;
Memória;
Bateria;
Processador;
Transceptor.

Observador: aquele que tem interesse em receber as
informações que forem difundidas pela rede de sensores.

Fenômeno: aquele que é monitorado e analisado.
2 - Características
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




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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
Endereçamento

Cada sensor pode ou não ser endereçado unicamente.

Exemplo: Sensores colocados no corpo humano
devem ser endereçados unicamente caso seja
desejado saber exatamente o local de onde o dado
está sendo coletado.
2 - Características
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
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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta a consultas.
Agregação dos dados

Condensar dados coletados por diferentes nós, de
modo a reduzir o número de mensagens enviadas
pela rede antes do envio à estação base.
2 - Características
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
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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
2 - Características
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



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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
2 - Características
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






Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
Limitação de Energia
Modelo de Energia:
 Bateria: armazena a energia do nó sensor.
 Transceptor: sistema de transmissão e recepção.
 Processador: unidade de processamento central do nó
sensor.
 Sensores: dispositivos de sensoriamento.
2 - Características
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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
2 - Características
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
Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
2 - Características




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



Nomenclatura;
Endereçamento;
Agregação dos dados;
Mobilidade dos sensores;
Quantidade de sensores;
Limitação de energia;
Auto-organização;
Tarefas colaborativas;
Resposta às consultas.
Resposta às consultas

Uma consulta pode ser solicitada a um nó individual ou
a um grupo de nós.
3 - Métricas de desempenho





Eficiência de Energia e Vida Útil;
Latência e precisão;
Tolerância a falhas;
Escalabilidade;
Exposição dos sensores;
Eficiência de Energia e Vida Útil

Um dos tópicos mais importantes no projeto de uma
RSSF.

Podemos aumentar o tempo de vida útil de um nó
aproveitando algum tipo de energia presente no
ambiente.
Eficiência de Energia e Vida Útil

Mapa de energia: podemos determinar se existe
alguma parte da rede que está na iminência de falha
devido à falta de energia.
3 - Métricas de desempenho





Eficiência de Energia e Vida Útil;
Latência e precisão;
Tolerância a falhas;
Escalabilidade;
Exposição dos sensores;
3 - Métricas de desempenho





Eficiência de Energia e Vida Útil;
Latência e precisão;
Tolerância a falhas;
Escalabilidade;
Exposição dos sensores;
Tolerância a Falhas

A falha deverá ser tratada como um acontecimento
normal, e não como uma exceção.

Replicação de Dados – requer energia.
Ex: Protocolos SPIN (Sensor Protocols for Information
via Negotiation)
- Usam meta-dados para nomearem seus dados;
- Eliminam a transmissão de dados redundantes.
3 - Métricas de desempenho





Eficiência de Energia e Vida Útil;
Latência e precisão;
Tolerância a falhas;
Escalabilidade;
Exposição dos sensores;
Escalabilidade

Transmissão de dados redundantes e colisões: gasto de
energia desnecessário.

Exige protocolos de roteamento, endereçamento e
agregação de dados escaláveis.
3 - Métricas de desempenho





Eficiência de Energia e Vida Útil;
Latência e precisão;
Tolerância a falhas;
Escalabilidade;
Exposição dos sensores;
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Infra-Estrutura

Características dos sensores
– tamanho de memória
– precisão na detecção do fenômeno
– alcance de transmissão
– vida útil da bateria

Formas de usá-los
– Quantidade de sensores
– Localização dos sensores
– Mobilidade dos sensores
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Protocolo de Rede

Permitir comunicação:
sensor – sensor
sensor – observador
DADO
DADO
Aplicação
DADO

Otimizar - evitar colisão e congestionamento
 Sensores no meio de uma transmissão não
transmitem. Exceção: conter informação única.
 Desativar alguns sensores
 Agregação de dados
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Aplicação
Interface fenômeno-observador
 Transformar dados em informação

Apresentar resultados ao observador
Observador
DADO
DADO
DADO
INFO
Aplicação
INFO
INFO
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Qualidade de Serviço
–
–
–
–
Precisão
Latência
Tolerância a falhas
Energia
Garantir a qualidade de serviço: alta precisão e
tolerância à falhas com o mínimo de latência e uso
de energia em cada sensor.
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede;
Modelos de Comunicação


Comunicação de Infra-Estrutura - configurar, manter e
otimizar a rede.
Comunicação de Aplicação:


Cooperativa
Não–Cooperativa
DADO
DADO
DADO
Aplicação
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Modelos de Envio de Dados
–
Modelo contínuo
–
Modelo orientado a eventos
–
Modelo iniciado pelo observador
4 - Arquitetura







Infra-Estrutura;
Protocolo de Rede;
Aplicação;
Qualidade de Serviço;
Modelos de Comunicação;
Modelos de Envio de Dados;
Modelos de Rede.
Modelos de Rede

Redes de Sensores Estáticas

Redes de Sensores Dinâmicas
 Reativa
 Pró-ativa
5 – Segurança




Confidencialidade dos dados;
Autenticação dos dados;
Integridade dos dados;
Atualidade dos dados.
5 – Segurança




Confidencialidade dos dados;
Autenticação dos dados;
Integridade dos dados;
Atualidade dos dados.
5 – Segurança




Confidencialidade dos dados;
Autenticação dos dados;
Integridade dos dados;
Atualidade dos dados.
5 – Segurança




Confidencialidade dos dados;
Autenticação dos dados;
Integridade dos dados;
Atualidade dos dados.
6 – Aplicações e Projetos










Biomedicina;
Supervisão de Desastres Aéreos;
Detector de Poluição;
Sistema de Transporte Inteligente;
Monitoramento de Animais;
Monitoramento de Desastres Ambientais;
Controle;
Militar;
Agricultura de Precisão;
Aplicações domésticas.
7 – Considerações Finais

RSSF possuem um potencial muito grande;

As RSSFs trazem novos conceitos e problemas,
apresentando uma série de novas oportunidades de
pesquisa.

A evolução das RSSFs é fundamental para o
desenvolvimento e a consolidação da computação
ubíqua.
8 – Perguntas

Qual o principal objetivo das redes de sensores sem fio?

As redes de sensores possuem limitações que exigem a criação
de novos protocolos de comunicação. Cite algumas.

O que é um mapa de energia? Como ele pode ser útil?

Quais são os requisitos de uma rede de sensores sem fio bem
projetada?

Cite quatro aplicações de redes de sensores sem fio.