Redes de Sensores Sem Fio

Luciano GondaOrientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca

Julho - 2005

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• Fatores:– Desenvolvimento das tecnologias:

• Microprocessadores• Sistemas eletro-mecânicos (MEMS)• Comunicação sem fio

• Conseqüência– Utilização de RSSF para controle e

monitoramento nas mais diversas áreas (saúde, controle de ambientes, militar, etc)

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Fonte: Loureiro et al., 2003

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• Principais características– Conjunto de nós distribuídos– Distribuição não-pré determinada– Transmissão multi-hop– Topologia pode se modificar

constantemente

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• Principais componentes– Nós sensores

• Autônomos, com capacidade de:– Processamento– Sensoriamento– Comunicação

• Limitação de recursos– Processamento (8 bits, freqüência 10MHz)– Memória (128KB a 1 MB)– Transmissão (1 Kbps a 1 Mbps)– Bateria (depende do fabricante)

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• Principais componentes– Nós sensores

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• Exemplos de Nós Sensores

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Fonte: Xbow, 2005

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• Principais componentes (cont.)– Nós de interface com outras redes

• Denominados de gateways• Conectam a RSSF a outras redes

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Fonte: Loureiro et al., 2003

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• Exemplos de Gateways

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Fonte: Xbow, 2005

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• Funcionamento– Principais funcionalidades

• Estabelecimento da RSSF• Manutenção• Sensoriamento• Processamento• Comunicação

– Ocorrem simultaneamente– Podem ocorrer em diferentes instantes

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• Funcionamento

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Estabelecimento

Manutenção

Sensoriamento

Processamento

Comunicação

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– Estabelecimento da RSSF

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Fonte: Loureiro et al., 2003

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• Manutenção– Prolongar tempo de vida da RSSF

• Reduzir imprevisibilidade• Atender requisitos da aplicação• Pode implicar em:

– Nova distribuição da rede– Nova organização da rede

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• Processamento– Processamento de suporte

• Comunicação• Gerenciamento• Manutenção

– Processamento de informações• Atividades da aplicação ou colaboração• Ações estimuladas por eventos

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• Arquitetura de Comunicação

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Camada Física

Camada de Enlace

Camada de Rede

Camada de Transporte

Camada de Aplicação

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• Camada Física– Meios de transmissão

• Rádio Freqüência (RF)– Ondas eletromagnéticas– Modos de operação

» Transmissão, recepção, idle e sleep.

– Codificação e Modulação

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• Camada de Enlace– Auto-organização

• Estabelecimento da rede• Mudanças na rede

– Acesso ao meio físico– Otimizar consumo de energia

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• Camada de Rede– Endereçamento

• Identificação não individual de nós

– Roteamento• Centrado em dados• Classificação

– Roteamento Plano– Roteamento Hierárquico– Roteamento Geográfico

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• Camada de Rede

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Fonte: Ruiz et al. 2004

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• Áreas de aplicação– Monitoramento de ambientes– Agricultura de Precisão– Outros:

• Saúde– Monitoramento de pacientes

• Militar– Detecção de tanques inimigos

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• Monitoramento de Ambientes

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Fonte: Szewczyk et al., 2004

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• Monitoramento de Ambientes

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Fonte: Xbow, 2005

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• Agricultura de Precisão– Construção de Mapas

• Obter informações em tempo real– Sensores espalhados de acordo com a divisão em grade

– Em cada grade, diversos sensores e um nó sorvedouro (sink node)

– Aplicação em Parreiras• Monitoramento:

– Temperatura

– Luminosidade

– Umidade do solo e do ambiente

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• Agricultura de Precisão– Considerações

• Proteção aos nós sensores• Medição de outras grandezas importantes é

necessário• Perdas de Sensores

– Passagem de máquinas agrícolas– Baterias

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• Casas de Vegetação

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Fonte: Cansado, 2003.

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• Casas de Vegetação– Monitorar variáveis ambientais

• Temperatura– Máxima, mínima;Diurna, noturna;DIF(Diferential

Between Day/Night Temperature)

• Umidade– Crescimento e hidratação

• Radiação luminosa– Fotossíntese, intensidade luminosa, fotoperíodo

• CO2

– Nutriente(Carbono) e fotossíntese

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• Casas de Vegetação– Monitorar de forma distribuída:

• Sensores espalhados pela casa de vegetação• Condições ambientais de forma pontual

– Estação base próxima à casa de vegetação

– Flexibilidade e facilidade na instalação

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• Casas de Vegetação– Considerações

• Maioria das variáveis podem ser monitoradas por RSSF

• Mobilidade, flexibilidade e escalabilidade• Sensoriamento distribuído• Possibilidade de troca de baterias ou

adaptação de fonte de alimentação

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• Considerações Finais– RSSF na área agrícola é um campo de pesquisa

promissor– Possível aplicação na Zootecnia de Precisão– Desafios

• Atuadores sem fio• Sensores para medição de grandezas agrícolas• Redução no tamanho dos nós sensores• Transmissão de dados via Internet

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• Próximas etapas– Simulação utilizando

• Network Simulator2• Tiny OS

– Viabilidade de utilização de Tecnologia Adaptativa em RSSF

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GPEC – www.gpec.ucdb.brLAA – www.pcs.usp.br~laa

Julho - 2005

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