redes de sensores sem fio emanoel costa claudino emerson josé santos oliveira
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REDES DE SENSORES SEM FIO
Emanoel Costa Claudino
Emerson José Santos Oliveira
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OBJETIVOS
Apresentar a definição e aspectos de uma rede de sensores sem fio– Definições existentes– Principais características– Desempenho, arquitetura, comunicação,
protocolos, segurança
Projetos acadêmicos e comercias
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O QUE SÃO RSSF
Consistem em redes sem fio formadas por um grande número de pequenos sensores dispostos pelo ambiente, com a finalidade de detectar e transmitir alguma característica física do ambiente
A informação obtida dos sensores é agregada numa base central de dados
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O QUE SÃO RSSF
Diferem de redes de computadores tradicionais em vários aspectos
Em geral, possuem um grande numero de elementos distribuídos, operam sem intervenção humana direta, tem restrições severas de energia, e devem possuir mecanismos para auto-gerenciamento
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O QUE SÃO RSSF
Vários sensores espalhados sobre um ambiente coletandodeterminadas informações e repassando-as para um estação central
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O QUE SÃO RSSF
Enfoque de S.D: podem ser definidas como uma classe particular de sistemas distribuídos, onde as comunicações de baixo nível não dependem da localização topológica da rede
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O QUE SÃO RSSF
Recursos limitados de energia Topologia de rede dinâmica Enorme quantidade de nós (sensores)
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O QUE SÃO RSSF
dificuldade de reutilização de alguns algoritmos desenvolvidos para outros tipos de sistemas distribuídos
Soluções para problemas, como a sincronização da rede, a eleição de um líder e a aquisição de informações que representam o estado da rede devem considerar também características como a precisão, eficiência e o custo das operações
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DESAFIOS
Os nós são embutidos numa área geográfica e interagem com um ambiente físico
São menores e menos confiáveis que roteadores tradicionais
Geram (e possivelmente armazenam) dados detectados
Podem ser móveis
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VANTAGENS
permite a monitoração de alvos de difícil detecção (alvos que possuem baixa atividade sonar atravessando seções, ruídos de baixa radiação são difíceis de detectar e classificar). Utilizando uma combinação de sensores é possível obter informações de número, tipo e localização do alvo monitorado
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VANTAGENS
redução de erros (a combinação de sensores de diferentes freqüências melhora a precisão das medidas. Para isso, requer sincronização e posição precisa dos sensores)
Aplicações de sensores representam um novo paradigma para operação de rede, que têm objetivos diferentes das redes sem fio tradicionais
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TAXONOMIA DE TILAK
Classifica as redes de sensores de acordo com diferentes funções de comunicação, modelos de envio de dados, dinamismo da rede, métricas de desempenho e arquitetura
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TAXONOMIA DE TILAK
Ajudar na definição apropriada de infra-estruturas de comunicação para diferentes sub-espaços de aplicações de redes de sensores
Características principais: o sensor, o observador e o fenômeno
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TAXONOMIA DE TILAK
Sensores: dispositivos que implementam a monitoração física de um fenômeno ambiental e gera relatórios de medidas (através de comunicação sem fio)
Respondem a mudanças de condições físicas, como temperatura, campo magnético, luz, etc
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TAXONOMIA DE TILAK
Consiste, tipicamente, de cinco componentes:– Detector de hardware– Memória– Bateria– Processador embutido– Transmissor-receptor
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TAXONOMIA DE TILAK
Observador: é o usuário final interessado em obter as informações disseminadas pela rede de sensores em relação a um fenômeno
Pode consultar a rede e obter as respostas das consultas.
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TAXONOMIA DE TILAK
Fenômeno: entidade de interesse do observador, que está sendo monitorada e cuja informação potencialmente será analisada / filtrada pela rede de sensores
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MÉTRICAS DE DESEMPENHO
Eficiência de energia e vida útil do sistema Latência e precisão Escalabilidade Exposição dos Sensores Tolerância a Falhas
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOEficiência de energia e vida útil do sistema
Como os nós são operados por baterias, os protocolos devem ser eficientes na utilização de energia para maximizar a vida útil do sistema
A vida útil do sistema pode ser medida por parâmetros genéricos, como o tempo de nós ativos ou tempo de envio de informações à aplicação
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOEficiência de energia e vida útil do sistema
S-MAC (Sensor-Medium Access Control): Este protocolo de controle de acesso ao meio foi implementado visando redes de sensores com nós individuais que permanecem por longos períodos de tempo inativos
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOEficiência de energia e vida útil do sistema
S-MAC (Sensor-Medium Access Control): Os nós permanecem inativos para poupar energia
A idéia é que os sensores tornem-se rapidamente ativos quando algum fenômeno é detectado
Os nós vizinhos formam clusters virtuais para o sincronizamento
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOLatência e precisão
O observador está interessado em estudar o fenômeno dentro de um dado espaço de tempo
A medida da latência é dependente do fenômeno e da aplicação sobre o fenômeno
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOLatência e precisão
A precisão é o objetivo principal do observador, e também é determinada pela aplicação dada
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOEscalabilidade
A escalabilidade é também um fator crítico
Para redes de larga escala, é comum que a localização de interações através de hierarquia e agregação são críticas para assegurar a escalabilidade do sistema
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOExposição dos Sensores
A exposição pode ser definida como a medida de quão bem a rede de sensores pode observar um objeto, movendo-se num caminho arbitrário, num determinado período de tempo
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOTolerância a Falhas
Os sensores podem falhar devido as más condições físicas ou quando sua bateria acaba
Pode ser difícil a troca dos sensores existentes
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOTolerância a Falhas
É desejável que falhas não catastróficas sejam transparentes para a aplicação. A tolerância a falhas pode ser alcançada através da replicação de dados, entretanto, a replicação de dados por si própria requer energia
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOTolerância a Falhas
Solução baseada em roteamento em múltiplas rotas– Várias rotas previamente configuradas (gasto de
memória para armazenar as rotas)– Descoberta de novas rotas (gasto de energia com
comunicação)
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MÉTRICAS DE DESEMPENHOTolerância a Falhas
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SEGURANÇA
A rede pode estar uma situação onde um intruso pode alterar configurações de rede
Um intruso pode ser capaz de posicionar diversos nós dentro da rede e usá-los para transmitir mensagens falsas
Um intruso pode comprometer o funcionamento de um ou diversos nós
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SEGURANÇA
Um intruso pode acessar informações restritas dos nós
Um intruso pode comprometer as informações trafegadas na rede
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SEGURANÇA
Para que uma RSSF forneça dados com segurança é necessário que certos requisitos sejam cumpridos– Confiabilidade nos dados– Autenticação de dados– Integridade de dados– Dados recentes
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SEGURANÇAConfiabilidade nos dados
Uma RSSF não deve deixar que as informações sejam transmitidas para redes vizinhas
Nós comunicam os dados coletados com muita freqüência
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SEGURANÇAConfiabilidade nos dados
Criptografia e chaves são utilizadas
Somente o receptor consegue decriptografar a informação recebida, garantindo a confidencialidade
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SEGURANÇAAutenticação de dados
Muito importante em funções administrativas, como reconfiguração da rede
Os receptores devem estar seguros que as mensagens realmente partiram de fontes confiáveis
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SEGURANÇAAutenticação de dados
Alcançada através de mecanismos simétricos, onde o emissor e o receptor compartilham uma chave secreta para computar um código de autenticação de mensagem (MAC – Message Authentication Code) de todo dado comunicado
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SEGURANÇAAutenticação de dados
Quando uma mensagem com um código de autenticação correto chega ao receptor, ele reconhece o emissor
Autenticação não é seguro para ser aplicado em redes broadcast
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SEGURANÇAIntegridade de dados
Assegura ao receptor que as informações não foram adulteradas em trânsito
Alcançada através da autenticação de dados
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SEGURANÇADados recentes
Garantir que dados são recentes implica em assegurar que não houve interferência de mensagens antigas
Pode-se aplicar o algoritmo de ordenação total de mensagens
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SEGURANÇAProtocolos de segurança utilizados
SPINS (Security Protocols for Sensor Networks)– Os protocolos SPINS possuem dois blocos
construídos– SNEP (Secure Network Encryption Protocol)– mTESLA (versão micro do Timed Efficient
Streaming Losstolerant Authentication Protocol)
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SEGURANÇAProtocolos de segurança utilizados
mTESLA provê: – Broadcast autenticado para ambientes com
recursos limitados
SNEP provê: – confidencialidade dos dados– Autenticação dos dados
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SEGURANÇASoluções em estudo
Protocolo de mecanismo de agregação de mensagens segura– Busca reduzir o overhead de comunicação– Nós intermediários poderiam alterar as
mensagens ou enviar mensagens falsas
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SEGURANÇASoluções em estudo
Protocolo de mecanismo de detecção de nós com comportamento estranho– Estações base poderiam garantir que os dados
transmitidos sejam corretos, mesmo com nós falsos introduzidos na rede ou que ele descubra as informações importantes de um único nó
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ARQUITETURA
Uma rede de sensores é uma ferramenta para medir e passar informação sobre o fenômeno para o observador dentro do limite de desempenho desejado e com melhor custo / benefício possível. Para tal a rede se organiza da seguinte forma:– infra-estrutura– protocolo de rede– Aplicação / observador
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ARQUITETURAInfra-estrutura
Consiste de sensores e da forma como utilizá-los. Mais especificamente, a infra-estrutura é influenciada pelo número de sensores, pelas características deles (precisão de detecção, tamanho de memória, vida útil da bateria, extensão da transmissão) e estratégia de utilização (quantidade, localização e mobilidade do sensor)
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ARQUITETURAProtocolo de Rede
É responsável por criar caminhos e realizar comunicação entre os sensores, e entre os sensores e o(s) observador(es)
O desempenho do protocolo pode ser altamente influenciado pelo dinamismo das redes, assim como pelo modelo construído de envio de dados específicos
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ARQUITETURAAplicação/Observador
interesse de um observador no fenômeno é expresso através de consultas realizadas a respeito do fenômeno– Estas consultas podem ser estáticas (os
sensores são programados para reportar dados de acordo com um padrão específico) ou dinâmicas
– Para responder às consultas os dados distribuídos que os sensores são capazes de monitorar são aproximados
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO
O estudo desses protocolos pode ser feito por camadas como sugerido pela arquitetura TCP/IP:– Camada física– Camada de enlace– Camada de rede– Camada de transporte
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Em uma RSSF podem ser exploradas três possibilidades para comunicação sem fio: ótica, infra-vermelho e Radio Freqüência (RF)
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Em uma RSSF podem ser exploradas três possibilidades para comunicação sem fio:– ÓTICA– INFRA-VERMELHO– RADIO FREQÜÊNCIA (RF)
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Comunicação Ótica:– A comunicação ótica consome menor
quantidade de energia por bit transmitido– não requer área física para instalação de
antena
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Comunicação Ótica:– Necessita de uma linha de sinal (LOS - Line
of Sight) para comunicação, isto é, transmissor e receptor devem estar alinhados
– A comunicação direcional não e viável nas aplicações em que os nós são lançados sobre a área monitorada
– É sensível às condições atmosféricas
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Comunicação Infra-vermelha:– A comunicação através de infra-vermelho– também e usualmente direcional– Tem menor alcance que a Óptica– Possui a vantagem de não necessitar de
antena– Ainda não estão disponíveis nós que
utilizem esse tipo de comunicação
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃOCamada física
Comunicação por Radio Freqüência:– Baseada em ondas eletromagnéticas– Facilidade de uso e alta aceitação
comercial– Alto consumo de energia com modulação,
filtragem de demodulação– O tamanho da antena ainda é muito grande
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de enlace
Os requisitos da camada de enlace são diferentes para os diferentes tipos de RSSF(composição, mobilidade, organização, densidade, distribuição)
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de enlace
Alguns dos principais protocolos de acesso ao meio projetados para RSSFs são:– S-MAC (Sensor-MAC)– ARC (Adaptive Rate Control)– T-MAC (Time-out-MAC)– B-MAC (backoff-MAC)– DE-MAC (Distributed Energy aware MAC)
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de enlace
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
A principal função da camada de rede é prover o serviço de roteamento que pode ser definido como o processo pelo qual a rede consegue identificar o destinatário das mensagens e encontrar um caminho entre a origem e o destino desta mensagem
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Existem diversas formas diferentes de se fazer o roteamento entre os nós em RSSFs, e a eficiência da RSSF será dada, em grande parte, pela forma como o roteamento das mensagens ocorre
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
A forma de comunicação típica de uma RSSF é unidirecional no sentido dos nós fontes para o ponto de acesso, como um multicast invertido
Os dados dos nós fontes em geral referem-se a um fenômeno comum, portanto, existe a probabilidade de redundância dos dados transmitidos
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Normalmente os nós sensores possuirão pouca ou nenhuma mobilidade
A principal restrição nas RSSFs é a limitação de energia
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Neste contexto de severas limitações, a fusão / agregação de dados tem sido apontada como uma opção que permite otimizar as operação
A idéia é pré-processar os dados dentro da rede reduzindo a ocorrência de redundâncias e o número de transmissões para economizar energia
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Modificando o foco da abordagem tradicional, centrada em endereço, para uma abordagem nova, centrada em dados, que permite a consolidação / sumarização de dados redundantes
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Endereçamento em RSSFs: – Uma propriedade importante para as redes
tradicionais é o endereçamento global único para permitir a identificação de qualquer nó que se deseja estabelecer comunicação
– Este tipo de endereçamento exige um espaço suficiente para identificar cada um dos nós da rede. Assim, quanto maior o numero de nós maior deverá ser o espaço necessário para seus endereços
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PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Endereçamento em RSSFs: – Nas RSSFs cada bit transmitido reduz o tempo
de vida da rede, todos os componentes de uma RSSF devem minimizar o consumo de energia para prolongar o tempo de vida da rede. Além disso, o numero de elementos em uma RSSF pode ser da ordem de milhares
![Page 67: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/67.jpg)
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de rede
Endereçamento em RSSFs: – tipicamente as aplicações de RSSFs não estão
interessadas no identificador de um nó individual, consultas são feitas com o objetivo de extrair dados de uma região e não de um nó. Conseqüentemente, se faz necessário encontrar novas soluções de endereçamento que atendam as restrições das RSSFs considerando suas particularidades
Endereçamento Espacial Endereçamento Baseado em Atributos Endereçamento de Transações
![Page 68: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/68.jpg)
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de transporte
Ao contrario das redes tradicionais, o uso de protocolos de transporte em RSSFs nem sempre é necessário
A maioria das aplicações de RSSFs admitem a perda de dados, assim um mecanismo elaborado para garantia de envio de dados não é justificado
![Page 69: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/69.jpg)
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO Camada de transporte
Apesar disso, algumas aplicações ou tarefas na rede necessitam de entrega confiável de dados– reprogramação de nós– funções de gerenciamento
![Page 70: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/70.jpg)
PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO
![Page 71: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/71.jpg)
MODELOS DE COMUNICAÇÃO
Estudando os padrões de comunicação, o projetista de uma rede pode ser capaz de escolher a infra-estrutura e os protocolos de comunicação que provêem a melhor combinação de desempenho, robustez, eficiência e menor custo possível
![Page 72: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/72.jpg)
MODELOS DE COMUNICAÇÃO
O protocolo de rede deve suporta dois tipos de comunicação:– Aplicação– Infra-estrutura
![Page 73: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/73.jpg)
MODELOS DE COMUNICAÇÃO
A comunicação da aplicação relaciona-se à transferência do dado monitorado (ou informação obtida dele) com o objetivo de informar ao observador sobre o fenômeno
Dentro da comunicação da aplicação, há dois modelos: – Cooperativo: os sensores comunicam-se para
atender o interesse do observador– Não Cooperativo
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MODELOS DE COMUNICAÇÃO
A infra-estrutura de comunicação refere-se à comunicação necessária para configurar, manter e otimizar a operação
devido à natureza ad hoc das redes de sensores, elas devem ser capazes de descobrir caminhos para outros sensores de interesse para si próprios e para o observador, desconsiderando a mobilidade ou falha do sensor
![Page 75: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/75.jpg)
MODELOS DE COMUNICAÇÃO
é influenciada pelos interesses da aplicação, já que a rede deve ser auto-reconfigurável para melhor satisfazê-los
representa o overhead do protocolo, por isso é importante minimizar esta comunicação
![Page 76: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/76.jpg)
MODELOS DE ENVIO DE DADOS
As RSSF podem ser classificadas em relação ao modelo de envio de dados como– Contínua– Orientada a evento– Iniciada pelo observador– Híbrida
![Page 77: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/77.jpg)
MODELOS DE ENVIO DE DADOSModelo contínuo
os sensores comunicam seus dados continuamente numa taxa pré-especificada
![Page 78: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/78.jpg)
MODELOS DE ENVIO DE DADOSModelo de Dados Orientado a Eventos
os sensores reportam informação somente se um evento de interesse ocorre. Neste caso, o observador está interessado na ocorrência de um fenômeno específico ou conjunto de fenômenos
![Page 79: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/79.jpg)
MODELOS DE ENVIO DE DADOSModelo Iniciado Pelo Observador
Também conhecido como request-replay
Os sensores somente reportam seus resultados em resposta a uma requisição explícita do observador diretamente, ou indiretamente através de outros sensores
![Page 80: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/80.jpg)
MODELOS DE ENVIO DE DADOSModelo Híbrido
as três estratégias co-existem na mesma rede
![Page 81: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/81.jpg)
EXEMPLOS DE NÓS SENSORES
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ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Redes de Sensores estão sendo utilizadas nas mais diferentes áreas
Controle: para prover algum mecanismo de controle, seja em um ambiente industrial ou não – sensores sem fio podem ser embutidos em peças
numa linha de montagem para fazer testes no processo de manufatura
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ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Ambiente: para monitorar variáveis ambientais em locais internos como prédios e residências, e locais externos como florestas, desertos, oceanos, vulcões, etc
![Page 84: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/84.jpg)
ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Tráfego: para monitorar tráfego de veículos em rodovias, malhas viárias urbanas, etc
Segurança: para prover segurança em centros comerciais, estacionamentos, etc
![Page 85: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/85.jpg)
ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Medicina / Biologia: para monitorar o funcionamento de órgãos como o coração, detectar a presença de substâncias que indicam a presença ou surgimento de um problema biológico, seja no corpo humano ou animal
![Page 86: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/86.jpg)
ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Sensores introduzidos no corpo humano para monitorar condições físicas
![Page 87: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/87.jpg)
ÁREAS DE UTILIZAÇÃO
Militar: para detectar movimentos inimigos, explosões, a presença de material perigoso como gás venenoso ou radiação, etc
![Page 88: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/88.jpg)
PROJETOS
Projeto Macro Motes (COTS Dust)– Desenvolvido por pesquisadores da Universidade
de Berkeley – sensores chamados MOTES– Um dos principais objetivos é o reduzido
consumo de energia– Em 2000 a primeira geração conhecida como
Macro Motes ou COTS Dust Mote
![Page 89: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/89.jpg)
PROJETOS
Projeto Macro Motes (COTS Dust)– O transceptor RF é o TR 1000 que opera em
freqüência 916,5 MHz, com capacidade de transmitir em média 10 kbps
– O sistema operacional deste nós é o TinyOS
![Page 90: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/90.jpg)
PROJETOS
Projeto Mica Motes– Os nós sensores Mica Motes também são
desenvolvidos pelos pesquisadores da Universidade de Berkeley
– A plataforma Mica Motes é comercializada pela Crossbow e é uma das mais empregadas em projetos envolvendo RSSFs
![Page 91: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/91.jpg)
PROJETOS
Projeto Mica Motes– A unidade de sensoriamento de cada não Mica
Mote pode ser equipada com uma variedade de sensores, tais como acústico, temperatura, aceleração, luminosidade e pressão
– Incorpora uma unidade de processamento RISC, memória RAM e FLASH, conversores analógico-digitais, temporizadores e controladores de interrupção
– adota o TinyOS como plataforma
![Page 92: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/92.jpg)
PROJETOS
Projeto Smart Dust– Desenvolvido pela Universidade de Berkeley– Principal objetivo reduzir o tamanho dos nós
sensores para que estes apresentem as dimensões de um grão de poeira, ou seja, um cubo de aproximadamente um milímetro
![Page 93: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/93.jpg)
PROJETOS
Projeto Smart Dust– Os componentes disponíveis para este
dispositivo serão um sensor, uma bateria, um circuito analógico, um dispositivo de comunicação óptica bidirecional e um microprocessador programável
– Comunicação óptica devido a baixa disponibilidade de energia no nó
![Page 94: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/94.jpg)
PROJETOS
Projeto MicroAmps– Os pesquisadores do Massachusetts Institute of
Technology (MIT) são os responsáveis pelo desenvolvimento do AMPS
– Ideal para aplicações onde existem muitas variações no ambiente
![Page 95: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/95.jpg)
PROJETOS
Projeto MicroAmps– Possuem uma política de gerenciamento de
energia, conhecida por power-aware ou energy-aware, que permite que o nó sensor seja capaz de fazer com que seu consumo de energia se adapte
variações do ambiente recursos que ele próprio dispõe requisições dos usuários da rede
![Page 96: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/96.jpg)
PROJETOS
Projeto WINS– O Rockwell Science Center em colaboração com
pesquisadores da Universidade da California, Los Angeles (UCLA), desenvolveram o protótipo de um nó sensor, chamado WINS (Wireless Integrated Network Sensors)
– O dispositivo combina capacidade de sensoriamento (tais como sísmica, acústica e magnética) com um processador RISC embutido e um radio de transmissão
![Page 97: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/97.jpg)
PROJETOS
Projeto BEAN– Os pesquisadores Projeto SensorNet do DCC/UFMG estão
em desenvolvimento a plataforma computacional chamado de BEAN (Brazilian Energy-Efcient Architectural Node) que servirá como protótipo de um nó sensor
– O microcontrolador utilizado é da família MSP430, que é ultra-low power, além de ser 16bits 8 MIPS e possuir vários modos de operações e é equipado com um conjunto completo de conversor analógico-digital
![Page 98: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/98.jpg)
PROJETOS
Projeto BEAN– O sistema operacional deste projeto também está
sendo desenvolvido pelos pesquisadores da UFMG e foi batizado de YATOS (Yet Another Tiny Operating System)
![Page 99: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/99.jpg)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
As redes de sensores formam um campo que está sendo muito pesquisado atualmente
É possível monitorar ambientes de difícil acesso, como campos de batalha, regiões do oceano, florestas
![Page 100: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/100.jpg)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os sensores podem ser móveis ou imóveis
Apresentam vários problemas de segurança e tolerância a falhas
Novos protocolos são estudados para resolver esses tipos de problemas
![Page 101: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/101.jpg)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Os sensores possuem baixa capacidade de energia e memória
Um desafio consiste em conseguir-se capacidade de armazenamento de tamanho razoável e que a rede funcione sem falhas, fornecendo informações atuais e corretas do fenômeno observado
![Page 102: REDES DE SENSORES SEM FIO Emanoel Costa Claudino Emerson José Santos Oliveira](https://reader034.vdocuments.com.br/reader034/viewer/2022051820/552fc143497959413d8dfbf8/html5/thumbnails/102.jpg)
CONSIDERAÇÕES FINAIS
as rede de sensores possuem características próprias relevantes que devem ser cuidadosamente observadas
Ainda há muito a ser estudado e implementado em RSSF: novos protocolos de comunicação, de gerenciamento, de tolerância a falhas, entre outros pontos, para tornar mais concreto e viável a utilização destas redes
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
J. Heidemann, F. Silva, C. Intanagonwiwat, R.Govindan, D. Estrin e D. Ganesan, “Building efficient wireless sensor networks with low-level naming”
Linnyer Beatrys Ruiz, Luiz Henrique A. Correia, Luiz Filipe M. Vieira, Eduardo F. Nakamura, Carlos M. S. Figueiredo Marcos Augusto M. Vieira, Eduardo Habib Bechelane, Daniel Camara, Antonio A.F. Loureiro, José Marcos S. Nogueira, e Antonio O. Fernandes, “Arquiteturas para Redes de Sensores Sem Fio”
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
David E. Culler and Wei Hong, “Wireless Sensor Network” COMMUNICATIONS OF THE ACM 06/2004
Marluce Pereira, Cláudio Amorim e Maria C. S. de Castro, “Tutorial sobre Redes de Sensores”