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Redes de Sensores Sem Fio
Luciano GondaOrientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca
Julho - 2005
I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e ComputaçãoCampo Grande – MS
Redes de Sensores Sem Fio
• 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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Redes de Sensores Sem Fio
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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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Luciano GondaOrientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca
GPEC – www.gpec.ucdb.brLAA – www.pcs.usp.br~laa
Julho - 2005
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