Camadas e Planos

Para que os N´os da rede possam comunicar ´e estritamente necess´ario existirem pro- tocolos de comunica¸c˜ao. Devido `as propriedades intr´ınsecas das Redes de Sensores sem fio, protocolos tˆem sido desenvolvidos e melhorados para garantir um funcio- namento coerente da rede. O desenvolvimento ´e integrado originando fam´ılias de protocolos. A pilha de protocolos utilizada pelo Sink e pelos restantes N´os Sensores ´e apresentada na Fig. 2.6 [6].

Os protocolos utilizados s˜ao compostos por camadas baseadas no modelo de re- ferˆencia OSI (Open Systems Interconnection) estabelecido pela ISO (International Standard Organization) [4]: Camada F´ısica, Liga¸c˜ao de Dados, Rede, Transporte e Aplica¸c˜ao. Al´em das camadas s˜ao tamb´em definidos o plano de gest˜ao de energia, mobilidade e tarefas.

O Plano de Gest˜ao de Energia ´e respons´avel pela eficiˆencia energ´etica dos N´os Sen- sores. Por exemplo, o N´o depois de receber os dados de um vizinho pode desligar o seu recetor. Evita assim dados duplicados e conserva energia. Al´em disso, quando o n´ıvel de energia de um Sensor ultrapassa um determinado valor, que signifique que possui pouca energia, este pode transmitir aos seus vizinhos que o seu n´ıvel de energia ´e baixo, significando que n˜ao pode participar no encaminhamento dos dados [6]. A energia restante pode ser utilizada para a coleta de dados ou para enviar um alerta `a rede. Quando o Sensor d´a esse alerta, a sua fonte de energia tem que ser mudada e essa informa¸c˜ao tem que ser retransmitida ao administrador da rede. O Plano de Gest˜ao de Mobilidade tem a tarefa de gerir a capacidade de cada N´o co- nhecer os N´os vizinhos. Ao saber quais s˜ao os seus vizinhos, o N´os podem equilibrar a sua energia e tarefas, bem como balancear a utiliza¸c˜ao dos mesmos na transmiss˜ao de dados at´e ao N´o Sink [6].

O Plano de Gest˜ao de Tarefas ´e respons´avel por equilibrar a utiliza¸c˜ao dos N´os Sensores numa determinada regi˜ao. No caso de um N´o Sensor possuir uma maior capacidade de dados, ou de energia, deve executar mais tarefas que os restantes N´os que possuem uma capacidade mais reduzida. Nem sempre ´e poss´ıvel fazer este tipo de gest˜ao, pois poder´a ser necess´ario adquirir dados simultaneamente por todos os N´os [6].

Estes planos s˜ao de elevada importˆancia pois ajudam a prolongar o tempo de vida da rede, atrav´es da eficiˆencia energ´etica e da coopera¸c˜ao entre os N´os sensores. Cada camada da pilha de protocolos fornece um conjunto de fun¸c˜oes necess´arias para que possa haver comunica¸c˜ao, na qual o particionamento desta em camadas permite uma melhor compreens˜ao da rede e uma gest˜ao mais acess´ıvel.

Camada F´ısica

A Camada F´ısica lida com caracter´ısticas mecˆanicas, el´etricas e procedimentos de acesso ao meio f´ısico. Tem a responsabilidade de fazer a sele¸c˜ao de frequˆencias, gerar uma portadora, detetar, modular e codificar o sinal, sendo assim respons´avel pela transmiss˜ao e rece¸c˜ao de pacotes, na qual ´e definida a comunica¸c˜ao dos dispositivos da rede atrav´es do canal de comunica¸c˜ao sem fios [5]. Esta camada est´a relacionada diretamente com as caracter´ısticas intr´ınsecas dos dispositivos de hardware, aonde se deve ter em conta a eficiˆencia energ´etica [4].

Camada de Liga¸c˜ao de Dados

A Camada de Liga¸c˜ao de Dados concentra-se no protocolo MAC (Media Access Control), que efetua uma gest˜ao de comunica¸c˜ao [4]. Controla o acesso ao meio de transmiss˜ao e divide os dados em frames com os respetivos campos de endere¸co.

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E respons´avel pelo controlo de erro e fluxo, atrav´es da dete¸c˜ao e corre¸c˜ao de erros e configura¸c˜ao/indica¸c˜ao da rece¸c˜ao correta e incorreta das frames (Acknowledge) e (Negative Acknowledge). Por n˜ao existir uma estrutura pr´e-definida nas RSSF, esta camada ´e respons´avel pela cria¸c˜ao de um sistema de identifica¸c˜ao dos N´os que constituem a rede. O principal objetivo desta camada ´e assegurar conex˜oes confi´aveis numa rede, reduzindo as colis˜oes, erros, tendo em conta as restri¸c˜oes e caracter´ısticas especificas das RSSF.

Camada de Rede

A Camada de Rede ´e respons´avel pelo encaminhamento de dados entre os N´os e regula a gera¸c˜ao e sele¸c˜ao de rotas. Sendo assim, a forma de comunica¸c˜ao dos N´os varia consoante os protocolos implementados nesta camada [4]. Os protocolos de routing utilizados necessitam de ser suficientemente robustos pois a efic´acia de uma rede ´e muito dependente da forma como o encaminhamento dos dados ocorre e devem utilizar sempre, da forma mais eficiente poss´ıvel, a energia do N´o sensor. Camada de Transporte

na rede atrav´es de mecanismos de fluxo e congestionamento [4]. Ajuda a manter o fluxo de dados entre a origem e o destino, se a aplica¸c˜ao assim necessitar. Esta camada ´e especialmente necess´aria quando o sistema ´e estruturado para poder ser acedido atrav´es da internet ou outras redes externas [6].

Camada de Aplica¸c˜ao

A camada de Aplica¸c˜ao tem a responsabilidade de tornar o hardware e firmware das outras camadas acess´ıvel (transparente) `a cria¸c˜ao de aplica¸c˜oes necess´arias [5]. Esta camada diz respeito a protocolos de n´ıvel de aplica¸c˜ao que s˜ao de uso comum para as diferentes aplica¸c˜oes. Dependendo da tarefa de dete¸c˜ao, diferentes tipos de software de aplica¸c˜ao podem ser constru´ıdos e utilizados para interagir com a RSSF.