Rodrigo Santos de Souza
Conceitos
Redes de Sensores: conjunto de sensores interligados atrav ´es de
uma rede de comunicac¸ ˜ao
Sensor: dispositivo que realiza monitorac¸ ˜ao de um determinado
fen ˆomeno e gera relat ´orios de medidas
Fen ˆ
omeno: aspecto de interesse do componente de software
Observador: entidade interessada no relat ´orio gerado pelos
sensores
T ˆem sido viabilizadas pela converg ˆencia de 3 ´areas:
Microeletr ˆonica
Comunicac¸ ˜ao sem fio
Micro sistemas eletro-mec ˆanicos (MEMS)
Considerada como uma vertente da computac¸ ˜ao ub´ıqua
O objetivo de uma RSSF ´e monitorar e eventualmente controlar um
ambiente
Principais Caracter´ısticas
Possui elevado n ´umero de sensores, via de regra de pequenas
dimens ˜oes e baixo custo
Sensores s ˜ao aut ˆonomos:
Comunicac¸ ˜ao sem-fio
Alimentados por baterias
Capacidade de se auto-organizar na rede
Rede din ˆamica (sensores entrando, saindo e mudando de posic¸ ˜ao a
todo momento)
Aplicac¸ ˜
oes t´ıpicas
Monitorac¸ ˜ao de ´areas remotas (lanc¸ados sobre florestas, oceanos,
rios...)
Na ind ´ustria onde as condic¸ ˜oes s ˜ao extremas ou onde se necessite
muitos pontos de monitorac¸ ˜ao
Diferenc¸as em relac¸ ˜ao a outras redes
S ´erias restric¸ ˜oes de hardware e software
Falhas n ˜ao s ˜ao excec¸ ˜oes
Topologia ´e din ˆamica (mobilidade dos n ´os)
Alta densidade de n ´os e dados
N ´os s ˜ao descart ´aveis
N ´os realizam tarefas colaborativas
Fluxo de dados tipicamente unidirecional (n ´o sensor → n ´o de
monitorac¸ ˜ao)
Autonomia quanto a instalac¸ ˜ao, organizac¸ ˜ao, operac¸ ˜ao e
manutenc¸ ˜ao
Tempo de vida ´e limitado
Gerenciamento das Aplicac¸ ˜
oes
Aplicac¸ ˜oes em Redes de Sensores necessitam de middleware, que tem
as seguintes objetivos:
Facilitar o desenvolvimento, instalac¸ ˜ao e execuc¸ ˜ao das aplicac¸ ˜oes:
Fornece interface de comunicac¸ ˜ao de alto n´ıvel
Abstrair caracter´ısticas da infraestrutura
Gerenciar a utilizac¸ ˜ao dos recursos da rede:
Comunicac¸ ˜ao
Efici ˆencia em energia
Heterogeneidade
Classificac¸ ˜ao
Segundo a configurac¸ ˜ao
Segundo o sensoriamento
Segundo o processamento
Segundo a comunicac¸ ˜ao
Classificac¸ ˜ao segundo a configurac¸ ˜ao
Composic¸ ˜ao
Homog ˆenea Rede composta de n ´os que apresentam a mesma capacidade de hardware. Eventualmente os n ´os podem executar software dife-rente.
Heterog ˆenea Rede composta por n ´os com diferentes capacidades de hardware. Organizac¸ ˜ao
Hier ´arquica RSSF em que os n ´os est ˜ao organizados em grupos (clusters). Cada grupo ter ´a um l´ıder (cluster-head) que poder ´a ser eleito pelos n ´os comuns. Os grupos podem organizar hierarquias entre si. Plana Rede em que os n ´os n ˜ao est ˜ao organizados em grupos Mobilidade
Estacion ´aria Todos os n ´os sensores permanecem no local onde foram deposita-dos durante todo o tempo de vida da rede.
M ´ovel Rede em que os n ´os sensores podem ser deslocados do local onde inicialmente foram depositados.
Densidade
Balanceada Rede que apresenta uma concentracc¸ ˜ao e distribuic¸ ˜ao de n ´os por unidade de ´area considerada ideal segundo a func¸ ˜ao objetivo da rede.
Densa Rede que apresenta uma uma alta concentrac¸ ˜ao de n ´os por unidade de ´area.
Esparc¸a Rede que apresenta uma baixa concentrac¸ ˜ao de n ´os por unidade de ´area.
Distribuic¸ ˜ao
Irregular Rede que apresenta uma distribuic¸ ˜ao n ˜ao uniforme dos n ´os na ´area monitorada.
Classificac¸ ˜ao segundo o sensoriamento
Coleta
Peri ´odica Os n ´os sensores coletam dados sobre o(s) fen ˆomeno(s) em inter-valos regulares. Um exemplo s ˜ao as aplicac¸ ˜oes que monitoram o canto dos p ´assaros. Os sensores far ˜ao a coleta durante o dia e permaneceram desligados durante a noite.
Cont´ınua Os n ´os sensores coletam os dados continuamente. Um exemplo s ˜ao as aplicac¸ ˜oes de explorac¸ ˜ao interplanet ´aria que coletam dados continuamente para a formac¸ ˜ao de base de dados para pesquisas. Reativa Os n ´os sensores coletam dados quando ocorrem eventos de
inte-resse ou quando solicitado pelo observador. Um exemplo s ˜ao as aplicac¸ ˜oes que detectam a presenc¸a de objetos na ´area monitorada. Tempo Real Os n ´os sensores coletam a maior quantidade de dados poss´ıvel no menor intervalo de tempo. Um exemplo s ˜ao aplicac¸ ˜oes que envol-vem risco para vidas humanas tais como aplicac¸ ˜oes em escombros ou ´areas de desastres. Um outro exemplo s ˜ao as aplicac¸ ˜oes mili-tares onde o dado coletado ´e importante na tomada de decis ˜ao e definic¸ ˜ao de estrat ´egias.
Classificac¸ ˜ao segundo o processamento
Cooperac¸ ˜ao
Infraestrutura Os n ´os sensores executam procedimentos relacionados `a infra-estrutura da rede como por exemplo, algoritmos de controle de acesso ao meio, roteamento, eleic¸ ˜ao de l´ıderes, descoberta de localizac¸ ˜ao e criptografia.
Localizada Os n ´os sensores executam al ´em dos procedimentos de infra-estrutura, algum tipo de processamento local b ´asico como por exemplo, traduc¸ ˜ao dos dados coletados pelos sensores baseado na calibrac¸ ˜ao.
Sob Correlac¸ ˜ao Os n ´os est ˜ao envolvidos em procedimentos de correlac¸ ˜ao de da-dos como fus ˜ao, supress ˜ao seletiva, contagem, compress ˜ao, multi-resoluc¸ ˜ao e agregac¸ ˜ao.
Classificac¸ ˜ao segundo a comunicac¸ ˜ao
Disseminac¸ ˜ao
Programada Os n ´os disseminam em intervalos regulares. Cont´ınua Os n ´os disseminam os dados continuamente.
Sob Demanda Os n ´os disseminam os dados em resposta `a consulta do observador e `a ocorr ˆencia de eventos.
Tipo de conex ˜ao
Sim ´etrica Todas as conex ˜oes existentes entre os n ´os sensores, com excec¸ ˜ao do n ´o sorvedouro t ˆem o mesmo alcance.
Assim ´etrica As conex ˜oes entre os n ´os comuns t ˆem alcance diferente.
Transmiss ˜ao
Simpl ´ex Os n ´os sensores possuem transceptor que permite apenas trans-miss ˜ao da informac¸ ˜ao.
Half-Duplex Os n ´os sensores possuem transceptor que permite transmitir ou re-ceber em um determinado instante.
Full-Duplex Os n ´os sensores possuem transceptor que permite transmitir ou re-ceber dados ao mesmo tempo.
Classificac¸ ˜ao segundo a comunicac¸ ˜ao
Alocac¸ ˜ao de Canal
Est ´atica Neste tipo de rede se existirem “n” n ´os, a largura de banda ´e dividida em “n” partes iguais na freq ¨u ˆencia (FDMA - Frequency Division Mul-tiple Access), no tempo (TDMA - Time Division MulMul-tiple Access), no c ´odigo (CDMA - Code Division Multiple Access), no espac¸o (SDMA - Space Division Multiple Access) ou ortogonal (OFDM - Orthogonal Frequency Division Multiplexing). A cada n ´o ´e atribu´ıda uma parte privada da comunicac¸ao, minimizando interfer ˆencia. Din ˆamica Neste tipo de rede n ˜ao existe atribuic¸ ˜ao fixa de largura de banda.
Os n ´os disputam o canal para comunicac¸ ˜ao dos dados.
Tipo de Fluxo de Informac¸ ˜ao
Flooding Neste tipo de rede, os n ´os sensores fazem broadcast de suas informac¸ ˜oes para seus vizinhos que fazem broadcast desses da-dos para outros at ´e alcanc¸ar o ponto de acesso. Esta abordagem promove um alto overhead mas est ´a imune `as mudanc¸as din ˆamicas de topologia e a alguns ataques de impedimento de servic¸o (DoS -Denial of Service).
Multicast Neste tipo de rede os n ´os formam grupos e usam o multicast para comunicac¸ ˜ao entre os membros do grupo.
Unicast Neste tipo de rede, os n ´os sensores podem se comunicar direta-mente com o ponto de acesso usando protocolos de roteamento multi-saltos.
Gossiping Neste tipo de rede, os n ´os sensores selecionam os n ´os para os quais enviam os dados.
