REDE DE SENSORES SEM FIO

(1)

REDE DE SENSORES SEM FIO

AUTORES:

ANDRÉ MILHORANCE DE CASTRO LUIZ FERNANDO VIEIRA DIAS

PEDRO CARIELLO BOTELHO RAFAEL DE OLIVEIRA FARIA

1

REDES DE COMPUTADORES I

PROFESSOR OTTO M. B. DUARTE

2010.1

(2)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Processador Comunicação Fonte

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

2

(3)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

RSSF

3

(4)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

RSSF

MOBILIDADE

4

(5)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

RSSF

MOBILIDADE

FLEXIBILIDADE

5

(6)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

RSSF

MOBILIDADE

FLEXIBILIDADE ALCANCE

6

(7)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

RSSF

MOBILIDADE

FLEXIBILIDADE ALCANCE

ROBUSTEZ

7

(8)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

Motivação para uso

8

(9)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO

Motivação para uso

9

(10)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

Motivação para uso

MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO

10

(11)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

Motivação para uso

MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO MENOR INTERFERÊNCIA NO MEIO

11

(12)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Introdução INTRODUÇÃO

O que é?

Motivação para uso

MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO MENOR INTERFERÊNCIA NO MEIO

MONITORAMENTO DE AMBIENTES HOSTIS

12

(13)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

INTRODUÇÃO

Introdução

Aplicações APLICAÇÃO AMBIENTAL

13

(14)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

INTRODUÇÃO

Introdução

Aplicações APLICAÇÃO MILITAR

14

(15)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

INTRODUÇÃO

Introdução

Aplicações APLICAÇÃO INDUSTRIAL

15

(16)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

INTRODUÇÃO

Introdução

Aplicações APLICAÇÃO EM MONITORAMENTO DE

ESTRUTURAS

16

(17)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

17

(18)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

Sensor

O SENSOR

ESTÍMULO FÍSICO detecta

CALOR LUZ SOM PRESSÃO

CAMPO MAGNÉTICO MOVIMENTO IMPULSO

CORRESPONDENTE transmite

SENSOR

18

(19)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

Processador

PROCESSADOR PROCESSADOR

BAIXA CAPACIDADE COMPUTACIONAL

próximos de 8-bit 16MHz possui

INFORMAÇÕES COLETADAS processa

SISTEMAS OPERACIONAIS executam

19

(20)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

Comunicação

COMUNICAÇÃO

20

PROTOCOLOS

(21)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

Fonte

FONTE

FONTE FORNECER ENERGIA AO NÓ SENSOR

responsável por representa

DESAFIO AOS PESQUISADORES

21

(22)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Estrutura

ESTRUTURA

Fonte

FONTE

FONTE FORNECER ENERGIA AO NÓ SENSOR

responsável por representa

DESAFIO AOS PESQUISADORES

22

(23)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

DESAFIOS

ENERGIA LATÊNCIA

CONFIABILIDADE

23

Escalabilidade

Robustez

Heterogeneidade

Segurança Sinergia

(24)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

²⁴

Desafios

DESAFIOS

Fonte

DESAFIOS

ENERGIA LATÊNCIA

CONFIABILIDADE

24

(25)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA

FONTE

25

(26)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA

FONTE

^ESTÁTICADINÂMICA Dissipa potência de

forma

26

(27)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA

FONTE

^ESTÁTICADINÂMICA Dissipa potência de

forma

Divide o consumo de energia em unidade de

SENSORIAMENTO COMUNICAÇÃO PROCESSAMENTO

27

(28)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA SOLUÇÃO VIA ARQUITETURA

28

(29)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA SOLUÇÃO VIA ARQUITETURA O MONITOR DE ENERGIA

MODELO DE ENERGIA

29

(30)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

MODELO DE ENERGIA MAPA DE ENERGIA

30

(31)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

31

(32)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

PREDIÇÃO

32

(33)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

PREDIÇÃO AGREGAÇÃO

33

(34)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

34

(35)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA SOLUÇÃO VIA ARQUITETURA UNIDADE DE ADMNISTRAÇÃO DE

ENERGIA

35

(36)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA

CONTROLAR O CONSUMO DE ENERGIA

36

(37)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA

CONTROLAR O CONSUMO DE ENERGIA

AUTOCONFIGURAÇÃO

37

(38)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

ENERGIA SOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR

38

(39)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

39

(40)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

40

(41)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

41

(42)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Energia

42

(43)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Latência

LATÊNCIA

LATÊNCIA ENERGIA

43

(44)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Latência

LATÊNCIA

44

(45)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

CONFIABILIDADE

UMA RSSF

NECESSITA SER CONFIÁVEL

45

(46)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

CONFIABILIDADE SOLUÇÃO VIA PROTOCOLO

TSMP

46

(47)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

47

(48)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

48

(49)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

49

(50)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

50

(51)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

O CUSTO DE ENVIAR UM PACOTE

CORRENTE

51

(52)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

O CUSTO DE ENVIAR UM PACOTE

CORRENTE

52

(53)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

COMUNICAÇÃO OCIOSA

CORRENTE

53

(54)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

AUMENTO DA CONFIABILIDADE

54

(55)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

55

(56)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

Desafios

DESAFIOS

Fonte

Confiabilidade

TSMP

56

(57)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

SIMULAÇÃO

Simulação

LINK PARA SIMULAÇÃO

57

(58)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

CONCLUSÃO

Conclusão

₅₈

(59)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁵⁹

PERGUNTAS

1. Cite exemplos da utilização de rede de sensores sem fio em automação residencial e industrial.

(60)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁰⁶⁰

PERGUNTAS

1. Cite exemplos da utilização de rede de sensores sem fio em automação residencial e industrial.

Automação residencial - sensores de presença, temperatura (climatização), segurança.

Automação industrial - controle de variáveis (temperatura, pressão, vazão, etc.), detecção de radioatividade.

(61)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶¹⁶¹

PERGUNTAS

2. Quais os principais protocolos que podem ser empregados nas comunicações entre sensores sem fio?

(62)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶²⁶²⁶²

PERGUNTAS

2. Quais os principais protocolos que podem ser empregados nas comunicações entre sensores sem fio?

Wi-Fi (IEEE 802.11), Z-Wave, Bluetooth e ZigBee (IEEE 802.15.4), TSMP

(63)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶³⁶³⁶³⁶³

PERGUNTAS

3. A seguinte frase é verdadeira ou falsa, justifique.

“Sempre que a latência da comunicação em RSSF aumentar, a energia gasta na transmissão diminui.”

(64)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁴⁶⁴⁶⁴

PERGUNTAS

3. A seguinte frase é verdadeira ou falsa, justifique.

“Sempre que a latência da comunicação em RSSF aumentar, a energia gasta na transmissão diminui.”

A frase é falsa por que a energia de transmissão é função não- monotônica da latência da comunicação. A energia decai,

enquanto a latência aumenta, até um valor limite. Após esse valor, o consumo de energia em transmissão aumenta.

(65)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁵⁶⁵⁶⁵⁶⁵⁶⁵⁶⁵

PERGUNTAS

4. Por que pode ser importante a participação do usuário no controle de energia?

(66)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁶⁶⁶⁶⁶⁶⁶⁶⁶

PERGUNTAS

4. Por que pode ser importante a participação do usuário no controle de energia?

Com o conhecimento prévio das possibilidades sobre o

método de aquisição de dados, o usuário pode alterar a taxa de amostragem do sistema, a taxa de modulação ou até fazer com que o nó sensor apenas armazene os dados, ao invés de transmiti-los à base.

(67)

Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁷⁶⁷⁶⁷⁶⁷⁶⁷⁶⁷⁶⁷⁶⁷

PERGUNTAS

5. Apesar de se mostrar uma solução para viabilizar a recarga da bateria dos nós sensores, usar Energia Solar possui

limitações que,por enquanto, impedem seu uso pleno. Quais são essas limitações e por que elas impedem o uso de energia fotovoltaica?

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Introdução

O que é?

Aplicações

Estrutura

Sensor

Desafios

Energia Latência

Confiabilidade

Simulação

Conclusão

⁶⁸⁶⁸⁶⁸⁶⁸⁶⁸⁶⁸⁶⁸

PERGUNTAS

5. Apesar de se mostrar uma solução para viabilizar a recarga da bateria dos nós sensores, usar Energia Solar possui

limitações que,por enquanto, impedem seu uso pleno. Quais são essas limitações e por que elas impedem o uso de energia fotovoltaica?

A utilização de células fotovoltaicas nos nós sensores é uma prática difícil devido à pequena superfície do hardware

disponível para a instalação destas. Além disso, o nó pode não estar sempre em ambientes com índice de radiação solar

suficiente. Por exemplo, ele pode estar encoberto por folhas, o que impossibilitaria a recarga.