Transporte de dados multimédia em Redes de Sensores Sem Fios

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Cássio Klettenberg Meneses
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1 Transporte de dados multimédia em Redes de Sensores Sem Fios 1 Título da apresentação

2 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 2 Título da apresentação

Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC)

3 Motivações Limitações das RSSF Energia Fraca potência de transmissão Ligações instáveis Capacidade de Processamento Características do Tráfego Multimédia Grande volume de tráfego Exigências distintas a nível de qualidade de serviço Escassez de protocolos de transporte para redes de sensores que tomem em consideração as características deste tipo de tráfego. 3

Exigências distintas a nível de qualidade de serviço Escassez de protocolos de transporte

4 Requisitos Contornar as limitações das RSSF, garantindo diferentes níveis de resolução e precisão dos dados, consoante as exigências da aplicação. Libertar a rede de tráfego adicional e retransmissões de dados menos relevantes, evitando a congestão da rede e garantindo maiores níveis de QoS para dados prioritários. Aumentar o tempo de vida da rede 4

Libertar a rede de tráfego adicional e retransmissões de dados menos relevantes,

5 Objectivos do Trabalho Criação de um serviço de fiabilidade diferenciada para o DTSN. Verificar a integração entre este serviço e um mecanismo de recuperação de pacotes baseado em Forward Error Correction. 5

6 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 6

Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de

7 DTSN (Distributed Transport For Sensor Networks) Protocolo de transporte para redes de sensores elaborado no INOV e financiado pelo projecto IST FP6 UbiSec&Sens Só possuía um Serviço Básico que garantia a entrega fiável de todos os pacotes. (Fiabilidade Total) 7

pelo projecto IST FP6 UbiSec&Sens Só possuía um Serviço Básico

8 Funcionamento do DTSN - Emissor Sessões soft-state(origem, destino, número, amid) para envio de mensagens. Mensagens mantidas num buffer de emissão até serem confirmadas Envio sucessivo de mensagens (Sliding Window). Em cada sub-janela de emissão, envia mensagem de EAR e inicia temporizador de EAR. 8

Mensagens mantidas num buffer de emissão até serem confirmadas Envio

9 Funcionamento do DTSN Emissor (cont) Caso chegue um ACK do destinatário, liberta as respectivas mensagens do buffer. Caso chegue um NACK do destinatário, reenvia pacotes em falta (Selective Repeat). A sessão termina quando expira o temporizador de actividade da sessão ou quando o número limite de pedidos de EAR é atingido. 9

Caso chegue um NACK do destinatário, reenvia pacotes em falta (Selective Repeat).

10 Funcionamento do DTSN Receptor Sempre chega um pacote de uma origem diferente é criada uma sessão. Pacotes são ordenados num buffer de recepção para serem posteriormente entregues à aplicação. Método de notificação de perdas passivo - uma falha na recepção de um pacote só é avisada em resposta a um EAR. A sessão termina quando o buffer de actividade de sessão expira. 10

Pacotes são ordenados num buffer de recepção para serem posteriormente entregues à aplicação.

11 Funcionamento do DTSN Nós intermédios Armazenamento de pacotes em cache (FIFO). Recuperação de pacotes ponto-a-ponto. Tentativa de minimizar retransmissões end-toend. Pacotes NACK são filtrados

12 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 12

13 Descrição do serviço Divisão de uma stream em blocos multimédia compostos por um certo número de pacotes Rede configurada para atribuir diferentes níveis de fiabilidade a cada bloco multimédia. Em caso de perda de pacotes, só é efectuada a retransmissão até ser atingida a fiabilidade mínima do bloco. A Configuração do Serviço é efectuada dinamicamente, através de pacotes especiais de configuração. 13

Em caso de perda de pacotes, só é efectuada a retransmissão até ser atingida a fiabilidade mínima do

14 Estrutura da mensagem de configuração do serviço 14

15 Funcionamento do serviço (Receptor) BLOCK QUEUE Tamanho 1 Nr. Pacotes Tamanho 2 Nr. Pacotes DTSN (Destino) Tamanho 3 Nr. Pacotes Tamanho 4 Nr. Pacotes Tamanho n Nr. Pacotes 17

16 Exemplo do funcionamento geral do serviço 20

17 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 21

18 Funcionamento geral Recuperação de pacotes é feita com auxilio de um pacote de paridade enviado no fim do bloco multimédia. O método de codificação é baseado numa operação de XOR byte a byte entre todos os pacotes do bloco e permite a recuperação de um pacote perdido por bloco. O mecanismo só é activo se a fiabilidade requerida pela aplicação for compatível. 22

O método de codificação é baseado numa operação de XOR byte a byte entre todos os pacotes

19 Estrutura das camadas do sistema APP APP FEC FEC DTSN DTSN 23

20 Exemplo do funcionamento geral do mecanismo 26

21 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 27

22 Condições de Teste TOSSIM Número de hops variável 5 blocos de 20 pacotes. Modelo estatístico de ruído Meyer Heavy. Comunicação entre nós vizinhos afectada por um ganho de -72 dbm. 28

23 Débito do sistema 29

24 Fiabilidade Mínima / Real 31

25 Desempenho da camada FEC 32

26 Estrutura da Apresentação Motivação, Requisitos e Objectivos Serviço Básico de transporte do DTSN Serviço de Fiabilidade Diferenciada Mecanismo de Recuperação de Pacotes (FEC) Resultados de simulação Conclusões 33

27 Conclusões A diminuição da fiabilidade mínima exigida para os dados, fez aumentar o débito do sistema, ao mesmo tempo que diminuiu o tráfego na rede, indo de encontro ao objectivo do serviço de fiabilidade diferenciada. O mecanismo de caching nos nós intermédios, fez com que a diferença do débito do sistema fosse diminuindo com o aumento do número de hops. 34

28 Conclusões (Cont.) A diminuição da variação do débito também é explicada devido à diminuição do número pacotes recebidos, acima da fiabilidade mínima do bloco. O aumento do débito com a activação da camada FEC prova que a introdução de pacotes de paridade nos blocos para recuperação de pacotes perdidos pode, em alguns cenários, ser uma boa opção. 35

29 Trabalho futuro Adaptar mecanismo de caching dos nós intermédios ao Serviço de Fiabilidade Diferenciada. Implementação de um erasure code que possibilite a recuperação de um maior número de pacotes, sem aumentar exageradamente o tamanho do bloco. Criação de aplicação que consoante o tipo de objecto multimédia, configure automaticamente o Serviço de Fiabilidade Diferenciada do DTSN. 36

30 Exemplo / Demonstração 37 Título da apresentação

31 OBRIGADO 38

32 39 Título da apresentação

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