Computação Móvel: Redes de Sensores Sem Fio Visão Geral

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1 Computação Móvel: Redes de Sensores Sem Fio Visão Geral Mauro Nacif Rocha DPI/UFV 1 MANETs Mobile Ad-hoc Networks Ad-hoc Wi-Fi (802.11x) Wireless Mesh Networks (nodos não móveis) VANET (Vehicular Ad Hoc Networks) WPANs RSSF 2 1

2 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) Têm sido viabilizadas pela rápida convergência Microeletrônica Comunicação sem fio Micro sistemas eletro-mecânicos (MEMS) Considerada como uma vertente da computação ubíqüa. Um tipo especial de rede ad-hoc que impõe novos desafios e oportunidades de pesquisa O objetivo de uma RSSF é monitorar e eventualmente controlar um ambiente 3 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) Em geral, formada por elementos computacionais de pequenas dimensões, dotados de sensores, processadores e dispositivos de comunicação sem fio 4 2

3 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) 5 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) PA: Ponto de Acesso 6 3

4 RSSF: Organização e Comunicação 7 RSSF: Organização e Comunicação 8 4

5 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) Diferenças entre RSSFs e outras Redes: Sérias restrições de hardware e software Falhas não são exceções Topologia dinâmica Alta densidade de nós Tolerância a falhas Nós descartáveis Nós realizam tarefas colaborativas 9 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) Fluxo de dados é predominantemente unidirecional Nó sensor Nó de monitoração Instalação, organização, operação e manutenção desacompanhadas Longevidade Dependentes da aplicação Projeto de hardware de baixo consumo de energia Projeto de software (métrica: eficiência energética) 10 5

6 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) O potencial de observação e controle do mundo real permite às RSSFs apresentarem como uma solução para diversas aplicações: monitoração e controle industrial segurança pública transporte biotecnologia medicina

7 Capaz de registrar o microclima ao redor de determinadas áreas. Computar a vida selvagem. Coleta: temperatura, radiação, CO, umidade, atividade eólica O Brasil tem uma riqueza de biodiversidade que precisa ser conhecida e monitorada por grupos de pesquisa e empresas de base tecnológica nacionais, organizações não governamentais, e, eventualmente, explorada de forma ordenada. 1º lugar em espécies conhecidas de mamíferos, peixes de água doce e plantas superiores, 2º lugar em anfíbios, 3º lugar em aves, 5º lugar em répteis, e ainda figura entre os cinco países com maior número de espécies endêmicas, ou seja, que existem apenas em território brasileiro. 14 7

8 Detecção e prevenção de incêndios. Prevenção a desmatamentos e invasões. 15 Monitoração em áreas de difícil acesso. 16 8

9 Monitorando a qualidade do ar, ruído e tráfego em área urbanas 17 Áreas de Catástrofes 18 9

10 Agricultura de Precisão

11 120 nós colocados em troncos de sequóias no Bosque próximo a Sonoma (norte da Califórnia) Sensores: temperatura, umidade, luz, pressão atmosférica Julho/2004 Objetivo: obter uma imagem detalhada das variações do microclima e entender como essas árvores influenciam o ambiente com sua sombra, respiração e transporte de água Problemas a serem investigados: atenuação de sinal, reprogramação dos nós Interesse dos biólogos: frentes de temperatura e umidade que se movem para cima e para baixo na árvore todos os dias, criando gradientes capazes de impulsionar o fluxo de nutrientes. 21 Estudos de bandos de cerca de 18 mil préteis (aves que vivem no mar mas voam para o continente no verão para botar ovos e criar seus filhotes) Julho/2004 Pássaros constroem seus ninhos em tocas subterrâneas, agrupadas em pontos da ilha O que leva o pássaro a escolher o local? Quão quente e quanto de vento passa pelo local? Níveis e quantidade de luz? Sensores: temperatura, pressão atmosférica e umidade, e infra-vermelho para detectar a presença de pássaros

12 Monitoração da ponte Golden Gate 30 sensores: vibração, aceleração Julho/2004 Registro de microclima dentro da Reserva de James, Califórnia 45 sensores: temperatura, umidade, índice pluviométrico, luz e vento Monitoração de ruídos de tiros e triangulação da posição do atirador 45 sensores: som, onda de choque e localização Mapeamento de crescimento e infecções em Vinhedo - 65 sensores: temperatura nós analisam atividades de residentes em asilo em Portland e Las Vegas 130 sensores: pressão, movimento e infravermelho Julho/2004 Minas antitanque comunicam-se e se reposicionam, fechando espaços vazios em campos de minas 96 sensores: localização, orientação e aceleração Monitoração de desempenho de motores de lavadores e bombas em fábrica de microchips 70 sensores: vibração e RPM 24 12

13 RSSF: Características 25 RSSF: Características 26 13