Post on 17-Apr-2015
1
REDE DE SENSORES SEM FIO
AUTORES:ANDRÉ MILHORANCE DE CASTRO
LUIZ FERNANDO VIEIRA DIASPEDRO CARIELLO BOTELHORAFAEL DE OLIVEIRA FARIA
REDES DE COMPUTADORES IPROFESSOR OTTO M. B. DUARTE
2010.1
2
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃO
3
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
RSSF
4
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
RSSF
MOBILIDADE
5
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
RSSF
MOBILIDADE
FLEXIBILIDADE
6
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
RSSF
MOBILIDADE
FLEXIBILIDADE
ALCANCE
7
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
RSSF
MOBILIDADE
FLEXIBILIDADE
ALCANCE
ROBUSTEZ
8
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
Motivação para uso
9
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO
Motivação para uso
10
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO
Motivação para uso
MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO
11
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO
Motivação para uso
MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO
MENOR INTERFERÊNCIA NO MEIO
12
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Introdução INTRODUÇÃOO que é?
MENOR CUSTO DE INSTALAÇÃO
Motivação para uso
MENOR CUSTO DE MANUTENÇÃO
MENOR INTERFERÊNCIA NO MEIO
MONITORAMENTO DE AMBIENTES HOSTIS
13
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
INTRODUÇÃOIntrodução
AplicaçõesAPLICAÇÃO AMBIENTAL
14
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
INTRODUÇÃOIntrodução
AplicaçõesAPLICAÇÃO MILITAR
15
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
INTRODUÇÃOIntrodução
AplicaçõesAPLICAÇÃO INDUSTRIAL
16
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
INTRODUÇÃOIntrodução
AplicaçõesAPLICAÇÃO EM MONITORAMENTO DE
ESTRUTURAS
17
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
18
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
Sensor
O SENSOR
ESTÍMULO FÍSICO
detectaCALOR
LUZSOM
PRESSÃOCAMPO MAGNÉTICO
MOVIMENTO
IMPULSO CORRESPONDENTE
transmite
SENSOR
19
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
Processador
PROCESSADORPROCESSADOR
BAIXA CAPACIDADE COMPUTACIONAL
próximos de 8-bit 16MHz
possui
INFORMAÇÕES COLETADAS
processa
SISTEMAS OPERACIONAIS
executam
20
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
Comunicação
COMUNICAÇÃO
PROTOCOLOS
21
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
Fonte
FONTE
FONTE FORNECER ENERGIA AO NÓ SENSOR
responsável por representa
DESAFIO AOS PESQUISADORES
22
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Estrutura
ESTRUTURA
Fonte
FONTE
FONTE FORNECER ENERGIA AO NÓ SENSOR
responsável por representa
DESAFIO AOS PESQUISADORES
23
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte DESAFIOS
ENERGIA LATÊNCIA
CONFIABILIDADE
Escalabilidade
Robustez
Heterogeneidade
Segurança
Sinergia
24
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte DESAFIOS
ENERGIA LATÊNCIA
CONFIABILIDADE
24
25
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIA
FONTE
26
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIA
FONTE ESTÁTICADINÂMICA
Dissipa potência de forma
27
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIA
FONTE ESTÁTICADINÂMICA
Dissipa potência de forma
Divide o consumo de energiaem unidade de
SENSORIAMENTOCOMUNICAÇÃOPROCESSAMENTO
28
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURA
29
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAO MONITOR DE ENERGIA
MODELO DE ENERGIA
30
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAO MONITOR DE ENERGIA
MODELO DE ENERGIA
MAPA DE ENERGIA
31
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURA
32
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAO MONITOR DE ENERGIA
MODELO DE ENERGIA
MAPA DE ENERGIA
PREDIÇÃO
33
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAO MONITOR DE ENERGIA
MODELO DE ENERGIA
MAPA DE ENERGIA
PREDIÇÃO AGREGAÇÃO
34
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURA
35
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAUNIDADE DE ADMNISTRAÇÃO DE
ENERGIA
36
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAUNIDADE DE ADMNISTRAÇÃO DE
ENERGIA
CONTROLAR O CONSUMO DE ENERGIA
37
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ARQUITETURAUNIDADE DE ADMNISTRAÇÃO DE
ENERGIA
CONTROLAR O CONSUMO DE ENERGIA
AUTOCONFIGURAÇÃO
38
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR
39
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR
40
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR
41
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR
42
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Energia
ENERGIASOLUÇÃO VIA ENERGIA SOLAR
43
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Latência
LATÊNCIA
LATÊNCIA ENERGIA
44
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Latência
LATÊNCIA
45
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADE
UMA RSSF NECESSITA SER
CONFIÁVEL
46
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
47
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
48
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
49
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
50
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
51
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
O CUSTO DE ENVIAR UM PACOTE
CORRENTE
52
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
O CUSTO DE ENVIAR UM PACOTE
CORRENTE
53
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
COMUNICAÇÃO OCIOSA
CORRENTE
54
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
AUMENTO DA CONFIABILIDADE
55
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
AUMENTO DA CONFIABILIDADE
56
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
Desafios
DESAFIOS
Fonte
Confiabilidade
CONFIABILIDADESOLUÇÃO VIA PROTOCOLOTSMP
AUMENTO DA CONFIABILIDADE
57
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
SIMULAÇÃO
Simulação
LINK PARA SIMULAÇÃO
58
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
CONCLUSÃO
Conclusão
59
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
PERGUNTAS1. Cite exemplos da utilização de rede de sensores sem fio em
automação residencial e industrial.
60
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
60
PERGUNTAS1. 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
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
61
PERGUNTAS2. Quais os principais protocolos que podem ser empregados
nas comunicações entre sensores sem fio?
62
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
6262
PERGUNTAS2. 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
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
636363
PERGUNTAS3. 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
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
6464
PERGUNTAS3. 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
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
6565656565
PERGUNTAS4. Por que pode ser importante a participação do usuário no
controle de energia?
66
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
66666666
PERGUNTAS4. 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
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
67676767676767
PERGUNTAS5. 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?
68
Introdução O que é?
Aplicações
Estrutura Sensor
Processador
Comunicação
FonteDesafios Energia
Latência
Confiabilidade
Simulação Conclusão
686868686868
PERGUNTAS5. 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.