Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos
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DYSTOPOL - POLÍTICAS PARA ARMAZENAMENTODINÂMICO DE DADOS EM REDES DE SENSORES SEMFIOS
NUNO GONÇALVESCANDIDATO A MESTRE EM INFORMÁTICAUFPR – DEPARTAMENTO DE INFORMÁTICA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara
Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos
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Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013
Roteiro
Introdução Problemas Objetivos SCOOP DYSTO
DYSTOPOL Trabalhos
Relacionados Conclusão Trabalho Futuro
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IntroduçãoEstação Base
Sensor
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RSSF compostas por:• Estação base• SensoresSensor – recursos limitados
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Introdução
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Transmissões de rádioComunicação multi-saltoTransmissões representam maior gasto energéticoCusto de envio do sensor x para a EB: 3 trans.
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Problema
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Armazenando os dados localmente no sensor AC. Arm.: 0 C. Cons: 62x Freq. de Consulta:C. Arm.: 0 C. Cons: 122x Freq. de Dados:C. Arm.: 0 C. Cons: 6
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Problema
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Armazenando os dados na estação baseC. Arm.: 6 C. Cons: 02x Freq. de Consulta:C. Arm.: 6 C. Cons: 02x Freq. de Dados:C. Arm.: 12 C. Cons: 0
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Problema
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Armazenando os dados no sensor CC. Arm.: 2 C. Cons: 32x Freq. de Consulta:C. Arm.:2 C. Cons: 62x Freq. de Dados:C. Arm.: 4 C. Cons: 3
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Problema e Objetivos
Problema Soluções de armazenamento estáticas para
ambientes dinâmicos. Objetivos
Armazenamento dinâmico. Políticas de configuração do sistema.
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Metodologia
Duas etapas:1. Definição de um modelo com parâmetros
de configuração definidos pelo usuário sobre um modelo dinâmico existente.
Objetivo: Determinar de que forma os parâmetros afetam o sistema
2. Definição de um modelo de armazenamento com parâmetros definidos através de políticas.
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Asserções
Todas as consultas são injetadas e posteriormente distribuídas pela rede através da EB.
São coletadas somente informações numéricas discretas como temperatura, umidade e luminosidade.
As consultas são somente consultas de valores, ou seja, para a obtenção dos sensores que possuem leituras dentro de um determinado intervalo de valores.
Necessita de um protocolo de roteamento que implemente roteamento horizontal.
Os Sensores são estáticos.
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SCOOP1. Leitura de dados2. Armazenamento
num buffer de dados local
3. Envio Periódico de mensagens de sumário de cada sensor para a EB
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Scoop
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SCOOP1. Cálculo do Ìndice de
Armazenamento na EB
2. Distribuição do IA para todos os sensores através de mensagens de mapeamento.
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SCOOP1. Consultas são
distribuidas pela EB conforme IA
2. Dados são armazenados com base nos repositórios do IA
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DYSTO1. Usuário define
Thresholds de dados e de histograma
2. Uma nova mensagem de sumário só será enviada se a variação na média de leituras for superior ao threshold de histograma Thh
Var: 3%Thh: 5%
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DYSTO2. Uma nova
mensagem de dados só será enviada se a variação em relação aos últimos dados enviados for superior ao threshold de dados Thd
Var: 1%Thd: 5%
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DYSTOCo-ocorrências
Intervalos consultados frequentemente em conjunto poderão ter menor custo se armazenados no mesmo repositório
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DYSTOPiggybacking de Mensagens Sumário
Tempo de espera em cada sensor para agregar novas mensagens.
Espera mais longa nos sensores próximos à EB.
Redução do número de transmissões.
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DYSTOExperimentos - Configuração
Network Simulator 2 (NS2 v2.34 – Jun/2009)
ExperimentosCo-ocorrências
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Cenário Real Redução de trans. de consulta: 18.75%, 13.28%, 8.18% 3.84% e 0,96%
ExperimentosCo-ocorrências
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Cenário SintéticoRedução de trans. de consultas: 15.56%, 9.32%, 6.2%, 3.6%, 0%
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ExperimentosThreshold de Dados Thd
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Cenário Real Thd = 1% Redução trans. Dados = 2%
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ExperimentosThreshold de Dados Thd
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Cenário SintéticoThd = 1% Redução de trans. de Dados= 5%
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ExperimentosThreshold Dados Thd - Erro
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Cenário Real
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ExperimentosThreshold Dados Thd - Erro
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Cenário Sintético
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ExperimentosThreshold de Histograma Thh
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Cenário Real
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ExperimentosThreshold de Histograma Thh
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Cenário Sintético
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ExperimentosGeral
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Cenário Real Redução geral de trans.: 22.72%, 11.74% e 32.15%
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ExperimentosGeral
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Cenário SintéticoRedução geral de trans.: : 17.02%, 26.01% e 52.15%
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DYSTOPOLPolíticas Incidência
Parâmetros controlados: Assim como no DYSTO é possível controlar
os Thresholds mas agora de uma forma dinâmica.
Envio de mensagens de emergência.
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DYSTOPOL
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DYSTOPOL – Sistema
Definição de políticas em XML. Repositório de políticas. Ponto de Decisão de Políticas (PDP)
Agente responsável pelo monitoramento das condições das regras de políticas ativas e pelo envio de mensagens.
Pode existir na estação base ou nos sensores. Ponto de Aplicação de Políticas (PAP)
Agente responsável pela implementação de políticas.
Existe somente nos sensores.
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DYSTOPOL Exemplo Política
Se a variação entre últimas leituras do sensor 21 for superior a 10% o threshold de dados deve ser reduzido para 1%.
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DYSTOPOLXML Schema
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DYSTOPOL - Mensagens
Tipos de mensagens: Ação – mensagens contendo a ação a
implementar. Atualização de políticas – mensagens com
uma nova regra de política a implementar. Recebidas e implementadas sempre
pelos PAPs.
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DYSTOPOL Modelo de aplicação de políticas
1) Envio de mensagem da estação base para o PAP do sensor. Podendo conter uma mensagem de ação ou atualização de políticas.
2) Envio de mensagens de ação do PDP do sensor para o PAP do próprio sensor.
3) Se a estação base enviou uma mensagem de atualização de políticas, o PAP implementa a nova política no PDP.
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DYSTOPOLExperimentos - Configuração
Network Simulator 2 (NS2 v2.34 – Jun/2009)
ExperimentosValidação – Cenário Real
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DYSTO
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DYSTOPOL
ExperimentosValidação – Cenário Sintético
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DYSTO
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DYSTOPOL
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DYSTOPOLExperimento – Thresholds Dinâmicos
Redução até 57%
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DYSTOPOLExperimento – Mensagens Alerta
Se durante a noite a temperatura subir acima de 40 graus deve ser enviada uma mensagem de alerta para o usuário.
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Trabalhos Relacionados
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Considerações Finais
DYSTO: Redução do número de transmissões
DYSTO: Parametros de sistemas podem ser variáveis
DYSTOPOL: Políticas podem ter o mesmo desempenho que o DYSTO.
DYSTOPOL: Políticas podem adicionar novas funcionalidades ao sistema.
DYSTOPOL: Políticas conferem maior flexibilidade.
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Trabalho Futuro
Resolução de conflitos de políticas. Expansão dos parâmetros utilizáveis. Estender o XML Schema do DYSTOPOL. Permitir leituras de múltiplos atributos. Realização de mais experimentos –
DYSTOPOL.
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Perguntas?