Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos

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?