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Computação Móvel:Redes de Sensores Sem Fio – Visão Geral

Mauro Nacif Rocha

DPI/UFV

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MANETs

� Mobile Ad-hoc Networks� Ad-hoc Wi-Fi (802.11x)

� Wireless Mesh Networks (nodos não móveis)

� VANET (Vehicular Ad Hoc Networks)

� WPANs

� RSSF

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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

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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

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Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)

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Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)

PA: Ponto de Acesso

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RSSF: Organização e Comunicação

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RSSF: Organização e Comunicação

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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

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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)

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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

� ...

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RSSF: Aplicações

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RSSF: AplicaçõesCapaz de registrar o microclima ao

redor de determinadas áreas. Computar a vida selvagem.

Coleta: temperatura, radiação, CO, umidade, atividade eólica...

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RSSF: Aplicações

� 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.

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RSSF: AplicaçõesDetecção e prevenção de incêndios.

Prevenção a desmatamentos e invasões.

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RSSF: AplicaçõesMonitoração em áreas de difícil acesso.

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RSSF: Aplicações

Monitorando a qualidade do ar, ruído e tráfego em área urbanas

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RSSF: Aplicações

Áreas de Catástrofes

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RSSF: Aplicações

Agricultura de Precisão

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RSSF: Aplicações

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RSSF: Aplicações� 120 nós colocados em troncos de sequóias no Bosque

próximo a Sonoma (norte da Califórnia)� Sensores: temperatura, umidade, luz, pressão atmosférica

� 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.

Julho/2004

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RSSF: Aplicações� 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)

� 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.

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RSSF: Aplicações� Monitoração da ponte Golden Gate

� 30 sensores: vibração, aceleração

� 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

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RSSF: Aplicações

� 130 nós analisam atividades de residentes em asilo em Portland e Las Vegas� 130 sensores: pressão, movimento e infravermelho

� Minas antitanque comunicam-se e se re-posicionam, 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

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RSSF: Características

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RSSF: Características