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Linnyer Beatrys Ruiz Depto. Engenharia Elétrica UFMG Disciplina 2º.semestre/2004 Aula 7 Redes de Sensores Sem Fio.

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1 Linnyer Beatrys Ruiz Depto. Engenharia Elétrica UFMG Disciplina 2º.semestre/2004 Aula 7 Redes de Sensores Sem Fio

2 Gerenciamento de RSSF Arquitetura MANNA Linnyer Beatrys Ruiz

3 Auto-organização Auto-configuração Negociação de Serviços Qos: sensing, processing, dissemination Self-service Self-optimization Atividades e Funções de Gerenciamento Levantamento de Requisitos Planejamento Programação dos nós (config. Manual) Placement Deposição dos nós Nodes Setup Network Bootup Operação Área monitorada Tipo: Dimensões Fenômeno Definição dos Serviços Definição do número de nós Tipo de nós Organização da rede protocolos Determinista Aleatória Manual... Self-test (ex.: calibração) Self-configuration Descoberta de Localização Sensoriamento Processamento Disseminação gerenciamento de energia: self-sustaining gerenciamento de área de cobertura gerenciamento de tarefas do nó Self-diagnosis Self-protection Self-healing Self-maintenance Self-Knowledge

4 Gerenciamento de Elemento de Rede Função de Comunicação Meio Vizinhos EB Função de estado operacional Função de estado administrativo Ao elemento de rede são acrescentadas funções de gerenciamento

5 Construção de uma Aplicação de Gerenciamento Serviços de Gerenciamento Serviço X Serviço Y Função 1 Função 2 Função 3 Modelo # Modelo * MIB Automáticos, semi-automáticos e manuais

6 Serviços de Gerenciamento (Self-management)... Auto-organização Auto-configuração Auto-diagnóstico Auto-cura Auto-descoberta Auto-otimização Auto-serviço Auto-consciência Auto-conhecimento Auto-sustento Auto-manutenção...

7 Funções de Gerenciamento... Função de configuração de parâmetros Função de geração do mapa de topologia Função de cálculo da densidade Função de controle da densidade Função de definição da área de cobertura... Automáticas, semi-automáticas e manuais

8 Modelo ou Mapas Mapa de energia Mapa de topologia Mapa de área de coberturaMapa de custo Mapa de conectividade

9 Desenvolvendo uma Solução de Gerenciamento Aplicação que monitora a qualidade do ar utilizando 188 nós sensores (em média); Sensoriamento/disseminação contínuos; Utilizando parâmetros de nós reais; Selecionando serviços e funções de gerenciamento da lista proposta pela arquitetura. Objetivos: –Avaliar o impacto da configuração sobre o desempenho da rede –Avaliar o impacto do gerenciamento sobre a aplicação construída NOMS2004, WCSF2003

10 Cenários de Simulação RSSFs plana e hierárquica Hierárquica homogênea e heterogênea Com ponto de acesso localizado no perímetro ou no centro da rede 20% de redundância Gerenciamento centralizado # Organiza- ção Compo- sição Localização do Ponto de Acesso (PA) Gerencia- mento 1PlanaHomoPerímetroSim 2PlanaHomoPerímetroNão 3PlanaHomoCentroSim 4PlanaHomoCentroNão 5Hierarq.HomoPerímetroSim 6Hierarq.HomoPerímetroNão 7Hierarq.HomoCentroSim 8Hierarq.HomoCentroNão 9Hierarq.HeteroPerímetroSim 10Hierarq.HeteroPerímetroNão

11 Cenários de Simulação Três tipos diferentes de configuração: –Número de clusters –Número de nós/cluster –Nós redundantes #Número de líderes Nós por grupo Nós backupGerenciame nto 10A1692Sim 10B1692Não 10C12 3Sim 10D12 3Não 10E9164Sim 10F9164Não

12 (A)(B) (C) Cenário Plana Ponto de Acesso

13 Cenários Hierárquicos Heterogêneos Simulados Coordenada X Coordenada Y Nós Comuns Nós Backups Ponto Acesso Gerente Cluster Head 16 Cluster Heads 9 nós comuns por grupo

14 Cenários Hierárquicos Heterogêneos Simulados Coordenada X Coordenada Y Nós Comuns Nós Backups Ponto Acesso Gerente Cluster Head 12 Cluster Heads 12 nós comuns por grupo

15 Cenários Hierárquicos Heterogêneos Simulados Coordenada X Coordenada Y Nós Comuns Nós Backups Ponto Acesso Gerente Cluster Head 9 Cluster Heads 16 nós comuns por grupo

16 ParâmetroValor Tipo dos NósMica-Motes Número de nós176 em média Tamanho do Grupo nos cenários 5, 6, 7 e 8 16 grupos de 9 nós comuns Área Coberta115mx95m Condições AmbientaisVariações não são simuladas Energia Inicial Nó1Joule Protocolo de TransporteUDP Protocolo de roteamentoAODV Protocolo MACIEEE Largura de Banda100kbps Distribuição dos NósUniforme Parâmetros de Simulação Alcance dos nós15m Energia consumida TX 0.036J Energia consumida RX J Energia cosumida no processamento J quando ativo J quando inativo J quando em idle Mobilidade dos nós Nenhuma Nós Redundantes 20% do total de nós

17 Received TRAPs Processing Aggregation Sent TRAP Received SENSOR-REPORT Common NodeAgentsManager Self-test Discover location State Management Sent TRAPs SENSING PROCESSING DISSEMINATION Received TRAPs Topology Map Energy Map Coverage Area Map Sent SET operation

18 Mapa de Topologia e Área de Cobertura Node Sensing area 1 Sensing area 5 Node Sensing area 1

19 Principais Serviços de Gerenciamento 1.Coverage area maintenance management service … Topology Map Coverage Area Map

20 Principais Serviços de Gerenciamento Coverage Area Map Quando o gerente identifica uma área descoberta ou prevê que isso vai ocorrer, ele reativa backup.

21 Principais Serviços de Gerenciamento 2. Configuração dos parâmetros de operação –O gerenciamento reduz a potência de transmissão do cluster-head de acordo com a distância da estação base Ponto de Acesso

22 Mapa de Produção Coordenada X 16 CH/9comuns Cenário 4 em T = 31 s Produzindo em A1 Produzindo em A2 Não Produzindo

23 Trade off Lifetime (power) Rapidity (latency -1 ) Quality (coverage)

24 Resultados dos Experimentos Atraso Médio Produção

25 Resultados dos Experimentos Mensagens Perdidas Efeito AODV

26 Resultados dos Experimentos Consumo de Energia 16grupos - 9nós comuns Outros experimentos para RSSFs organizadas em 12 grupos de 12 nós comuns e 9 grupos de 16 nós comuns.

27 Resultados dos Experimentos com RSSF Hierárquicas Heterogêneas: Atraso Médio 16 grupos/9nós 12 grupos/12nós 9 grupos/16nós

28 Resultados dos Experimentos com RSSF Hierárquicas Heterogêneas: Mensagens Perdidas 16 grupos/9nós 12 grupos/12nós 9 grupos/16nós

29 Resultados dos Experimentos com RSSF Hierárquicas Heterogêneas: Energia Consumida 16 grupos/9nós 12 grupos/12nós 9 grupos/16nós

30 H.HET.SG

31

32 PA

33 Arquitetura MANNA MANNA prevê dois tipos de estratégias de gerenciamento: Estratégia Centralizada Estratégia Não Centralizada RSSF Auto-gerenciada auto-configuração, auto-organização, dentre outros GA GG

34 Serviço de Auto-organização de RSSFs Mudanças estruturais em sua organização sem intervenção humana Localizado Baseado em políticas Cooperação entre líderes para formação dos grupos

35 Serviço de Manutenção da Área de Cobertura RSSF densa identifica nós redundantes os retira de serviço temporariamente RSSF esparsa identifica áreas sem cobertura tenta ativar nós redundantes X

36 Serviço de Manutenção da Área de Cobertura Identificação de nós redundantes: Algoritmo de Voronoi Calcula a Área de Voronoi (AV) para cada elemento n i de um dado conjunto de nós C = {n 1, …,n m }

37 Coverage Maintenance Management Service Topology Map Generation Function Scheduling Nodes Function Topology MAP Voronoi Diagram Density Control Function Energy Map Coverage Area Map

38 Definição das Políticas G1G2 P1: Nós com maior capacidade de hardware serão líderes LÍDER

39 Definição das Políticas G1G P2: Nós comuns enviam M L para líderes dentro de seu alcance M L : coordenada X, coordenada Y, Identificador

40 Definição das Políticas G1G P3: Líderes formam grupos iniciais, executam Voronoi e trocam M G entre si M G : Lista ativos, Lista redundantes, Identificador, Coordenadas X e Y Ativos: 1, 2, 3, 4, 6, 7 Redundantes: 5 Ativos: 6, 8, 9, 10, 11 Redundantes: 5, 7

41 Definição das Políticas G1G P3: Identificação dos conflitos Conflito Ativo x Redundante Conflito Ativo x Ativo Conflito Redundante x Redundante

42 Definição das Políticas P3: Resolução dos conflitos e envio de mensagens M N Perde: 7 Ganha: 5 e 6 Perde: 5 e 6 Ganha: 7 M3: Lista de nós solicitados G1G

43 Definição das Políticas P3 e P4: envio de mensagens M P e M D G1 G

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