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Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio

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Apresentação em tema: "Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio"— Transcrição da apresentação:

1 Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio
Fernando Henrique Gielow Aldri Luiz dos Santos (Orientador) NR2 – Universidade Federal do Paraná CTIC CSBC ----- Meeting Notes (18/10/10 17:58) ----- teste 1 1

2 Roteiro Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) Roteamento nas RSSF Hot spots
CEA RRUCR Definição do raio dos sensores Clustering & Backbone inicial Rotação de líderes Coleta de dados & Manutenção Avaliação de desempenho Conclusão 2

3 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)
Sensores: dispositivos com recursos escassos [1] Pouca capacidade de processamento Tempo de vida limitado: bateria Imote2 TelosB Mica2 Iris Micaz [1] (Crossbow Technology)

4 Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)
Aplicações Monitoramento remoto Monitoramento urbano Sistemas de segurança

5 Roteamento nas RSSF Clustering (agrupamento) [2]
Roteamento de maneira geral apenas em cima dos líderes ( ) Permite agregação de dados Limita transmissões de dados Facilita o reuso de recursos ou canais [2] Dechene DJ, Jardali AE, Luccini M, and Sauer A. A survey of clustering algorithms for wireless sensor networks. Project Work, Hamburg University of Technology, Germany, 2006.

6 Hot spots Hot spots são áreas sobrecarregadas com tráfego constante de dados Em redes com transmissões N para acontece próximo do sink Mitigação: Mobilidade [3], Clusters desiguais [4] [3] Vlajic, N. and Stevanovic, D. (2009). Sink mobility in wireless sensor networks: a (mis)match between theory and practice. In IWCMC, pages 386–393. [4] Chen, G., Li, C., Ye, M., and Wu, J. (2009). An unequal cluster-based routing protocol in wireless sensor networks. Wirel. Netw., 15(2):193–207.

7 A arquitetura proposta Cluster-based Energy Architecture (CEA)
Energia Interna aos clusters Externa aos clusters Rotas Manutenção Otimização OTIMIZAÇÃO DE ROTAS MANUTENÇÃO GERENCIAMENTO DE ROTAS APLICAÇÃO ENCAMINHAR DADOS SENSOREAR COLETA DE DATOS GERÊNCIA DE ENERGIA INTER-CLUSTERS GERÊNCIA DO BACKBONE CLUSTERING DESIGUAI DEFINIÇÃO DE ESCOPOS GERÊNCIA DE ENERGIA INTRA-CLUSTER ENERGY DATA SOLICITAR INFORMAÇOES DE ENERGIA MONITOR DE ENERGIA ROTAÇÃO DADOS DE ENERGIA

8 O protocolo proposto Rotation Reactive Unequal Cluster based Routing (RRUCR) Protocolo multi-hop baseado em clusters para redes com tráfego do tipo N para 1 Aplicações de coleta de dados por exemplo Clusters desiguais para mitigar o hot spot Manutenção dinâmica das rotas

9 Fases do RRUCR Definição do raio dos sensores
Clustering & Backbone inicial Rotação de líderes Coleta de dados & Manutenção 9

10 RRUCR Definição do raio dos sensores
Potências de transmissão ordenadas e indexadas Sink cobre as potências de transmissão utilizadas 4 3 2 1

11 RRUCR Clustering & Backbone inicial
Clusters proporcionais à sua ditância até a base Mitigar o afunilamento das rotas, o Hot Spot Backbone inicial Processo iniciado pelo sink Mensagens propagadas onda à onda pelos líderes Atualizando a rota, e repassando a mensagem 1x

12 RRUCR Rotação de líderes
Balancear consumo de energia interno Prolongar o tempo de vida Pode gerar quebra de enlaces, quando líderes mais distantes são selecionados Forçar atualização das rotas de quem rotacionou ( ) e de quem se comunicava com o antigo líder ( )

13 RRUCR Coleta de dados & Manutenção
Sensores normais enviam seus dados aos líderes Os líderes roteam os dados até a base com abordagem multi-hop A mensagem de dados tem um campo que identifica a distância do sensor até o sink Utilizado para atualizar as rotas Se for necessária e um sensor com distância menor que a do sensor em questão até o sink for achada Abordagem reativa, sem muito overhead

14 Avaliação de desempenho Parâmetros
1000x1000m 700 sensores Energia inicial entre 0.9 e 1.1 J 32 bytes de dados gerados à cada 0.1s, 1% de prob. 5000s Parâmetros de rádio de acordo com o Mica2 [1] 3 Cenários Sem falhas Falhas perto do sink Falhas longe do sink Simulador ns-2.30 35 simulações – intervalo de confiança de 95% Comparação com o UCR [3]

15 Avaliação de desempenho
21% 17% 13%

16 Avaliação de desempenho

17 Conclusão Hot spot mitigado Quantidade balanceada de clusters
Menos mortes próximas ao sink, maior tempo de vida Quantidade balanceada de clusters RRUCR aumentou o tempo de vida de redes sem falhas em 21.36%, em relação ao UCR Melhor taxa de entrega de dados

18 Conclusão Página do projeto com mais informações
Código disponível sob licença LGPL Simulação ns-2.30 Script instalação para contato:

19 Referências [1] http://www.xbow.com/ (Crossbow Technology)
[2] Dechene DJ, Jardali AE, Luccini M, and Sauer A. A survey of clustering algorithms for wireless sensor networks. Project Work, Hamburg University of Technology, Germany, 2006. [3] Vlajic, N. and Stevanovic, D. (2009). Sink mobility in wireless sensor networks: a (mis)match between theory and practice. In IWCMC, pages 386– 393. [4] Chen, G., Li, C., Ye, M., and Wu, J. (2009). An unequal cluster-based routing protocol in wireless sensor networks. Wirel. Netw., 15(2):193–207.

20 Publicações Gielow, F. H., e Santos, A. L. (2009). Um protocolo de roteamento baseado em clusters desiguais para minimizar Hot Spots em RSSF. XIV Workshop de Gerência e Operação de Redes e Serviços, Maio. Gielow, F. H., e Santos, A. L. (2010). Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio. XXIX Concurso de Trabalhos de Iniciação Científica – Sociedade Brasileira de Computação (SBC), Julho Prêmio de primeiro Lugar Gielow, F. H., e Santos, A. L. (2010). Um Protocolo de Roteamento Reativo a Rotações para Minimizar Hot Spots em Redes de Sensores Sem Fio. Revista Eletrônica de Iniciação Científica (REIC), Ano X, Volume III, Setembro. Dúvidas?


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