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Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio Fernando Henrique Gielow Aldri Luiz dos Santos (Orientador)

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Apresentação em tema: "Minimizando Hot Spots no Roteamento em Redes de Sensores Sem Fio Fernando Henrique Gielow Aldri Luiz dos Santos (Orientador)"— 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

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

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

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

5 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 Roteamento nas RSSF [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 são áreas sobrecarregadas com tráfego constante de dados Em redes com transmissões N para 1 acontece próximo do sink Mitigação: Mobilidade [3], Clusters desiguais [4] Hot spots [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) OTIMIZAÇÃO DE ROTAS MANUTENÇÃO DE ROTAS GERENCIAMENTO DE ROTAS APLICAÇÃO ENCAMINHAR DADOS SENSOREAR DADOS 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 Energia Interna aos clusters Externa aos clusters Rotas Manutenção Otimização

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

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

11 RRUCR Clustering & Backbone inicial Clustering 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 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 RRUCR Coleta de dados & Manutenção

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 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 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] (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, [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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