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Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate.

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Apresentação em tema: "Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate."— Transcrição da apresentação:

1 Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate Ricardo Massa Orientador Universidade Federal de Pernambuco Centro de Informática Abril/2011

2 REDE SENSORES SEM FIO - WSN

3 PROBLEMA Qual protoloco de roteamento implantar visando à otimização do consumo de energia?

4 RELEVÂNCIA Limitação suprimento de energia Implantação da WSN em áreas de difícil acesso Abordagem tradicional de análise Tempo de vida da rede => Inoperabilidade Manutenção e substituição de baterias Medições após instalação do protocolo na WSN

5 VANTAGENS DA MODELAGEM Não é necessária a implantação física da rede Permite avaliar diversas configurações e cenários rapidamente. Possibilita determinar previamente conjunto de características com objetivo de otimizar o consumo de energia Reduz os custos

6 FERRAMENTA DE MODELAGEM Redes de Petri Coloridas

7 TRABALHOS RELACIONADOS Modelos matemáticos simplificados Topologias específicas Protocolos específicos Aplicações específicas O foco desta proposta de trabalho é a construção de um modelo simulável parametrizável

8 MODELAGEM

9 MODELAGEM DOS DADOS SENSORIAMENTO TRANSMISSÃO RECEPÇÃO INUNDAÇÃO Id Nó Origem Sensoriamento Nó Destino Roteamento Medida coletada Energia residual (id, nó origem, nó destino, medida, eResidual)

10 Evolua para uma modelagem dinâmica MODELAGEM DA BATERIA MODELAGEM LINEAR C bateria = mAs (Pilha alcalina AA) C f = C i – It C f :Capacidade final (mA.s) C i :Capacidade inicial (mA.s) I :Corrente (mA) T :Tempo operação (s)

11 MODELAGEM DO CONSUMO (ESTADOS OPERAÇÃO) SENSORIAMENTO TRANSMISSÃO RECEPÇÃO Corrente Operação (mA) Duração (ms) DATASHEETS ou MEDIÇÃO

12 MÉTRICAS Tempo de vida da rede Consumo médio de energia por nó da rede Desvio padrão da energia residual média por nó da rede (mapa de energia)

13 LIMITAÇÕES ATUAIS DA MODELAGEM (Questões não consideradas) Colisões na camada MAC Taxa de falhas de canal de comunicação (*) Taxa de falhas do nó sensor (*) Mobilidade dos nós

14 NÓ SENSOR - CPN TOOLS

15

16 Módulo Bateria

17 Módulo Recepção

18 Módulo Sensoreamento

19 Módulo Descarte

20 Módulo Transmissão

21 ROTEAMENTO Topologia REDE Próximo Nó Modelo da REDE Protocolo Roteamento

22 RESULTADOS TEÓRICOS (Datasheets) Bateria : Transmissão : Recepção : Sensoriamento : Valores em mA.ms

23 REDE WSN

24 RESULTADO Único sensorTodos Sensores

25 EM DESENVOLVIMENTO

26 CENÁRIOS SIMULAÇÃO TOPOLOGIA REDE SENSORIAMENTO Nº sensores e gateways Distribuição dos nós Distância entre nós Ativo e Reativo Distribuição dos eventos

27 MEDIÇÃO CONSUMO NÓ SENSOR Sensoriamento/Transmissão/Recepção (Utilizando Osciloscópio: consumo x distância entre nós) Medição 1 Medição 2

28 PROTOCOLOS ROTEAMENTO Selecionar e implementar os protocolos de roteamento REDE WSN MODELO – EM JAVA

29 VALIDAÇÃO DO MODELO COMPARAR COM MEDIÇÃO NA REDE IMPLANTADA COMPARAR COM OUTROS MODELOS EXISTENTES Como medir a capacidade residual das baterias?

30 BIBLIOGRAFIA [1] Yu, L. and Ephremides, A. Chapter 6: Detection, Energy, and Robustness in Wireless Sensor Networks, in Mobile, Wireless, and Sensor Networks. IEEE Press [2] S. Lee, C. Kim C. and S. Kim, Constructing energy efficient wireless sensor networks by variable transmission energy level control, IEEE international conference and information technology (2006). [3] Chang, C., Nagel, D.J., Muftic, S., Measurement of Energy Costs of Security in Wireless. Sensor Nodes. In: The 16th IEEE ICCCN (2007). [4] S. Zairi, B. Zouari and E.Niel. Configuration of sensor networks by energy minimization. The 2th IEEE ICSTA (2008). [5] Raja, J., Antonio,R. and Gregory, H., Radio Sleep Mode Optimization in Wireless Sensor Networks. IEEE transactions on mobile computing, vol. 9, no. 7, july [6] Geoff, M.,Neil, W., Nick, H. and Bashir, Energy-Aware Simulation for Wireless Sensor Networks. IEEE Communications [7] Min, M., Xiaoling, W., Hui, X., Byeong-Soo J., Sungyoung L.,Young-Koo L. Energy Efficient Routing in Multiple Sink Sensor Networks. 5th International Conference on Computational Science and Applications. IEEE [8] Walid, C., Mohamed, M., and Walid, F. A Behavioural Study of Nodes to Conserve Energy in Wireless Sensor Networks. International Conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale [9] Jamal, A., Ahmed, K., Routing techniques in wireless sensor networks: a survey. IEEE Wireless Communications

31 SUGESTÕES EQUESTIONAMENTOS SUGESTÕES E QUESTIONAMENTOS


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