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Redes de Sensores Sem Fio Luciano Gonda Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca Julho - 2005 I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em.

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1 Redes de Sensores Sem Fio Luciano Gonda Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca Julho I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

2 Redes de Sensores Sem Fio Fatores: –Desenvolvimento das tecnologias: Microprocessadores Sistemas eletro-mecânicos (MEMS) Comunicação sem fio Conseqüência –Utilização de RSSF para controle e monitoramento nas mais diversas áreas (saúde, controle de ambientes, militar, etc) I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

3 Redes de Sensores Sem Fio I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Loureiro et al., 2003

4 Redes de Sensores Sem Fio Principais características –Conjunto de nós distribuídos –Distribuição não-pré determinada –Transmissão multi-hop –Topologia pode se modificar constantemente I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

5 Redes de Sensores Sem Fio Principais componentes –Nós sensores Autônomos, com capacidade de: –Processamento –Sensoriamento –Comunicação Limitação de recursos –Processamento (8 bits, freqüência 10MHz) –Memória (128KB a 1 MB) –Transmissão (1 Kbps a 1 Mbps) –Bateria (depende do fabricante) I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

6 Redes de Sensores Sem Fio Principais componentes –Nós sensores I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

7 Redes de Sensores Sem Fio Exemplos de Nós Sensores I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Xbow, 2005

8 Redes de Sensores Sem Fio Principais componentes (cont.) –Nós de interface com outras redes Denominados de gateways Conectam a RSSF a outras redes I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Loureiro et al., 2003

9 Redes de Sensores Sem Fio Exemplos de Gateways I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Xbow, 2005

10 Redes de Sensores Sem Fio Funcionamento –Principais funcionalidades Estabelecimento da RSSF Manutenção Sensoriamento Processamento Comunicação –Ocorrem simultaneamente –Podem ocorrer em diferentes instantes I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

11 Redes de Sensores Sem Fio Funcionamento I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Estabelecimento Manutenção Sensoriamento Processamento Comunicação

12 Redes de Sensores Sem Fio –Estabelecimento da RSSF I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Loureiro et al., 2003

13 Redes de Sensores Sem Fio Manutenção –Prolongar tempo de vida da RSSF Reduzir imprevisibilidade Atender requisitos da aplicação Pode implicar em: –Nova distribuição da rede –Nova organização da rede I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

14 Redes de Sensores Sem Fio Processamento –Processamento de suporte Comunicação Gerenciamento Manutenção –Processamento de informações Atividades da aplicação ou colaboração Ações estimuladas por eventos I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

15 Redes de Sensores Sem Fio Arquitetura de Comunicação I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Camada Física Camada de Enlace Camada de Rede Camada de Transporte Camada de Aplicação

16 Redes de Sensores Sem Fio Camada Física –Meios de transmissão Rádio Freqüência (RF) –Ondas eletromagnéticas –Modos de operação »Transmissão, recepção, idle e sleep. –Codificação e Modulação I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

17 Redes de Sensores Sem Fio Camada de Enlace –Auto-organização Estabelecimento da rede Mudanças na rede –Acesso ao meio físico –Otimizar consumo de energia I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

18 Redes de Sensores Sem Fio Camada de Rede –Endereçamento Identificação não individual de nós –Roteamento Centrado em dados Classificação –Roteamento Plano –Roteamento Hierárquico –Roteamento Geográfico I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

19 Redes de Sensores Sem Fio Camada de Rede I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Ruiz et al. 2004

20 Redes de Sensores Sem Fio Áreas de aplicação –Monitoramento de ambientes –Agricultura de Precisão –Outros: Saúde –Monitoramento de pacientes Militar –Detecção de tanques inimigos I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

21 Redes de Sensores Sem Fio Monitoramento de Ambientes I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Szewczyk et al., 2004

22 Redes de Sensores Sem Fio Monitoramento de Ambientes I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Xbow, 2005

23 Redes de Sensores Sem Fio Agricultura de Precisão –Construção de Mapas Obter informações em tempo real –Sensores espalhados de acordo com a divisão em grade –Em cada grade, diversos sensores e um nó sorvedouro (sink node) –Aplicação em Parreiras Monitoramento: –Temperatura –Luminosidade –Umidade do solo e do ambiente I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

24 Redes de Sensores Sem Fio Agricultura de Precisão –Considerações Proteção aos nós sensores Medição de outras grandezas importantes é necessário Perdas de Sensores –Passagem de máquinas agrícolas –Baterias I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

25 Redes de Sensores Sem Fio Casas de Vegetação I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS Fonte: Cansado, 2003.

26 Redes de Sensores Sem Fio Casas de Vegetação –Monitorar variáveis ambientais Temperatura –Máxima, mínima;Diurna, noturna;DIF(Diferential Between Day/Night Temperature) Umidade –Crescimento e hidratação Radiação luminosa –Fotossíntese, intensidade luminosa, fotoperíodo CO 2 –Nutriente(Carbono) e fotossíntese I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

27 Redes de Sensores Sem Fio Casas de Vegetação –Monitorar de forma distribuída: Sensores espalhados pela casa de vegetação Condições ambientais de forma pontual –Estação base próxima à casa de vegetação –Flexibilidade e facilidade na instalação I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

28 Redes de Sensores Sem Fio Casas de Vegetação –Considerações Maioria das variáveis podem ser monitoradas por RSSF Mobilidade, flexibilidade e escalabilidade Sensoriamento distribuído Possibilidade de troca de baterias ou adaptação de fonte de alimentação I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

29 Redes de Sensores Sem Fio Considerações Finais –RSSF na área agrícola é um campo de pesquisa promissor –Possível aplicação na Zootecnia de Precisão –Desafios Atuadores sem fio Sensores para medição de grandezas agrícolas Redução no tamanho dos nós sensores Transmissão de dados via Internet I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

30 Redes de Sensores Sem Fio Próximas etapas –Simulação utilizando Network Simulator2 Tiny OS –Viabilidade de utilização de Tecnologia Adaptativa em RSSF I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

31 Luciano Gonda Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca GPEC – LAA – Julho I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS


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