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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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 CO2 Nutriente(Carbono) e fotossíntese I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS

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

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

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

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

Luciano Gonda Orientador: Prof. Dr. Carlos Eduardo Cugnasca GPEC – www.gpec.ucdb.br LAA – www.pcs.usp.br~laa Julho - 2005 I WORPEC - Workshop de Pesquisa e Desenvolvimento em Engenharia e Computação Campo Grande – MS