Roteamento em Rede de Sensores
Sem Fio (RSSF)
Estêvão B. Saleme
Universidade Federal do Espírito Santo – UFES
Programa de ...
2
Objetivos
 Apresentar conceitos sobre Roteamento
em RSSF
 Caracterizar os principais métodos de
Roteamento em RSSF
3
Agenda
 Introdução
 Classificação das técnicas de roteamento
 Protocolos de roteamento
 Plano (e Centrado em dados)
...
4
Introdução
 Roteamento -> selecionar caminhos entre origens e destinos
com o objetivo de permitir a comunicação entre o...
5
Fatores determinantes
 Diferencial RFSS -> eficiência energética
 Algoritmos procuram manter os nós em espera o maior ...
6
Exemplo de uma estrutura com múltiplos
nós, onde cada nó repassa a informação
até que o
sorvedouro
seja
alcançado
Difere...
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Classificação das técnicas
 Quanto a Estrutura de Rede (AL-KARAKI; KAMAL, 2004):
 Flat-based (Plano) - todos os nós te...
8
 Quanto a Descoberta de Rota:
 Proativos:
• Semelhante aos protocolos de rede cabeada
– Percurso conhecido antes de se...
9
Classificação das técnicas
(AL-KARAKI; KAMAL, 2004)
10
Classificação 2004
(AL-KARAKI; KAMAL, 2004) – 3907 citações27 técnicas
Estrutura Operação
11
Classificação 2005
Adaptado de (AKKAYA; YOUNIS, 2005) – 3595 citações21 técnicas
12
Classificação 2013
(PANTAZIS et. al, 2013) – 244 citações
56técnicas
13
Protocolos – Roteamento
Centrado em dados
 Flooding & gossiping
 Usam técnica de inundação
 Transmitem para vizinhos...
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Protocolos – Roteamento
Centrado em dados
 SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation)
 Tenta evitar os p...
15
Protocolos – Roteamento
Centrado em dados
 Directed Diffusion (Difusão Direcionada)
 Cria atributos com informações n...
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Protocolos – Roteamento
Hierárquico
 LEACH (1/2) (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)
 São formados clusters di...
17
Protocolos – Roteamento
Hierárquico
 LEACH (2/2)
Fonte: http://pubs.sciepub.com/ajst/2/1/1/
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Protocolos – Roteamento
Hierárquico
 TEEN (Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol)
 Similar ao ...
19
Protocolos – Roteamento
Hierárquico
 PEGASIS (1/2) (Power Efficient GAthering in Sensor Information Systems)
 Baseado...
20
Protocolos – Roteamento
Hierárquico
 PEGASIS (2/2)
Fonte: http://pt.slideshare.net/ZubinBhuyan/energy-efficient-data-g...
21
Protocolos – Roteamento
Geográfico
 GAF (Geographic Adaptive Fidelity)
 Desliga nós sensores que que não estão monito...
22
Protocolos – Roteamento
Geográfico
 GEAR (1/2) (Geographic and Energy-Aware Routing)
 Considerado um complemento de D...
23
Protocolos – Roteamento
Geográfico
 GEAR (2/2)
• 2 fases:
• Encaminhamento de pacotes para
a região-alvo
• Verifica co...
24
Protocolos – RPL (1/4) (IPv6
Routing Protocol for Low-power and lossy networks)
 Introdução
 6LoWPAN (RFC6282) e rote...
25
Protocolos – RPL (2/4)
 RPL -> 3 categorias de padrões de tráfego:
 Multipoint-to-point - nós periodicamente enviam m...
26
Protocolos – RPL (3/4)
 Protocolo de vetor de distâncias
com rank
 O rank de um nó define sua
posição inicial em rela...
27
 Flexível: suporta aplicações com diferentes requisitos
através de Funções Objetivo (OF) e padrões de trafego
 OF esp...
28
Conclusão
 Principal requisito é comunicação com eficiência
energética
 Ao contrário das redes tradicionais, o roteam...
29
 J. N. Al-Karaki and A. E. Kamal. 2004. Routing techniques in wireless sensor networks: a
survey. Wireless Commun. 11,...
30
Obrigado pela atenção!
 Estêvão Bissoli Saleme
br.linkedin.com/in/estevaosaleme
http://lattes.cnpq.br/8757661847246456...
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Roteamento em Rede de Sensores Sem Fio (RSSF)

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Seminário sobre Roteamento em Rede de Sensores Sem Fio apresentado por Estêvão Bissoli Saleme durante o curso da disciplina Rede de Sensores Sem Fio (WSN) e Internet das Coisas (IoT) ministrada pelo Professor Dr. José Gonçalves Pereira Filho Vitória, ES, 05/11/2015. Programa de Pós-Graduação em Informática/UFES.

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  • características que distinguem as RSSFs e RSSFMs das redes convencionais e das
    redes ad hoc sem fio (AKKAYA; YOUNIS, 2005) (PERKINS, 2000) são:
    Impossibilidade de utilizar endereçamento global na deposição de uma
    grande quantidade de nós sensores. As soluções clássicas baseadas em IP
    não podem ser aplicadas nas RSSFs e nas RSSFMs.
    As aplicações de RSSF e RSSFM necessitam que os dados coletados no
    campo monitorado sejam encaminhados para um nó sorvedouro,
    diferentemente das redes convencionais de comunicação.
    Pode haver redundância nos dados enviados para o nó sorvedouro, já que
    mais de um nó pode sensoriar a ocorrência de um evento. Assim, é possivel
    explorar essa redundância utilizando correlação espacial, fusão de dados,
    entre outros, através de algoritmos de roteamento que visam reduzir o
    consumo energético da rede.
    Os nós sensores tipicamente possuem recursos limitados, exigindo assim um
    gerenciamento cauteloso de seus recursos.
  • Boukerche (2008) discute diferentes estratégias que podem ser adotadas para definir um
    protocolo de roteamento. Por exemplo, pode-se priorizar rotas que utilizam nós com maior
    disponibilidade de energia, ou simplesmente definir rotas que utilizam menor número de nós.
    Um protocolo de roteamento deve considerar aspectos inerentes aos nós, como
    disponibilidade de energia, capacidade de processamento, volume de troca de pacotes (dados),
    tamanho da rota, entre outros (BOUKERCHE, 2008; ZHANG e LI, 2009; YICK,
    MUKHERJEE e GHOSAL, 2008). Karl e Willing (2007) afirmam que dificilmente se
    consegue agregar todos esses aspectos em um único protocolo de roteamento. A prioridade de
    um aspecto em relação ao outro e a demanda da aplicação é que caracterizam um protocolo de
    roteamento.
    --
    O protocolo de roteamento de dados em uma RSSF é um conjunto de regras que são
    responsáveis por estruturar logicamente a comunicação, seja ela entre os nós, ou entre os nós
    e o observador. Protocolos de roteamento das redes convencionais apresentam sérias
    limitações quando utilizados em RSSF, uma vez que no modelo clássico essencialmente cada
    nó da rede recebe um dado e retransmite para todos os nós Vizinhos, ou há um computador
    servidor que conhece todas a rota entre os nós da rede. Em RSSF esse comportamento
    causaria um grande volume de transmissão de pacotes e, principalmente, consumo excessivo
    de energia dos nós, além do fato de não ser possível estabelecer um esquema global de
    endereçamento, já que os nós não possuem uma identificação global na rede (como um
    número IP7).
    Dessa forma, o desempenho do protocolo de roteamento é influenciado pelo dinamismo
    da topologia das RSSF, assim como pelo modelo de troca de dados. Por isso, é necessário
    escolher ou desenvolver protocolos de roteamento eficazes, levando em consideração
    diferentes contextos, com base nos objetivos de roteamento e na demanda da aplicação.
    --
    Em uma RSSF, cada nó tem a capacidade de coletar dados e transmiti-los a um nó
    sorvedouro (sink), que por sua vez os encaminha ao observador. Esse encaminhamento não
    ocorre obrigatoriamente por meio de uma conexão ponto-a-ponto. Quando um nó está distante
    do sorvedouro, pode ser necessário estabelecer uma estrutura que envolva múltiplos nós, de
    modo que cada nó repassa a informação até que o sorvedouro seja alcançado. A Figura 8
    exemplifica esse comportamento, nela o nó A envia seus dados para o sorvedouro por meio
    do repasse dos nós B, C e D. O protocolo de roteamento é importante para que essa tarefa seja
    efetuada com sucesso e de maneira eficiente, promovendo esforço cooperativo entre os nós.
  • No roteamento plano todos os nós são considerados iguais do ponto devista funcional, ou seja, a atividade de roteamento é tratada de formaidêntica por todos os nós da rede.
    No roteamento hierárquico são estabelecidas duas classes distintas denós: nós fontes e líderes de grupo (cluster heads). Os nós fontessimplesmente coletam e enviam os dados para o líder de seu grupo quepode executar uma fusão/agregação destes dados antes de enviá-lo parao ponto de acesso. Todos os nós são considerados iguais do ponto de vistafuncional.
    O roteamento geográfico utiliza informações geográficas para rotear seusdados. Estas informações costumam incluir a localização dos nós vizinhos.Os dados de localização podem ser definidos a partir de um sistema decoordenadas globais (GPS - Global Position System) ou mesmo de umsistema local válido somente para os nós da rede ou válidos somente parasubconjuntos de nós vizinhos.
    --
    Roteamento centrado em dados buscam agragar dados redundantes gerados em múltiplos nós sensores fontes (detectores de evento) ao longo do encaminhamento dos dados até o nó sink com intuito de reduzir o número de transmissões e economizar energia.
    --
    No roteamento plano, todos os nós presentes no campo monitorado possuem
    papéis! funcionalidades idênticos, ou seja, não existe nenhum nó líder que poderá
    decidir o comportamento dos demais nós da rede.
    No roteamento hierárquico, pode haver nós sensores que desempenhem
    diferentes funcionalidades na rede. Por exemplo, um nó sensor no campo
    monitorado fica responsável por receber os dados dos demais nós da rede e
    encaminha-los até o nó sorvedouro.
    No roteamento baseado em localização, exploram-se as posições dos nós
    sensores com intuito de construir rotas menores para auxiliar no encaminhamento
    dos dados coletados pelos nós sensores (AL-KARAKI; KAMAL, 2004).
  • Em (LAMBROU; PANAYIOTOU, 2009) os protocolos de roteamento para
    RSSF e RSSFM foram classificados em:
    Proativos: são protocolos de roteamento similares aos protocolos de rede
    cabeada, pois o percurso é conhecido antes mesmo de ser requisitado, ou
    seja, os nós podem encaminhar os dados para o sink sem ocorrer a
    necessidade do envio de mensagens de controle com intuito de descobrir a
    rota (LAMBROU; PANAYIOTOU, 2009).
    Reativos ou sob demanda (on demand): são protocolos de roteamento que,
    ao contrário dos protocolos proativos, determinam a rota somente quando
    necessário, ou seja, quando ocorre uma comunicação ou quando ocorre um
    evento. Esse tipo de protocolo remove a necessidade de atualizações
    constantes de rota para as rotas que não estão em uso no momento. Mas por
    outro lado, pode causar um atraso no início da comunicação, pois a rota
    precisa ser descoberta (LAMBROU; PANAYIOTOU, 2009).
    Híbridos: são protocolos que visam combinar o melhor das abordagens
    citadas (proativo e reativo) em um mesmo protocolo. Um exemplo de
    protocolo que utiliza essa combinação é o ZoroMSN (NASSER; AL-YATAMA;
    SALEH. 2011).
    --
    Outra classificação diz respeito a como os emissores encontram os destinatários das mensagens, e resulta em três classificações: protocolos proativos,reativos e híbridos. Nos protocolos proativos, as rotas são calculadas em um primeiro momento, antes do envio da mensagem. Assim, no momento de enviar a mensagem, o protocolo consulta uma tabela (roteamento) para decidir por qual caminho a mensagem deve seguir. Nos protocolos reativos, as rotas são calculadas dinamicamente, isto é, quando há a necessidade de enviar uma mensagem é feito o cálculo de roteamento; assim, o protocolo não mantém tabela de roteamento. Os híbridos usam uma combinação das duas técnicas. Portanto, os protocolos proativos são melhores para ambientes com um número fixo de nós e os reativos para ambientes onde os nós são móveis.
  • 3900 CITAÇÕES
  • Comparativo entre os protocolos de roteamento.
    Classificação quanto a estrutura de rede.
  • 3500 CITAÇÕES
  • 244 citações
  • Flooding e Gossiping s˜ao dois protocolos utilizados por redes de sensores sem anecessidade de algoritmos de roteamento e manuten¸c˜ao de topologia.Em Flooding, osn´os sensores enviam seus dados para seus vizinhos que por sua vez encaminham adianteat´e o processo alcan¸car o coletor.
  • SPIN protocolo. Nó A começa por anunciar seus dados para o nó B (a). Nó B responde através do envio de um pedido para o nó A (b). Depois de receber os dados solicitados (C), o nó B, em seguida, envia anúncios aos seus vizinhos (D), que por sua vez enviam solicitações de volta para B (e-f).
    Evento ocorre em A. Ao disseminar para B, B anuncia para outros que estão interessado no evento que ocorreu em A.
  • Propaga uma vez o interesse para os vizinhos, que fazem cache e propagam o interesse até encontrar o evento.
    gradientes de dados é devolvido para o nó que expressou interesseInteresses tem tempo de expiração
  • Líder são escolhidos aleatoriamente utilizando a Distribuição de Bernolli
  • Figura obtida de http://pubs.sciepub.com/ajst/2/1/1/
  • http://pt.slideshare.net/ZubinBhuyan/energy-efficient-data-gathering-protocol-in-wsn
  • n´o sensor 1 pode atingir os n´os sensores 2, 3 e 4 que s˜ao seus vizinhos eos n´os sensores 2,3 e 4 podem alcan¸car o n´o sensor 5. Assim os n´os sensores 2,3 e 4 s˜aoequivalentes e dois deles podem entrar no estado de dormˆencia.
    Estados dos nós
    Descoberta: onde os nós sensores descobrem seus vizinhos
    Ativo: quando o nó sensor participa do roteamento
    Dormência: quando o rádio esta desligado
  • Encaminhamento de pacotes para a regi˜ao-alvo: o n´o sensor verifica com seus vizinhos se h´a algu´em pr´oximo ao destino. Se houver mais de um, esses s˜ao selecionadoscomo pr´oximos saltos para o destino. Se n˜ao existe ningu´em significa, que h´a umburaco, nesse caso o protocolo escolher´a um dos n´os sensores baseados na fun¸c˜ao decusto aprendido.2. Encaminhamento dos pacotes dentro da regi˜ao: se o n´o sensor destino est´a dentroda pr´opria regi˜ao, esse pode difundir a informa¸c˜ao por inunda¸c˜ao restrita ou encaminhamento geogr´afico. Inunda¸c˜oes restritas n˜ao s˜ao aconselhadas para redes desensores densamente implantadas, nesse caso o encaminhamento geogr´afico ´e maisaconselhado. A Figura 2.16 adaptada de Xu et al. (XU; HEIDEMANN; ESTRIN, 2001)demonstra estas etapas.
  • DAG é um grafo dirigido sem ciclo (teoria de grafos); isto é,
    para qualquer vértice v, não há nenhuma ligação dirigida começando e acabando em v.
  • Para construir e manter o DODAG, o protocolo RPL define mensagens ICMPv6denominadas DODAG Information Object - DIO para a descoberta de vizinhos e o estabelecimento de rotas. Na formac¸ao da topologia, cada n ˜ o raiz constr ´ oi um pacote ´ DIO e oenvia para todos os filhos. Qualquer filho que decide se juntar ao DAG repassa o DIO adiante, para os seus proprios filhos. O ´ DIO contem um valor do ´ Rank do no, que ´ e incremen- ´tado quando o filho se junta ao DAG. Alem disso, os n ´ os podem armazenar um conjunto ´de pais e irmaos candidatos, que podem ser usados se o pai preferencial est ˜ a incapacitado ´de rotear trafego. O ´ DIO tambem ´ e usado para indicar a ´ OF. Por fim, a propagac¸ao de ˜rotas e implementada com o algoritmo Trickle [Levis et al. 2011] (escalona o envio de ´mensagens DIO visando sempre minimizar a quantidade de DIOs transmitidos e garantirum tempo de convergencia baixo para a rede). ˆ
  • Os algoritmos de roteamento para as RSSFs que utilizam somente nós ons
    possuem uma complexidade menor e conseguem definir a topologia da rede com
    uma maior facilidade, pois não necessitam da connrmação da posição de cada nó
    sensor a cada intervalo de tempo, já que os nós são estáticos e não possuem
    mobilidade. Diferentemente dos algoritmos para as RSSFs, os algoritmos utilizados
    em RSSFMs têm a árdua tarefa de da atualizar a topologia rede utilizando o mínimo
    de comunicação (transmissões) para que possa utilizar a mobilidade dos nós ou do
    sink a favor da execução de um roteamento mais eficiente dos dados coletados na
    rede (MUNIR et al., 2007).
    --
    é necessário
    escolher ou desenvolver protocolos de roteamento eficazes, levando em consideração
    diferentes contextos, com base nos objetivos de roteamento e na demanda da aplicação.
  • Roteamento em Rede de Sensores Sem Fio (RSSF)

    1. 1. Roteamento em Rede de Sensores Sem Fio (RSSF) Estêvão B. Saleme Universidade Federal do Espírito Santo – UFES Programa de Pós Graduação em Informática - PPGI Laboratório de Pesquisa em Redes e Multimídia – LPRM Seminário da disciplina WSN e IoT – Professor Dr. José Gonçalves Pereira Filho Vitória, ES, 05/11/2015
    2. 2. 2 Objetivos  Apresentar conceitos sobre Roteamento em RSSF  Caracterizar os principais métodos de Roteamento em RSSF
    3. 3. 3 Agenda  Introdução  Classificação das técnicas de roteamento  Protocolos de roteamento  Plano (e Centrado em dados)  Hierárquico  Geográfico  RPL  Conclusão  Referências
    4. 4. 4 Introdução  Roteamento -> selecionar caminhos entre origens e destinos com o objetivo de permitir a comunicação entre os mesmos  Características que distinguem RSSF de redes tradicionais (AKKAYA; YOUNIS, 2005):  Inviabilidade de utilizar endereçamento global no uso de uma grande quantidade de nós sensores  Dados coletados no campo monitorado precisam ser encaminhados para um nó sorvedouro  Pode haver redundância nos dados enviados para o nó sorvedouro (fusão de dados, correlação espacial, etc.). Algoritmos de roteamento para reduzir consumo energético  Uso cauteloso dos recursos, devido às limitações do hardware Ainda é atual?
    5. 5. 5 Fatores determinantes  Diferencial RFSS -> eficiência energética  Algoritmos procuram manter os nós em espera o maior tempo possível e além de otimizar o tráfego de dados  Fatores que afetam diretamente o processo de encaminhamento (AL-KARAKI; KAMAL, 2004):  Distribuição dos sensores (densidade e posicionamento)  Consumo de energia  Heterogeneidade dos sensores (temperatura, imagem, etc)  Tolerância a falhas  Quantidade de sensores  Mobilidade (sensores)  Área de cobertura  Redundância de distribuição (consumo desnecessário)  Privacidade
    6. 6. 6 Exemplo de uma estrutura com múltiplos nós, onde cada nó repassa a informação até que o sorvedouro seja alcançado Diferentes Estratégias  Desempenho do protocolo de roteamento é influenciado pelo dinamismo da topologia das RSSF  Diversas estratégias:  Ex. 1: priorizar rotas com maior disponibilidade de energia  Ex. 2: definir rotas que utilizam menor número de nós (SANTOS, 2013) (Sink)
    7. 7. 7 Classificação das técnicas  Quanto a Estrutura de Rede (AL-KARAKI; KAMAL, 2004):  Flat-based (Plano) - todos os nós tem o mesmo papel  Hierarquical-based (Hierárquico) - nós possuem papéis diferentes (líderes) • Ex.: nós fonte coletam e enviam informações para líderes que executarão fusão/agregação para enviar ao sink  Location-based (Geográfico) - dados são roteados de acordo com a posição geográfica dos nós  A estrutura de roteamento “Plano” remete à estrutura de roteamento “Centrada em Dados” (AL-KARAKI; KAMAL, 2004) (AKKAYA; YOUNIS, 2005): • Sink envia consultas baseadas em dados e aguarda dados dos sensores
    8. 8. 8  Quanto a Descoberta de Rota:  Proativos: • Semelhante aos protocolos de rede cabeada – Percurso conhecido antes de ser requisitado  Reativos ou sob demanda • Determinam a rota somente quando necessário – Ativado por evento • Remove a necessidade de atualizações de rota • Pode ocorrer atraso na comunicação por não possuir tabela de rota  Híbridos • Os protocolos combinam as 2 abordagens anteriores Classificação das técnicas
    9. 9. 9 Classificação das técnicas (AL-KARAKI; KAMAL, 2004)
    10. 10. 10 Classificação 2004 (AL-KARAKI; KAMAL, 2004) – 3907 citações27 técnicas Estrutura Operação
    11. 11. 11 Classificação 2005 Adaptado de (AKKAYA; YOUNIS, 2005) – 3595 citações21 técnicas
    12. 12. 12 Classificação 2013 (PANTAZIS et. al, 2013) – 244 citações 56técnicas
    13. 13. 13 Protocolos – Roteamento Centrado em dados  Flooding & gossiping  Usam técnica de inundação  Transmitem para vizinhos até alcançar o sink  Redundância de dados (gossiping reduz selecionando nó aleatório)  Atraso na propagação (AKKAYA; YOUNIS, 2005)
    14. 14. 14 Protocolos – Roteamento Centrado em dados  SPIN (Sensor Protocols for Information via Negotiation)  Tenta evitar os problemas dos protocolos Flooding e Gossiping  Negociação entre nós sensores • Nó anuncia que tem dados para encaminhar (ADV) e vizinhos que desejam receber se pronunciam (REQ)  Problemas • Escalabilidade • Se nós está interessado em muitos eventos a energia pode se esgotar rapidamente • Não tem garantia de entrega dos dados (AKKAYA; YOUNIS, 2005)
    15. 15. 15 Protocolos – Roteamento Centrado em dados  Directed Diffusion (Difusão Direcionada)  Cria atributos com informações nos nós • Interesse expresso através de consulta  Agregação de dados • Nós intermediários podem agregar seus dados em um simples pacote para reduzir transmissões (cache) e economizar energia  Não é necessário endereçar o nó, eficiente em redes móveis (HENNING, 2013)
    16. 16. 16 Protocolos – Roteamento Hierárquico  LEACH (1/2) (Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy)  São formados clusters dinâmicos (agrupamentos) de nós baseados na potência do sinal recebido • É escolhido um líder (cluster-head) – agrega dados dos nós sensores – transmitem para os coletores (sink)  Projetado com mecanismo de envio de dados contínuo e sem mobilidade • Overhead de comunicação na alteração de líderes, anúncios, etc. • Não aplicável para grandes regiões (líder precisa comunicar com sink)
    17. 17. 17 Protocolos – Roteamento Hierárquico  LEACH (2/2) Fonte: http://pubs.sciepub.com/ajst/2/1/1/
    18. 18. 18 Protocolos – Roteamento Hierárquico  TEEN (Threshold sensitive Energy Efficient sensor Network protocol)  Similar ao LEACH, mas só envia dados quando variável observada atinge valor acima do limiar  Após formação de cluster, o líder transmite 2 limites: • Soft Threshold (ST) – mínimo para iniciar • Hard Threshold (HT) – limiar para ser transmitido  Economiza energia com descarte local (evitando transmissão de dado que não interessa para aplicação)
    19. 19. 19 Protocolos – Roteamento Hierárquico  PEGASIS (1/2) (Power Efficient GAthering in Sensor Information Systems)  Baseado no conceito de cadeias (correntes) • Cada nó da corrente troca informação somente com vizinhos agregando dados • Apenas um nó é escolhido para transmitir à estação base • Assume que qualquer nó pode se comunicar com a estação base  Baixa troca de mensagens • Ganhos superiores entre 100% e 300% (diferentes topologias e tamanhos) em relação a formação de clusters (LEACH) em função da eliminação de overhead de controle  Não indicado para redes móveis  Delay para cadeias longas
    20. 20. 20 Protocolos – Roteamento Hierárquico  PEGASIS (2/2) Fonte: http://pt.slideshare.net/ZubinBhuyan/energy-efficient-data-gathering-protocol-in-wsn
    21. 21. 21 Protocolos – Roteamento Geográfico  GAF (Geographic Adaptive Fidelity)  Desliga nós sensores que que não estão monitorando eventos (3 estados – descoberta, ativo e dormindo)  Grid virtual para áreas de cobertura • Cada nó utiliza sua localização GPS para se associar a rede • 2 nós na mesma posição são equivalentes em termos de custo para rede e um fica dormente • Ranking por energia Ex. GRID VIRTUAL A alcança B que alcança C 2, 3 e 4 são equivalentes e 2 podem adormecer (AKKAYA; YOUNIS, 2005)
    22. 22. 22 Protocolos – Roteamento Geográfico  GEAR (1/2) (Geographic and Energy-Aware Routing)  Considerado um complemento de DD, limitando-se a uma região geográfica  Princípio de propagação do interesse e cache (que inclui atributo de informação geográfica)  Cada nó possui custo (energia residual + distância) para caminhar para vizinho  Utiliza rota mais eficiente pois aprende os custos (algoritmo guloso)
    23. 23. 23 Protocolos – Roteamento Geográfico  GEAR (2/2) • 2 fases: • Encaminhamento de pacotes para a região-alvo • Verifica com vizinho se há alguém próximo do destino, caso positivo, são selecionados para os saltos • Se não existe ninguém, há um buraco e os nós passam a ter o mesmo custo • Encaminhamento dos pacotes dentro da região • Pode ser difundido por inundação (redes com baixa densidade) ou localização geográfica 1 REGIÃO alvo e 4 SUB-REGIÕES Adaptado de (AKKAYA; YOUNIS, 2005)
    24. 24. 24 Protocolos – RPL (1/4) (IPv6 Routing Protocol for Low-power and lossy networks)  Introdução  6LoWPAN (RFC6282) e roteamento RPL (RFC6550) - objetivo de introduzir o protocolo IPv6 nas LLNs (Low-power and Lossy Networks)  6LoWPAN – camada de adaptação para redução do cabeçalho IP através de segmentação e compressão  Possibilidade de integração de aplicações LLNs com aplicações baseadas em IP  Padronização para IoT???
    25. 25. 25 Protocolos – RPL (2/4)  RPL -> 3 categorias de padrões de tráfego:  Multipoint-to-point - nós periodicamente enviam mensagens para um ponto de coleta específico (sink)  Point-to-multipoint - o tráfego originado em nó sink tem como destino dispositivos específicos dentro da LLN  Point-to-point • Baseado no conceito de Grafos Acíclicos Dirigidos (DAG) -> estrutura em forma de árvore que define rotas default entre nós da LLN • Um nó pode estar associado a vários pais Exemplo de Grafo Direcionado sem Ciclo
    26. 26. 26 Protocolos – RPL (3/4)  Protocolo de vetor de distâncias com rank  O rank de um nó define sua posição inicial em relação a outro nó  O escopo do rank é uma versão DODAG (Destination Oriented DAGs)  Nas DODAGs, nós de maior visibilidade são as raízes da DAG  Uma instância RPL pode conter vários DODAGs Fonte: http://professor.ufabc.edu.br/~joao.kleinsch midt/aulas/rsf2014/aula10-iot.pdf
    27. 27. 27  Flexível: suporta aplicações com diferentes requisitos através de Funções Objetivo (OF) e padrões de trafego  OF especifica como o RPL deve selecionar as rotas (métricas)  Define mensagens DODAG Information Object - DIO para a descoberta de vizinhos e o estabelecimento de rotas  Quando nó decide se juntar ao DAG, ele repassa um DIO contendo o valor do ranking do nó  DIO também é usado para indicar a OF  DIO são propagados pelos nós através do algoritmo Trickle visando minimizar a quantidade de DIOs Protocolos – RPL (4/4)
    28. 28. 28 Conclusão  Principal requisito é comunicação com eficiência energética  Ao contrário das redes tradicionais, o roteamento em RSSF precisa de algoritmos específicos diante das limitações  Árduo trabalho para atualizar topologia com o mínimo de comunicação  Não há um protocolo adequado para TODAS as situações:  Devem ser considerados diferentes contextos, considerando objetivos de roteamento e demanda da aplicação
    29. 29. 29  J. N. Al-Karaki and A. E. Kamal. 2004. Routing techniques in wireless sensor networks: a survey. Wireless Commun. 11, 6 (December 2004), 6-28.  Kemal Akkaya and Mohamed Younis. A survey on routing protocols for wireless sensor networks. Ad Hoc Networks, 3:325–349, 2005  Pantazis, N.A.; Nikolidakis, S.A.; Vergados, D.D., "Energy-Efficient Routing Protocols in Wireless Sensor Networks: A Survey" in Communications Surveys & Tutorials, IEEE , vol.15, no.2, pp.551-591, Second Quarter 2013.  Silvestre B., Pereira Filho, J. G., Rossetto, S. e Barcellos, V.. Avaliação do desempenho de redes LLNs baseadas nas recomendações 6LoWPAN e RPL. XL SEMISH (Seminário Integrado de Software e Hardware), Maceió-AL, 2013  Santos, I. M.. Protocolo de roteamento de dados para redes de sensores sem fio com nó coletor móvel para controle da deriva em pulverização agrícola. Tese de Doutorado. USP. 2013.  Henning, M.. Protocolo de roteamento para Rede de Sensores Sem Fio baseado em políticas. Dissertação (Mestrado em Informática) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná. 2013.  Barcellos, V.. Roteamento Sensível ao Contexto em Redes de Sensores sem Fio: Uma Abordagem Baseada em Regras de Aplicação para o Protocolo RPL. Dissertação de Mestrado. UFES. 2014 Referências
    30. 30. 30 Obrigado pela atenção!  Estêvão Bissoli Saleme br.linkedin.com/in/estevaosaleme http://lattes.cnpq.br/8757661847246456 Universidade Federal do Espírito Santo, Av. Fernando Ferrari, S/N, Vitória - ES, 29060-970, + 55 (27) 4009-2130

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