Redes de Sensores

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Redes de Sensores

  1. 1. Redes de Sensores Afif Fikani Kenelly Almeida Ricardo Texeira Recife, Novembro 2011
  2. 2. Redes de SensoresCaracterísticasElementosMétricas de DesempenhoSegurançaConcorrênciaTipos de SensoresAplicaçõesDúvidas??
  3. 3. Dispositivos eletrônicos pequenos Detecção de Eventos/Fenômenos Coleta de Dados Processamento de dados Transmissão das informações coletadasComunicação através de um canal Rádio Frequência
  4. 4. Sensores Observador: Usuário final interessado em obter informações a respeito de um fenômeno Fenômeno: Entidade de interesse do observador que está sendo monitorada, cujainformação será analisada e filtrada pela rede de sensores
  5. 5. Nós sensores:• Coletam dados do ambiente e os processam localmente, ou de forma cooperativa entre nós vizinhos.• Os nós sensores possuem uma arquitetura simples e com limitações de processamento e armazenamento.• Os componentes básicos de um nó sensor: transceptor, memória, processador, sensor e bateria.
  6. 6. Nós sensores:
  7. 7. Nós sensores:• Os processadores são geralmente de 8 bits com frequência de 10 MHz• Os transceptores têm largura de banda de 1 kbit/s a 1Mbit/s• A memória pode ser de 128 Kbytes a 1 Mbyte.
  8. 8. Nós atuadores:• Possuem a função de atuar ou interferir no meio onde estão inseridos, a fim de corrigir falha e/ou controlar o objeto monitorado.Sorvedouros:• O nodo sorvedouro é um nodo sensor especial com maior poder de processamento, armazenamento de memória, comunicação e energia.
  9. 9. Gateways:• São responsáveis por prover a comunicação da rede de sensores com outras redes de computadores.• o sorvedouro e o gateway podem ser o mesmo dispositivo.
  10. 10. Métricas de Desempenho• Eficiência de Energia e Vida Útil do Sistema • Sensores são alimentados por baterias • Sensoriamento, comunicação e processamento de dados• Latência e Precisão • Intervalo de tempo de observação do fenômeno • Latência x Precisão x Eficiência energética• Tolerância a Falhas • A falha de alguns poucos não deve atrapalhar a rede
  11. 11. Métricas de Desempenho• Escalabilidade • Número de sensores pode se tornar grande • Roteamento, endereçamento e dados escaláveis• Exposição dos Sensores • Qualidade que mede a capacidade da rede em observar um certo objeto• Vazão Fim-a-Fim • Se a quantidade de sensores crescer muito o fluxo de dados da rede pode ficar comprometido • Deve-se maximizar a vazão fim-a-fim
  12. 12. Segurança• Confidencialidade dos dados • Criptografia dos dados trafegados na rede• Autenticação de dados • Assegura que os dados originam-se e vão para uma fonte segura • Pode ser alcançada através de um mecanismo simétrico (chave de autenticação compartilhada)• Integridade de dados • Garante que os dados não foram violados na transmissão • Alcançado utilizando autenticação dos dados
  13. 13. A aplicação deve ser capaz de rotearmensagens enquanto aplica um filtro aos dadoscoletados antes de enviá-los pelo rádioEscalonamento é tratado pelo desenvolvedoratravés das rotinas do Sistema OperacionalNós sensores monitoram eventos do mundoreal, logo vários eventos podem acontecer aomesmo tempo.
  14. 14. TinyOSSistema Operacional simples e compactobaseado em eventos para atender a algunsrequisitos das RSSF.Possui um escalonador de tarefas desenvolvidopara tratar concorrência.Possui um modelo de eventos que permite terconcorrência utilizando pouco espaço dememória.Execução baseada em eventos, quando umdado já foi utilizado ele fica disponível para osdemais e imediatamente retorna para oprocessamento de novos dados de entrada.
  15. 15. Alguns Tipos de SensoresMódulo GPS Bee Bússola Acelerômetro 3 Eixos Temperatura e Humidade
  16. 16. Tipos de SensoresSonar (medidor de distância) Peso Gás Álcool
  17. 17. Engenharia Controle de Tráfego: Sensores são embarcados em veículos para monitorar o tráfego Parque Industrial: Robôs equipados com centenas de sensores
  18. 18. Engenharia Smart Offices: Escritórios equipados com sensores de luz, temperatura, movimento, reconhecimento de voz. Controle de Estoque:Sistemas de etiquetagem para controle de estoque, através de sensores de reconhecimento de padrões nas etiquetas.
  19. 19. Engenharia Segurança, Vigilância: Sensores de presença e barreiras eletrônicas. Controle de Avião: Sensores para monitorar as condições de vôo, como sensores de velocidade e defluxo para redução de arrasto do avião.
  20. 20. Engenharia
  21. 21. Agricultura e Meio Ambiente Gerenciamento de colheita, controle de gadoExploração Interplanetária:Estrutura cheia de sensores para que os astronautas possam controlar os movimentos do robô.
  22. 22. Agricultura e Meio Ambiente Detecção de Queimadas: Sensores inseridos na terra que entram em alerta com temperatura maior que 45º Detecção de Atividade Sísmica: Sensores ultra-sensíveis e resistentes paramonitorar vulcões com alta precisão.
  23. 23. Aplicações Militares Detecção de Movimento de inimigo, explosões, áreas com presença de material perigoso.Projeção de Campos Minados: Novos campos minadospodem ser projetados usando sensores, atribuindodinamicidade, sendo sensiveisa posições relativas e capazesde responder à reorganização dos inimigos.
  24. 24. Medicina Microcirurgia: Sensores podem ser usados na microcirurgia através de robores para diminuir a invasão. Avaliação Sanguinea:sensores podem ser injetados no fluxo sanguíneo paraanalisar o sangue do paciente e prevenir coagulações e tromboses.
  25. 25. Vantagens na utilização de Redes de Sensores• Maior robustez contra falhas, através de operações distribuídas;• Cobertura uniforme da área de sensoriamento;• Facilidade de instalação;• Instalação em áreas de difícil acesso;• Grande número de nós distribuídos em áreas remotas ou inóspitas que operam sem intervenção humana direta.
  26. 26. Problemas na utilização de Redes de Sensores• Autonomia da bateria;• Alcance de transmissão;• Tolerância à falha: A rede deve saber lidar com elas de maneira automática e natural;• Escalabilidade: habilidade de manipular uma porção crescente de trabalho de forma uniforme, ou estar preparado para crescer.

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