O documento discute características de redes de sensores, incluindo elementos como sensores, atuadores e sorvedouros. Ele também aborda métricas de desempenho, segurança, tipos de sensores e aplicações como engenharia, agricultura e medicina. Finalmente, apresenta vantagens e problemas no uso de redes de sensores.

1. Redes de Sensores
Afif Fikani
Kenelly Almeida
Ricardo Texeira
Recife, Novembro 2011

2. Redes de Sensores
Características
Elementos
Métricas de Desempenho
Segurança
Concorrência
Tipos de Sensores
Aplicações
Dúvidas??

3. Dispositivos eletrônicos
pequenos
Detecção de
Eventos/Fenômenos
Coleta de Dados
Processamento de dados
Transmissão das
informações coletadas
Comunicação através de um
canal Rádio Frequência

4. Sensores
Observador: Usuário final
interessado em obter
informações a respeito de
um fenômeno
Fenômeno: Entidade de
interesse do observador
que está sendo
monitorada, cuja
informação será analisada e
filtrada pela rede de
sensores

6. 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.

7. Nós sensores:

8. 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.

9. 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.

10. 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.

12. 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

13. 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

14. 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

15. A aplicação deve ser capaz de rotear
mensagens enquanto aplica um filtro aos dados
coletados antes de enviá-los pelo rádio
Escalonamento é tratado pelo desenvolvedor
através das rotinas do Sistema Operacional
Nós sensores monitoram eventos do mundo
real, logo vários eventos podem acontecer ao
mesmo tempo.

16. TinyOS
Sistema Operacional simples e compacto
baseado em eventos para atender a alguns
requisitos das RSSF.
Possui um escalonador de tarefas desenvolvido
para tratar concorrência.
Possui um modelo de eventos que permite ter
concorrência utilizando pouco espaço de
memória.
Execução baseada em eventos, quando um
dado já foi utilizado ele fica disponível para os
demais e imediatamente retorna para o
processamento de novos dados de entrada.

17. Alguns Tipos de Sensores
Módulo GPS Bee Bússola
Acelerômetro 3 Eixos Temperatura e Humidade

18. Tipos de Sensores
Sonar (medidor de distância) Peso
Gás Álcool

19. Engenharia
Controle de Tráfego:
Sensores são embarcados
em veículos para monitorar
o tráfego
Parque Industrial:
Robôs equipados com
centenas de sensores

20. 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.

21. Engenharia
Segurança, Vigilância:
Sensores de presença e
barreiras eletrônicas.
Controle de Avião:
Sensores para monitorar as
condições de vôo, como
sensores de velocidade e de
fluxo para redução de arrasto
do avião.

22. Engenharia

23. Agricultura e Meio Ambiente
Gerenciamento de colheita,
controle de gado
Exploração Interplanetária:
Estrutura cheia de sensores
para que os astronautas
possam controlar os
movimentos do robô.

24. 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 para
monitorar vulcões com alta
precisão.

25. Aplicações Militares
Detecção de Movimento de
inimigo, explosões, áreas
com presença de material
perigoso.
Projeção de Campos Minados:
Novos campos minados
podem ser projetados usando
sensores, atribuindo
dinamicidade, sendo sensiveis
a posições relativas e capazes
de responder à reorganização
dos inimigos.

26. Medicina
Microcirurgia: Sensores
podem ser usados na
microcirurgia através de
robores para diminuir a
invasão.
Avaliação Sanguinea:
sensores podem ser injetados
no fluxo sanguíneo para
analisar o sangue do paciente
e prevenir coagulações e
tromboses.

27. 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.

28. 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.