construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de...
TRANSCRIPT
![Page 1: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/1.jpg)
Construção de modelos simuláveis para avaliação do
consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio
Cláudio OliveiraMSc candidate
Ricardo MassaOrientador
Universidade Federal de PernambucoCentro de Informática
Abril/2011
![Page 2: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/2.jpg)
REDE SENSORES SEM FIO - WSNREDE SENSORES SEM FIO - WSN
![Page 3: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/3.jpg)
PROBLEMAPROBLEMA
Qual protoloco de roteamento implantar visando à
otimização do consumo de energia?
![Page 4: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/4.jpg)
RELEVÂNCIARELEVÂNCIA
Limitação suprimento de energia
Implantação da WSN em áreas de difícil acesso
Abordagem tradicional de análise
Tempo de vida da rede => Inoperabilidade
Manutenção e substituição de baterias
Medições após instalação do protocolo na WSN
![Page 5: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/5.jpg)
VANTAGENS DA MODELAGEMVANTAGENS DA MODELAGEM
Não é necessária a implantação física
da rede
Permite avaliar diversas configurações e cenários
rapidamente.
Possibilita determinar previamente conjunto de características com objetivo de otimizar o consumo de energia
Reduz os custos
![Page 6: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/6.jpg)
FERRAMENTA DE MODELAGEMFERRAMENTA DE MODELAGEM
Redes de Petri Coloridas
![Page 7: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/7.jpg)
TRABALHOS RELACIONADOSTRABALHOS RELACIONADOS
Modelos matemáticos simplificados
Topologias específicas
Protocolos específicos
Aplicações específicas
O foco desta proposta de trabalho é a construção de
um modelo simulável parametrizável
![Page 8: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/8.jpg)
MODELAGEMMODELAGEM
![Page 9: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/9.jpg)
MODELAGEM DOS DADOSMODELAGEM DOS DADOS
SENSORIAMENTO
TRANSMISSÃO
RECEPÇÃO
INUNDAÇÃO
IdNó Origem
SensoriamentoNó DestinoRoteamento
Medidacoletada
Energia residual
(id, nó origem, nó destino, medida, eResidual)
![Page 10: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/10.jpg)
Evolua para uma modelagem dinâmica
MODELAGEM DA BATERIAMODELAGEM DA BATERIA
MODELAGEM LINEAR
Cbateria = 2.460 mA•s (Pilha alcalina AA)
Cf = Ci – ItCf : Capacidade final (mA.s) Ci : Capacidade inicial (mA.s)I : Corrente (mA)T : Tempo operação (s)
![Page 11: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/11.jpg)
MODELAGEM DO CONSUMO MODELAGEM DO CONSUMO (ESTADOS OPERAÇÃO)(ESTADOS OPERAÇÃO)
SENSORIAMENTO
TRANSMISSÃO
RECEPÇÃO
Corrente Operação (mA)
Duração (ms)
DATASHEETS ou MEDIÇÃODATASHEETS ou MEDIÇÃO
![Page 12: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/12.jpg)
MÉTRICASMÉTRICAS
Tempo de vida da rede
Consumo médio de energia por nó da rede
Desvio padrão da energia residual média
por nó da rede (mapa de energia)
![Page 13: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/13.jpg)
LIMITAÇÕES ATUAIS DA MODELAGEMLIMITAÇÕES ATUAIS DA MODELAGEM(Questões não consideradas)(Questões não consideradas)
Colisões na camada MAC
Taxa de falhas de canal de comunicação (*)
Taxa de falhas do nó sensor (*)
Mobilidade dos nós
![Page 14: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/14.jpg)
NÓ SENSOR - CPN TOOLSNÓ SENSOR - CPN TOOLS
![Page 15: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/15.jpg)
![Page 16: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/16.jpg)
Módulo BateriaMódulo Bateria
![Page 17: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/17.jpg)
Módulo RecepçãoMódulo Recepção
![Page 18: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/18.jpg)
Módulo SensoreamentoMódulo Sensoreamento
![Page 19: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/19.jpg)
Módulo DescarteMódulo Descarte
![Page 20: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/20.jpg)
Módulo TransmissãoMódulo Transmissão
![Page 21: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/21.jpg)
ROTEAMENTOROTEAMENTO
Topologia REDE
Próximo Nó
Modelo da REDEProtocolo
Roteamento
![Page 22: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/22.jpg)
RESULTADOS TEÓRICOSRESULTADOS TEÓRICOS(Datasheets)(Datasheets)
Bateria : Transmissão :Recepção :Sensoriamento :
24600002168010
Valores em mA.ms
![Page 23: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/23.jpg)
REDE WSNREDE WSN
![Page 24: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/24.jpg)
RESULTADORESULTADO
MÉDIA DE CONSUMO DE ENERGIA POR SENSOR
0
10000
20000
30000
40000
50000
60000
70000
80000
90000
S5-1 S5-10 S5-100
CENÁRIO
CO
NS
UM
O (
mA
.ms)
FLOODING TINY BEACON
MÉDIA DE CONSUMO DE ENERGIA POR SENSOR
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
900000
All 1 All 10 All-100
CENÁRIOC
ON
SU
MO
(m
A.m
s)
FLOODING TINY BEACON
Único sensor Todos Sensores
![Page 25: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/25.jpg)
EM DESENVOLVIMENTOEM DESENVOLVIMENTO
![Page 26: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/26.jpg)
CENÁRIOS SIMULAÇÃOCENÁRIOS SIMULAÇÃO
TOPOLOGIA REDE
SENSORIAMENTO
Nº sensores e gateways
Distribuição dos nós
Distância entre nós
Ativo e Reativo
Distribuição dos eventos
![Page 27: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/27.jpg)
MEDIÇÃO CONSUMO NÓ SENSORMEDIÇÃO CONSUMO NÓ SENSOR
Sensoriamento/Transmissão/Recepção
(Utilizando Osciloscópio: consumo x distância entre nós)
Medição 1
Medição 2
![Page 28: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/28.jpg)
PROTOCOLOS ROTEAMENTOPROTOCOLOS ROTEAMENTO
Selecionar e implementar os protocolos de roteamento
REDE WSN
MODELO – EM JAVA
![Page 29: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/29.jpg)
VALIDAÇÃO DO MODELOVALIDAÇÃO DO MODELO
COMPARAR COM MEDIÇÃO NA REDE IMPLANTADA
COMPARAR COM OUTROS MODELOS EXISTENTES
Como medir a capacidade residual
das baterias?
![Page 30: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/30.jpg)
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
[1] Yu, L. and Ephremides, A. “Chapter 6: Detection, Energy, and Robustness in Wireless Sensor Networks”, in Mobile, Wireless, and Sensor Networks. IEEE Press. 2006.
[2] S. Lee, C. Kim C. and S. Kim, “Constructing energy efficient wireless sensor networks by variable transmission energy level control”, IEEE international conference and information technology (2006).
[3] Chang, C., Nagel, D.J., Muftic, S., Measurement of Energy Costs of Security in Wireless. Sensor Nodes”. In: The 16th IEEE ICCCN (2007).
[4] S. Zairi, B. Zouari and E.Niel. “Configuration of sensor networks by energy minimization”. The 2th IEEE ICSTA (2008).
[5] Raja, J., Antonio,R. and Gregory, H., “Radio Sleep Mode Optimization in Wireless Sensor Networks”. IEEE transactions on mobile computing, vol. 9, no. 7, july 2010.
[6] Geoff, M.,Neil, W., Nick, H. and Bashir, “Energy-Aware Simulation for Wireless Sensor Networks”. IEEE Communications 2009.
[7] Min, M., Xiaoling, W., Hui, X., Byeong-Soo J., Sungyoung L. ,Young-Koo L. “Energy Efficient Routing in Multiple Sink Sensor Networks”. 5th International Conference on Computational Science and Applications. IEEE 2007.
[8] Walid, C., Mohamed, M., and Walid, F. “A Behavioural Study of Nodes to Conserve Energy in Wireless Sensor Networks”. International Conference on Design & Technology of Integrated Systems in Nanoscale 2010.
[9] Jamal, A., Ahmed, K., “Routing techniques in wireless sensor networks: a survey”. IEEE Wireless Communications. 2004.
![Page 31: Construção de modelos simuláveis para avaliação do consumo de energia de protocolos de roteamento em redes de sensores sem fio Cláudio Oliveira MSc candidate](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062512/552fc101497959413d8bd5a9/html5/thumbnails/31.jpg)
SUGESTÕES ESUGESTÕES E QUESTIONAMENTOSQUESTIONAMENTOS