universitatea alexandu ioan cuzaimi.unine.ch/ionel.calistru/rdsppt.pdf · păsări, prognoză meteo...
TRANSCRIPT
Facultatea de Informatică
Universitatea Alexandu Ioan Cuza
Iaşi, Iunie 2008
Reţele de senzori
Absolvent: Ionel Tudor Calistru
Coordonator: Prof. Dr. Cornelius Croitoru
Vom discuta despre...
• Ce sunt reţelele de senzori fără fir
• Arhitectură şi factori de influenţă
• Exemple de utilizări
• Protocoale de dirijare
• Schema de alocare distribuită a resurselor
• Suprafeţe de acoperire
• Simulare şi rezultatele obţinute
Ionel Tudor Calistru 2
Ce sunt reţelele de senzori fără fir
Un număr mare de senzori eterogeni
Reţea Ad-hoc
Senzori de dimensiuni reduse cu capacităţi de:
comunicare, procesare şi stocare
Ionel Tudor Calistru 3
Arhitectură şi Factori de Influenţă
• toleranţă la impact, scalabilitate, costuri, topologie
• mediu de lucru, mediu de transmisie
• consumatori de energie, constrângeri hardware
Ionel Tudor Calistru 4
Ionel Tudor Calistru
Exemple de utilizări
• Monitorizarea şi Controlul locuinţelor, oraşelor şi al mediului:
• puncte de studiere a planetei (oceane, păduri, etc.)
• sisteme de alertă asupra epidemiilor, atacurilor chimice, biologice, etc.
• sisteme de supraveghere a copiilor şi a bolnavilor
• sisteme de monitorizare a vânturilor, a migraţiilor de păsări, prognoză meteo
• sisteme de supraveghere şi securizare teritorială şi urbană (şcoli/mall-uri/parcări, etc.)
• localizarea locurilor libere de parcare
5
Protocoale de dirijare
• Eficienţa consumului de energie
• Agregarea datelor
• Ideal: reţea adresabilă cu capacităţi de determinare a localiţiilor
• Senzori
• cu resurse de energie limitată
• NU au ID unic
Proprietăţi: Flooding
• SPIN
Gradient
• Directed Diffusion
• GEAR
• etc
Clustering
• LEACH
• GAF
• etc
Geografic
• GAF
• GEAR
• etc
Clasificare:
Ionel Tudor Calistru 6
Flooding+• Simplu
• Fără dirijare şi Fără gestiune de stări
-• Implozie
• Suprapunerea datelor
• Nu ia in considerare resursele limitate
Ionel Tudor Calistru 7
Directed Diffusion 1/2
• Distribuire eficientă a datelor– Accesarea (adresarea) datelor (nu a nodurilor), pe bază de atribute
– Sink interoghează reţeaua
– Drumul optim stabilit pe baza câmpurilor gradient
– Alte informaţii determină agregarea datelor
“Ce variaţii de
temperatură ( în
decurs de un minut) au
fost observate în
regiunea sud-est?”
Nod Sursă
Sink
nodul de agregare Alt nod Sursă
Ionel Tudor Calistru 9
Directed Diffusion 2/2
Ionel Tudor Calistru
Nod Sursă
Sink
+
• consumă mult mai puţină energie
• scalabil (doar interacţiune locală)
• foloseşte drumul optim
-
• faza de iniţializare a câmpurilor "gradient" este costisitoare
• necesită memorarea drumului optim
10
LeachLow-energy adaptive clustering hierarchy
Ionel Tudor Calistru
+
• optimizează consumul de energie prin închiderea unora dintre noduri
• doar două hopuri pentru a comunica cu nodul SINK
• scalabil datorită distribuţiei ierarhice
• uşor de agregat datele la nodul "cluster head”
-
• căderea unui nod “cluster head “... ?
• selectarea nodurilor cluster head este dicil de optimizat
• nodurile nu pot comunica pe distanţe foarte mari
Grupuri (clusters) de senzori Noduri cluster-head
◦ comunică direct cu Sink◦ agregă datele
11
GAFGeographic Adaptive Fidelity
Grid virtual al suprafeţei de acoperire
Nodurile folosesc GPS pt a fi asociate pe grid
Nodurile pot fi închise
“Dacă sunt echivalente”
Trei StăriDiscoveryActiveSleep
Ionel Tudor Calistru 12
GEARGeographic and Energy-Aware Routing
Direct Diffusion dar cu interogări restricţionate pe regiuni
Dirijarea datelor
Către regiunea ţintă
În interiorul regiunii ţintă• restricted flooding
• recursive geographic forwarding
Ionel Tudor Calistru 13
Suprafeţe de acoperire 1/2 În ce condiţii poate fi închis un nod senzor?
Pentru cât timp?
Fiecare nod senzor trimite un mesaj de probă, PRB
Aşteaptă un mesaj de confirmare, PRB RPY.
Dacă primeşte PRB RPY(există un nod senzor activ în imediata vecinătate) devine inactiv. Raza r este aleasă în funcţie de densitatea nodurilor.
Ionel Tudor Calistru 15
Prezentarea Simulării 1/3 Repast (Recursive Porous Agent Simulation Toolkit);
• "agent-based“
• open source;
• scris în Java
• dezvoltat la University of Chicago.
Ionel Tudor Calistru 17
Prezentarea Simulării 2/3
• 5 tipuri de agenţi:1. Sensor
2. Target
3. Sink
4. Satellite
5. Task Manager
Ionel Tudor Calistru 18
Rezultatele Simulării
Agregare Strategie de “wake-up”
Nr. MesajeTrimise
Timp de viaţă(toate nodurile)
Timp deviaţă(total)
NU NU 235 27 53
DA NU 100 37 53
NU DA 155 43 120
DA DA 135 63 120
Ionel Tudor Calistru 20