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2  0_cfg_misc/0_acronyms.tex
@@ -10,7 +10,7 @@
\acro{CAN}{\acroemph{Car Area Network}}
\acro{LAN}{\acroemph{Local Area Network}}
\acro{RFID}{\acroemph{Radio-frequency Identification}}
- \acro{CM}{\acroemph{Case Manager}\acroextra{, profissionais de saúde do ramo da geriatria.}}
+ \acro{CM}{\acroemph{Case Manager}\acroextra{, profissionais de saúde do ramo da geriatria}}
\acro{ADL}{\acroemph{Activity of Daily Living}}
\acroplural{ADL}[ADLs]{\acroemph{Activities of Daily Living}}
\acro{PDA}{\acroemph{Personal Digital Assistant}}
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4 2_texto_principal/1_intro.tex
@@ -7,7 +7,7 @@
\section{Motivação}
\label{chap:1:sec:1}
-O aumento da esperança de vida provoca actualmente um envelhecimento generalizado da população mundial o que coloca diversos desafios ao desenvolvimento nacional, à sustentabilidade das famílias e à capacidade dos sistemas de saúde. Durante anos recentes o número de pessoas no mundo acima dos 60 anos aumentou de 200 milhões em 1950 para 670 milhões, sector etário que representa já cerca de 20\% do total da população nos países desenvolvidos \citep{1}. Com a deslocalização dos jovens para a periferia dos grandes centros e a baixa natalidade, aumenta cada vez mais o número de idosos que vivem sozinhos em suas casas. Esta situação cria ansiedade em todos os envolvidos, resultando muitas vezes em internamentos precoces em lares, com um custo elevado e vagas limitadas.
+O aumento da esperança de vida provoca actualmente um envelhecimento generalizado da população mundial o que coloca diversos desafios ao desenvolvimento nacional, à sustentabilidade das famílias e à capacidade dos sistemas de saúde. Durante anos recentes, o número de pessoas no mundo acima dos 60 anos aumentou de 200 milhões em 1950 para 670 milhões, sector etário que representa já cerca de 20\% do total da população nos países desenvolvidos \citep{1}. Com a deslocalização dos jovens para a periferia dos grandes centros e a baixa natalidade, aumenta cada vez mais o número de idosos que vivem sozinhos em suas casas. Esta situação cria ansiedade em todos os envolvidos, resultando muitas vezes num internamento precoce em lares, com um custo elevado e vagas limitadas.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -20,7 +20,7 @@ \section{Motiva
A monitorização de ambos os casos descritos permitiria libertar mão-de-obra especializada para situações de maior dependência, reduzindo custos e aumentando a eficiência, notificando médicos ou hospitais da mudança de sinais vitais e comportamentos, que precedam situações de risco ou interagindo com ambientes inteligentes.
-A evolução tecnológica dos sensores wireless tem vindo a introduzir no mercado sensores, rádios e processadores de baixa potência e baixo custo. Estes dispositivos, com o seu reduzido tamanho, têm um enorme potencial para o desenvolvimento de aplicações centradas no utilizador. Com um vasto tipo de sensores, as aplicações ubíquas\footnote[1]{Aplicação que tem como objectivo tornar a interacção entre pessoa e máquina invisível, integrando a informática com acções e comportamentos naturais das pessoas.} podem por isso surgir como alternativa de baixo custo e enorme valor acrescentado para monitorização de pessoas num ambiente doméstico, criando uma simbiose entre pessoa e máquina que permitiria usufruir do direito de viver de forma independente, com privacidade e dignidade.
+A evolução tecnológica dos sensores wireless tem vindo a introduzir no mercado sensores, rádios e processadores de baixa potência e baixo custo. Estes dispositivos, com o seu reduzido tamanho, têm um enorme potencial para o desenvolvimento de aplicações centradas no utilizador. Com um vasto tipo de sensores, as aplicações ubíquas\footnote[1]{Aplicação que tem como objectivo tornar a interacção entre pessoa e máquina invisível, integrando a informática com acções e comportamentos naturais das pessoas.} podem por isso surgir como alternativa de baixo custo e enorme valor acrescentado para monitorização de pessoas num ambiente doméstico, criando uma simbiose entre pessoa e máquina, que permitiria usufruir do direito de viver de forma independente, com privacidade e dignidade.
\section{Objectivos}
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16 2_texto_principal/2_state_of_the_art.tex
@@ -43,7 +43,7 @@ \section{Monitoriza
No trabalho \cite{5} é feita a aplicação de um sistema de monitorização num lar de idosos através de vídeo e áudio sem recurso a sensores portáteis. O trabalho referencia a insuficiência de profissionais em contraste com o rápido crescimento da população idosa e o pouco tempo que estes têm disponível para cada idoso. Emerge assim a necessidade de obter um conjunto de dados de forma autónoma e usado para detectar situações de perigo de atempadamente, como por exemplo a instabilidade do andar ou registos comportamentais que favorecem a prescrição de medicamentos psicotrópicos. Os grandes desafios indicados são a localização por vídeo, a correcta identificação e marcação das pessoas no campo de visão e a análise das suas actividades individuais.
-Partindo do conceito \textit{aging in place}, onde idosos vivem de forma independente e segura nas suas próprias casas, o trabalho \cite{6} apresenta, a monitorização de quedas mas também funcionalidades utilitárias como a detecção de objectos, calendário, vídeo-conferência e livro de endereços. Recorrendo a câmaras e a técnicas de \textit{machine learning} o sistema não necessita que o utilizador use um sensor. O sistema tem uma abordagem centralizada devido à forte exigência de processamento em tempo real e memória necessárias. A detecção de objectos é feita verificando mudanças na imagem ou procurando objectos de acordo com as suas características.
+Partindo do conceito \textit{aging in place}, onde idosos vivem de forma independente e segura nas suas próprias casas, o trabalho \cite{6} apresenta, a monitorização de quedas mas também funcionalidades utilitárias como a detecção de objectos, calendário, vídeo-conferência e livro de endereços. Recorrendo a câmaras e a técnicas de \textit{machine learning} o sistema não necessita que o utilizador use um sensor. O sistema tem uma abordagem centralizada devido à forte exigência de processamento em tempo real e capacidade de memória. A detecção de objectos é feita verificando mudanças na imagem ou procurando objectos de acordo com as suas características.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -96,7 +96,7 @@ \section{Monitoriza
\label{tab:1:sensor_apps}
\end{table}
-No trabalho \cite{10} é analisada a coexistência entre \acfp{WLAN} e \textit{ZigBee} que operam na mesma frequência de 2.4GHz. A problemática de um número elevado de módulos \acs{WLAN}, com potência de transmissão mais elevada, impossibilitar a comunicação entre módulos \textit{ZigBee} é abordada. É sugerida como solução a implementação de um algoritmo implementado na \acf{WSN} que força a que, quando não existem frequências disponíveis, a \acs{WLAN} seja obrigada a abandonar o canal deixando assim espaço para o sistema \textit{ZigBee} comunicar.
+No trabalho \cite{10} é analisada a coexistência entre \acfp{WLAN} e \textit{ZigBee} que operam na mesma frequência de 2.4GHz. A problemática de um número elevado de módulos \acs{WLAN}, com potência de transmissão mais elevada, impossibilita a comunicação entre módulos \textit{ZigBee}. É sugerida como solução a implementação de um algoritmo implementado na \acf{WSN} que força a que, quando não existem frequências disponíveis, a \acs{WLAN} seja obrigada a abandonar o canal deixando assim espaço para o sistema \textit{ZigBee} comunicar.
\cite{11} propõe um projecto que integra tecnologias \acs{WSN} com redes públicas de comunicação por forma a construir um sistema eficiente de cuidados de saúde para idosos em casa. O sistema apresenta quatro funcionalidades principais: monitorização interior, monitorização exterior, actividade e decisão com base no estado de saúde. É feita a medição e colecção de parâmetros do corpo e da casa e enviada para um servidor central através de várias redes disponíveis.
@@ -120,7 +120,7 @@ \section{Monitoriza
\item Sensores de corrente;
\end{itemize}
-No artigo \cite{15} aborda-se a prestação de cuidados de saúde aos idosos num complexo construído pela \textit{Elite Care}\footnote{http://www. elite-care.com}.Com o objectivo de dar maior autonomia aos residentes são criados ambientes personalizados de sensores. O sistema permite identificar residentes que precisam de cuidados imediatos ou iluminar o caminho para um residente que se vá durante a noite à casa-de-banho. A informação monitorizada neste sistema pertence a três categorias: sinais vitais, sinais de entrada/saída e movimento. Na Tabela \ref{tab:2:pervasiveness}, a partir de um estudo feito com questionários feitos aos residentes é obtido o grau de intrusão de cada uma das tecnologias implementadas.
+No artigo \cite{15} aborda-se a prestação de cuidados de saúde aos idosos num complexo construído pela \textit{Elite Care}\footnote{http://www. elite-care.com}.Com o objectivo de dar maior autonomia aos residentes são criados ambientes personalizados de sensores. O sistema permite identificar residentes que precisam de cuidados imediatos ou iluminar o caminho para um residente que vá durante à noite à casa-de-banho. Na Tabela \ref{tab:2:pervasiveness}, a partir de um estudo feito com questionários feitos aos residentes é obtido o grau de intrusão de cada uma das tecnologias implementadas.
\begin{table}[!htb]
\centering
@@ -129,11 +129,11 @@ \section{Monitoriza
\label{tab:2:pervasiveness}
\end{table}
-\cite{13} usa sensores de pressão para localização. É referida, a título de exemplo, a aplicação do sistema a uma pessoa com doença de Alzheimer num estádio médio e cuja detecção do movimento permite activar ecrãs que se ligam quando a pessoa se aproxima e indicam as opções de percurso na casa. Os melhores sensores conseguem identificar a posição e direcção do utilizador, no entanto a \$10800 por metro quadrado não é uma alternativa viável. No projecto são usados os \textit{Phidgets} 1.5 polegadas que para 32.5 metros quadrados custa \$4000. Sendo o custo uma desvantagem evidente são propostas alternativas, como por exemplo a redução de sensores às zonas previsíveis de passagem ou a utilização de modelos de previsão que preencham as secções sem sensores.
+\cite{13} usa sensores de pressão para localização. É referida, a título de exemplo, a aplicação do sistema a uma pessoa com doença de Alzheimer num estádio médio e cuja detecção do movimento permite activar ecrãs que se ligam quando a pessoa se aproxima e indicam as opções de percurso na casa. Os melhores sensores conseguem identificar a posição e direcção do utilizador, no entanto a \$10800 por metro quadrado não é uma alternativa viável. No projecto são usados os \textit{Phidgets} 1.5 polegadas que para 32.5 metros quadrados custa \$4000. Sendo o custo uma desvantagem evidente, são propostas alternativas, por exemplo a redução de sensores às zonas previsíveis de passagem ou a utilização de modelos de previsão que preencham as secções sem sensores.
-Em \cite{14} é abordado o \textit{PlaceLab}. Situado em Cambrige é um laboratório vivo para estudo das tecnologias ubíquas. Está optimizado para moradias 1 habitantes. Foram criadas para este laboratório 15 divisões e em cada foram colocadas redes de 25 a 30 sensores.
+Em \cite{14} é abordado o \textit{PlaceLab}. Situado em Cambrige é um laboratório vivo para estudo das tecnologias ubíquas. Está optimizado para moradias unipessoais. Foram criadas para este laboratório 15 divisões e em cada foram colocadas redes de 25 a 30 sensores.
-O projecto \textit{Mediacup} \cite{12} faz uma análise da adaptação de sensores, processamento e comunicação a dispositivos domésticos. Neste artigo uma caneca é adaptada com sensores de movimento e temperatura e ligada em rede com diversos outros dispositivos. Num cenário completo, todos os objectos de uso diário numa casa poderiam ser adaptados. É usado um processador de 1MHz para redução do consumo energético e o carregamento feito usando um campo electromagnético instalado num pires. É utilizada a tecnologia \acf{IR} para a comunicação, através de mensagens, com transdutores que usam uma arquitectura \acf{CAN} integrada por sua vez com uma \acs{LAN} (Figura \ref{fig:6:mediacup})
+O projecto \textit{Mediacup} \cite{12} faz uma análise da adaptação de sensores, processamento e comunicação a dispositivos domésticos. Neste artigo uma caneca é adaptada com sensores de movimento e temperatura e ligada em rede com diversos outros dispositivos. Num cenário completo, todos os objectos de uso diário numa casa poderiam ser adaptados. É usado um processador de 1MHz para redução do consumo energético sendo o carregamento feito através de um campo electromagnético instalado num pires. É utilizada a tecnologia \acf{IR} para a comunicação, através de mensagens, com transdutores que usam uma arquitectura \acf{CAN} integrada por sua vez com uma \acs{LAN} (Figura \ref{fig:6:mediacup})
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -148,9 +148,9 @@ \section{Discuss
O rápido crescimento das redes \acs{BSN} e a diversidade de sensores existentes, tornam a integração das mesmas como uma rede \acs{WSN} muito aliciante, traduzindo um valor acrescido na monitorização de pessoas, pela possibilidade de detectar situações anómalas antes de qualquer sinal evidente da mesma.
-O grande foco nas quedas de idosos, encontrado em diversos trabalhos permite antever a necessidade de incluir num sistema de monitorização, sensores com câmaras embutidas, pese embora todas as questões de privacidade associadas.
+O grande foco nas quedas de idosos, encontrado em diversos trabalhos permite antever a necessidade de incluir num sistema de monitorização, sensores com câmaras embutidas, pese embora todas as questões de privacidade e custos associadas.
-A abordagem pouco intrusiva dos sensores menos evoluídos tecnologicamente e que permitem monitorizar sem ultrapassar as barreiras da privacidade. Pequenas melhorias nos sensores comuns que podem melhorar significativamente a qualidade de vida dos idos.
+A utilização de sensores de uso doméstico comuns e tecnologicamente menos evoluídos, para uma monitorização não-intrusiva é também uma possibilidade a explorar.
Por último a possibilidade de tornar os sensores parte integrante dos objectos do dia-a-dia, revela a necessidade de tornar as aplicações mais ubíquas mesmo que para isso seja necessário fazer algumas concessões ao nível dos custos.
View
24 2_texto_principal/3_related_work.tex
@@ -11,9 +11,11 @@ \section{Monitoriza
\subsection{Necessidades nos Cuidados de Saúde}
\label{chap:3:sec:1.1}
-No estudo intitulado \textit{``The Activities of Daily Living Study''} em \cite{16} são examinados questionários (91) feitos a profissionais de saúde que prestam cuidados de monitorização ao domicílio. Pretende-se determinar a forma como a tecnologia pode ajudar pessoas idosas a envelhecer em casa, tendo em conta os profissionais de saúde, a necessidade de autonomia do idoso e as necessidades da família e amigos.
+No estudo intitulado \textit{``The Activities of Daily Living Study''} em \cite{16} são examinados questionários (91) feitos a profissionais de saúde que prestam cuidados de monitorização ao domicílio. Pretende-se determinar a forma como a tecnologia pode ajudar pessoas idosas a envelhecer em casa com a colaboração dos profissionais de saúde, a necessidade de autonomia do idoso e as necessidades da família e amigos.
-Designam-se \acfp{CM} aos profissionais de saúde que prestam cuidados ao domicílio (ex:enfermeiros,médicos). Os \acsp{CM} interagem de forma activa com as pessoas idosas presencialmente ou por telefone. Avaliam a habilidade do idoso e a sua predisposição para a introdução de novos equipamentos. Uma parte significativa da monitorização do \acsp{CM} são as chamadas \acfp{ADL}, uma lista de actividades que permite medir a função cognitiva e física do idoso (Tabela \ref{tab:1:adls}).
+Designam-se \acfp{CM} aos profissionais de saúde que prestam cuidados ao domicílio (ex:enfermeiros,médicos). Os \acsp{CM} interagem de forma activa com as pessoas idosas, presencialmente ou por telefone.
+
+Uma parte significativa da monitorização do \acsp{CM} são as chamadas \acfp{ADL}, uma lista de actividades que permite medir a função cognitiva e física do idoso (Tabela \ref{tab:1:adls}).
\begin{table}[!htb]
\centering
@@ -77,7 +79,7 @@ \subsection{Necessidades na Monitoriza
\section{Localização em Redes de Sensores Wireless}
\label{chap:3:sec:2}
-A chave para obter uma localização fiável é representar de forma precisa os efeitos da degradação causada pelo canal de propagação no sinal. A propagação no mundo real sofre diversas perturbações causadas por obstruções, reflexões e pessoas ou objectos em movimento, o que torna esta representação um problema de elevada complexidade. Nesta secção enumeram-se o tipo de medições que permitem inferir uma localização e analisa-se bibliografia relacionada com o objectivo identificar algoritmos de localização distintos, as suas vantagens e desvantagens na aplicação ao objecto deste trabalho.
+A chave para obter uma localização fiável é representar de forma precisa os efeitos da degradação causada pelo canal de propagação no sinal. A propagação no mundo real sofre diversas perturbações causadas por obstruções, reflexões e pessoas ou objectos em movimento, o que torna esta representação um problema de elevada complexidade. Nesta secção enumeram-se os tipos de medições que permitem inferir uma localização e analisa-se bibliografia relacionada com o objectivo de identificar algoritmos de localização distintos, as suas vantagens e desvantagens na aplicação ao objecto deste trabalho.
\subsection{Medidas de Localização}
\label{chap:3:sec:2.1}
@@ -126,13 +128,13 @@ \subsection{Sistemas de Localiza
\textbf{Entidade localizadora}: As entidades a localizar são os nós móveis e como tal deverá ser a rede a efectuar a localização para efectuar uma poupança de energia no nó móvel.
-\textbf{Segurança}: Embora se tenha optado por deixar esta questão fora do âmbito deste trabalho por limitações do simulador, um sistema de monitorização doméstica não poderia ser aberto pelas questões de privacidade abordadas na Secção \ref{chap:3:sec:1.2}.
+\textbf{Segurança}: Embora se tenha optado por deixar esta questão fora do âmbito deste trabalho por limitações do simulador, um sistema de monitorização doméstica não poderia ser aberto pelas questões de privacidade abordadas na Secção \ref{chap:3:sec:1.2}.\\
Feitas algumas opções são analisados alguns trabalhos que se enquadram nas características escolhidas.
-O RADAR \cite{28}, é um método determinístico onde é feita a localização recorrendo a diversas \acfp{BS} numa \acs{WLAN}, apresenta segundo os autores uma precisão de 2.94 m em 50\% dos casos. Este esquema de localização usa a potência do sinal \acs{RF} de vários \acfp{AP} para triangular a posição do nó móvel. Tem uma fase \textit{offline} onde é construído um mapa rádio do local, em que o nó móvel envia pacotes (\textit{beacons}) para os nós fixos que registam cada amostra, sendo o conjunto de amostras reunido numa tabela com tuplos da forma \begin{math}(x,y,d,ss_i,snr_i)\end{math} para cada \begin{math}BS_i\end{math}.Posteriormente na fase \textit{online} é feita uma comparação entre os sinais recebidos e o mapa rádio que permite obter a coordenada mais próxima para a potência registada. Através do centróide das várias posições obtidas para cada {AP} obtém-se então a coordenada estimada do nó móvel.
+O RADAR \cite{28}, é um método determinístico onde é feita a localização recorrendo a diversas \acfp{BS} numa \acs{WLAN} e apresenta segundo os autores uma precisão de 2.94 m em 50\% dos casos. Este esquema de localização usa a potência do sinal \acs{RF} de vários \acfp{AP} para triangular a posição do nó móvel. Tem uma fase \textit{offline} onde é construído um mapa rádio do local, em que o nó móvel envia pacotes (\textit{beacons}) para os nós fixos que registam cada amostra, sendo o conjunto de amostras reunido numa tabela com tuplos da forma \begin{math}(x,y,d,ss_i,snr_i)\end{math} para cada \begin{math}BS_i\end{math}.Posteriormente na fase \textit{online} é feita uma comparação entre os sinais recebidos e o mapa rádio que permite obter a coordenada mais próxima para a potência registada. Através do centróide das várias posições obtidas para cada {AP} obtém-se então a coordenada estimada do nó móvel.
-Em \cite{29} temos o MoteTrack que, com base no trabalho RADAR, sugere um esquema para uma rede de sensores wireless. É indicada uma precisão de 2m em 50\% dos casos e de 3m em 80\% dos casos.Este sistema de localização foca a robustez, a distribuição do algoritmo e a precisão da localização. Na Figura \ref{fig:4:motetrack} podemos observar o sistema MoteTrack. \textit{B1}, \textit{B2} e \textit{B3} são nós fixos e \textit{M} um nó móvel. Na fase \textit{offline} é feita uma recolha pelo nó móvel, para cada posição, de várias mensagens assinatura enviadas pelos nós fixos \begin{math}B_i\end{math} dando origem a uma tabela de tuplos \begin{math}(x,y,B_i,P_i,RSSImedio)\end{math} que constitui o mapa rádio. Na fase \textit{online} o nó móvel recebe a assinatura do nó fixo e volta a enviar essa informação para o nó fixo para que este determine posição com base nas amostras que detém. Cada nó fixo devolve a sua estimativa para o nó móvel que calcula o centróide das diversas posições recebidas.
+Em \cite{29} temos o MoteTrack que, com base no trabalho RADAR, sugere um esquema para uma rede de sensores wireless. É indicada uma precisão de 2m em 50\% dos casos e de 3m em 80\% dos casos.Este sistema de localização foca a robustez, a distribuição do algoritmo e a precisão da localização. Na Figura \ref{fig:4:motetrack} podemos observar o sistema MoteTrack. \textit{B1}, \textit{B2} e \textit{B3} são nós fixos e \textit{M} um nó móvel. Na fase \textit{offline}, para cada posição, é feita uma recolha pelo nó móvel de várias mensagens assinatura enviadas pelos nós fixos \begin{math}B_i\end{math}, dando origem a uma tabela de tuplos \begin{math}(x,y,B_i,P_i,RSSImedio)\end{math} que constitui o mapa rádio. Na fase \textit{online} o nó móvel recebe a assinatura do nó fixo durante um determinado tempo de amostragem. Após esse tempo devolve o resultado para o nó fixo de modo a que este determine posição com base nas amostras que detém. Cada nó fixo devolve a sua estimativa para o nó móvel que calcula o centróide das diversas posições recebidas.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -141,7 +143,7 @@ \subsection{Sistemas de Localiza
\label{fig:4:motetrack}
\end{figure}
-O HORUS \cite{31},um método probabilístico, apresenta uma precisão de 0.86 a 1.32m para 90\% dos casos. Num método probabilístico é guardada informação sobre as distribuições da potência do sinal em vez da média como num método determinístico. O objectivo do HORUS é atingir um alto nível de precisão e baixas necessidades de processamento. Usa, à semelhança do MoteTrack técnicas de \textit{clustering} para reduzir o espaço de procura quando tenta obter uma posição a partir do mapa rádio. O sistema é constituído também por uma fase \textit{offline} onde é feita a construção de um mapa rádio que é depois divido em \textit{clusters}. Na fase \textit{online} é feito no nó móvel o cálculo da posição recorrendo a várias filtros, que vão passo a passo melhorando a precisão da localização.
+O HORUS \cite{31},um método probabilístico, apresenta uma precisão de 0.86 a 1.32m para 90\% dos casos. Num método probabilístico é guardada informação sobre as distribuições da potência do sinal em vez da média como num método determinístico. O objectivo do HORUS é atingir um alto nível de precisão e baixas necessidades de processamento. À semelhança do MoteTrack, este método usa técnicas de \textit{clustering} para reduzir o espaço de procura quando tenta obter uma posição a partir do mapa rádio. O sistema é constituído também por uma fase \textit{offline} onde é feita a construção de um mapa rádio que é depois divido em \textit{clusters}. Na fase \textit{online} é feito no nó móvel o cálculo da posição recorrendo a várias filtros, que vão passo a passo melhorando a precisão da localização.
\section{Encaminhamento em Redes de Sensores Wireless}
\label{chap:3:sec:3}
@@ -155,19 +157,19 @@ \subsection{Desafios e Decis
\textbf{Instalação dos nós}. A forma como os nós são instalados depende do tipo de aplicação e pode ser determinística ou aleatória. Se for aleatória a distribuição não é uniforme o que pode requerer \textit{clustering}. A distância de transmissão é reduzida o que obriga a que a comunicação seja feita através de vários nós.
-\textbf{Tolerância a falhas}. Alguns sensores podem falhar devido à falta de energia, dano físico ou interferência. Essas falhas não podem por isso condicionar impedir a comunicação e devem existir protocolos \acs{MAC} e de encaminhamento que consigam detectar essa situação e reformular a topologia da rede.
+\textbf{Tolerância a falhas}. Alguns sensores podem falhar devido à falta de energia, dano físico ou interferência. Essas falhas não podem por isso condicionar ou impedir a comunicação e devem existir protocolos \acs{MAC} e de encaminhamento que consigam detectar essa situação e reformular a topologia da rede.
\textbf{Modelo de aquisição de dados}. A forma como é feita a aquisição de dados é dependente da aplicação e pode ser orientada ao tempo, para aplicações de monitorização periódica ou ao evento para e à \textit{query}, para nós que reagem a mudanças na medição de parâmetros ou a um pedido feito pela \acf{BS}.
-\textbf{Homogeneidade dos nós ou ligações}. Os nós podem ter todos iguais capacidades sendo a rede homogénea ou então podem ter capacidades diferenciadas, havendo nós mais básicos e outros mais complexos.
+\textbf{Homogeneidade dos nós ou ligações}. Os nós podem ter todos capacidades iguais sendo a rede homogénea ou então podem ter capacidades diferenciadas, havendo nós mais básicos e outros mais complexos.
\textbf{Escalabilidade}. Devido ao elevado número de nós possível numa \acs{WSN} qualquer protocolo de encaminhamento deve ser escalável reagindo de forma automática à adição ou remoção de nós da rede.
-\textbf{Dinâmica da rede}. A maior parte das arquitecturas assume que os nós estão fixos. No entanto para aplicações em que a topologia muda a estabilidade dos caminhos torna-se um assunto importante e algum tipo de actualização periódica ou redescoberta de novos caminhos torna-se necessário.
+\textbf{Dinâmica da rede}. A maior parte das arquitecturas assume que os nós estão fixos. No entanto para aplicações em que a topologia muda, a estabilidade dos caminhos torna-se um assunto importante, sendo necessário efectuar a actualização periódica ou redescoberta de novos caminhos.
\textbf{Agregação de dados}. Os dados de vários sensores podem ser agregados para que o número de transmissões sofra uma redução. A agregação pode ser feita com remoção de duplicados, valores mínimos, valores máximos e valores médios.
-\textbf{\acf{QoS}}. Em algumas aplicações os dados têm de ser entregues com sucesso após um determinado limite de tempo após a sua obtenção, caso contrário perdem significado ou introduzem erros desnecessários no sistema. Este limite de tempo pode ser gerido de forma dinâmica conforme a qualidade da transmissão.
+\textbf{\acf{QoS}}. Em algumas aplicações os dados têm de ser entregues com sucesso durante um determinado limite de tempo após a sua obtenção, caso contrário perdem significado ou introduzem erros desnecessários no sistema. Este limite de tempo pode ser gerido de forma dinâmica conforme a qualidade da transmissão.
\subsection{Protocolos de Encaminhamento}
\label{chap:3:sec:3.2}
View
18 2_texto_principal/4_framework.tex
@@ -15,7 +15,7 @@
\label{fig:1:frameworkOverview}
\end{figure}
-\section{Objective Modular network Test-bed (OMNeT++)}
+\section{Objective Modular Network Test-bed (OMNeT++)}
\label{chap:4:sec:1}
O \acs{OMNeT++}\footnote{http://http://www.omnetpp.org/} é uma plataforma de simulação baseada em módulos, escrita em C++ e com um IDE baseado em Eclipse.
@@ -27,10 +27,10 @@ \section{Objective Modular network Test-bed (OMNeT++)}
\item A orientação por objectos que permite uma flexível extensão das classes base;
\item A existência de um ambiente gráfico automático para uma melhor visualização e \textit{debug} da simulação;
\item A biblioteca extensa incluída que oferece suporte para estatística, colecção de dados, apresentação gráfica, números aleatórios e estruturas de dados;
-\item A possibilidade simular vários cenários mudando apenas parâmetros num ficheiro de configuração, sem necessidade de nova compilação.
+\item A possibilidade de simular vários cenários mudando apenas parâmetros num ficheiro de configuração, sem necessidade de nova compilação.
\end{itemize}
-Cada módulo pode ser do tipo simples ou composto. Os módulos compostos são constituídos por módulos simples ou por outros módulos compostos criando assim uma estrutura hierárquica de dependência.Todos os módulos assentam sobre um módulo de sistema, responsável pela realização da simulação. A comunicação entre módulos é feita através do envio de mensagens, que podem ser tão especializadas quanto o necessário, enviadas por canais de comunicação de entrada e saída. Na Figura \ref{fig:2:omnet} está um diagrama exemplificativo desta arquitectura.
+Cada módulo pode ser do tipo simples ou composto. Os módulos compostos são constituídos por módulos simples ou por outros módulos compostos criando assim uma estrutura hierárquica de dependência.Todos os módulos assentam sobre um módulo de sistema, responsável pela realização da simulação. A comunicação entre módulos é feita através do envio de mensagens, que podem ser tão especializadas quanto necessário e enviadas por canais de comunicação de entrada e saída. Na Figura \ref{fig:2:omnet} está um diagrama exemplificativo desta arquitectura.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -39,7 +39,7 @@ \section{Objective Modular network Test-bed (OMNeT++)}
\label{fig:2:omnet}
\end{figure}
-A topologia de cada módulo e a forma como interliga com outros, é descrita utilizando a linguagem \acf{NED} sendo posteriormente a implementação feita em C++. É um utilizado um ficheiro de configuração (ex: omnetpp.ini) que permite criar diversos cenários possíveis definindo para cada um, por exemplo, parâmetros dos módulos, tempo de simulação, \textit{seed} para números aleatórios, etc. Esta solução permite a utilização de apenas um executável para diversas cenários.
+A topologia de cada módulo e a forma como interliga com outros, é descrita utilizando a linguagem \acf{NED} sendo posteriormente a implementação feita em C++. É utilizado um ficheiro de configuração (ex: omnetpp.ini) que permite criar diversos cenários possíveis definindo para cada um, por exemplo, parâmetros dos módulos, tempo de simulação, \textit{seed} para números aleatórios, etc. Esta solução permite a utilização de apenas um executável para diversas cenários.
Na Figura \ref{fig:3:omnetInternal} é possível observar a estrutura interna de um executável \acs{OMNeT++}.
@@ -82,7 +82,7 @@ \section{Mixed Simulator (MiXiM) para OMNeT++}
Na Figura \ref{fig:5:mixim} temos a estrutura do \acs{MiXiM} que pode ser dividido em dois tipos de módulos:
\begin{itemize}
-\item Módulos de Simulação: módulo \textit{world} responsável pela configuração do ambiente (dimensões da área de trabalho, gestão de parâmetros globais) e \textit{ConnectionManager} responsável pela gestão das ligações entre nós. De notar que o MiXiM suporte vários nós de ligação, tantos como os canais de transmissão existentes;
+\item Módulos de Simulação: módulo \textit{world} responsável pela configuração do ambiente (dimensões da área de trabalho, gestão de parâmetros globais) e \textit{ConnectionManager} responsável pela gestão das ligações entre nós. De notar que o MiXiM suporta vários nós de ligação, tantos como os canais de transmissão existentes;
\item Módulos de Nó: módulos com vários sub-módulos que implementam cada uma das camadas lógicas e físicas presentes num nó de uma rede wireless.
\end{itemize}
@@ -102,7 +102,7 @@ \section{Mixed Simulator (MiXiM) para OMNeT++}
Na Figura \ref{fig:6:miximNode} observa-se em detalhe o módulo de nó onde estão presentes as camadas lógicas de um sensor wireless, o \acs{NIC} constituído pelas \acs{PHY} e \acs{MAC}, a camada \textit{Network} (Netw) e a camada de aplicação. Existem ainda paralelamente vários sub-módulos, nomeadamente o \textit{mobility} que trata da posição e movimentação do nó na área de trabalho, o \textit{battery} que simula o consumo de energia, o \textit{arp} que trata do endereçamento e o \textit{utility} que serve para efeitos utilitários na partilha de informação durante a simulação.
-O \acs{MiXiM} pode ser dividido de forma lógica numa plataforma base e numa biblioteca de protocolos conforme se pode observar na Figura \ref{fig:7:miximLogicLayers}. A plataforma base tem todos componentes necessários para criar uma simulação. A biblioteca de protocolos tem diversas extensões da plataforma base que permitem diversificar a quantidade de protocolos e modelos existente.
+O \acs{MiXiM} pode ser dividido de forma lógica numa plataforma base e numa biblioteca de protocolos conforme se pode observar na Figura \ref{fig:7:miximLogicLayers}. A plataforma base tem todos componentes necessários para criar uma simulação. A biblioteca de protocolos tem diversas extensões da plataforma base que permitem diversificar a quantidade de protocolos e modelos existentes.
Importa analisar como funciona a camada \acs{PHY} no \acs{MiXiM}. A potência do sinal é influenciada pelo canal de propagação, influência que pode ser modelada por atenuações causadas por efeitos de \textit{path loss}\footnote{Atenuação causada pelo ar.}, \textit{shadowing}\footnote{Atenuação causada por obstáculos.} e \textit{fading}\footnote{Atenuação causada pela multi-propagação de um sinal derivada de diversas reflexões.}. Para além disso também a frequência do sinal, a potência de envio e o \textit{bit-rate} (modulação e codificação) no tempo, espaço e frequência podem afectar a potência do sinal recebido.
@@ -115,12 +115,12 @@ \section{Mixed Simulator (MiXiM) para OMNeT++}
\label{fig:8:miximPhy}
\end{figure}
-Quando recebe uma mensagem vinda do exterior (\textit{AirFrame}), a camada \acs{PHY} envia a mensagem para o modelo analógico que irá calcular a atenuação do sinal e para o \textit{Decider} que verifica se o sinal é ruído com base na potência recebida e calcula os bit-errors. Depois deste momento a camada \acs{PHY} calcula o atraso de propagação e de transmissão da mensagem cabendo à camada \acs{MAC} determinar com base nos \textit{bit errors} se mensagem é válida ou não.
+Quando recebe uma mensagem vinda do exterior (\textit{AirFrame}), a camada \acs{PHY} envia a mensagem para o modelo analógico que irá calcular a atenuação do sinal e para o \textit{Decider} que verifica se o sinal é ruído (com base na potência recebida) e calcula os bit-errors. Depois deste momento a camada \acs{PHY} calcula o atraso de propagação e de transmissão da mensagem cabendo à camada \acs{MAC} determinar com base nos \textit{bit errors} se a mensagem é válida ou não.
\section{Simulação de Obstáculos para MiXiM}
\label{chap:4:sec:3}
-Embora esteja referida em \cite{34}, a simulação de obstáculos, como parte integrante do MiXiM, esta nunca chegou a ser implementada. Assim foi necessário procurar uma solução que permitisse simular a existência de obstáculos no ambiente de trabalho.
+Embora esteja referida em \cite{34}, a simulação de obstáculos, como parte integrante do MiXiM, nunca chegou a ser implementada Assim foi necessário procurar uma solução que permitisse simular a existência de obstáculos no ambiente de trabalho.
O trabalho \cite{35} implementa a simulação de obstáculos no MiXiM e a sua representação no ambiente Tkenv. O modelo descrito não contempla efeitos de reflexão ou difracção e pretende ser computacionalmente rápido. A configuração dos obstáculos é feita através de um ficheiro XML. Na \lstlistingname{} \ref{list:1:obstaclesXML} está o código XML necessário para desenhar o obstáculo da Figura \ref{fig:9:miximWithObstacles}.
@@ -156,7 +156,7 @@ \section{Simula
Os termos \begin{math}\beta{}\end{math} e \begin{math}\gamma{}\end{math} são calculados com base nos resultados obtidos experimentalmente e representam a atenuação por metro e a atenuação por parede respectivamente. Para o trabalho \cite{35} os valores obtidos foram \begin{math}\beta{}\approx{9dB}\end{math} e \begin{math}\gamma{}\approx{0.4dB/m}\end{math}.
-Devido à não utilização de nós reais neste trabalho, que permitissem chegar a valores reais, optou-se por considerar, com base no Tabela \ref{tab:1:attenuationPerInch} do manual da \textit{3Com Wireless Antenas}\footnote{http://www.scribd.com/doc/32613170/3Com\%C2\%AE-Wireless-Antennas}, os seguintes valores:
+Devido à não utilização de nós reais neste trabalho, por condicionantes relacionadas com o custo envolvido, que permitissem chegar a valores reais, optou-se por considerar, com base no Tabela \ref{tab:1:attenuationPerInch} do manual da \textit{3Com Wireless Antenas}\footnote{http://www.scribd.com/doc/32613170/3Com\%C2\%AE-Wireless-Antennas}, os seguintes valores:
\begin{table}[!htb]
\centering
View
32 2_texto_principal/5_arquitecture.tex
@@ -9,7 +9,7 @@ \section{Sistema de Monitoriza
\label{chap:5:sec:1}
Propõe-se nesta tese o \acf{EMoS}, uma solução simulada para o problema da monitorização de pessoas em ambiente doméstico. O \acs{EMoS} é uma rede \acs{WSN} constituída por diversos nós com comunicação wireless colocados de forma homogénea numa casa. Embora o sistema possa efectuar a monitorização de todo o tipo de pessoas, neste trabalho é focada a monitorização de idosos ou pessoas com necessidades especiais.
-São sugeridas opções de hardware comercialmente disponível para cada componente do sistema pretendendo-se desta forma ir para além da simples simulação e obter parâmetros reais para a configuração da mesma. Alguns aspectos de hardware mencionados não serão simulados por limitação de tempo na execução deste trabalho e também por não corresponderem ao âmbito estabelecido no Capítulo \ref{chap:1:sec:2}.
+São sugeridas opções de hardware comercialmente disponíveis para cada componente do sistema pretendendo-se desta forma ir para além da simples simulação e obter parâmetros reais para a configuração da mesma. Alguns aspectos de hardware mencionados não serão simulados por limitação de tempo na execução deste trabalho e também por não corresponderem ao âmbito estabelecido no Capítulo \ref{chap:1:sec:2}.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -18,7 +18,7 @@ \section{Sistema de Monitoriza
\label{fig:1:emosOverview}
\end{figure}
-O sistema \acs{EMoS} (Figura \ref{fig:1:emosOverview}) é caracterizado pelos seguintes tipos de dispositivo:
+O sistema \acs{EMoS} (Figura \ref{fig:1:emosOverview}) é caracterizado pelos seguintes tipos de dispositivos:
\begin{itemize}
\item Nó Móvel (\acf{MN}): Monitorização de pessoas e calibração do sistema;
@@ -28,9 +28,9 @@ \section{Sistema de Monitoriza
Os nós fixos estão ligados à rede eléctrica e enviam periodicamente mensagens de assinatura em modo \textit{broadcast}. No caso dos nós \textit{SN8}, \textit{SN9}, \textit{SN12} e \textit{SN13}, pode existir também envio de mensagens para outros nós fixos ou para o nó base. Isto pode acontecer quando por exemplo, é detectado gás no caso do \textit{SN12}, quando é ligado/desligado o fogão no caso do \textit{SN13} ou quando alguém se deita/levanta numa das camas onde estão os sensores \textit{SN8} e \textit{SN9}.
-O nó de base recebe informação dos nós fixos ou do exterior através da \acs{LAN} e toma decisões com base nessa informação. Pode, por exemplo, avisar num monitor que existe alguma anomalia na casa, enviar uma mensagem para o nó móvel ou para um nó fixo, ou comunicar com o exterior caso seja necessário.
+O nó base recebe informação dos nós fixos ou do exterior através da \acs{LAN} e toma decisões com base nessa informação. Pode, por exemplo, avisar num monitor que existe alguma anomalia na casa, enviar uma mensagem para o nó móvel ou para um nó fixo, ou comunicar com o exterior caso seja necessário.
-O nó móvel pode funcionar em dois modos: calibração e normal. No modo de calibração limita-se a receber assinaturas dos nós fixos e a registar essa informação, gerando no um ficheiro XML com o mapa rádio do casa. No modo normal recebe de igual forma as assinaturas, mas periodicamente envia de volta para o nó fixo mais próximo, um conjunto de médias das potências recebidas. O nó fixo por sua vez envia esta informação para o nó base que irá calcular a localização do nó móvel.
+O nó móvel pode funcionar em dois modos: calibração e normal. No modo de calibração limita-se a receber assinaturas dos nós fixos e a registar essa informação, gerando um ficheiro XML com o mapa rádio do casa. No modo normal recebe de igual forma as assinaturas, mas periodicamente envia de volta para o nó fixo mais próximo, um conjunto de médias das potências recebidas. O nó fixo por sua vez envia esta informação para o nó base que irá calcular a localização do nó móvel.
Todos os nós formam uma estrutura em \textit{flat-routing} usando o \acs{AODV} para comunicar e apresentam uma estrutura interna idêntica (Figura \ref{fig:2:emonsNodeInternal}). O sistema é perfeitamente escalável, sendo possível adicionar-se vários outros nós móveis. No caso de existir um número muito elevado de nós móveis é possível criar novos nós base associados a \textit{clusters} de nós fixos, que comuniquem através da LAN para eliminar sobreposições.
@@ -174,7 +174,7 @@ \section{Camada \textit{Network} : \textit{AODVRoute}}
O \acs{AODV} é um protocolo \textit{on-demand} que permite descobrir um caminho apenas quando este é necessário, recuperar caminhos perdidos e reutilizar caminhos já encontrados. Achou-se por isso conveniente implementá-lo no \acs{MiXiM} para ser usado no \acs{EMoS}. Este usa caminhos bidireccionais, o que significa que quando é feita a descoberta de um novo caminho são sempre gerados dois, acelerando o processo de procura de novos caminhos. A utilização de contadores sequenciais impede e formação de loops em todo o processo e é feita manutenção sobre os caminhos para eliminar os que deixaram de ser usados durante um determinado espaço de tempo.
-Neste trabalho foi implementada uma versão do \acs{AODV} que apenas contém as funcionalidades necessárias para descoberta de um novo caminho ou para a recuperação de um caminho perdido. O \textit{multicast} bem como a reparação local de caminhos perdidos (\textit{local-repair}\footnote{reparação que ocorre localmente quando um nó intermédio falha no encaminhamento da mensagem.} não foram implementadas. Ao módulo implementado foi dado o nome de \textit{AODVRoute}.
+Neste trabalho foi implementada uma versão do \acs{AODV} que apenas contém as funcionalidades necessárias para descoberta de um novo caminho ou para a recuperação de um caminho perdido. O \textit{multicast} bem como a reparação local de caminhos perdidos (\textit{local-repair}\footnote{reparação que ocorre localmente quando um nó intermédio falha no encaminhamento da mensagem.}) não foram implementadas. Ao módulo implementado foi dado o nome de \textit{AODVRoute}.
\subsection{Tipos de Mensagens}
\label{chap:5:sec:3.1}
@@ -195,7 +195,7 @@ \subsection{Tipos de Mensagens}
\label{fig:11:aodvMsgTypes}
\end{figure}
-Na Figura \ref{fig:11:aodvMsgTypes} estão as mensagens criadas no \acs{MiXiM}. A criação de mensagens no \acs{OMNeT++} é relativamente simples uma vez que todo o \textit{boilerplate code} é gerado automaticamente. Assim é necessário apenas definir ficheiros do tipo \textit{msg} com os parâmetros necessários. Cada uma das mensagens definidas para este módulo estende a mensagem \textit{NetwPkt}, uma mensagem genérica para a camada \textit{Netw} com endereços de emissor e receptor e \acf{TTL}. Para além dos campos herdados existem também os seguintes para cada tipo de mensagem:
+Na Figura \ref{fig:11:aodvMsgTypes} estão as mensagens criadas no \acs{MiXiM}. A criação de mensagens no \acs{OMNeT++} é relativamente simples uma vez que todo o \textit{boilerplate code} é gerado automaticamente. Assim é necessário apenas definir ficheiros do tipo \textit{msg} com os parâmetros necessários. Cada uma das mensagens definidas para este módulo estende a mensagem \textit{NetwPkt}, uma mensagem genérica para a camada \textit{Netw} com endereços de emissor e receptor e \acf{TTL}. Para além dos campos herdados existem também os seguintes campos para cada tipo de mensagem:
\begin{itemize}
\item \textit{AODVRouteRequest} : endereços e números de sequência para o nós emissor e receptor, o \textit{RREQ\_ID} que é obtido de um contador existente para o efeito no nó emissor e o contador de saltos que permite perceber em que ponto do caminho está o \acs{RREQ};
@@ -267,9 +267,9 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\end{figure}
-Dado que o nó guarda todos os \acs{RREQ} que recebe no \textit{RouteVector}, este consegue verificar se já recebeu aquele mesmo pacote ou não. No caso de não ter recebido é incrementado o contador de saltos para que a distância até á origem seja actualizada. A informação do nó de origem, o número de saltos até ao mesmo são usados para criar um caminho inverso para o nó de origem. Enquanto este não for o nó de origem a mensagem vai sendo enviada de no para nó até chegar ao destino. Pode ainda se dar o caso do nó não ser o nó de destino mas já existir um caminho no \textit{RouteMap} o que permite ao nó intermédio devolver logo um \acs{RREP}. Quando se trata do nó de destino é incrementado o contador do nó para garantir que não haverá mais nenhum caminho que se sobreponha.
+Dado que o nó guarda todos os \acs{RREQ} que recebe no \textit{RouteVector}, este consegue verificar se já recebeu aquele mesmo pacote ou não. No caso de não ter recebido é incrementado o contador de saltos para que a distância até á origem seja actualizada. A informação do nó de origem, o número de saltos até ao mesmo são usados para criar um caminho inverso para o nó de origem. Enquanto este não for o nó de origem a mensagem vai sendo enviada de nó para nó até chegar ao destino. Pode ainda se dar o caso do nó não ser o nó de destino mas já existir um caminho no \textit{RouteMap} o que permite ao nó intermédio devolver logo um \acs{RREP}. Quando se trata do nó de destino é incrementado o contador do nó para garantir que não haverá mais nenhum caminho que se sobreponha.
-Então, assim que o caminho é encontrado existe um \acs{RREP} que volta pelo caminho inverso em \textit{unicast} construindo o caminho do nó de origem para o nó de destino iniciais. Na Figura \ref{fig:14:aodvFlux3} podemos observar o que acontece a essa mensagem à medida que vai passando pelos nós intermédios até chegar ao nó de origem original. Quando é alcançada a origem o nó pode então ir buscar ao pktMap a p?oxima mensagem a enviar para aquele endereço de destino.
+Então, assim que o caminho é encontrado existe um \acs{RREP} que volta pelo caminho inverso em \textit{unicast} construindo o caminho do nó de origem para o nó de destino iniciais. Na Figura \ref{fig:14:aodvFlux3} podemos observar o que acontece a essa mensagem à medida que vai passando pelos nós intermédios até chegar ao nó de origem original. Quando é alcançada a origem, o nó pode então ir buscar ao pktMap, a próxima mensagem, a enviá-la para aquele endereço de destino.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -329,9 +329,9 @@ \subsection{HORUS Modificado}
\title{\textbf{\textit{Fase Offline}}}
-Na Figura \ref{fig:17:horusMod} é descrito de forma global e modular todo o sistema de localização implementado. Na fase \textit{offline} o nó móvel recolhe para cada posição da casa uma séries de mostras (\textit{Raw Data}),pares (nodeAddress,RSSI) obtidos a partir da informação de controlo enviada pela camada \textit{Network}. Esta informação vai sendo guardada, sem qualquer tratamento, para todas as posições registadas.
+Na Figura \ref{fig:17:horusMod} é descrito de forma global e modular todo o sistema de localização implementado. Na fase \textit{offline} o nó móvel recolhe para cada posição da casa uma séries de amostras (\textit{Raw Data}),pares (nodeAddress,RSSI) obtidos a partir da informação de controlo enviada pela camada \textit{Network}. Esta informação vai sendo guardada, sem qualquer tratamento, para todas as posições registadas.
-Depois de concluída a amostragem de todo o espaço a informação é agrupada por posição no \textit{Radio Map Builder} e correlacionada efectuando para cada posição e para cada nó, o cálculo da média e do desvio padrão, das potências recebidas no \textit{Correlation Modeler}. Em cada posição posição é mantido um número máximo configurável de nós registados, sendo todos os outros removidos, pretendendo-se com isto garantir que na fase \textit{Online} as amostras recebidas são cruzadas com amostras do mesmo tamanho para cada posição.
+Depois de concluída a amostragem de todo o espaço a informação é agrupada por posição no \textit{Radio Map Builder} e correlacionada efectuando para cada posição e para cada nó, o cálculo da média e do desvio padrão, das potências recebidas no \textit{Correlation Modeler}. Em cada posição é mantido um número máximo configurável de nós registados, sendo todos os outros removidos, pretendendo-se com isto garantir que na fase \textit{Online} as amostras recebidas são cruzadas com amostras do mesmo tamanho para cada posição.
Por fim é feita a criação de \textit{clusters} no módulo \textit{Clustering}. O processo decorre ordenando por potência recebida as amostras para cada posição e depois escolhendo as \begin{math}n\end{math} primeiras como chave da posição. Para cada chave diferente é criado um novo \textit{cluster}. De notar que a chave (1000,1001) é igual à chave (1001,1000) não havendo o conceito de ordenação na chave. Neste trabalho considerou-se \begin{math}n=2\end{math} por ser um valor apontado no trabalho \cite{31} como tendo bons resultados num sistema real.
@@ -343,7 +343,7 @@ \subsection{HORUS Modificado}
O nó base contém os ficheiros XML gerados na fase \textit{offline} e como tal possui toda a informação necessária para determinar a probabilidade do nó estar numa determinada posição. Inicialmente a estimativa é discreta (\textit{Discrete-Space Estimator}) e apenas são determinadas posições para o nó móvel que constam no mapa rádio.
-Nesse momento o nó fixo analisa o sinal recebido, verifica se estão presentes um número mínimo de nós fixos e determina a chave da amostra (neste caso os dois nós com maior \acs{RSSI}). Com a essa chave obtém o \textit{cluster} correspondente e as posições associadas. Para cada posição é calculada a densidade de probabilidade da distribuição normal (Ver Secção \ref{chap:5:sec:4.2}). A posição com maior valor é a posição obtida à saída do \textit{Discrete-Space Estimator}.
+Nesse momento o nó fixo analisa o sinal recebido, verifica se estão presentes um número mínimo de nós fixos e determina a chave da amostra (neste caso os dois nós com maior \acs{RSSI}). Com essa chave obtém o \textit{cluster} correspondente e as posições associadas. Para cada posição é calculada a densidade de probabilidade da distribuição normal (Ver Secção \ref{chap:5:sec:4.2}). A posição com maior valor é a posição obtida à saída do \textit{Discrete-Space Estimator}.
Uma vez que existem diversas posições onde o nó móvel poderá estar, que não estão registadas no mapa rádio é necessária uma estimação no espaço contínua. É essa precisamente a função do \textit{Continuous-Space Estimator} que irá através de duas técnicas: centro de massa das posições e média temporal do espaço físico, determinar uma posição estimada da posição real do nó.
@@ -439,11 +439,11 @@ \subsection{Estruturas de Dados e Ficheiros XML}
\label{chap:5:sec:4.3}
São definidas duas estruturas de dados no \textit{HORUS} modificado.
-Na Figura \ref{fig:18:horusModRadioMap} temos a estrutura de dados escolhida para guardar as posições obtidas à saída do \textit{Correlation Modeler}. O resultado são é um conjunto de posições, onde para cada posição existem várias funções de densidade de probabilidade para cada nó, \acfp{PDF} caracterizadas pelos seus valores de média e desvio padrão.
+Na Figura \ref{fig:18:horusModRadioMap} temos a estrutura de dados escolhida para guardar as posições obtidas à saída do \textit{Correlation Modeler}. O resultado são um conjunto de posições, onde para cada posição, existem várias funções de densidade de probabilidade para cada nó, \acfp{PDF} caracterizadas pelos seus valores de média e desvio padrão.
Na Figura \ref{fig:19:horusModRadioMapClusters} está representada a estrutura de dados utilizada para guardar os \textit{clusters}.
-Estas estruturas estão presentes no nó móvel e no nó fixo e servem para guardar em memória o conteúdo que será escrito/lido dos ficheiros XML.Nesta simulação são, por isso, usados dois tipos de ficheiro XML para guardar o mapa rádio de posições e os \textit{clusters}. Estes ficheiros são gerados quando termina a simulação do modo \textit{offline} e carregados pelo nó base quando começa a simulação do modo \textit{online}. No Anexo \ref{list:a1:xmlRadioMap} está um exemplo de um ficheiro XML de posições rádio e no Anexo \ref{list:a1:xmlRadioMapCluster} pode ser consultado um exemplo de um ficheiro XML de clusters.
+Estas estruturas estão presentes no nó móvel e no nó fixo e servem para guardar em memória o conteúdo que será escrito ou lido nos ficheiros XML.Nesta simulação são, por isso, usados dois tipos de ficheiro XML para guardar o mapa rádio de posições e os \textit{clusters}. Estes ficheiros são gerados quando termina a simulação do modo \textit{offline} e carregados pelo nó base quando começa a simulação do modo \textit{online}. No Anexo \ref{list:a1:xmlRadioMap} está um exemplo de um ficheiro XML de posições rádio e no Anexo \ref{list:a1:xmlRadioMapCluster} pode ser consultado um exemplo de um ficheiro XML de clusters.
\begin{figure}[!htb]
\centering
@@ -472,15 +472,15 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\label{fig:20:horusFlow01}
\end{figure}
-No fluxograma da Figura \ref{fig:20:horusFlow01} observamos o comportamento do nó móvel. Este nó está permanentemente a receber e guardar, mensagens de assinatura vindas dos nós fixos espalhados pela casa.
+No fluxograma da Figura \ref{fig:20:horusFlow01} observamos o comportamento do nó móvel. Este nó está permanentemente a receber e guardar mensagens de assinatura vindas dos nós fixos espalhados pela casa.
-No ramo esquerdo do fluxograma podemos observar o que acontece quando uma assinatura de um nó fixo é recebida. Se o nó móvel estiver em modo de calibração, utilizado durante a fase \textit{offline}, o nó verifica se houve mudança de posição e se existem nós estáticos suficientes para considerar a posição válida. Caso tal aconteça são calculados os parâmetros da função densidade de probabilidade normal correspondente às potências amostradas, calculando-se a média e o desvio padrão e o resultado é guardado no mapa rádio. Pelo contrário se estivermos na fase \textit{online} são apenas registados os valores do endereço e potência de sinal recebidos.
+No ramo esquerdo do fluxograma podemos observar o que acontece quando uma assinatura de um nó fixo é recebida. Se o nó móvel estiver em modo de calibração, utilizado durante a fase \textit{offline}, o nó verifica se houve mudança de posição e se existem nós estáticos suficientes para considerar a posição válida. Caso tal aconteça são calculados os parâmetros da função densidade de probabilidade normal correspondente às potências amostradas (calculando-se a média e o desvio padrão) sendo o resultado guardado no mapa rádio. Pelo contrário se estivermos na fase \textit{online} são apenas registados os valores do endereço e potência de sinal recebidos.
Quando não está no modo de calibração, o nó móvel usa um conceito de agendamento do \acs{OMNeT++} que permite agendar eventos, através de mensagens que são enviadas, num determinado tempo da simulação, para o próprio nó. Assim este conceito é usado para enviar periodicamente mensagens para o nó base para que este possa calcular a posição do nó móvel. Este comportamento está exemplificado na ramo direito do fluxograma.
Por sua vez na Figura \ref{fig:21:horusFlow02} temos um fluxograma do modo de funcionamento do nó base. Este nó recebe de um nó móvel, por intermédio de um ou mais nós fixos, uma mensagem que contém as médias das potências de nós fixos, recebidas pelo nó móvel durante um determinado espaço de tempo. Assim quando o nó base recebe esta mensagem, ordena por potência de forma descendente e selecciona apenas os N primeiros, em que N representa o número de nós estáticos presentes em cada posição do mapa rádio.
-São então seleccionados os endereços dos dois primeiros nós estáticos da amostra que constituem a chave da amostra. Com a chave são obtidas as posições do \textit{cluster} cuja chave é igual à chave da amostra. Percorrendo então todas as posição obtidas é calculada para cada, a probabilidade do nó móvel estar nessa posição.
+São então seleccionados os endereços dos dois primeiros nós estáticos da amostra que constituem a chave da amostra. Com a chave são obtidas as posições do \textit{cluster} cuja chave é igual à chave da amostra. Percorrendo então todas as posições obtidas é calculada para cada uma, a probabilidade do nó móvel estar nessa posição.
Se a probabilidade for maior que zero então é guardada numa lista. Uma vez percorridos todas as posições se ainda não houver na lista pelo menos uma posição, decrementa-se o valor de N e torna-se a obter as posições do \textit{cluster} para novo cálculo. Se N chegar a zero então o processo acaba sem conseguir determinar uma posição para o nó móvel. Se houver uma posição então é efectuada a estimação de espaço contínuo através do centro de massa das posições e é calculada a média temporal de espaço contínuo com as últimas posições calculadas em amostras anteriores.
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