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mnobrega
mnobrega committed Oct 26, 2012
1 parent ea2da7c commit c6cbc31e3716a692d698635fdac9978d406b2e1d
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@@ -17,4 +17,15 @@
\acro{QoS}{\acroemph{Quality of Service}}
\acro{SPIN}{\acroemph{Sensor Protocolos for Information via Negotiation}}
\acro{DD}{\acroemph{Direct Diffusion}}
+ \acro{AODV}{\acroemph{Ad hoc On-demand Vector Routing}}
+ \acro{DSR}{\acroemph{Dynamic Source Routing}}
+ \acro{LEACH}{\acroemph{Low-Enegery Adaptive Clustering Hierarchy}}
+ \acro{PEGASIS}{\acroemph{Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems}}
+ \acro{GEAR}{\acroemph{Geographical and Energy Aware Routing}}
+ \acro{TOA}{\acroemph{Time of Arrival}}
+ \acro{TDOA}{\acroemph{Time Difference of Arrival}}
+ \acro{RSS}{\acroemph{Received Signal Strength}}
+ \acro{POA}{\acroemph{Phase of Arrival}}
+ \acro{AOA}{\acroemph{Angle of Arrival}}
+ \acro{RM}{\acroemph{Radio Map}}
\end{acronym}

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@@ -17,7 +17,7 @@
\begin{table}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=1\textwidth]{img/02_adls.png}
+ \includegraphics[width=1\textwidth]{img/03_adls.png}
\caption{Índice de independência nas \acs{ADL}s \cite{17}.}
\label{tab:1:adls}
\end{table}
@@ -36,7 +36,7 @@
\begin{table}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.95\textwidth]{img/02_elder_tech_acceptance.png}
+ \includegraphics[width=0.95\textwidth]{img/03_elder_tech_acceptance.png}
\caption{Uso de tecnologia pelos Idosos \cite{16}.}
\label{tab:3:elderTechAccept}
\end{table}
@@ -64,7 +64,7 @@
\begin{table}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/02_adls_monit_rank.png}
+ \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/03_adls_monit_rank.png}
\caption{Classificação das \acs{ADL}s por importância, dificuldade em monitorizar e top 10 das mais úteis \cite{16}.}
\label{tab:4:adlsMonitRank}
\end{table}
@@ -77,10 +77,44 @@
\section{Localização em Redes de Sensores Wireless}
\label{chap:3:sec:3}
+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.
+
+\subsection{Medidas de Localização}
+\label{chap:3:sec:3.1}
+Vários tipos de medições permitem inferir uma localização, nomeadamente:
+
+\begin{itemize}
+\item \acs{TOA} (\textit{Time of Arrival})
+\item \acs{TDOA} (\textit{Time Difference Of Arrival})
+\item \acs{RSS} (\textit{Received Signal Strength})
+\item \acs{POA} (\textit{Phase Of Arrival})
+\item \acs{AOA} (\textit{Angle of Arrival})
+\end{itemize}
+
+Na medida do \textbf{\acs{TOA}} mede-se o tempo que um sinal demora a chegar ao nó de destino. A distância entre origem e destino é obtida multiplicando o atraso entre o momento da transmissão e o momento da recepção do sinal pela velocidade de propagação do sinal.O requisito mais importante é a sincronização entre nós que obriga à existência de hardware de maior complexidade e a troca de mensagens de sincronização. Ruído aditivo e efeitos multi-caminho são as maiores fontes de erro neste tipo de medição.
+
+Utilizando o \textbf{\acs{TDOA}} é medida a diferença entre os tempos de chegada em diversos nós dum mesmo sinal enviado pelo emissor. Um mínimo de dois nós é necessário para uma estimativa em duas dimensões da posição do do emissor. À semelhança do \acs{TOA} é necessária sincronização entre os nós o que obriga uma vez mais a hardware complexo que aumenta o custo do nó.
+
+O \acs{RSS} é a medida da potência do sinal recebido. Este método não necessita de qualquer hardware especial para sincronização. A potência do sinal é uma função da distância, cuja localização pode ser baseada num modelo, onde se admite que as características de propagação do sinal são bem conhecidas ou então baseada num mapa de medições, \acs{RM} (\textit{Radio Map}), onde é feita uma amostragem da potência em diversas localizações.
+
+Com a medida \acs{POA} o objecto de medição é o ângulo de chegada. Este método usa a diferença na fase do sinal para determinar a localização do nó emissor.
+
+Por último a medida de \acs{AOA} indica o ângulo a que o sinal chega ao receptor, medido com antenas direccionais ou um conjunto de antenas.São usadas relações geométricas simples para calcular a posição do nó emissor.
+
+\subsection{Algoritmos de Localização}
+\label{chap:3:sec:3.2}
+Os esquemas de localização são diversos e variam conforme o tipo de aplicação.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/03_localization_class.png}
+ \caption{Classificação da localização em redes \acs{WSN} \cite{27}.}
+ \label{fig:3:localizationClass}
+\end{figure}
\section{Encaminhamento em Redes de Sensores Wireless}
\label{chap:3:sec:4}
-Com a redução do custo dos sensores wireless tornou-se possível construir \acs{WSN}s com centenas ou milhares de nós. A falta de um esquema global de endereçamento, as condicionantes energéticas ou a possibilidade existirem nós que se movimentam com modificações na topologia da rede recorrentes, fazem surgir a necessidade de encontrar um protocolo de encaminhamento adequado.
+Com a redução do custo dos sensores wireless tornou-se possível construir \acs{WSN}s com centenas ou milhares de nós. A falta de um esquema global de endereçamento, as condicionantes energéticas ou a possibilidade de existirem nós que se movimentam provocando modificações na topologia da rede recorrentes, faz surgir a necessidade de encontrar um protocolo de encaminhamento adequado.
\subsection{Desafios e Decisões de Design}
\label{chap:3:sec:4.1}
@@ -110,16 +144,37 @@ \subsection{Protocolos de Encaminhamento}
\title{\textbf{Flat-routing}}
-O \acs{SPIN} (\textit{Sensor Protocols for Information via Negotiation}) \cite{20} surge com a necessidade de resolver três problemas nos métodos clássicos de envio de mensagens (\textit{Flooding} e \textit{Gossiping}), a implosão causada pela recepção de várias mensagens repetidas vindas de vários nós diferentes, a sobreposição resultante da dos dados obtidos por sensores próximos e a falta de adaptação aos recursos existentes no nó. Na Figura \ref{fig:1:spin} está um exemplo onde são utilizadas os três tipos de mensagens ADV (\textit{advertisment}), REQ (\textit{request} e DATA. Este protocolo permite poupar energia e reduzir o envio de informação redundante mas não dá garantias de entrega de dados.
+O \acs{SPIN} (\textit{Sensor Protocols for Information via Negotiation}) \cite{20} surge com a necessidade de resolver três problemas nos métodos clássicos de envio de mensagens (\textit{Flooding} e \textit{Gossiping}), a implosão causada pela recepção de várias mensagens repetidas vindas de vários nós diferentes, a sobreposição resultante da dos dados obtidos por sensores próximos e a falta de adaptação aos recursos existentes no nó. Na Figura \ref{fig:1:spin} está um exemplo onde são utilizadas os três tipos de mensagens ADV (\textit{advertisment}), REQ (\textit{request} e DATA. O nó A pretende enviar uma mensagem para o nó B e envia um ADV (a). B está pronto para receber e envia para A um REQ (b). A recebe o REQ e envia uma mensagem DATA para B (c). B continua o processo da mesma forma para os seus nós vizinhos. Este protocolo permite poupar energia e reduzir o envio de informação redundante mas não dá garantias de entrega de dados.
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.75\textwidth]{img/02_spin.png}
- \caption{Protocolo SPIN \cite{20}. O nó A pretende enviar uma mensagem para o nó B e envia um ADV (a). B está pronto para receber e envia para A um REQ (b). A recebe o REQ e envia uma mensagem DATA para B (c). B continua o processo da mesma forma para os seus nós vizinhos.}
+ \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/03_spin.png}
+ \caption{Protocolo \acs{SPIN} \cite{20}.}
\label{fig:1:spin}
\end{figure}
-O \acs{DD} \cite{21} introduz um método de procura de caminhos.
+O \acs{DD} (\textit{Direct Diffusion}) \cite{21}) introduz um método de procura através da propagação de interesses e criação de gradientes construídos à medida que um determinado percurso vai sendo utilizado cada vez mais utilizado.
+
+O \acs{AODV} (\textit{Ad hoc On-demand Vector Routing}) \cite{22} introduz o conceito da descoberta de caminhos e da persistência dos mesmos de forma distribuída por todos os nós. É um protocolo \textit{On-demand} que só entra em acção quando é necessário enviar uma nova mensagem e com mecanismos de \textit{Self-healing} que permitem recuperar um caminho quando por alguma razão existiu uma alteração de topologia. Apresenta duas fases, uma de descoberta de caminho e outra de utilização desse caminho.
+
+Em \cite{23} é abordado o \acs{DSR} (\textit{Dynamic Source Routing}) semelhante ao \acs{AODV} tem como objectivo diminuir a largura de banda consumida pelas mensagens de controlo e necessidade de manutenção através de \textit{beacons}. O percurso é guardado na mensagem e vai sendo actualizado à medida que, na fase de descoberta de caminho, esta vai passando em cada nó.
+
+\title{\textbf{Hierarchical-routing}}
+
+No trabalho \cite{24} é proposto o \acs{LEACH} (\textit{Low-Enegery Adaptive Clustering Hierarchy}), um protocolo baseado em \textit{clusters}, que usa coordenação entre nós e através de uma mudança aleatória do \textit{cluster-head} distribui de forma eficiente o consumo de energia por todos os nós. Este protocolo consegue reduzir o consumo de energia até oito vezes menos que outros protocolos hierárquicos. O facto dos nós estarem agrupados em \textit{clusters} permite que a informação dos diversos nós não coordenadores possa ser agregada antes de ser enviada para uma \acs{BS}. Como desvantagens tem o facto de não ser aplicável em redes de grande área, tem um \textit{overhead} extra de mensagens controlo e assume que todos os nós iniciam o seu funcionamento com a mesma energia e que tanto um nó coordenador como um nó simples consumem a mesma energia. Na Figura \ref{fig:2:leach} está um exemplo de aplicação.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=1\textwidth]{img/03_leach.png}
+ \caption{Exemplo de funcionamento do protocolo \acs{LEACH}.}
+ \label{fig:2:leach}
+\end{figure}
+
+Outro protocolo hierárquico é o \acs{PEGASIS} (\textit{Power-Efficient Gathering in Sensor Information Systems}) \cite{25} que surge como um melhoramento do \acs{LEACH}. Este protocolo aumenta o tempo de vida de cada nó usando técnicas colaborativas, onde cada nó fala apenas com o seu vizinho mais próximo e transmite alternadamente para a \acs{BS}, eliminando assim a necessidade de formação de \textit{clusters} de forma dinâmica e existência de vários nós coordenadores. Como desvantagens o facto de se assumir que todos os nós conseguem comunicar com a \acs{BS} directamente, que os nós têm o mesmo nível de energia e podem desligar-se ao mesmo tempo ou a possibilidade do coordenador único se tornar um \textit{bottleneck} no sistema.
+
+\title{\textbf{Geographic-based Routing}}
+
+Em \cite{26} é abordado o \acs{GEAR} (\textit{Geographical and Energy Aware Routing}). Este protocolo surge em redes com um número elevado de sensores e onde poderão ser feitas consultas a determinadas zonas geográficas da rede, sem que tal seja feito com recurso a \textit{flooding}. São utilizadas heurísticas baseadas na energia dos nós e informação sobre a sua posição para encaminhar um pacote para uma determinar região.
% Ensure that the next chapter starts in a odd page
\cleardoublepage
@@ -2,7 +2,7 @@
% State of the art
% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-\fancychapter{Plataforma de Simulação}
+\fancychapter{Ambiente de Trabalho}
\label{chap:ps}
Pequena introdução.
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