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1 parent 3255f5f commit f29b995d137e8e64d719e4de37c97aafb182f821 mnobrega committed Oct 31, 2012
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2 0_cfg_misc/1_abstract.tex
@@ -1,3 +1,3 @@
\begin{abstract}
The consistent increase in the world's elder population has been putting a lot of challenges regarding national development, sustainability of families and the ability of health care systems to provide for ageing populations. As wireless sensing technology continues to evolve, devices integrating low-power, low-bandwidth radios and a modest amount of storage, emerge due to considerable reduced costs. Wireless sensors based home monitoring systems provide a safe, sound and secure environment for elder people, enabling them to live in their own home as long as possible. This work introduces the \acf{EMoS}, a \acs{MiXiM} based framework, in which an \acf{AODV} protocol has been implemented together with a modified HORUS system, for tracking and monitoring, in a home enviroment, elder people or people with special needs. The results obtained from this research demonstrate the feasibility to build a monitoring system for elder care using a simulated environment in which several aspects of the hardware commercially available have been also discussed.
-\end{abstract}
+\end{abstract}
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4 0_cfg_misc/r_0_title.tex
@@ -1,7 +1,7 @@
%
% paper title
% can use linebreaks \\ within to get better formatting as desired
-\title{People Wireless Monitoring in a Home Environment}
+\title{Wireless Monitoring of People in a Home Environment}
%
%
% author names and IEEE memberships
@@ -21,7 +21,7 @@
\textit{Av. Rovisco Pais, 1049-001 Lisboa, Portugal}
-E-mail: marcio.nobregal@ist.utl.pt
+E-mail: marcio.nobrega@ist.utl.pt
\thanks{October 2012}}
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4 0_cfg_misc/r_1_intro.tex
@@ -3,7 +3,7 @@
% Note that keywords are not normally used for peerreview papers.
\begin{IEEEkeywords}
-Sensor Networks, Elder Care, Routing Protocols, Indoor Location
+Sensor Networks, Elder Care, Routing Protocols, Indoor Location, MiXiM, OMNeT++
\end{IEEEkeywords}
% For peer review papers, you can put extra information on the cover
@@ -36,7 +36,7 @@ \section{Introduction}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.50\textwidth]{img/01_demografia_pt.png}
+ \includegraphics[width=0.485\textwidth]{img/01_demografia_pt.png}
\caption{Demographic pyramids for Portugal between 1950 and 2050\cite{1}.}
\label{fig:1:demog_pt}
\end{figure}
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241 0_cfg_misc/r_2_contents.tex
@@ -1,26 +1,251 @@
\section{State Of The Art}
\subsection{Monitoring using Video or Audio}
+\label{chap21}
Current smart home environments consist of several appliances and other devices, with sensors, actuators and/or biomedical monitors. These systems are used by the residents in a daily basis. In some situations the house is monitored using video and audio technologies, even tho they present some disadvantages like: high costs due to sophisticated equipments and specialized deployment, the need for a large bandwidth or privacy issues.
Several state-of-the-art solutions were reviewed. In \cite{2} falls are detected. In order to reduce the number of false alarms, the system integrates a \acs{WSN} and a video system. Cameras activated by a wireless sensor tracking mechanism, are able to interpret the video signal and make decisions whether to call an emergency number or not. A voice communication \acs{IEEE} 802.15.4 is also discussed through the usage of state-of-the-art radios capable of transmitting voice.\\
In \cite{3} and \cite{4} an installed surveillance system is used to infer about the position of a resident. No interaction with the system is needed in order to locate the person. The usage of \textit{Smart Cameras} allows to resolve the privacy issue of data transmission through air, with the possibility of some kind of spoofing existing, which would presents serious security concerns to the user.\\
-\cite{5} deploys another monitoring application in a care home. It refers to the need for more healthcare professionals and the small amount of time that each one of them has available for each elder. The volume of biomedical data gathered can improve the way that the care manager follows it's dependent.\\
+\cite{5} deploys another monitoring application in a care home. It refers to the need for more healthcare professionals and the small amount of time that each one of them has available for each elder. The volume of biomedical data gathered can improve the way that the case manager follows it's dependent.\\
\cite{6} refers to the term \textit{aging in place} which represent a movement where elders live in an independent and safe manner in their own homes. Monitoring of falls but also utilitarian functionalities are implemented such as object detection, calendar, video-conference and address book.\cite{7} uses video and audio to correctly deduce if a fall has happen.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\subsection{Monitoring using Wearable Sensors}
-\label{ssec:part2}
-The increasing reduction in size of wireless sensors is bringing to the market solutions that can track a person's health, independently of his location or activity. The possibility of smart clothes with built-in sensors sufficiently small and light to be carried without any discomfort enable the mass usage of such equipments in a medium term.\\
-In \cite{8} the \acf{BSN} is addressed, as a solution to detect
+\label{chap22}
+The reduction in size of wireless sensors is bringing to the market solutions that can track a person's health, independently of his location or activity. The possibility of smart clothes with built-in sensors sufficiently small and light to be carried without any discomfort, enable the mass usage of such equipments in a medium term.
+In \cite{8} the \acf{BSN} is addressed, as a solution to early detect heart problems with sensors capable of measuring temperature, acceleration or building an electrocardiogram, connected to a central coordinator node using Bluetooth (Figure \ref{fig:4:bsn}).
+\cite{9} discusses the the need for three types of priorities for messages in a \acs{WBAN}: \textit{On-demand} requested by a doctor or physician in order to monitor the patient vital signs, \textit{Emergency} initiated by the sensors when some critical threshold has been exceeded and \textit{Normal} with the lowest priority.In \cite{10} it is discussed the problems that arise from the usage of Zigbee in a crowed \acs{WLAN} environment. An algorithm is suggested to solve this issue in which the Zigbee forces an \acs{AP} to leave from an occupied frequency.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.30\textwidth]{img/02_body_sensor_network.png}
+ \caption{Example of a Body Sensor Network (BSN)\cite{8}.}
+ \label{fig:4:bsn}
+\end{figure}
+
+\cite{11} suggests the integration of several networks into one integrated platform able to track a person in the interior or exterior enabling all the case managers to be constantly aware of their patient. The same paper also refers the need to develop sensors that don't present any discomfort to theirs users, since that might be a very strong reason for not wearing sensors during a long period of time.
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
-\subsection{Part Three}
-\label{sec:part3}
-Taking into account ...
+\subsection{Monitoring using domestic sensors}
+\label{chap23}
+In this type of monitoring, information is gathered anonymously, using sensors with very minimal computational capabilities. Proximity sensors or sensors installed in home appliances are accessed in order to understand if the person is at home or has passed through a certain corridor. This type of monitoring has less granularity which can be a problem if more information is needed.\cite{13} uses pressure sensors to help Alzheimer's patients reaching their destination inside house through the use of TV screens. \textit{MediaCup} is introduced in \cite{12} as fully ubiquous device. With a battery capable of charging using an electromagnetic field, the \textit{MediaCup} is fully hidden from user and coupled with a few sensors that can track, for instance, movement or acceleration (
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.40\textwidth]{img/02_mediacup.png}
+ \caption{\textit{Mediacup}\cite{12} network infrastructure with IR, LAN and CAN.}
+ \label{fig:6:mediacup}
+\end{figure}
+
+A lot of research has been done focusing falls, vital signs tracking and ubiquous computing. The recent development in \acp{BSN}s has brought to the scene new sensors and new concepts that can even be used for entertainment. Also the need for unobtrusive equipments and the lack of privacy of devices that get too much information, like cameras is a problem to be discussed.
+
+\section{Related Work}
+
+\subsection{Elder Home Monitoring}
+\label{chap31}
+In study named \``The Activities of Daily Living Study''\ presented at \cite{16} several questionnaires are delivered to \acfp{CM} ( professionals that give assistance to elder people living at home). This study refers to the existence of a group of \acfp{ADL} which \acp{CM} keep track. These include getting up in the morning, dressing or feeding. Through these \acp{ADL} healthcare professionals are able to keep track of their elders mental and physical state. This study also sets some of the most valuable features which a monitoring system can present to elders. Features like panic buttons and security improvement measures seem to have success while others like cameras don't seem as accepted.\\
+The study also enumerates the some of the main needs in monitoring elder people in-home. Location tracking to know if the elder got up of his bed, better scheduling of visits the \acs{CM} being able to know if the elder is at home, house occupancy to understand the elder need for companionship.
+
+\subsection{Position tracking for Wireless Sensor Networks}
+\label{chap32}
+Several types of metrics allow for an inference of position. \acf{TOA}, \acf{TDOA}, \acf{RSS}, \acf{POA} and \acf{AOA}. \acs{TOA} and \acs{TDOA} are time based metrics and need expensive hardware and also constant synchronization between nodes. \acs{AOA} and \acs{POA} are angle and phase metrics in-home tracking is difficult due to shadowing and fading effects.\acs{RSS} is received power based. The number of distinct systems for location tracking is quite large, so the need to make choices at this stage arises.\\
+The chosen system should be for a medium area using \acs{RF} due to the fact that some places in a home don't have line of sight, should use the received signal power \acs{RSSI}, should use a lookup table since that a model for the signal propagation inside a house is difficult to attain and varies from house to house and with position tracking centralized due to the computation constraints needed for accurate position tracking. Several algorithms that fit these characteristics were found. Namely two deterministic, RADAR \cite{28} with a 50\% 2.94 m precision and MoteTrack \cite{29} with a 50\% 2 m precision and one probabilistic, the HORUS \cite{31} which uses density probability functions to choose a position. All of these have offline moments, when a radio map is collected. In the online phase the information gathered in a radio map is then used to infer the position from a live sample.
+
+
+\subsection{Routing protocols for Wireless Sensor Networks}
+\label{chap33}
+Several types of routing protocols exist for \acp{WSN}. They are divided in three main types: flat-routing, hierarchical-routing and location-based routing. In flat-routing all the nodes have the same capabilities and functionality. Existing protocols like the \acf{SPIN} \cite{20}, \acf{DD} \cite{21} and \acf{AODV} \cite{22} are all flat-routing. All of them do some kind of sensing to the network before actually sending a message.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.39\textwidth]{img/03_spin.png}
+ \caption{SPIN protocol example \cite{20}.}
+ \label{fig:1:spin}
+\end{figure}
+
+\acs{SPIN} (Figure \ref{fig:1:spin}) implements the use of three types of messages: ADV (\textit{advertisment}), REQ (\textit{request} e DATA. Node A wants to send a message for one of the nodes connected to B, so it sends an ADV to B (a). B is ready to receive and sends back to A a REQ (b). A receives it and sends DATA to B (c). B continues the process to send the message to it's coordinated nodes.
+\acs{DD} uses gradients to find the best path and \acs{AODV} uses also a set of messages that allows it to find the best suitable path.\\
+\acf{LEACH}\cite{24} and \acf{PEGASIS}\cite{25} are both hierarchical protocols and use the clusters concept to reduce the number of nodes that communicate with a base station. In \cite{26} \acf{GEAR} is presented as location-based protocol it's used in large deploy areas where the need for messages location sending is needed.
+
+\section{Work Environment}
+
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.35\textwidth]{img/04_framework_overview.png}
+ \caption{Modular overview of the work environment.}
+ \label{fig:1:frameworkOverview}
+\end{figure}
+Due to economical reasons the work presented in this paper was implemented using a simulated environment. The need to find a solution that would present close to real values and close to real behaviours, brought to line \acf{OMNeT++}\cite{33}, the base framework and \acf{MiXiM}\cite{34}, a framework for \acs{OMNeT++} with mobility, channel and wireless sensors simulation great capabilities. Some of the reasons that make OMNeT++ the most obvious choice are: the modular hierarchical design, which can be combined for reuse and flexibility, the Object Oriented approach, the C++ internal structure, \acf{NED} language for module building and a auto-animated environment. \acs{MiXiM} in turn provides a complex channel losses model, which for indoor environments allow us to achieve close to real values and several \acs{MAC} and \acs{NIC} models for the \acs{IEEE} 802.15.4. Finally the simulation of obstacles was obtained using a \acs{MiXiM} modification \cite{35} that implements a simple obstacle model given by:
+\begin{equation}
+ L_{obs}[dB] = \beta{n} + \gamma{d_m}
+\end{equation}
+with attenuation per meter \begin{math}\beta{n}\end{math} and attenuation per wall \begin{math}\gamma{d_m}\end{math} configurable using a XML file.
+
+In this work the following values were used:
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+\begin{tabular}{ |c|c|c|}
+ \hline
+ Profundidade(cm) & \begin{math}\beta{}\end{math}(dBm) & \begin{math}\gamma{}\end{math}(m)\\
+ \hline
+ 20 & 106.3 & 0 \\
+ 10 & 26.575 & 0 \\
+ \hline
+\end{tabular}
+ \caption{}
+ \label{tab:1:attenuationValues}
+\end{table}
+
+\section{System Architecture}
+
+\subsection{Elder Monitoring System {EMoS}}
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.47\textwidth]{img/05_emos_overview.png}
+ \caption{Model structure of the \textit{Elder Monitorization System} (EMoS).}
+ \label{fig:1:emosOverview}
+\end{figure}
+\acs{EMoS} is comprised of three types of nodes: \acf{SN}, \acf{MN} and \acf{BN}. These nodes all have distinct roles in the network.\\ The MN is a sensor equipped with two radios, one IEEE 802.15.4 and another Bluetooth for connection with a BSN. It can be installed in a walker or a wheelchair. It has the ability to communicate with all the other nodes in the WSN and to record static node signatures for localization tracking.\\
+The SN is a sensor equipped with one radio IEEE 802.15.4 capable of sending messages when connected to a stove or a bed pressure sensor and establishing communication with all the other nodes in the WSN. All static nodes are connected to the power network and don't need any batteries.\\
+The BN is a USB IEEE 802.15.4 gateway and is connected to a PC. It has the largest computational capability in the network. It is responsible for coordinating all the WSN, communications with the exterior and tracking all the mobile nodes detected.
+
+All nodes share the same CSMA MAC layer and have an AODV custom build for this simulation Network Layer. The application layer differs accordingly to the node role.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.40\textwidth]{img/05_emos_node_internal.png}
+ \caption{Internal structure of a EMoS node.}
+ \label{fig:2:emonsNodeInternal}
+\end{figure}
+
+Two types of radios exist in the simulation: the \textit{Texas Instruments CC 2420} and the \textit{Digi XBee}, with the following parameters, which are used to configure the NIC in each node:
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+\begin{tabular}{ |l|r|}
+ \hline
+ Parâmetro & Valor \\
+ \hline
+ Modulation & O-QPSK \\
+ Receiver Sensitivity & -92 dbM \\
+ Transmit Power & 1mW \\
+ Sleep Current & <10 uA \\
+ Current Consumption RX & 50 mA \\
+ Current Consumption TX (P=0dBm) & 45 mA \\
+ \hline
+\end{tabular}
+ \caption{Radio \textit{Digi XBee}.}
+ \label{tab:1:xbeeNICParameters}
+\end{table}
+
+\begin{table}[!htb]
+ \centering
+\begin{tabular}{ |l|r|}
+ \hline
+ Parâmetro & Valor \\
+ \hline
+ Modulation & O-QPSK \\
+ Receiver Sensitivity & -95 dBm \\
+ Transmit Power & 1.1mW \\
+ Sleep Current & 0.02 uA \\
+ Current Consumption RX & 18.8 mA \\
+ Current Consumption TX (P=0dBm) & 17.4 mA \\
+ \hline
+\end{tabular}
+ \caption{Radio \textit{Texas Instruments CC2420}.}
+ \label{tab:2:CC2420NICParameters}
+\end{table}
+
+
+\subsection{Network Layer}
+The network layer is common to all nodes in the network. It has been implemented with an \acf{AODV} routing protocol which uses three types of messages for establishing the routes: \acf{RREQ}, \acf{RREP} and \acf{RERR}.\\ When a node A wants to communicate with a node B it sends the package from the application layer to the network layer. After arriving the node checks if there is a path to node B. If there isn't sends a RREQ in broadcast mode to all the nodes. Each node knows if it has already forwarded a RREQ so that the same RREQ can only be sent by each node one single time. Each node the RREQ passes creates a reverse route to the node A. When it reaches the destination, B sends a RREP through the reverse path created in unicast mode. As the RREP transverses the reverse path a forward path to node B is created. When node A receives the RREP it gets the waiting packet and sends it to the B trough the new path found.\\
+Finally, when a message cannot be delivered the node that detected the route failure sends a RERR to all the route precursors (nodes that used the route before). This information removes the route and makes node A to send a RREQ again.\\
+In EMoS this schema was implemented fully and only the local-repair function was left out.
+
+\subsection{Application Layer}
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.48\textwidth]{img/05_horus_mod.png}
+ \caption{Modified HORUS modules.}
+ \label{fig:17:horusMod}
+\end{figure}
+Although each node is capable of sending messages from the application layer, the most important feature, is the position tracking which will be the referred in this paper.
+
+The position tracking in EMoS is made using a modified versions of HORUS\cite{31}. It is a probabilistic method that uses probabilistic density functions in it's parametrized form, to calculate the probability of a mobile node being in a certain position. The HORUS has two phases. An offline phase where a radio map is built and a online phase where the built radio map is used to infer the position of the mobile node.\\
+In the offline phase MN is in calibration mode what means that it will capture all the static nodes signatures till a position change occurs. In this process it stores in a \textit{Raw} database all the signatures collected.The data is then transformed in radio ma positions in which for each position and each node the mean and standard deviation is found using the following equations:
+
+\begin{equation}
+\mu{} = \frac{1}{n}\sum_{j=1}^{n} s_i(j)\
+\label{eq2}\
+\end{equation}
+
+\begin{equation}
+\sigma{} = \sqrt{\frac{1}{n}\sum_{j=1}^{n}(s_i(j)-\mu{})^2}
+\label{eq3}
+\end{equation}
+
+These two values are used in the normal probability density function:
+
+ \begin{equation}
+pdf(q) = \frac{1}{\sigma{}\sqrt{2\pi{}}}e^\frac{-(q-\mu)^2}{2\sigma{}^2}
+\label{eq1}
+\end{equation}
+
+So for each position a set of static nodes addresses are stored together with their respective mean and standard deviation. This results in a normal distribution for each node in each position. The parametrization of the distribution allows for a filtering of erroneous values and existence of values for all the signal strength range.
+
+\begin{figure}[!htb]
+ \centering
+ \includegraphics[width=0.48\textwidth]{img/05_horus_normal.png}
+ \caption{Parametrized probability density function \cite{31}.}
+ \label{fig:23:horusNormal}
+\end{figure}
+
+In EMoS this information is stored in a XML file. After this computation the result is sent to the Clustering model which divides all the positions in clusters. The division is made using the position key determined by the 2 largest signal strength value nodes.
+
+In the online phase the MN collects all the signatures during a certain amount of time. When that time is over it calculates the mean signal strength for each static node received and sends the result to the closest SN.
+
+The SN in turn sends to the BN (Base Node). Note that if no route is available the network layer will find one using AODV. When the message with the static nodes samples arrives to the BN it will be used to infer the MN position. This will be made using firstly a discrete-space estimator and afterwords a continuous-space estimator. The discrete-space estimator can only determine a position available in the radio map while the continuous-space estimator allows all the other points.
+
+All correlations modules are simple mean operations.
+
+Therefore when the message arrives to the discrete-space estimator it's joint probability is calculated as:
+
+\begin{equation}
+P = \prod_{j=1}^{n} P_i
+\end{equation}
+
+where \begin{math}P_i\end{math} is:
+
+\begin{equation}
+P(s_i<=0.5) = P(Z<=\frac{s_i+0.5-\mu{}}{\sigma{}_i})
+\end{equation}
+
+The position with the largest probability wins and is considered the position where the mobile node is. But, because the discrete-space estimator only allows the positions stored in the radio map it is necessary to use the continuous-space estimator to improve the accuracy of the estimated value.
+
+Two techniques are applied: Center of mass of the positions and Time-averaging in the physical space.
+
+The first uses the other smaller probabilities calculated to triangulate a new position, using the following equations:
+
+\begin{equation}
+x = \frac{\sum_{j=1}^{min(N,P)} x_iP_i}{\sum{}P_i}
+\end{equation}
+\begin{equation}
+y = \frac{\sum_{j=1}^{min(N,P)} y_iP_i}{\sum{}P_i}
+\end{equation}
+
+The second uses previous stored estimated positions to get a mean value of the new position:
+
+\begin{equation}
+x = \frac{\sum_{j=1}^{K} x_i}{K}
+\end{equation}
+\begin{equation}
+y = \frac{\sum_{j=1}^{K} y_i}{K}
+\end{equation}
-\cite{1}
+This makes a reasonable approach to the real positions. HORUS authors affirm to get 0.86 m in 90\% of the cases in a real test-bed.
View
60 0_cfg_misc/r_3_conclusion.tex
@@ -1,26 +1,36 @@
-
-\section{Conclusion}
-This paper presented ...
-
-% if have a single appendix:
-%\appendix[Proof of the Zonklar Equations]
-% or
-%\appendix % for no appendix heading
-% do not use \section anymore after \appendix, only \section*
-% is possibly needed
-
-% use appendices with more than one appendix
-% then use \section to start each appendix
-% you must declare a \section before using any
-% \subsection or using \label (\appendices by itself
-% starts a section numbered zero.)
-%
-
-%\appendices
-%\section{Proof of the First Zonklar Equation}
-%Appendix one text goes here.
-
-% you can choose not to have a title for an appendix
-% if you want by leaving the argument blank
-%\section{}
+
+\section{Conclusion}
+In order to get a simulation the closest to reality, it was necessary during the course of this thesis, to find solution that would me limited to simulating isolated aspects of the problem, but all the complete set of functionalities that would allow for a close to real simulation.
+
+A big part of this problem was solved by finding MiXiM, but the lack of a good routing protocol and node tracking system, made it clear that it was necessary to find such a solution.
+
+This thesis allowed the development of a fully integrated system, called EMoS that would allow further work and resolve the issues that arose.
+
+In the future a better solution for the tracking system can be found, removing the need for an offline process, which would be very time consuming in real conditions.
+
+Another possibility is the implementation in the node of parallel stack of layers that would allow the same node to communicate with a bluetooh network, extending the simulation to a BSN network simulating biologic events like heartbeat or blood pressure.
+
+The improvement of the obstacles model could also be achieved in order to get better simulation parameters.
+
+% if have a single appendix:
+%\appendix[Proof of the Zonklar Equations]
+% or
+%\appendix % for no appendix heading
+% do not use \section anymore after \appendix, only \section*
+% is possibly needed
+
+% use appendices with more than one appendix
+% then use \section to start each appendix
+% you must declare a \section before using any
+% \subsection or using \label (\appendices by itself
+% starts a section numbered zero.)
+%
+
+%\appendices
+%\section{Proof of the First Zonklar Equation}
+%Appendix one text goes here.
+
+% you can choose not to have a title for an appendix
+% if you want by leaving the argument blank
+%\section{}
%Appendix two text goes here.
View
6 1_capa-resumo-indice/3_resumo_abstract.tex
@@ -1,9 +1,9 @@
\begin{resumo}
-O resumo.
+O aumento constante da população idosa mundial tem criado uma enorme quantidade de desafios ao desenvolvimento nacional, à sustentabilidade das famílias e à capacidade dos sistemas de saúde de darem suporte à população idosa. À medida que a tecnologia dos sensores wireless evolui, dispositivos de baixo consumo, reduzida largura de banda e capacidade de armazenamento médio, surgem no mercado, com custos de aquisição bastante reduzidos. A monitorização de ambientes domésticos baseada em sensores wireless, fornece um meio seguro e contido para pessoas idosas, permitindo que estas possam viver nas suas casas o máximo tempo possível. Este trabalho introduz o \acf{EMoS}, um sistema desenvolvido no \acf{MiXiM}, onde foi implementado um protocolo de encaminhamento \acf{AODV} e um sistema de localização baseado no HORUS, com a finalidade de monitorizar, num ambiente doméstico, pessoas idosas ou com necessidades especiais. Os resultados obtidos desta investigação demonstram a viabilidade de construir um sistema de monitorização para idosos usando um ambiente simulado onde aspectos de hardware comercialmente disponível foram também discutidos.
\end{resumo}
\begin{palavraschave}
-Até seis, palavras, chave.
+Redes de Sensores, Pessoas Idosas, Protocolos de Encaminhamento, Localização, MiXiM
\end{palavraschave}
\clearpage
@@ -13,7 +13,7 @@
\input{0_cfg_misc/1_abstract}
\begin{keywords}
-Up to, six, keywords.
+Sensor Networks, Elder Care, Routing Protocols, Indoor Location, MiXiM
\end{keywords}
\clearpage
View
40 2_texto_principal/1_intro.tex
@@ -22,7 +22,6 @@ \section{Motiva
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}
\label{chap:1:sec:2}
Nesta dissertação é proposto o desenvolvimento de uma solução onde uma ou mais pessoas, portadoras de um nó com comunicação wireless, se movimentam num ambiente onde existem outros nós wireless. Deverá ser possível localizar cada pessoa e estabelecer uma comunicação bidireccional entre esta e um servidor central.
@@ -37,27 +36,28 @@ \section{Objectivos}
\item Simular casos de estudo que permitam validar o protocolo de encaminhamento e de localização implementados.
\end{itemize}
+Esta dissertação apresenta as seguintes contribuições:
-\section{Principais Contribuições}
-\label{chap:1:sec:3}
-%TODO
-\textcolor{red}{TODO: escrever no fim}
+\begin{itemize}
+\item Propõe um sistema de monitorização de pessoas idosas simulado;
+\item Propõe diversas soluções de hardware para a implementação de um sistema real;
+\item Implementa um módulo \acf{AODV} para \acs{OMNeT++}/\acs{MiXiM};
+\item Implementa um sistema de localização de nós móveis numa rede \acs{WSN}, usando um sistema HORUS modificada para \acs{OMNeT++}/\acs{MiXiM};
+\end{itemize}
\section{Organização da Dissertação}
-\label{chap:1:sec:4}
-%TODO
-\textcolor{red}{TODO: escrever no fim}
-%Esta dissertação encontra-se organizada nos seguintes seis capítulos:
-%\begin{enumerate}
-% \item \nameref{capítulo:introdução}
-% \item \nameref{chap:ea}
-% \item \nameref{chap:conclusoes}
-%\end{enumerate}
-%
-%O \autoref{capítulo:introdução} inclui a introdução ao projecto, assim como os seus objectivos, contribuições do trabalho desenvolvido e a presente explicação da organização da dissertação.
-%
-%O \autoref{chap:ea} ...
-%
-%Finalmente, no \autoref{chap:conclusoes} são tiradas as conclusões do trabalho efectuado, fazendo-se também referências ao trabalho futuro que pode ser feito sobre o apresentado nesta dissertação.
+\label{chap:1:sec:3}
+
+No \autoref{chap:1} é apresentada uma pequena introdução, referindo a motivação para o tema, bem como objectivos propostos e contribuições.
+
+No \autoref{chap:2} é abordado o estado da arte. Neste capítulo faz-se uma análise da diversa bibliografia existente sobre o tema da monitorização. São abordados os sistemas de monitorização com áudio e vídeo, bem como os sensores \textit{Wearable} e os sensores domésticos de uso comum..
+
+No \autoref{chap:3} é feita uma recolha de trabalho relacionado, considerado relevante para este trabalho. A monitorização de idosos e a forma como estes aceitam a tecnologia, a visão dos prestadores de cuidados de saúde. As métricas necessárias no contexto das pessoas idosas. Seguidamente fala-se da localização em redes \acs{WSN}, das possibilidade de localização, usando a potência do sinal recebido, o ângulo de chegada e são analisados três sistemas de localização. São ainda estudados os protocolos de encaminhamento, as vantagens e desvantagens de cada um.
+
+No \autoref{chap:4} é feita uma introdução ao ambiente trabalho, ao processo de escolha e às decisões tomadas na simulação de obstáculos, bem como o modelo usado. É analisado ao pormenor o mecanismo de tratamento de sinal recebido do \acs{MiXiM}.
+
+No \autoref{chap:5} é descrita a arquitectura do sistema \acs{EMoS}, dos seus componentes, da camada \textit{NIC}, da camada \textit{network} onde é implementado o \acs{AODV} e da camada de aplicação onde e implementado o sistema de localização HORUS. Faz-se uma descrição completa do funcionamento das duas camadas recorrendo para isso a fluxogramas exemplificativos.
+
+No \autoref{chap:7} faz-se a conclusão deste trabalho e lançam-se algumas ideias trabalho futuro.
\cleardoublepage
View
8 2_texto_principal/3_related_work.tex
@@ -128,7 +128,7 @@ \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.
@@ -138,7 +138,7 @@ \subsection{Sistemas de Localiza
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/03_motetrack.png}
+ \includegraphics[width=1\textwidth]{img/03_motetrack.png}
\caption{Sistema de localização MoteTrack \cite{29}.}
\label{fig:4:motetrack}
\end{figure}
@@ -171,6 +171,8 @@ \subsection{Desafios e Decis
\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.
+\clearpage
+
\subsection{Protocolos de Encaminhamento}
\label{chap:3:sec:3.2}
Os protocolos nas \acsp{WSN} podem ser classificados conforme a sua estrutura em \textit{flat-routing} onde todos os nós têm as mesmas capacidades e papéis na rede, \textit{hierarchical-routing} em que existem nós com capacidades diferenciadas e papéis diferentes e \textit{location-based routing} onde a posição dos nós é parte integrante do protocolo de encaminhamento.
@@ -186,6 +188,8 @@ \subsection{Protocolos de Encaminhamento}
\label{fig:1:spin}
\end{figure}
+\clearpage
+
O \acf{DD} \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 \acf{AODV} \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.
View
36 2_texto_principal/4_framework.tex
@@ -45,7 +45,7 @@ \section{Objective Modular Network Test-bed (OMNeT++)}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/04_omnet_internal.png}
+ \includegraphics[width=0.87\textwidth]{img/04_omnet_internal.png}
\caption{Arquitectura lógica de um executável OMNeT++ \cite{33}.}
\label{fig:3:omnetInternal}
\end{figure}
@@ -59,6 +59,8 @@ \section{Objective Modular Network Test-bed (OMNeT++)}
\label{fig:4:omnetTkenv}
\end{figure}
+\clearpage
+
\section{Mixed Simulator (MiXiM) para OMNeT++}
\label{chap:4:sec:2}
O \acs{MiXiM}\footnote{http://mixim.sourceforge.net/} resulta da combinação de quatro \textit{frameworks}: a \acf{MF} que introduz suporte à mobilidade, o \acf{ChSim} que adiciona modelos detalhados de propagação, o MAC Simulator e a Positif Framework que adicionam o \acs{MAC}. Esta plataforma foi criada especificamente para simulação de redes wireless introduzindo várias novidades úteis na simulação de \acsp{WSN}, tais como:
@@ -117,6 +119,10 @@ \section{Mixed Simulator (MiXiM) para OMNeT++}
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.
+A título de curiosidade, no trabalho \cite{36} é apresentada uma descrição mais pormenorizada sobre todo o funcionamento desta camada no \acs{MiXiM}.
+
+\clearpage
+
\section{Simulação de Obstáculos para MiXiM}
\label{chap:4:sec:3}
@@ -137,7 +143,6 @@ \section{Simula
\label{fig:9:miximWithObstacles}
\end{figure}
-
Para melhor perceber a solução encontrada analisa-se a base matemática do modelo.
Sabendo que a potência recebida de um sinal é dada por:
@@ -179,7 +184,34 @@ \section{Simula
\label{tab:1:attenuationPerInch}
\end{table}
+\clearpage
+
+\section{Simulação da Propagação do Sinal}
+\label{chap:4:sec:4}
+
+A escolha de um modelo adequado de propagação do sinal assume particular importância, dado que para métodos de localização probabilísticos a inferência sobre a localização de um determinado nó, será feita a partir de funções densidade de probabilidade, que dependem exactamente das características da propagação do sinal.
+
+Se um modelo demasiado simples fosse usado, poderia criar resultados diferentes do esperado e que não correspondessem a uma situação real.
+
+Habitualmente a propagação de um sinal num ambiente interior é afectada por três factores:
+
+\begin{itemize}
+\item \textit{Path-loss}: perdas resultantes da atenuação causada pela distância de propagação;
+\item \textit{Shadowing} : perdas que resultam de flutuações aleatórias devido a obstruções;
+\item \textit{Fading} : perdas resultantes da existência de reflexões que provocam a multi-propagação do sinal.
+\end{itemize}
+
+Neste trabalho, são simuladas a \textit{Path-Loss} e a \textit{Shadowing} usando para isso modelos disponíveis no \acs{MiXiM} para simular este comportamento: o \textit{SimplePathlossModel} e o \textit{LogNormalShadowing}.
+
+O \textit{SimplePathLossModel} implementa um modelo simples de perdas, com atenuação dada por:
+
+\begin{equation}
+L_{pathloss} = \frac{\lambda{}^2}{16\pi{}^2}{d^{-2\alpha{}}}
+\end{equation}
+
+onde: \begin{math}d\end{math} é a distância percorrida, \begin{math}\lambda{}=\frac{c}{f}\end{math} e \begin{math}\alpha{}\end{math} é o coeficiente de perdas.
+Por sua vez o \textit{LogNormalShadowing} é implementado recorrendo a uma distribuição normal para gerar uma atenuação, em que os valores da média e do desvio padrão são calculados de forma aleatória.
% Ensure that the next chapter starts in a odd page
View
60 2_texto_principal/5_arquitecture.tex
@@ -36,11 +36,13 @@ \section{Sistema de Monitoriza
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.80\textwidth]{img/05_emos_node_internal.png}
+ \includegraphics[width=0.78\textwidth]{img/05_emos_node_internal.png}
\caption{Estrutura interna de um nó no sistema EMoS.}
\label{fig:2:emonsNodeInternal}
\end{figure}
+\clearpage
+
Neste trabalho foi criada uma camada \textit{Network} comum para todos os nós e uma camada \textit{Application} por cada tipo de nó que implementa cada u dos tipos descritos. Nas próximas secções é feita uma exposição detalhada de todo o sistema.
\subsection{Nó Móvel (MN)}
@@ -133,39 +135,7 @@ \subsection{N
Este nó usa o mesmo rádio que o \textit{Waspmote}, com parâmetros para simulação já registados na Tabela \ref{tab:1:xbeeNICParameters}.
-\section{Camada \textit{NIC}}
-\label{chap:5:sec:2}
-Esta camada é constituída pelo \acs{MAC} e \acs{PHY}.
-
-Tal como descrito na Secção \ref{chap:4:sec:2} a camada \acs{PHY} do \acs{MiXiM} tem um conjunto de modelos analógicos e um \textit{decider} que calculam as diversas atenuações e \textit{bit-errors} do sinal. Para o simulação deste sistema optou-se por usar um conjunto de três modelos analógicos que vão introduzir atenuação no sinal recebido.
-
-\begin{figure}[!htb]
- \centering
- \includegraphics[width=1\textwidth]{img/05_analogue_models.png}
- \caption{Sistema linear correspondente à aplicação dos modelos analógicos à potência do sinal recebido pelo nó.}
- \label{fig:7:analogueModels}
-\end{figure}
-
-Optou-se por usar o modelo \textit{Breakpoint Path Loss}, um modelo empírico que permite recriar a atenuação de um sinal a longas distâncias, onde a partir da \textit{BreakPoint distance} o sinal sofre uma atenuação com declive superior e o \textit{Log Normal Shadowing} que permite simular as perdas provocadas pelas diversas reflexões existentes dentro de um edifício. Para simular a existência de obstáculos é utilizado o \textit{Simple Obstacle Shadowing} que tal como descrito na Secção \ref{chap:4:sec:3} permite recriar a atenuação causada pelas paredes da habitação. Dada a falta de dados reais que permitam inferir os parâmetros do modelo, utilizaremos parâmetros de configurações usadas nos exemplos do MiXiM para simulação de redes \acs{WSN}.
-
-%Assim para o modelo \textit{Breakpoint Path Loss} dado por:
-%
-%\begin{equation}
-% P_L = L_0 + 10\alpha{}\log{d}
-%\end{equation}
-%
-%Temos \begin{math}\alpha{}=2\end{math},\begin{math}L_0=40.2\end{math}dB para \begin{math}d<8\end{math}m e \begin{math}\alpha{}=3.3\end{math}, \begin{math}L_0=58.8\end{math}dB para \begin{math}d>=8.0\end{math}.
-%
-%Por sua vez para o modelo \textit{Log Normal Shadowing} dado por:
-%
-%\begin{equation}
-% G = -normal(\bar{x},\sigma{})
-%\end{equation}
-
-Paralelamente à atenuação do sinal há também o cálculo dos \textit{bit-errors} da mensagem levada a cabo pelo bloco \textit{decider}. Este foi configurado com uma probabilidade de erro de \begin{math}BER=1\times{10^{-8}}\end{math} e modulação O-QPSK.
-
-O ficheiro de configuração da camada \acs{NIC} está disponível no Anexo \ref{list:a1:xmlNIC}.
-
+\clearpage
\section{Camada \textit{Network} : \textit{AODVRoute}}
\label{chap:5:sec:3}
@@ -261,15 +231,19 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/05_aodv_flow_02.png}
+ \includegraphics[width=1\textwidth]{img/05_aodv_flow_02.png}
\caption{Fluxograma de chegada de um \textit{RREQ} vindo da camada \textit{MAC}.}
\label{fig:13:aodvFlux2}
\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 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 próxima mensagem, a enviá-la 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.
+
+\clearpage
+
+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
@@ -291,12 +265,12 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.68\textwidth]{img/05_aodv_flow_05.png}
+ \includegraphics[width=0.70\textwidth]{img/05_aodv_flow_05.png}
\caption{Fluxograma da chegada de um \textit{RERR} vindo da camada \textit{MAC}.}
\label{fig:16:aodvFlux5}
\end{figure}
-
+\clearpage
\section{Camada \textit{Application} : Localização}
\label{chap:5:sec:4}
@@ -322,7 +296,7 @@ \subsection{HORUS Modificado}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=1\textwidth]{img/05_horus_mod.png}
+ \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/05_horus_mod.png}
\caption{Componentes do sistema HORUS modificado e fluxo de informação.}
\label{fig:17:horusMod}
\end{figure}
@@ -467,7 +441,7 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/05_horus_flow_01.png}
+ \includegraphics[width=1\textwidth]{img/05_horus_flow_01.png}
\caption{Fluxograma do modo de funcionamento do nó móvel na localização.}
\label{fig:20:horusFlow01}
\end{figure}
@@ -478,6 +452,8 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
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.
+\clearpage
+
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 posições obtidas é calculada para cada uma, a probabilidade do nó móvel estar nessa posição.
@@ -486,11 +462,13 @@ \subsection{Modo de Funcionamento}
\begin{figure}[!htb]
\centering
- \includegraphics[width=0.80\textwidth]{img/05_horus_flow_02.png}
+ \includegraphics[width=0.85\textwidth]{img/05_horus_flow_02.png}
\caption{Fluxograma do modo de funcionamento do nó base na localização.}
\label{fig:21:horusFlow02}
\end{figure}
+\clearpage
+
\section{Mobilidade}
\label{chap:5:sec:5}
View
4 2_texto_principal/6_results.tex
@@ -4,9 +4,7 @@
\fancychapter{Resultados}
\label{chap:6}
-
-\section{Parâmetros de Configuração}
-\label{chap:6:sec:1}
+Neste capítulo são colocados resultados das simulações por forma a averiguar os algoritmos implementados.
\section{Caso de Estudo 1}
\label{chap:6:sec:2}
View
13 2_texto_principal/7_conclusions.tex
@@ -5,8 +5,17 @@
\fancychapter{Conclusões e Trabalho Futuro}
\label{chap:7}
-Aquilo que se deveria ter feito mas não se fez por alguma razão. Eventuais evoluções ou melhorias ao trabalho feito.
-Possibilidade do sistema auto-construir o radioMap com base em nos estaticos que conhecem a sua posicao.
+Com o intuito de obter uma simulação o mais fidedigna possível, foi necessário ao longo deste trabalho, encontrar soluções que não se limitassem a simular um ou outro aspecto do problema, mas sim o conjunto completo, de funcionalidades do sistema proposto.
+
+Grande parte do problema ficou resolvido com o \acs{MiXiM}, no entanto foi necessário encontrar um protocolo de encaminhamento adequado e um sistema de localização que conjuntamente permitissem criar um sistema completamente funcional de monitorização.
+
+Este trabalho permitiu assim desenvolver uma solução simulada de um sistema de monitorização de pessoas idosas, sem deixar de referenciar o hardware necessário e adquirir um conhecimento alargado do protocolo de encaminhamento \acs{AODV} e do sistema de localização HORUS.
+
+Futuramente poderá ser melhorado o protocolo de localização para que deixe de ser necessário existir uma fase offline, utilizando nós fixos que saibam a sua própria localização e que com isso criem de forma automática de periódica novos mapas rádio sem a necessidade de intervenção.
+
+Outra possibilidade interessante seria implementar no nó móvel um conjunto de camadas paralelo com rádio bluetooth ligando assim esse nó também a uma rede \acs{BSN} simulada, o que permitiria recriar no ambiente de trabalho eventos humanos que despoletassem mensagens, como aumento da temperatura ou batimento cardíaco.
+
+A melhoramento do modelo de obstáculos ou até mesmo a utilização de nós reais que permitissem chegar aos parâmetros do modelo também seria uma possibilidade interessante de trabalho futuro.
% Ensure that the next chapter starts in a odd page
\cleardoublepage
View
4 3_referencias-anexos/2_anexos.tex
@@ -6,6 +6,4 @@
\fancychapter{Apêndice 1 - Ficheiros XML de Configuração}
\label{annex:a}
-\input{3_referencias-anexos/anexoA}
-
-\cleardoublepage
+\input{3_referencias-anexos/anexoA}
View
29 3_referencias-anexos/anexoA.tex
@@ -4,14 +4,9 @@
<root>
<!-- ANALOGUE MODELS -->
<AnalogueModels>
- <AnalogueModel type="BreakpointPathlossModel">
- <!-- IEEE 802.15.4 path loss channel model -->
- <parameter name="alpha1" type="double" value="2"/>
- <parameter name="L01" type="double" value="40.2"/>
- <parameter name="breakpointDistance" type="double" value="8.0"/>
- <parameter name="alpha2" type="double" value="3.3"/>
- <parameter name="L02" type="double" value="58.8"/>
- <parameter name="carrierFrequency" type="double" value="2.4E+9"/>
+ <AnalogueModel type="SimplePathlossModel">
+ <parameter name="alpha" type="double" value="3.0"/>
+ <parameter name="carrierFrequency" type="double" value="2.412e+9"/>
</AnalogueModel>
<!-- we add a log-normal shadowing effect on top of the IEEE 802.15.4 path loss -->
<AnalogueModel type="LogNormalShadowing">
@@ -21,24 +16,14 @@
</AnalogueModel>
<!-- we add obstacle shadowing on top of the log-normal shadowing effect -->
<AnalogueModel type="SimpleObstacleShadowing">
- <parameter name="carrierFrequency" type="double" value="2.4E+9"/>
+ <parameter name="carrierFrequency" type="double" value="2.412E+9"/>
</AnalogueModel>
</AnalogueModels>
- <Decider type="Decider802154Narrow">
- <!--Length of Start Frame Delimiter (used to compute probability of successful synchronization)-->
- <parameter name="sfdLength" type="long" value="8"/>
-
- <!--minimum possible bit error rate (BER floor)-->
- <parameter name="berLowerBound" type="double" value="1e-8"/>
-
- <!--modulation type-->
- <parameter name="modulation" type="string" value="oqpsk16"/>
- </Decider>
</root>
\end{annex-code}
%XML CONFIG radio MAP
-\begin{annex-code}{Exemplo de ficheiro XML com mapa rádio para carregamento no nó móvel.}{list:a1:xmlRadioMap}
+\begin{annex-code}{Exemplo de ficheiro XML de configuração do mapa rádio.}{list:a1:xmlRadioMap}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?><radioMap maxPositionPDFsSize="4">
<position x="2" y="2">
<staticNodePDF address="1000" mean="-6.86524" stdDev="-2.39173"/>
@@ -79,7 +64,9 @@
</radioMap>
\end{annex-code}
-\begin{annex-code}{Exemplo de ficheiro XML com \textit{clusters} de posições para carregamento no nó móvel.}{list:a1:xmlRadioMapCluster}
+\clearpage
+
+\begin{annex-code}{Exemplo de ficheiro XML de configuração de \textit{clusters} de posições.}{list:a1:xmlRadioMapCluster}
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<radioMapClusters clusterKeySize="1">
<cluster>
View
21 3_referencias-anexos/referencias.bib
@@ -530,6 +530,27 @@ @ARTICLE{17
timestamp = {2012.10.25}
}
+@INPROCEEDINGS{36,
+ author = {Wessel, Karl and Swigulski, Michael and K\"{o}pke, Andreas and Willkomm,
+ Daniel},
+ title = {MiXiM: the physical layer an architecture overview},
+ booktitle = {Proceedings of the 2nd International Conference on Simulation Tools
+ and Techniques},
+ year = {2009},
+ series = {Simutools '09},
+ pages = {78:1--78:8},
+ address = {ICST, Brussels, Belgium, Belgium},
+ publisher = {ICST (Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications
+ Engineering)},
+ acmid = {1537713},
+ articleno = {78},
+ doi = {10.4108/ICST.SIMUTOOLS2009.5555},
+ isbn = {978-963-9799-45-5},
+ location = {Rome, Italy},
+ numpages = {8},
+ url = {http://dx.doi.org/10.4108/ICST.SIMUTOOLS2009.5555}
+}
+
@INPROCEEDINGS{6,
author = {Adam Williams and Dan Xie and Shichao Ou and Roderic Grupen and Allen
Hanson and Edward Riseman},
View
43 3_referencias-anexos/referencias.bib.bak
@@ -349,24 +349,6 @@
url = {http://dblp.uni-trier.de/db/conf/simutools/simutools2008.html#KopkeSWWHPVLV08}
}
-@PROCEEDINGS{25,
- title = {{PEGASIS: Power-efficient gathering in sensor information systems}},
- year = {2002},
- volume = {3},
- author = {Lindsey, S. and Raghavendra, C. S.},
- booktitle = {Aerospace Conference Proceedings, 2002. IEEE},
- citeulike-article-id = {1598083},
- citeulike-linkout-0 = {http://dx.doi.org/10.1109/AERO.2002.1035242},
- citeulike-linkout-1 = {http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs\_all.jsp?arnumber=1035242},
- doi = {10.1109/AERO.2002.1035242},
- journal = {Aerospace Conference Proceedings, 2002. IEEE},
- keywords = {cluster, routing, wsn},
- pages = {3-1125--3-1130 vol.3},
- posted-at = {2008-01-13 14:01:34},
- priority = {3},
- url = {http://dx.doi.org/10.1109/AERO.2002.1035242}
-}
-
@ARTICLE{29,
author = {Lorincz, Konrad and Welsh, Matt},
title = {MoteTrack: a robust, decentralized approach to RF-based location
@@ -548,6 +530,27 @@
timestamp = {2012.10.25}
}
+@INPROCEEDINGS{Wessel:2009:MPL:1537614.1537713,
+ author = {Wessel, Karl and Swigulski, Michael and K\"{o}pke, Andreas and Willkomm,
+ Daniel},
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+ and Techniques},
+ year = {2009},
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+ address = {ICST, Brussels, Belgium, Belgium},
+ publisher = {ICST (Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications
+ Engineering)},
+ acmid = {1537713},
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+ doi = {10.4108/ICST.SIMUTOOLS2009.5555},
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+}
+
@INPROCEEDINGS{6,
author = {Adam Williams and Dan Xie and Shichao Ou and Roderic Grupen and Allen
Hanson and Edward Riseman},
@@ -575,6 +578,10 @@
year = {2001}
}
+@PROCEEDINGS{25,
+ title = {PEGASIS: Power-efficient gathering in sensor information systems}
+}
+
@comment{jabref-meta: selector_publisher:}
@comment{jabref-meta: selector_author:}
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% -18pt for 1 1/2 spacing
% -24pt for double spacing
-\input{1_capa-resumo-indice/2_agradecimentos}
+%\input{1_capa-resumo-indice/2_agradecimentos}
\input{1_capa-resumo-indice/3_resumo_abstract}
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% use section* for acknowledgement
\section*{Acknowledgments}
-Thanks to Michael Shell for the original \LaTeX\ template.
+%Thanks to Michael Shell for the original \LaTeX\ template.
% Can use something like this to put references on a page
% by themselves when using endfloat and the captionsoff option.

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