Redes de sensores

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XXI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores
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Redes de Sensores Sem Fio
Antonio A.F. Loureiro, Jos´ Marcos S. Nogueira, e Linnyer Beatrys Ruiz, Raquel Aparecida de Freitas Mini, Eduardo Freire Nakamura, Carlos Maur´cio Ser´ dio Figueiredo ı o Departamento de Ciˆ ncia da Computacao e ¸˜ Universidade Federal de Minas Gerais Belo Horizonte, Minas Gerais
{loureiro, jmarcos,linnyer, raquel, nakamura, mauricio}@dcc.ufmg.br

Resumo. Na ultima d´ cada, houve um grande avanco tecnol´ gico nas areas de sensores, e ¸ o ´ ´ circuitos integrados e comunicacao sem fio, que levou a criacao de redes de sensores sem ¸˜ ¸˜ fio. Este tipo de rede pode ser aplicada no monitoramento, rastreamento, coordenacao e ¸˜ processamento em diferentes contextos. Por exemplo, pode-seinterconectar sensores para fazer o monitoramento e controle das condicoes ambientais numa floresta, oceano ou um ¸˜ planeta. A interconex˜ o de sensores atrav´ s de redes sem fio, com a finalidade de executar uma a e tarefa de sensoreamento maior, ir´ revolucionar a coleta e processamento de informacoes. O a ¸˜ objetivo deste texto e descrever o que s˜ o redes de sensores sem fio, formas de utilizacao e a ¸˜´ problemas relacionados. S˜ o apresentados aspectos como os componentes f´sicos e l´ gicos, a ı o protocolos de comunicacao, projeto de software, energia, tratamento de dados, organizacao e ¸˜ ¸˜ configuracao, modelagem funcional e gerenciamento de redes de sensores sem fio. ¸˜ Abstract. In the 1990’s there was a great technological advance in the development of smart sensors, powerful processors,and wireless communication protocols, that when put together create a wireless sensor network. This kind of network can be employed in the monitoring, tracking, coordination and processing of different applications. For instance, sensors can be interconnected to monitor and control environment conditions in a forest, ocean or planet. The interconnection of sensors through wireless communicationnetworks, with the goal of performing a larger sensing task, will revolutionize how information is collected and processed. The objective of this course is to discuss wireless sensor networks, how they can be employed and related problems.

1 Introducao ¸˜
´ O avanco que tem ocorrido na area de micro-processadores, novos materiais de sensoriamento, micro ¸ sistemas eletro-mecˆ nicos (MEMS –Micro Electro-Mecanical Systems) e comunicacao sem fio tem a ¸˜ ´ estimulado o desenvolvimento e uso de sensores “inteligentes” em areas ligadas a processos f´sicos, ı ´ ´ qu´micos, biol´ gicos, dentre outros. E usual ter num unico chip v´ rios sensores, que s˜ o controlados pela ı o a a l´ gica do circuito integrado, com uma interface de comunicacao sem fio. Normalmente o termo “sensor o ¸˜ ´inteligente” e aplicado ao chip que cont´ m um ou mais sensores com capacidade de processamento de e ´ sinais e comunicacao de dados. A tendˆ ncia e produzir esses sensores em larga escala, barateando o ¸˜ e seu custo, e investir ainda mais no desenvolvimento tecnol´ gico desses dispositivos, levando a novas o melhorias e capacidades. Redes de sensores sem fio (RSSFs) diferem de redes de computadorestradicionais em v´ rios a aspectos. Normalmente essas redes possuem um grande n´ mero de nodos1 distribu´dos, tˆ m restricoes u ı e ¸˜
Neste texto, os termos nodo e sensor ser˜ o usados como sinˆ nimos. Do ponto de vista mais formal, o termo nodo numa a o RSSF indica um elemento computacional com capacidade de processamento, mem´ ria, interface de comunicacao sem fio, al´ m o ¸˜ e de um ou maissensores do mesmo tipo ou n˜ o. a
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de energia, e devem possuir mecanismos para auto-configuracao e adaptacao devido a problemas como ¸˜ ¸˜ falhas de comunicacao e perda de nodos. Uma RSSF tende a ser autˆ noma e requer um alto grau de ¸˜ o cooperacao para executar as tarefas definidas para a rede. Isto significa que algoritmos...
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