64ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 8. Engenharia Elétrica

ESTUDOS E IMPLEMENTAÇÃO DE PROTOCOLOS DE ROTEAMENTO PARA REDE DE SENSORES

Andrius Henrique Sperque 1 Omar Carvalho Branquinho 2

1. Engenharia de Computação - CEATEC - PUC-Campinas 2. Prof. Dr./ Orientador - Faculdade de Engenharia Elétrica - CEATEC - PUC-Campinas

INTRODUÇÃO:

As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) têm sido largamente empregadas nas diversas áreas da tecnologia e ciência com o propósito de transmitir dados, que quando analisados e transformados em informações, geram sentido e posteriormente auxiliam nas tomadas de decisões e ações, sejam estas geradas por máquinas ou pelo homem. O papel de um protocolo de roteamento para as RSSFs é calcular as melhores rotas, utilizando-se de critérios heurísticos, para que os pacotes de dados fluam pela rede e cheguem ao seu destino final consumindo o mínimo de energia. Os objetivos do trabalho foram o estudo dos protocolos de roteamento existentes e os desafios encontrados para a concepção destes, visto que eles podem variar de acordo com o contexto em que as redes de sensores sem fio são aplicadas. Pela diversidade de protocolos, faz-se necessário o estudo de qual a melhor solução para uma determinada aplicação. A literatura justifica os estudos mostrando o crescimento na utilização das RSSFs nas últimas décadas, assim como, a infinidade de aplicações nas áreas de saúde, educação, militar, espacial, automotiva, automação em geral e outras.

METODOLOGIA:

Foram realizadas leituras de artigos científicos relacionados ao trabalho em questão para que houvesse entendimento sobre o tema e sobre a taxonomia das redes de sensores sem fio (RSSF). Objetivando-se a criação de um protocolo de roteamento baseado na Indicação da Intensidade do Sinal Recebido (Received Signal Strength Indication - RSSI), foram utilizados seis kits de desenvolvimento EZ-430 da Texas Instruments. Após o entendimento do funcionamento das RSSFs, foram destacados os principais desafios para a construção de uma rede de sensores sem fio e iniciou-se o estudo sobre os componentes de hardware e software dos kits de desenvolvimento. Utilizando-se das características técnicas fornecidas pelos fabricantes dos kits e medições realizadas em laboratório, foram levantadas algumas análises técnicas de fatores que influenciaram na construção das RSSFs.

RESULTADOS:

A literatura (artigos científicos e teses de mestrado) classifica os protocolos de roteamento em três tipos: roteamento plano; hierárquico e baseado em localização geográfica. Alguns dos protocolos mais conhecidos baseados em roteamento plano são: Direct Diffusion, SPIN e PROC. Em protocolos baseados na classificação hierárquica temos: LEACH, TEEN e PEGASIS. E por fim, alguns dos protocolos baseados em localização são: GAF, GEAR e SPEED. Dentre outros fatores, a literatura mostra que o dinamismo da rede, instalação dos nós, considerações energéticas, escalabilidade, heterogeneidade de um nó da rede, tolerância a falhas e cobertura de área, são pontos que devem ser considerados no momento de construção das RSSFs. A literatura apresenta também uma classificação pelo modelo de entrega de dados, sendo: contínua, dirigida a eventos, iniciada pelo observador ou híbrida. Podendo esses serem classificados em ativo ou reativo e também como: unicast, broadcast e multcast. Com bases nestas classificações, que constituem a primeira etapa dos resultados, criou-se uma rede de sensores utilizando um protocolo de roteamento de fluxo unicast, reativo e baseado em roteamento plano.

CONCLUSÃO:

Este trabalho tratou da criação e estudo de protocolos de roteamento para as redes de sensores sem fio, e mostrou que o entendimento da taxonomia auxilia na construção dos mesmos, visto que há muitas particularidades em cada RSSF. A partir da construção de um protocolo, verificou-se que em casos de longas distâncias entre sensores, mais sensores serão necessários, podendo ocorrer aumento na transmissão de dados, o que aumenta também as chances de colisões e retransmissões de pacotes, ou ainda, maior potência utilizada nas transmissões. Estes são fatores que ocasionam uma diminuição na vida útil da rede, devido ao fato de que esta opera por uma fonte de energia finita (baterias), e cada transmissão representa o uso desta energia. O protocolo de roteamento deve buscar as melhores rotas, evitar a geração de caminhos cíclicos, ou seja, evitar que a mensagem permaneça fluindo pela rede indefinidamente, impedir retransmissões desnecessárias, e por fim, ter a capacidade de balancear a energia da rede. Com isso, as redes de sensores sem fio podem ser aplicadas em diversos contextos, obtendo uma durabilidade maior em função do protocolo de roteamento empregado.

Palavras-chave: Protocolos de Roteamento, Wireless, Rede de Sensores sem Fio.