Cooperative context-aware setup and performance of surveillance missions using static and mobile wireless sensor networks

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Freitas, Edison Pignaton de
• Orientador(a): Pereira, Carlos Eduardo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Sensores; Comunicação sem fio; Comunicacao : Dados; Microeletrônica
• Palavras-chave em Inglês: Surveillance systems; Wireless sensor network; Cooperative sensors; Mobile sensors; Biologically-inspired networking; Context awareness
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/39120

Sistemas de vigilância são geralmente empregados no monitoramento de áreas de grandes dimensões nas quais seus usuários visam detectar ou observar fenômenos de seu interesse. O uso de redes de sensores sem fio nesses sistemas apresenta especial interesse, uma vez que essas redes podem apresentar soluções de baixo custo e robustas para cobrir áreas extensas. Neste contexto, novas aplicações têm surgido propondo o uso de redes de sensores sem fio compostas por nós sensores estáticos e móveis. Uma das motivações para esta tendência é a redução do custo de implantação e operação do sistema, além da possibilidade de proporcionar incremento em suas funcionalidades. O foco desta tese se concentra na proposta de soluções para redes de sensores sem fio com uso cooperativo de sensores estáticos e móveis, com particular atenção a sensibilidade ao contexto na configuração e execução de missões de sensoriamento. O objetivo é manter um baixo custo de comunicação associado às soluções propostas. Esta preocupação se dá pelo fato da comunicação aumentar o consumo de energia em redes de sensores, o que é um problema importante para nós sensores com limitada fonte de energia, i.e. baterias. No caso de nós sensores móveis, esta limitação pode não ser relevante, uma vez que seu movimento deve consumir uma quantidade muito mais expressiva de energia do que a comunicação. Neste caso, o problema se relaciona à estabilidade dos enlaces, bem como ao curto intervalo de tempo disponível para transmitir e receber dados. Logo, o melhor é comunicar o menos possível. Com relação à interação entre nós sensores estáticos, os problemas de disseminação e alocação de missões de sensoriamento são estudados e uma solução que explora o uso de informações locais é proposta e avaliada. Esta solução emprega agentes de software móveis que têm a capacidade de tomar decisões autônomas através do uso de informações de contexto local. Para redes de sensores móveis, o problema estudado se refere a como transferir missões entre os nós sensores de acordo com seu movimento e localização em relação aos locais onde as missões devem ser executadas. Para tratar este problema, uma abordagem baseada em agentes móveis é proposta, na qual os agentes implementam a migração das missões de sensoriamento usando informações de contexto geográfico para decidir a respeito de suas migrações. Para redes de sensores com sensores estáticos e móveis, a cooperação entre eles é abordada através de um mecanismo com inspiração biológica para realizar a realizar a entrega de dados emitidos pelos sensores estáticos aos sensores móveis. Para isto, explora-se uma analogia baseada no comportamento de formigas na construção e seguimento de trilhas. As soluções propostas são flexíveis, sendo aplicáveis a diferentes domínios de aplicação. Resultados experimentais evidenciam sua escalabilidade, avaliando, por exemplo, seu custo em termos de comunicação, além de outras métricas de interesse para cada uma das soluções. Estes resultados são comparados aos atingidos por soluções de referência (solução ótima teórica e baseada em inundação), indicando sua eficiência. Estes resultados são próximos do ótimo teórico e significativamente melhores que aqueles atingidos por soluções baseadas em técnicas de inundação.