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Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos

DYSTOPOL - POLÍTICAS PARA ARMAZENAMENTO DINÂMICO DE DADOS EM REDES DE SENSORES SEM FIOS Nuno Gonçalves candidato a Mestre em Informática UFPR – Departamento de Informática Dissertação de mestrado. Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos.

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  1. DYSTOPOL - POLÍTICAS PARA ARMAZENAMENTODINÂMICO DE DADOS EM REDES DE SENSORES SEMFIOSNuno Gonçalvescandidato a Mestre em InformáticaUFPR – Departamento de InformáticaDissertação de mestrado Orientadora: Profa. Dra. Carmem Satie Hara Coorientador: Prof. Dr. Aldri Luiz dos Santos

  2. Roteiro • Introdução • Problemas • Objetivos • SCOOP • DYSTO • DYSTOPOL • Trabalhos Relacionados • Conclusão • Trabalho Futuro Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  3. RSSF compostas por: • Estação base • Sensores • Sensor – recursos limitados Introdução Estação Base Sensor Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  4. Transmissões de rádio Comunicação multi-salto Transmissões representam maior gasto energético Custo de envio do sensor x para a EB: 3 trans. Introdução Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  5. Armazenando os dados localmente no sensor A C. Arm.: 0 C. Cons: 6 2x Freq. de Consulta: C. Arm.: 0 C. Cons: 12 2x Freq. de Dados: C. Arm.: 0 C. Cons: 6 Problema Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  6. Armazenando os dados na estação base C. Arm.: 6 C. Cons: 0 2x Freq. de Consulta: C. Arm.: 6 C. Cons: 0 2x Freq. de Dados: C. Arm.: 12 C. Cons: 0 Problema Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  7. Armazenando os dados no sensor C C. Arm.: 2 C. Cons: 3 2x Freq. de Consulta: C. Arm.:2 C. Cons: 6 2x Freq. de Dados: C. Arm.: 4 C. Cons: 3 Problema Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  8. Problema e Objetivos • Problema • Soluções de armazenamento estáticas para ambientes dinâmicos. • Objetivos • Armazenamento dinâmico. • Políticas de configuração do sistema. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  9. Metodologia • Duas etapas: • Definição de um modelo com parâmetros de configuração definidos pelo usuário sobre um modelo dinâmico existente. • Objetivo: Determinar de que forma os parâmetros afetam o sistema • Definição de um modelo de armazenamento com parâmetros definidos através de políticas. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  10. Asserções • Todas as consultas são injetadas e posteriormente distribuídas pela rede através da EB. • São coletadas somente informações numéricas discretas como temperatura, umidade e luminosidade. • As consultas são somente consultas de valores, ou seja, para a obtenção dos sensores que possuem leituras dentro de um determinado intervalo de valores. • Necessita de um protocolo de roteamento que implemente roteamento horizontal. • Os Sensores são estáticos. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  11. Leitura de dados Armazenamento num buffer de dados local Envio Periódico de mensagens de sumário de cada sensor para a EB SCOOP Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  12. Scoop Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  13. Cálculo do Ìndice de Armazenamento na EB Distribuição do IA para todos os sensores através de mensagens de mapeamento. SCOOP Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  14. Consultas são distribuidas pela EB conforme IA Dados são armazenados com base nos repositórios do IA SCOOP Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  15. Usuário define Thresholds de dados e de histograma Uma nova mensagem de sumário só será enviada se a variação na média de leituras for superior ao threshold de histograma Thh DYSTO Var: 3% Thh: 5% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  16. Uma nova mensagem de dados só será enviada se a variação em relação aos últimos dados enviados for superior ao threshold de dados Thd DYSTO Var: 1% Thd: 5% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  17. Intervalos consultados frequentemente em conjunto poderão ter menor custo se armazenados no mesmo repositório DYSTOCo-ocorrências Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  18. DYSTOPiggybacking de Mensagens Sumário • Tempo de espera em cada sensor para agregar novas mensagens. • Espera mais longa nos sensores próximos à EB. • Redução do número de transmissões. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  19. DYSTOExperimentos - Configuração • Network Simulator 2 (NS2 v2.34 – Jun/2009) Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  20. ExperimentosCo-ocorrências Cenário Real Redução de trans. de consulta: 18.75%, 13.28%, 8.18% 3.84% e 0,96% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  21. ExperimentosCo-ocorrências Cenário Sintético Redução de trans. de consultas: 15.56%, 9.32%, 6.2%, 3.6%, 0% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  22. ExperimentosThreshold de Dados Thd Cenário Real Thd = 1% Redução trans. Dados = 2% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  23. ExperimentosThreshold de Dados Thd Cenário Sintético Thd = 1% Redução de trans. de Dados= 5% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  24. ExperimentosThreshold Dados Thd - Erro Cenário Real Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  25. ExperimentosThreshold Dados Thd - Erro Cenário Sintético Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  26. ExperimentosThreshold de Histograma Thh Cenário Real Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  27. ExperimentosThreshold de Histograma Thh Cenário Sintético Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  28. ExperimentosGeral Cenário Real Redução geral de trans.: 22.72%, 11.74% e 32.15% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  29. ExperimentosGeral Cenário Sintético Redução geral de trans.: : 17.02%, 26.01% e 52.15% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  30. DYSTOPOLPolíticas Incidência • Parâmetros controlados: • Assim como no DYSTO é possível controlar os Thresholds mas agora de uma forma dinâmica. • Envio de mensagens de emergência. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  31. DYSTOPOL Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  32. DYSTOPOL – Sistema • Definição de políticas em XML. • Repositório de políticas. • Ponto de Decisão de Políticas (PDP) • Agente responsável pelo monitoramento das condições das regras de políticas ativas e pelo envio de mensagens. • Pode existir na estação base ou nos sensores. • Ponto de Aplicação de Políticas (PAP) • Agente responsável pela implementação de políticas. • Existe somente nos sensores. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  33. DYSTOPOL Exemplo Política • Se a variação entre últimas leituras do sensor 21 for superior a 10% o threshold de dados deve ser reduzido para 1%. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  34. DYSTOPOLXML Schema Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  35. DYSTOPOL - Mensagens • Tipos de mensagens: • Ação – mensagens contendo a ação a implementar. • Atualização de políticas – mensagens com uma nova regra de política a implementar. • Recebidas e implementadas sempre pelos PAPs. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  36. DYSTOPOL Modelo de aplicação de políticas • Envio de mensagem da estação base para o PAP do sensor. Podendo conter uma mensagem de ação ou atualização de políticas. • Envio de mensagens de ação do PDP do sensor para o PAP do próprio sensor. • Se a estação base enviou uma mensagem de atualização de políticas, o PAP implementa a nova política no PDP. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  37. DYSTOPOLExperimentos - Configuração • Network Simulator 2 (NS2 v2.34 – Jun/2009) Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  38. ExperimentosValidação – Cenário Real DYSTO DYSTOPOL Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  39. ExperimentosValidação – Cenário Sintético DYSTO DYSTOPOL Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  40. DYSTOPOLExperimento – Thresholds Dinâmicos • Redução até 57% Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  41. DYSTOPOLExperimento – Mensagens Alerta • Se durante a noite a temperatura subir acima de 40 graus deve ser enviada uma mensagem de alerta para o usuário. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  42. Trabalhos Relacionados Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  43. Considerações Finais • DYSTO: Redução do número de transmissões • DYSTO: Parametros de sistemas podem ser variáveis • DYSTOPOL: Políticas podem ter o mesmo desempenho que o DYSTO. • DYSTOPOL: Políticas podem adicionar novas funcionalidades ao sistema. • DYSTOPOL: Políticas conferem maior flexibilidade. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  44. Trabalho Futuro • Resolução de conflitos de políticas. • Expansão dos parâmetros utilizáveis. • Estender o XML Schema do DYSTOPOL. • Permitir leituras de múltiplos atributos. • Realização de mais experimentos – DYSTOPOL. Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

  45. Perguntas? Nuno Manuel Ferreira Gonçalves - UFPR - Dissertação de Mestrado - 01-03-2013

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