Orientadores: Hugo Enrique Hernández Figueroa, Arismar Cerqueira Sodré Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T11:51:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lona_DanielGrandin_M.pdf: 5547359 bytes, checksum: 1dfde15018aecd3aee7c7be413e9c669 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar a aplicabilidade da tecnologia Radio sobre Fibra (Radio over Fiber - RoF) em redes de sensores sem-fio (Wireless Sensor Networks - WSNs) e Wi-Fi. Inicialmente, realizou-se uma detalhada análise analítica de desempenho dos sistemas em função dos parâmetros típicos de equipamentos RoF, tais como: freqüência de operação, figura de ruído, ruído de intensidade relativa do laser, ruído shot do fotodetector, ruído térmico e modulação óptica. Os sistemas analisados foram então implementados em laboratório nas faixas de freqüência de 915 MHz e 2,4 GHz para WSN e Wi-Fi, respectivamente. Os parâmetros de desempenho medidos foram a indicação de intensidade de sinal recebida (Received Signal Strength Indication - RSSI), taxa de perda de pacotes (Packet Error Rate - PER) e vazão (Throughput) / Abstract: This works aims to evaluate the applicability of Radio over Fiber (RoF) technology in Wireless Sensor Networks (WSNs) and Wi-Fi networks. Initially, the system performance has been analytically evaluated as a function of diverse parameters from RoF pieces of equipment, such as: operation frequency, noise figure, relative intensity noise, shot noise of photodetector, thermal noise and optical modulation. Furthermore, the proposed RoF systems were experimentally implemented in laboratory at 915 MHz and 2.4 GHz bands for WSN and Wi-Fi, respectively. The performance metrics were Received Signal Strength Indication (RSSI), Packet Error Rate (PER) and throughput / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

[pt] Este trabalho avalia a coleta esporádica de dados em uma rede sem fio Bluetooth Mesh, usando o simulador OMNET (mais mais) INET. O coletor de dados é um nó sink em movimento, que poderia ser um smartphone ou outro dispositivo portátil, carregado por um pedestre, ciclista, animal, ou um drone. O nó sink poderia se conectar a uma rede mesh em áreas de difícil acesso onde não há acesso a internet, e coletar dados de sensores. Após implementar extensões ao Bluetooth Mesh, funcionalidades de nós Low Power e Friends no OMNET (mais mais), conseguimos propor e avaliar algoritmos para roteamento adaptativo, e com foco em mobilidade, de dados de sensores em direção ao nó sink. Uma variação de um dos algoritmos de roteamento propostos alcançou um aumento de 173,54 por cento na quantidade de dados únicos entregues ao nó sink em comparação ao algoritmo de roteamento padrão do Bluetooth Mesh. Neste caso, houve um aumento de apenas 4,63 por cento no consumo de energia para o mesmo cenário. Além disso, a taxa de entrega aumentou em 111.82 por cento. / [en] This work evaluates sporadic data collection on a Bluetooth Mesh network, using the OMNET (plus plus) INET simulator. The data collector is a roaming sink node, which could be a smartphone or other portable device, carried by a pedestrian, a biker, an animal, or a drone. The sink node could connect to a mesh network in hard-to-reach areas that do not have internet access and collect sensor data. After implementing Bluetooth Mesh relay extensions, Low Power, and Friend features in OMNET (plus plus), we were able to propose and evaluate algorithms for mobility-aware, adaptive, routing of sensor data towards the sink node. One variation of a proposed routing algorithm achieved a 173.54 percent increase in unique data delivered to the sink node compared to Bluetooth Mesh s default routing algorithm. In that case, there was only a 4.63 percent increase in energy consumption for the same scenario. Also, the delivery rate increased by 111.82 percent.

[pt] Redes de sensores sem fio (WSN) são uma importante alternativa na coleta de dados em diversas situações, tais como no monitoramento de grandes áreas ou áreas que apresentem perigo. A recuperação de dados de WSNs é uma importante atividade que pode obter melhores resultados com o uso de veículos aéreos não tripulados (UAV) como, por exemplo, em relação ao aumento da quantidade de dados coletados e diminuição do tempo entre a coleta dos dados e seu uso. Em particular, áreas tomadas por desastres podem ficar sem recursos de comunicação e com grande risco residual para humanos, momento no qual uma WSN pode ser rapidamente lançada por via aérea e atuar na coleta de dados relevantes até que medidas pertinentes e dedicadas possam ser colocadas em ação. Estudos apresentam abordagens no uso de UAVs para coleta dos dados de WSN, focando principalmente na otimização do caminho a ser percorrido por um único UAV e se baseando em uma comunicação de longo alcance sempre disponível, não explorando a possibilidade da utilização de diversos UAVs ou à limitação do alcance da comunicação. Neste trabalho apresentamos o DADCA, uma abordagem distribuída escalável capaz de coordenadar grupos de UAVs na coleta de dados de WSN sob restrições de alcance de comunicação, sem fazer uso de técnicas de otimização. Resultados indicam que a quantidade de dados coletados pelo DADCA é semelhante ou superior, em até 1 porcento, a abordagens de otimização de caminhos percorridos por UAVs. O atraso no recebimento de mensagens de sensores é até 46 porcento menor do que outras abordagens e o processamento necessário a bordo de UAVs é no mínimo menor do que 75 porcento do que aqueles que utilizam algoritmos baseados em otimização. Os resultados apresentados indicam que o DADCA é capaz de igualar e até superar outras abordagens apresentadas, agregando vantagens de uma abordagem distribuída. / [en] Wireless sensor networks (WSNs) are an important means of collecting data in a variety of situations, such as monitoring large or hazardous areas. The retrieval of WSN data can yield better results with the use of unmanned aerial vehicles (UAVs), for example, concerning the increase in the amount of collected data and decrease in the time between the collection and use of the data. In particular, disaster areas may be left without communication resources and with great residual risk to humans, at which point a WSN can be quickly launched by air to collect relevant data until other measures can be put in place. Some studies present approaches to the use of UAVs for the collection of WSN data, focusing mainly on optimizing the path to be covered by a single UAV and relying on long-range communication that is always available; these studies do not explore the possibility of using several UAVs or the limitations on the range of communication. This work describes DADCA, a distributed scalable approach capable of coordinating groups of UAVs in WSN data collection with restricted communication range and without the use of optimization techniques. The results show that the amount of data collected by DADCA is similar or superior, by up to 1 percent, to path optimization approaches. In the proposed approach, the delay in receiving sensor messages is up to 46 percent shorter than in other approaches, and the required processing onboard UAVs can reach less than 75 percent of those using optimization-based algorithms. The results indicate that the DADCA can match and even surpass other approaches presented, while also adding the advantages of a distributed approach.

Made available in DSpace on 2016-04-04T18:31:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diego Cesar Valente e Silva.pdf: 2949032 bytes, checksum: 9f8f72c0ab49b16ab87dbd229e5acc93 (MD5) Previous issue date: 2009-02-09 / This work presents an experimental investigation on the implementation of wireless sensor networks (IEEE 802.15.4) over fiber optics. Such investigation was performed with the utilization of IEEE 802.15.4 transceivers, an optical fiber infrastructure inside a field-trial network, called KyaTera Network, and directly modulated lasers and photodiodes designed for usual lab applications. The analysis comprised optical and electrical signal-to-noise ratio meausermentes and packet error rate evaluation under different conditions of transmission (e.g., payload length and time between consecutive frames). Results indicate that the RF signals of the sensor network may be properly propagated through unamplified optical links of up to 100 km or for longer distances with the use of optical amplifiers. / Esse trabalho apresenta uma investiga??o experimental da implementa??o de redes de sensores (IEEE 802.15.4) sobre fibras ?pticas. Tal investiga??o foi realizada com a utiliza??o de transceptores IEEE 802.15.4, de uma infra-estrutura de fibras ?pticas localizada dentro uma rede experimental, chamada Rede KyaTera, e de lasers com modula??o direta e foto-diodos projetados para opera??es usuais em laborat?rios. A an?lise compreendeu medidas a raz?o sinal-ru?do ?ptica e el?trica e a avalia??o da taxa de erro de quadros sob diferentes condi??es de transmiss?o (p. ex., tamanho de payload e intervalo de tempo entre quadros sucessivos). Os resultados indicam que os sinais de RF da rede de sensores podem ser propagados adequadamente, sem amplifica??o ?pticapor, em enlaces de at? 100 km ou por dist?ncias ainda maiores, com a utiliza??o de amplificadores ?pticos.