Made available in DSpace on 2019-04-05T23:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-11-29 / A wireless sensor network (WSN) consists of groups of spatially distributed networked sensors sending data to a sink node, called base station. These sensors are usually strongly resource constrained. In a WSN, collected data are passed from sensor to sensor until the base station is reached. Considering common available bandwidths, large data volumes may produce heavy traffic congestion in WSNs. In this work, we advocate the use of database technology in sensor networks to reduce the amount of data to be transmitted by sensors and consequently the data traffic in the network. Since data communication by means of a wireless medium consumes a lot of energy, reducing data transmitted by sensors can improve significantly the sensor network lifetime. This work presents a query engine for processing queries in WSNs. The main goal of the proposed query engine is to improve significantly the sensor network lifetime. The key feature of the proposed engine is to execute queries in a distributed way through the various sensor nodes of a WSN. Experimental results presented in this work prove the efficiency of the proposed query engine. / Uma rede de sensores sem fio (RSSF) consiste de grupos de sensores em rede, distribuídos espacialmente e enviando dados a um nó sumidouro, denominado estação base. Estes sensores em geral são fortemente limitados em recursos. Em uma RSSF os dados coletados são passados de sensor a sensor até que a estação base seja alcançada. Considerando as larguras de bandas mais comuns disponíveis, grandes volumes de dados podem produzir congestionamento no tráfego das RSSFs. Neste trabalho, defendemos o uso de tecnologias de bancos de dados em redes de sensores sem fio para reduzir a quantidade de dados que devem ser transmitidos e, conseqüentemente, reduzir o tráfego de dados na rede. Pelo fato da comunicação através de um meio sem fio consumir grandes quantidades de energia, reduzir a quantidade de dados transmitidos pelos sensores pode melhorar significativamente o tempo de vida da RSSF. Este trabalho apresenta um mecanismo de processamento de consultas em RSSFs. O principal objetivo do mecanismo proposto é melhorar o tempo de vida útil da RSSF, e tem como característica fundamental à execução de consultas de maneira distribuída através de vários nós sensores. Os resultados experimentais apresentados neste trabalho provam a eficiência do mecanismo proposto.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:15:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-19 / Wireless Sensor Networks (WSNs) are communication networks composed of geographically distributed devices (sensor nodes) which can be used to monitor a variety of physical phenomena in real time. Due to the nature of these devices, WSNs have computational restrictions in terms of data processing and storage, and they are usually prone to failures. The main critical point of these networks, however, is in the way the levels of energy available in the sensor nodes are consumed; if this is done properly, the operational lifetime of the WSN can be prolonged. This work presents an approach for adapting query processing in WSNs based on notions of quality of query service and novelty detection (ND). While the former concept captures the idea of possibly having different queries serviced in different ways by the same WSN, the latter relates to a machine learning technique embedded in the WSN components that allows them to modify their query processing behaviours in a dynamic fashion. This approach aims at the intelligent consumption of the limited resources available in these networks while still trying to deliver the data quality as expected by their users. In this context, four classes of quality of query service have been specified having in mind distinct levels of requirements in terms of accuracy and temporal behaviour of the sensed data. Moreover, a new ND-based algorithm, named AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), is introduced in detail as a way to control the activities of sensor nodes through the adjustment of their rates of data collection and transmission. For validation purposes, experiments with a prototype have been conducted over real data, and the results achieved point to gains in terms of energy consumption reduction that vary from 1.73% to 42.99% for different classes of quality of query service in the experiment that varies the number of sensor nodes of the network. KEY WORDS: Wireless Sensor Networks. Query processing. Novelty detection. Quality of query services. / Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são redes de comunicação compostas por dispositivos de sensoriamento distribuídos geograficamente, nós-sensores, que podem ser empregadas para monitorar fenômenos físicos em tempo real. Devido à natureza física desses dispositivos, as RSSFs são usualmente propensas a falhas e possuem restrições computacionais para armazenar e processar dados. Apesar disso, o ponto crítico dessas redes está no modo como a energia disponível nos nós-sensores é consumida; se isso for feito apropriadamente, a vida operacional da RSSF poderá ser prolongada. Este trabalho apresenta uma abordagem para adaptar o processamento de consultas em RSSFs baseada em noções de qualidade de serviço das consultas e detecção de novidades. Enquanto o primeiro conceito captura a idéia de se possivelmente ter diferentes consultas servidas de diferentes maneiras em uma mesma RSSF, o segundo refere-se a técnicas de aprendizado de máquina embutidas nos seus componentes para possibilitá-los alterar dinamicamente seus comportamentos durante o processamento de consultas. Essa abordagem foca o consumo inteligente dos limitados recursos dessas redes ao passo que tenta manter a qualidade dos dados esperada pelos seus usuários. Nesse contexto, quatro classes de qualidade de serviço de consultas foram definidas tendo-se em conta níveis distintos de requisitos relativos à acurácia e ao comportamento temporal dos dados coletados. Além disso, um novo algoritmo baseado em detecção de novidades, nomeado AdaQuali (ADAptive QUALIty control for query processing in wireless sensor networks), é introduzido em detalhe como uma forma de controlar as atividades dos nós-sensores, através da adaptação de suas freqüências de coletas e transmissões de dados. Para propósitos de validação, experimentos foram conduzidos com um protótipo sobre dados reais, e os resultados apontam para ganhos de conservação de energia que variam de 1,73% a 42,99% para diferentes classes de qualidade de serviço no experimento que varia o número de nós-sensores da rede. PALAVRAS-CHAVE: Redes de sensores sem fio. Processamento de consulta. Detecção de novidades. Qualidade de serviço da consulta.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:22:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-12-28 / Wireless sensor networks (WSNs) are very usefull in a wide range of applications. However, the sensor nodes that composes these WSNs are very limited devices. Their batteries cannot supply energy for a lifetime as long as desired. In a particular scenario, the areas where these devices are deployed are inaccessible so these batteries replacements are unfeasible. In this situation the energy consumption plays a very important role and must be well optimized. Recent literature presented an integer programming model for optimizing this energy consumption. The Generate and Solve is a new hybrid methodology. The integrative collaboration of Genetic Algorithms and Linear Integer Programming merged their strong points and offered excellent results on cutting and packing problem domains. However, its original implementation had some problems which limits the results, one of them is the density explosion. This methodology has been adapted and enhanced to fix these problems and extend the capacity of this model to larger problem instances. Thus, the WSN lifetime can be much longer than before. Comparing the results against literature, the WSN lifetime planned by Generate and Solve is 150% longer and it is capable of handling problem instances with a number of sensor nodes 125% larger. Keywords: Wireless sensor networks, Optimization, Hybridization, Genetic Algorithms, Linear Integer Programming. / Redes de sensores sem fios (RSSF) são muito úteis em uma ampla gama de aplicações. Entretanto, os nós sensores que compõem essas RSSF's são dispositivos muito limitados. Suas baterias não podem suprir a energia de uma vida útil tão longa quanto desejada. Em um cenário particular, as áreas nas quais estes dispositivos são instalados são inacessíveis, logo, as trocas dessas baterias são inviáveis. Nesta situação, o consumo de energia tem um papel muito importante e deve ser bem otimizado. Uma literatura recente apresentou um modelo de programação inteira para otimizar este consumo de energia. A Gerar e Resolver é uma nova metodologia híbrida. A colaboração integrativa entre algoritmos genéticos e programação linera inteira fundiu os seus pontos fortes e ofereceu exelentes resultados em domínios de cortes e empacotamento. Entretanto, sua implementação original teve alguns problemas os quais limitam os resultados, um deles é a explosão da densidade. Esta metodologia foi adaptada e melhorada para corrigir esses problemas e extender a capacidade deste modelo para instancias de problemas maiores. Desta forma, a vida útil da RSSF pode ser bem maior que anteriormente. Comparando os resultados com a literatura, o tempo de vida da RSSF planejada pela Gerar e Resolver é 150% mais longa e ela é capaz de lidar com instâncias de problemas com um número de nós sensores 125% maior. Palavras-chave: Redes de sensores sem fios, Otimização, Hibridização, Algorítmos Genéticos, Programação Linear Inteira.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:32:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-05-09 / Wireless mesh networks (WMNs) have been used to support multimedia applications on different domains, such as health care and entertainment, that require high levels of security and performance simultaneously. Those networks comprise of a wireless backbone of routers that cooperate to provide data communication among mobile devices, such as notebooks, PDAs and smartphones, through multiple hops. This infrastructure allows a device to communicate with others beyond its wireless coverage range. WMNs are also self-configuring, being capable to detect new devices and automatically connect them to the wireless backbone. Moreover, the wireless backbone can automatically establish alternative routes to data forwarding in face of failures on specific routers. However, wireless medium sharing and cooperative communication allow the action of attacks, such as eavesdropping, selective packet dropping and blackhole, that aim to violate data confidentiality or disrupt the operation of network essential services, such as routing. Even in network environments without attackers, interferences among different data flows on the shared wireless medium decrease the capacity of routes. These interferences reduce the bandwidth on wireless links, increasing collisions and packet loss of applications. Therefore, security and performance aspects must be considered simultaneously in WMNs. This work proposes a route selection scheme, called CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). The scheme aims to balance security and performance on routing service in WMNs, even when the network is under attack. CRAB aims also to support Quality of Service (QoS) of applications. Hence, it defines a new routing metric following a cross-layer approach that integrates network and link layers. The value of this routing metric is calculated using a Multiple Criteria Decision Making (MCDM) method that combines multiple security and performance criteria provided by intermediate nodes on routes through a cooperative procedure. Security criteria are provided by mechanisms representing preventive, reactive and tolerant defense lines, and the performance criterion represents interferences on the wireless links of a route. Based on the value of the routing metric, the scheme ranks the available routes between a source node and a destination node of a data flow, and selects the route that provides a balance between security and performance to the data transmission even in face of attacks. CRAB has been evaluated through simulations using two scenarios. These scenarios take into account different data traffic patterns from multimedia applications that require high levels of security and performance on data forwarding. In the first scenario, it has been considered a uncompressed videos traffic generated by applications such as videophone, for example. In the second scenario, it has been examined the traffic of compressed videos following the MPEG-4 specifications used by Internet Protocol TV (IPTV) applications, for example. In each scenario, it has been investigated the security and performance provided by CRAB with the variation on the percentage of malicious nodes launching packet dropping attacks on routing. Results show that CRAB balances security and performance on routing, even in face of those attacks. It improves the packet delivery ratio independently on the percentage of malicious nodes in the network with a low cost of latency. Even when attackers launch the blackhole attack, CRAB increases the packet delivery ratio in 16% to the MPEG-4 traffic, keeping this ratio higher than 90% to the uncompressed video. Such analyses are reinforced by the reduction on the amount of data packets discarded by attackers. CRAB reduces up to 73% the data packet loss from MPEG-4 traffic caused by the blackhole attack. / As redes em malha sem fio, ou Wireless Mesh Networks (WMNs), têm sido cada vez mais usadas para dar suporte às aplicações multimídias de diferentes áreas, como saúde e entretenimento, que demandam altos níveis de segurança e de desempenho simultaneamente. Essas redes são formadas por um backbone sem fio de roteadores que cooperam entre si provendo comunicação entre dispositivos móveis, como notebooks, PDAs e smartphones, através de múltiplos saltos. Essa infraestrutura permite a um dispositivo se comunicar com outros fora do seu alcance de cobertura. As WMNs são ainda autoconfiguráveis, sendo capazes de detectar novos dispositivos e conectá-los automaticamente ao backbone sem fio. Além disso, o backbone da rede pode estabelecer automaticamente rotas alternativas para o encaminhamento dos dados diante de falhas em roteadores específicos. Entretanto, o compartilhamento do meio sem fio e a comunicação cooperativa possibilitam a ação de ataques, como o da bisbilhotagem (eavesdropping), o de descarte seletivo de pacotes (selective packet dropping) e o do buraco negro (blackhole), que buscam violar a confidencialidade dos dados ou prejudicar o funcionamento de serviços essenciais da rede, como o roteamento. Mesmo em ambientes sem atacantes, as interferências entre diferentes fluxos de dados no meio sem fio compartilhado podem reduzir a capacidade das rotas. Essas interferências diminuem a largura de banda dos enlaces sem fio, aumentando assim as colisões e a perda de pacotes das aplicações. Dessa forma, os aspectos de segurança e de desempenho devem ser considerados conjuntamente nas WMNs. Este trabalho propõe um esquema de seleção de rotas, chamado de CRAB (CRoss-layer and Adaptive scheme for Balancing performance and security on WMN data routing). O seu objetivo é balancear a segurança e o desempenho no serviço de roteamento nas WMNs, mesmo quando a rede está sob ataque. O CRAB pretende ainda dar suporte à Qualidade de Serviço (QoS) das aplicações. Para tanto, o esquema define uma nova métrica de roteamento seguindo uma abordagem inter-camadas entre as camadas de rede e de enlace. O valor dessa métrica é calculado usando um método de decisão Multiple Criteria Decision Making (MCDM), que combina múltiplos critérios de segurança e de desempenho fornecidos pelos nós intermediários das rotas através de um procedimento de cooperação. Os critérios de segurança são provenientes de mecanismos que representam as linhas de defesa preventiva, reativa e tolerante, e o critério de desempenho se refere às interferências percebidas nos enlaces sem fio da rota. Com base no valor da métrica de roteamento, o esquema classifica as rotas existentes entre um nó origem e um nó destino de um fluxo de dados, e seleciona a rota que provê o balanceamento entre a segurança e o desempenho para a transmissão de dados mesmo diante de ataques. O CRAB foi avaliado através de simulações usando dois cenários. Esses cenários consideram diferentes padrões de tráfego de dados de aplicações multimídia que requerem altos níveis de segurança e de desempenho no encaminhamento dos dados. No primeiro cenário de avaliação, considerou-se o tráfego de vídeos não comprimidos gerados por aplicações como as de videofone, por exemplo. No segundo cenário, examinou-se o tráfego de vídeos comprimidos seguindo as especificações MPEG-4 usadas em aplicações de Internet Protocol TV (IPTV), por exemplo. Para cada cenário, investigou-se a segurança e o desempenho providos pelo CRAB diante da variação do percentual de nós maliciosos que executam ataques de descarte de pacotes de dados no roteamento. Os resultados obtidos mostram que o CRAB estabelece o balanceamento entre segurança e desempenho no roteamento, mesmo diante dos ataques. O esquema melhora a taxa de entrega de pacotes de dados independentemente do percentual de nós atacantes na rede a um baixo custo de latência. Mesmo quando os atacantes lançam o ataque do buraco negro, o CRAB obtém ganhos de 16% na taxa de entrega de dado

Made available in DSpace on 2019-04-05T23:04:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-12-15 / In cellular networks, communication among mobile devices is accomplished through base stations (fixed antennas). A base station allocates communication channels whenever a mobile device (a cell phone, for example) in its coverage area requests communication with some other device (mobile or fixed). With the rapidly growing number of mobile devices, the use of communication channels available in cellular networks needs to be optimized. To efficiently optimize the use of communication channels in cellular networks dynamic (on-the-fly) channel allocation may be used, using algorithms for that purpose; however such algorithms demand previous knowledge of the number of mobile devices in the area of coverage of a given base station. In this work, we propose a strategy to support dynamic channel allocation in cellular networks by predicting the number of mobile devices in the area covered by a base station at any given moment. The proposed strategy is based on an indexing mechanism for mobile objects. The results obtained through experiments prove the efficiency of the proposed strategy. / Nas redes celulares, a comunicação entre os dispositivos móveis é realizada através de estações rádio base (antenas fixas). Uma estação rádio base aloca um canal de comunicação cada vez que um dispositivo móvel (um telefone celular, por exemplo) na sua área de cobertura desejar se comunicar com outro dispositivo (móvel ou fixo). Devido ao crescimento contínuo da quantidade de dispositivos móveis, a utilização dos canais de comunicação disponíveis em uma rede celular necessita ser otimizada. Para conseguir esta otimização, pode-se utilizar os algoritmos de alocação dinâmica de canais, porém estes algoritmos necessitam saber antecipadamente a quantidade de dispositivos que estarão na área de cobertura de cada estação rádio base em um instante de tempo futuro. Neste trabalho, propomos uma estratégia para suportar a alocação dinâmica de canais em redes celulares por estimar a quantidade de dispositivos móveis que estarão na área coberta por uma estação rádio em um dado momento. A estratégia proposta é baseada em um mecanismo de indexação para objetos móveis. Os resultados obtidos através dos experimentos realizados comprovam a eficiência da estratégia proposta.

Made available in DSpace on 2019-04-05T23:08:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-12-18 / Mobile computers and wireless communication technologies are already a reality in the modern IT environment, resulting in the paradigm of Mobile Computing. These mobile devices may have BD and their data may be shared. However, the junction operators of the conventional search operators do not take into account the limitations of a mobility-supporting environment, such as a disconnection from the communication network, a narrow communication bandwidth, the battery charge level, etc. Therefore, the junction algorithms need to be adjusted to the limitations of the mobile computing in order to render satisfactory results and execute a search requested by the user within a reasonable period of time. The necessary characteristics for an algorithm to be executed in a mobilitysupporting environment are: (1) incremental production of results as the data become available; (2) continuous processing of the search, even if the delivery of data is blocked; and (3) reaction to limited memory situations during the execution of the search [1]. It was evidenced through studies and tests that the Hash-Merge Join (HMJ) is more efficient to guarantee these 3 characteristics (properties) needed when working with junctions in an efficient fashion within a mobile computing environment. When the memory is at its full storage capacity, the HMJ algorithm releases memory partitions according to the memory status. This adaptation to the memory status determines the best pair of partitions, being each partition from a different source, to be sent to the disk in a way that maximizes the time until the next memory overflow. A memory overflow occurs when the memory reaches its storage capacity. The aim of this work is to propose a new memory data flushing policy MFP. This policy offers an optimization of the Adaptive Flushing Policy (AFP) while keeping the same main goal, i.e. to send pairs of partitions to the disk in the event of a memory overflow. The AFP releases corresponding pairs of partitions to the disk based on a summary table kept in memory and on two parameters: (1) memory balance; and (2) minimum partition size. The summary table in memory contains the size of each partition, the sum of the individual sizes of each pair of partitions of both lists and the total size of partitions of each list. 8 The MFP also releases corresponding pairs of partitions to the disk, based on a constant memory balance and a summary table different from the summary table used by the AFP. The summary table of this new policy has one more column, which states the cardinality difference of each pair of partitions of the input lists. The main goal of this new column is to guarantee that the pair of partitions chosen to be sent to the disk will always leave a balanced memory, while it guarantees that there will always be at least one pair of partitions to be sent to the disk. / Em uma MDBC as técnicas de processamento de consultas devem ser adaptadas para lidarem com a instabilidade do ambiente, assim como limitação de recursos, por exemplo memórias limitadas dos computadores móveis. Vejamos um exemplo: as fontes de dados podem ter as taxas de entregas de tuplas previstas pelo otimizador de consultas, no entanto devido a uma desconexão de uma das fontes de dados da rede sem fio, tal fonte de dados ficará desconectada da rede e por conseqüência, não poderá entregar suas tuplas temporariamente, logo o operador de junção ficará parado(bloqueado). Para processar consultas em uma MDBC, os algoritmos de junção precisam ter as características seguintes: (1) produção incremental de resultados à medida que os dados são disponibilizados, (2) continuidade no processamento da consulta mesmo que a entrega dos dados esteja bloqueada, e (3) reação a situações de limitação de memória durante a execução da consulta[Erro! A origem da referência não foi encontrada.]. Esse trabalho é propõe uma nova política de liberação de dados da memória, chamada Mobile Flushing Policy(MFP). A política MFP propõe uma otimização da política Adaptive Flushing Policy(AFP), usada pelo algoritmo de junção Hash-Merge Join, mantendo o mesmo objetivo principal, enviar pares de partições para o disco, em caso de ocorrência de overflow de memória. A política AFP libera pares correspondentes de partições para o disco com base em uma tabela resumo mantida em memória e dois parâmetros: (1) balanceamento de memória e (2) tamanho mínimo de partições. Esta política mantém uma tabela resumo em memória contendo o tamanho de cada partição, o somatório dos tamanhos de cada par de partições de ambas as relações e o tamanho total de partições de cada relação. A política MFP também libera pares correspondentes de partições para o disco com base em uma constante de balanceamento de memória e uma tabela resumo diferenciada da tabela resumo utilizada pela política AFP. A tabela resumo da nova política tem uma coluna a mais discriminando a diferença da cardinalidade de cada par de partições das relações de entrada. O objetivo principal da nova coluna é garantir que o par de partições escolhido para ser enviado ao disco deixará a memória balanceada, além de garantir que sempre haverá no mínimo um par de partições a ser enviado ao disco.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:12:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-10-21 / Over the past few years, many research works in Wireless Sensor Networks (WSN) have been focused on node power saving. In order to achieve this goal, the amount of data sent over the node network should be reduced. In this work, we propose an efficient strategy that aggregates and predicts data in WSN, aiming at to reduce the data volume sent over the network and thus maximizing the network lifetime. The proposed prediction strategy, denote ADAGA-p, is based on linear regression model, using data acquired from one or several sensors. Furthermore, ADAGA-p is fully distributed, being executed in-network by several sensors distributed in a WSN. Experimental results show that ADAGA-p is able to reduce power consumption in WSN. Keywords: DataBase, Aggregation, Data Prediction, Wireless Sensor Networks / Muitas pesquisas em redes de sensores sem fio (RSSF) têm sido desenvolvidas nos últimos anos, com foco na economia de energia dos nós sensores. Para alcançar este objetivo, tais pesquisas utilizam como estratégia a redução de dados enviados na rede. Neste trabalho, é proposta uma estratégia eficiente de agregação e predição de dados em RSSF, com o objetivo de reduzir o volume de dados enviados através da rede e assim maximizando a vida útil desta. A estratégia de predição proposta, chamada ADAGA-p, é baseada em um modelo de regressão linear, utilizando dados obtidos a partir de um ou vários sensores. Além disso, ADAGA-p é totalmente distribuído, sendo executado em rede por vários sensores distribuídos em uma RSSF. Resultados experimentais demonstram que ADAGA-p é capaz de reduzir o consumo de energia em RSSF. Palavras-chave: Banco de Dados, Agregação, Predição de Dados, Redes de Sensores Sem Fio

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:22:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-26 / Most models for Wireless Sensor Networks (WSNs) assume the existence of a base station where query results could in principle be cached, however, the opportunity for re-using such cached data for minimizing data traffic in the WSN has not been well explored thus far. Aiming at filling this gap, we propose an approach that first clips the original query into a polygon after selectively choosing a good subset of the cached queries for reuse. Next, this polygon is partitioned into sub-queries that are then submitted to the WSN. These two problems are interconnected and lead to a highly combinatorial problem that justifies the use of efficient and effective heuristics. This work presents algorithms for each of these problems that are used within a cost-driven optimization search in order to find a set of sub-queries that minimizes the cost of in-network query processing. Experimental results show that our heuristic solution is orders of magnitude faster than an exhaustive search, and yields no more than 10% loss compared to the optimal query processing. Keywords: Databases, sensor networks, query optimization, cache / A maioria dos modelos para Redes de Sensores sem Fio (RSSFs) assume a exis- tência de uma estação base onde os resultados de consultas poderiam em princípio ser armazenados em um cache. Apesar disso, a oportunidade de reutilizar tal cache para mi- nimizar o tráfego de dados na RSSF não tem sido bem explorada até o momento. Visando a preencher este espaço, nós propomos uma abordagem que primeiramente recorta a con- sulta original em um polígono após selecionarmos um bom sub-conjunto das consultas do cache para reuso. Em seguida, este polígono é particionado em sub-consultas que são, então, submetidas à RSSF. Estes dois problemas estão interconectados e conduzem a um problema altamente combinatório que justifica o uso de heurísticas eficientes e eficazes. Este trabalho apresenta algoritmos para cada um desses problemas, que são utilizados em um método de otimização com o intuito de encontrar um conjunto de sub-consultas que minimize o custo do processamento das consultas na rede. Resultados de experimentos mostram que nossa solução heurística é ordens de magnitude mais rápida que uma busca exaustiva, e obtém não mais que 10% de perda comparada ao processamento ótimo da consulta. Palavras-chave: Bancos de dados, redes de sensores, otimização de consultas, cache

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:27:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-08-19 / Wireless sensor networks (WSN) are composed of a set of sensor nodes in order to detect and transmit a characteristic of the physical environment. These sensor nodes, after capturing an event, should communicate with a special node, called sink node. The use of a single sink node implies a bottleneck in the network of sensors, especially for applications requiring a heavy flow of data. Thus, research studies have led to the selection of routes in sensor networks with multiple sink nodes. The approach proposed by this work presents the application of Genetic Fuzzy Systems (SFGs) to estimate the quality of routes in WSNs, in order to realize the communication between multiple sensor nodes and multiple sink nodes. A Fuzzy Inference System of Mamdani is used to estimate the sink node best suited for communication at a given instant, based on some network characteristics such as energy and the number of hops. Genetic Algorithms (GAs) are employed to obtain the optimal setting of design parameters of the fuzzy inference system of Mamdani. The proposed route classification was applied by means of computer simulations to demonstrate the feasibility of the implemented approach. The results show a network of sensors with longer life, through an adequate choice of sink node used for sending packets across the network in order to find the best routes. / Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) são compostas por um conjunto de nós sensores com o objetivo de detectar e transmitir alguma característica do meio físico. Estes nós sensores, depois de captar algum evento, devem se comunicar com um nó especial, denominado sink node. A utilização de um único sink node implica em um gargalo na rede de sensores, especialmente para aplicações que demandam um fluxo intenso de dados. Desta forma, as pesquisas têm direcionado estudos para a seleção de rotas em redes de sensores com múltiplos sink nodes. A abordagem proposta por este trabalho apresenta a aplicação de Sistemas Fuzzy Genéticos (SFGs) para a estimação da qualidade de rotas em RSSFs, de modo a realizar a comunicação entre múltiplos nós sensores e múltiplos sink nodes. Um Sistema de Inferência Fuzzy de Mamdani é utilizado para estimar o sink node mais adequado para a comunicação em um determinado instante, baseado em algumas características da rede, como a energia e o número de saltos. Algoritmos Genéticos (AGs) são empregados para obter o ajuste otimizado dos parâmetros de projeto do sistema de inferência fuzzy de Mamdani. A classificação das rotas foi aplicada, por meio de simulações computacionais, para demonstrar a viabilidade da abordagem implementada. Os resultados obtidos apresentam uma rede de sensores com maior tempo de vida, por meio da escolha adequada do sink node utilizado para o envio de pacotes pela rede, de forma a encontrar as melhores rotas.

Made available in DSpace on 2019-03-29T23:38:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29 / The Wireless Sensor Networks (WSN) are composed of sensor nodes capable of collecting (feeling), processing and transmitting data related to some phenomena in the environment. Despite their several potential uses, the WSN have strict limitations, mainly related to energy consumption during data transmission. One of the possible approaches to optimize the use of limited resources in WSN is to improve the performance of routing protocols. In this research, the fuzzy inference system is used to estimate the degree of quality of the routes, based on the number of hops and on the energy level of the nodes that make up a route. Thus, the routing protocols can use the degree of quality of the routes at the time of selecting one of several possible paths. An ant colony optimization algorithm is used to adjust, automatically, the rule base of the fuzzy system in order to improve the estimation strategy of the quality of routes with the objective of increasing the energy efficiency of the network. Simulations using routing protocols with multiple paths, Directed Diffusion, Location Aware Routing Protocol and Ad hoc On-Demand Multipath Distance Vector, show that the proposal is effective from the standpoint of four relevant metrics: number of messages delivered to the sink node, the average cost per message, packet loss rate and life span of the first sensor node. Keywords: Wireless Sensor Networks. Multipath Routing Protocols. Fuzzy Inference Systems. Ant Colony Optimization. Energy Efficiency. / As Redes de Sensores sem Fio (RSSF) são compostas por nós sensores capazes de coletar (sentir), processar e transmitir dados relacionados a algum fenômeno no ambiente. Apesar das várias possibilidades de uso, as RSSF possuem rigorosas limitações, principalmente com o consumo de energia durante a transmissão dos dados. Uma das possíveis abordagens para a otimização do uso dos recursos limitados em RSSF é a melhoria do desempenho dos protocolos de roteamento. Nesta pesquisa, um sistema de inferência fuzzy é usado para estimar o grau de qualidade das rotas, com base no número de saltos e no nível de energia dos nós que compõem uma rota. Dessa forma, os protocolos de roteamento podem utilizar o grau de qualidade das rotas no momento da seleção de um dos vários caminhos possíveis. Um algoritmo de otimização por colônia de formigas é utilizado para ajustar, de forma automática, a base de regras do sistema fuzzy, a fim de melhorar a estratégia de estimação da qualidade das rotas, com o objetivo de aumentar a eficiência de energia da rede. As simulações, utilizando os protocolos de roteamento com múltiplos caminhos, Directed Diffusion, Location Aware Routing Protocol e Ad hoc On-Demand Distance Vector Multipath, evidenciam que a proposta é eficaz do ponto de vista de quatro relevantes métricas: número de mensagens entregues ao nó sorvedouro, custo médio por mensagem, taxa de perda de pacotes e tempo de vida do primeiro nó sensor. Palavras-chave: Redes de Sensores sem Fio. Protocolos com Múltiplos Caminhos. Sistemas de Inferência Fuzzy. Otimização por Colônia de Formigas. Eficiência de Energia.