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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:dspace.unifor.br:tede/83501 |
| Date | 19 November 2009 |
| Creators | Souza, Karina Marinho de |
| Contributors | Brayner, Angelo Roncalli Alencar, Coelho, Andre Luis Vasconcelos, Brayner, Angelo Roncalli Alencar, Holanda Filho, Raimir, Coelho, Andre Luis Vasconcelos, Nakamura, Eduardo Freire |
| Publisher | Universidade de Fortaleza, Mestrado Em Informática Aplicada, UNIFOR, Brasil, Centro de Ciências Tecnológicas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UNIFOR, instname:Universidade de Fortaleza, instacron:UNIFOR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 5443571202788449035, 500, 500, -7645770940771915222 |
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