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Previous issue date: 2004-12-10 / Wireless sensor networks are increasingly being deployed for fine-grain monitoring of
physical environments subjected to critical conditions such as fire, leaking of toxic gases
and explosions. A great challenge to these networks is to provide a fast, reliable and fault
tolerant channel for event propagation. The protocol has to meet the requirements of querybased,
event-driven and periodic sensor network application scenarios, even in the presence
of emergency conditions that can lead to node failures and path disruption to the sink that
receives those events. This paper presents a fault tolerant and low latency routing protocol
that meets the sensor networks requirements for critical condition monitoring applications.
The algorithm uses the publish/subscribe mechanism and the concept of event driven
delivery, a technique that selects the shortest path for the notification of events, reducing
latency. Fault tolerance is achieved through the triggering of a local path repair mechanism
to find new paths with minimal number of transmissions. The protocol was implemented
and simulated in the ns-2 network simulator and compared to the Directed Diffusion
paradigm. Relevant metrics, such as end-to-end delay, energy dissipation, and delivery
ratio, were evaluated showing that the proposed algorithm can be an adequate solution to
meet the strict requirements of information propagation in real-time monitoring
applications. An extension of the proposed protocol is also presented. This extension is in
phase of implementation and simulation and it is expected to reduce data traffic and,
consequently, reduce the energy dissipation. This new solution follows a hierarchical
approach to propagate data through the network. / As redes de sensores sem fio estão cada vez mais sendo aplicadas para o monitoramento preciso de ambientes físicos sujeitos a situações criticas como incêndios, vazamento de gases tóxicos e explosões. Um grande desafio para essas redes é oferecer um canal rápido, confiável e tolerante a falhas para a difusão dos dados coletados, que atenda aos requisitos dos diferentes tipos de monitoramento, como periódico, baseado em consultas e dirigido a eventos, mesmo na presença de condições de emergência que podem causar falhas nos nós sensores e interrupção de caminhos de entrega de dados. Este trabalho apresenta um
protocolo de roteamento de baixa latência e tolerante a falhas que atende os requisitos das
aplicações de redes de sensores, especialmente as aplicações de monitoramento de
condições críticas. O algoritmo de roteamento utiliza o mecanismo publish/subscribe e o
conceito de entrega dirigida a eventos, uma técnica que seleciona o caminho mais curto
para a notificação de eventos, reduzindo a latência. A tolerância a falhas é acionada
localmente por nós que detectam alguma falha em um nó vizinho. O protocolo foi
implementado e simulado no simulador de redes ns-2 e comparado ao conhecido paradigma
Directed Diffusion. Métricas importantes, como atraso fim-a-fim, consumo de energia e
taxa de sucesso no recebimento de pacotes, foram avaliadas demonstrando que o protocolo
proposto pode ser uma solução apropriada para atender aos rigorosos requisitos de
propagação de informações em aplicações de monitoramento em tempo real. É apresentada
também uma extensão do protocolo proposto. Essa extensão está em fase de implementação
e simulação e espera-se que reduza o trafego de dados e, conseqüentemente, o consumo de
energia. Essa nova solução segue uma abordagem hierárquica para a propagação de dados
na rede.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/489 |
| Date | 10 December 2004 |
| Creators | Pazzi, Richard Werner Nelem |
| Contributors | Araujo, Regina Borges de |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência da Computação, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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