Arquitetura para construção de software adaptativo para redes de sensores
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Linnyer Beatrys Ruiz
Wilton Speziali Caldas
Wilton Speziali Caldas
Resumo
Este trabalho propõe uma abordagem sistemática sobre o uso da adaptação e redundância em redes de sensores sem fio, através de uma nova arquitetura para aplicações nessa plataforma. A rede de sensores surge como um novo paradigma à computação. Ela incorporar dados sobre o mundo físico, como temperatura, pressão e luminosidade, à infraestrutura de software já existente. Essas novas oportunidades de explorar o mundo também trazem interessantes desafios. Entre eles, destaca-se a operação autônoma da rede, ou seja, de forma totalmente automática, sem intervenção humana. Para que isso se torne realidade, a aplicação deve ser adaptativa, no sentido em que o software altera seu fluxo de execução de forma a manter a qualidade do serviços prestados. A mudança de execução implica na utilização de um novo conjunto de dados, com maior qualidade, obtido através dos recursos redundantes disponíveis.A arquitetura propõe a modelagem de uma aplicação para redes de sensores em planos de abstração, os quais correspondem a refinamentos sucessivos no processo de entendimento e organização dessa aplicação. Em cada um dos planos há uma estratégia de adaptação, a saber: assinalamento de papéis, adoção de alternativas à implementação de papéis, especificação de fluxos de execução e inclusão de algoritmos distribuídos. Especifica-se exatamente quando adotar cada estratégia durante o processo de modelagem, trazendo uma metodologia que inibe as técnicas ad hoc que vêm sendo geralmente empregadas no projeto e implementação de redes de sensores. Para fins de inspeção da qualidade dos serviços, há uma camada de dados de adaptação compartilhada entre os planos. Ela contém um conjunto de valores que permitem a avaliação da eficácia da adaptação corrente e das alternativas de adaptação disponíveis. A viabilidade da arquitetura foi analisada em um estudo de caso, o qual envolveu a modelagem de uma aplicação típica para RSSFs.
Abstract
This work proposes a systematic approach for adaptation and redundancy employment in wireless sensor networks through a novel architecture. The sensor networks appear as a new computation paradigm. It allows the incorporation of physical data, like temperature, pressure, and light level, to existing software infrastructure. These new oportunities to explore the world also brings interesting challenges. One distinguishing challenge is the autonomic network operation. It means that the network has to work in a totally automatic way, with little or no human intervention. For such situation to become a reality, the application must be adaptive, in the sense that the software must change the execution flow to maintain its services' quality. The change in execution implies in the usage of a new data set, with greater quality, obtained from available redundant resources.The architecture proposes the modeling of an application for sensor networks in abstraction layers, which correspond to successive refinements in the process of understading and organizing this application. In each layer there is a adaptation strategy, which are: role assignment, adoption of alternatives to the roles implementation, specification of execution flows, and inclusion of distributed algorithms. As we specify when and where to use each adaptation strategy during the modeling, we inhibit ad hoc techniques which are usually applied in the project and implementation of sensor networks. For the inspection of services' quality, there is a adaptation data layer shared with all other layers. It contains a set of values that allows the effectiveness' evaluation of both the current adaptation and its alternatives. The architecture viability was analyzed in a case study that involved the modeling of a typical sensor network application.
Assunto
Arquitetura de redes de computador, Sistemas de comunicação móvel, Computação, Sistemas de comunicaçâo sem fio, Redes de computação, Sistemas de computação sem fio
Palavras-chave
construção de software, redes de sensores