Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10316/24350
Title: New models to support reliability in Mobile Wireless Sensor Networks
Authors: Silva, Ricardo Nuno Mendão da 
Orientador: Silva, Jorge Miguel Sá
Issue Date: 27-Sep-2013
Citation: SILVA, Ricardo Nuno Mendão da - New models to support reliability in mobile wireless sensor networks. Coimbra : [s.n.], 2013. Tese de doutoramento
Abstract: In the beginning of the XXI century a new concept of technology appeared, promising to change the way we see and interact with the real world. Breaking the barriers between the real and the virtual, for the first time the objective was not to achieve more powerful devices but to obtain tiny, portable and low-cost devices, capable to communicate with each other. Equipped with sensors, these extremely cheap devices could be spread all over the world connecting everything. The concept of Wireless Sensor Networks (WSNs) was thus born. During the last decade Wireless Sensor Networks have evolved in an attempt to meet the requirements posed by each of the possible applications. Related work targeted Wireless Sensor Networks for military, healthcare, education, surveillance, environment and transport applications, among others. The paradigm has varied according to applications and evolved in the last years based on the experience obtained with real deployments. Initial applications previewed networks constituted by thousands of motes randomly deployed to monitor distinct phenomena, whereas the latest approaches have appeared more focused and close to the paradigm of the Internet of Things. Identified as one of the most promising technologies of this century, after all this time, real applications of Wireless Sensor Networks are still scarce. Uncontrolled performance and unreliability has seriously postponed its use, mainly in critical scenarios. The lack of official standards and the non-support of mobility have contributed to the delay of its massification in the world’s everyday life. On the one hand the portability of these tiny battery powered devices, naturally leads to mobility, but on the other hand the constrained hardware highly restricts its support. Hence, we present in this thesis a study of new models to support the mobility of nodes in Wireless Sensor Networks, guaranteeing reliability end-to-end. We start by presenting a deep study of the mobility support panorama in this technology. Based on that study we evaluated possible solutions bringing existent concepts from cellular and IP networks. At the end we concluded that although the most popular solutions worked effectively, none of them could guarantee the desired performance and reliability. Therefore we designed and assessed a new model to support mobility in Wireless Sensor Networks, guaranteeing the support of different requirements and assuring endto- end reliability. Furthermore, we extended our model to scope not only mobility but also other demanding tasks such as routing and QoS, releasing the constrained devices from the heaviest tasks, creating the concept of Assisted Wireless Sensor Network. In addition, we have applied the developed models in real industrial scenarios, in which performance and network reliability are cornerstones.
No início do século XXI um novo conceito tecnológico surgiu prometendo mudar o modo como vemos e interagimos com o mundo real. Quebrando as barreiras entre o mundo real e o virtual, pela primeira vez na história o objectivo não era alcançar dispositivos mais capazes, mas sim obter dispositivos pequenos, portáteis e de baixo custo, capazes de comunicar entre si. Equipados com sensores, estes dispositivos poderiam ser instalados por todo o mundo interligando qualquer elemento. Nascia assim o conceito de Redes de Sensores sem Fios (RSSFs). Durante a última década, as Redes de Sensores sem Fios tem evoluído numa tentativa de responder aos requisitos impostos pelas potenciais aplicações. Aplicações militares, saúde, educação, vigilância, ambiente ou transportes são exemplos de áreas para onde as RSSFs têm sido apontadas. O paradigma tem variado consoante as aplicações e evoluído nos últimos anos com base na experiência de campo, entretanto adquirida. As aplicações iniciais previam redes constituídas por milhares de nós espalhados aleatoriamente para monitorizar diversos fenómenos, enquanto que as últimas abordagens têm aparecido mais focadas e próximas do paradigma da Internet of Things. Apesar de identificada como uma das tecnologias mais promissoras do século, as aplicações reais de RSSFs mantêm-se escassas. O não controlo da performance e a falta de fiabilidade tem seriamente adiado o uso desta tecnologia, principalmente em cenários críticos. A falta de normas e o não suporte de mobilidade têm contribuído para o atraso da massificação das RSSFs no mundo real. Se por um lado a portabilidade destes pequenos dispositivos, suportados por baterias, leva naturalmente à aplicação em cenários móveis, por outro lado as restrições do “hardware” levam a que o suporte à mobilidade seja altamente complexo. Como tal, esta tese apresenta um estudo aprofundado de novos modelos de suporte à mobilidade em Redes de Sensores sem Fios, garantindo fiabilidade ponto-a-ponto. Começando por apresentar um estudo elaborado sobre o suporte de mobilidade em RSSFs, esta tese avalia depois novas possíveis soluções, trazendo conceitos já existentes das redes celulares e IP para as RSSFs. Concluindo que apesar de suportadas, as tecnologias existentes não garantiam os níveis nem de performance nem de fiabilidade requeridos, foi desenhado e avaliado um novo modelo de suporte à mobilidade capaz de assegurar tais garantias. Para além disso, o modelo foi estendido de modo a abranger não só a mobilidade mas também outras tarefas complexas de suportar em nós tão restritos, tais como o encaminhamento e a qualidade de serviço, criando um novo conceito de Redes de Sensores sem Fios Assistidas. Para concluir, os novos modelos foram aplicados num cenário industrial real, no qual a performance e fiabilidade das redes é um ponto completamente fulcral para garantir o normal desenrolar da atividade.
Description: Tese de doutoramento do Programa de Doutoramento em Ciências e Tecnologias da Informação, apresentada à Faculdade de Ciências e Tecnologia da Informação.
URI: https://hdl.handle.net/10316/24350
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Eng.Informática - Teses de Doutoramento

Files in This Item:
Show full item record

Page view(s)

147
checked on Mar 26, 2024

Download(s)

16
checked on Mar 26, 2024

Google ScholarTM

Check


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.