Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2019.tde-22032022-142940
Document
Author
Full name
Fabio Cocchi da Silva Eiras
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Zucchi, Wagner Luiz (President)
Getschko, Demi
Gubitoso, Marco Dimas
Omar, Nizam
Zuffo, Marcelo Knorich
Title in Portuguese
Medição da precisão do sincronismo em redes de sensores móveis.
Keywords in Portuguese
Probabilidade de cobertura e comunicação
Redes de sensores móveis
Sincronização
Telecomunicações
Wireless
Abstract in Portuguese
O rápido desenvolvimento dos drones juntamente com a evolução das redes de sensores proporcionaram o aumento e a variabilidade de aplicações destas tecnologias, tanto no campo civil quanto militar, quando utilizadas de forma conjunta. Entre elas pode-se citar: sensoriamento agrícola, monitoramento de linhas de distribuição de energia, monitoramento de tráfego rodoviário e ferroviário e até mesmo aplicações de transporte de passageiros ou carga. A característica comum entre estas aplicações é o sensoriamento remoto executado por mais de um nó, normalmente móvel. Quando este sensoriamento é implementado com o uso de drones é necessário o estabelecimento de uma rede de comunicação entre eles. Esta rede é chamada de Flying Ad Hoc Networks (FANETs). Devido a características específicas deste tipo de rede tais como: velocidade de deslocamento do nós sensores, mudança constante de topologia e distâncias dos enlaces de comunicação entre outras se faz necessária a análise de diversos aspectos técnicos entre eles o sincronismo. Dependendo da aplicação que utilizará os dados coletados pelos sensores móveis, é necessário que o sincronismo desta rede possua maior precisão de forma que a informação coletada pelos nós possa ser correlacionada de forma adequada, cumprindo assim os requisitos da aplicação. Desta forma este trabalho diferentemente de outros estudos apresenta um modelo de análise de sincronismo baseado em troca de mensagens que permite a avaliação da precisão de sincronismo da rede de sensores baseado nos requisitos da aplicação, considerando como variáveis a área de sensoriamento, a capacidade de transmissão e recepção dos nós sensores, a cobertura da área de sensoriamento, a probabilidade de conectividade dos nós sensores distribuídos e a velocidade de deslocamento dos nós sensores. Através de simulações desenvolvidas a partir de um modelo estatístico implementado em Simulink® é possível concluir a viabilidade de se utilizar sincronismo baseado em troca de mensagens em redes de sensores para se obter medidas da ordem de nanosegundos.
Title in English
Measuring synchronization precision in mobile sensor networks.
Keywords in English
Mobile sensor network
Probabilty of coverage and communication
Synchronism
Telecommunication
Wireless
Abstract in English
The rapid development of drones, along with the evolution of sensor networks, has increased the use and variability of civilian and military applications of this technology, when used together. These include: agricultural sensing, power distribution line monitoring, climate monitoring and highway and railway monitoring, and even applications for passenger or cargo transportation. The common characteristic among these applications is remote sensing performed by more than one node, usually mobile. When this sensing is deployed with the use of drones, a communication network among them is required. This network is called Flying Ad Hoc Networks (FANETs). Due to the specific characteristics of this kind of network, such as the dislocation speed of the sensor nodes, the constant changes in topology and the distances from the communication links, to name a few, many different technical aspects need to be analyzed. One of these aspects is synchronization. Depending on the application that will use the data collected by the mobile sensors, the synchronization of the network must be very precise, or order to ensure that the information collected by the nodes is adequately correlated, thus fulfilling the requirements of the application. Therefore, this thesis, unlike previous studies, presents a model for analyzing synchronization based on the exchanging of messages. This allows the precision of the sensor network synchronism to be analyzed based on the requirements of the application, considering the variables of sensing area, the transmission and receiving capacity of the sensor nodes, the sensing area coverage, the connectivity probability of the distributed sensor nodes and the dislocation speed of the sensor nodes. By means of simulations developed using a statistical model deployed in Simulink®, it is possible to determine the feasibility of using synchronism based on message exchanging in sensor networks, in order to obtain measurements in the order of nano-seconds.
WARNING - Viewing this document is conditioned on your acceptance of the following terms of use:
This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
Publishing Date
2022-03-30