Análise de desempenho de uma rede de sensores sem fio baseado no padrão ZigBee/IEEE 802.15.4.

• Main Author: Beingolea Garay, Jorge Rodolfo
• Other Authors: Kofuji, Sergio Takeo
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2007
• Subjects: Avaliação de desempenho (Arquitetura); Dispositivos eletrônicos; Electronic devices; Energia; Energy; Networks; Performance; Redes de computadores; Wireless
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3142/tde-08012008-113638/

As Redes de Sensores Sem Fio (RSSF) caracterizam-se por suas limitações computacionais e escassos recursos de energia, que limitam seu desempenho em determinados ambientes. O padrão ZigBee, baseado nas especificações da norma IEEE 802.15.4, constitui uma alternativa de solução às limitações existentes. Entre seus objetivos o padrão aumenta a autonomia dos nós sensores e proporciona confiabilidade em transmissões de baixa velocidade através de técnicas eficientes de gerenciamento de recursos. Embora o padrão ZigBee/802.15.4 seja em teoria a melhor opção para o desenvolvimento de novas tecnologias de nós sensores, faz-se necessário uma avaliação das diferentes características do padrão e seu comportamento em RSSF. Especificamente a avaliação é realizada nas primeiras três camadas: Física, de Enlace e de Rede. Embora vários estudos sobre o padrão tenham sido realizados, a maioria baseada em simulações ou análise matemática. Faz-se necessária, a realização de experimentos em ambientes reais (Internos e Externos) que possam permitir a obtenção de resultados que auxiliem no desenvolvimento de novos hardwares e aplicações para as novas RSSF baseadas no padrão ZigBee. Na realização dos experimentos consideramos cenários Internos e Externos, foram avaliadas as características que as RSSFs ZigBee/802.15.4 apresentam nestes ambientes de avaliação. Nos experimentos realizados se incluem a aplicação dos modelos Beacon- Enabled e Beacon-Disabled propostos pelo 802.15.4 e adotados pelo padrão ZigBee. O trabalho também apresenta resultados de alcance de sinal de um nó sensor para os dois cenários de avaliação, o qual inclui as distâncias máximas de separação dos nós na rede com o objetivo de atingir maiores áreas de cobertura. Ao mesmo tempo é realizada uma análise das topologias malha, estrela e seu impacto nos diferentes ambientes de avaliação. Finalmente é implementada uma ferramenta para medir o impacto no consumo de energia do nó nos diferentes eventos de comunicação. === A Wireless sensors network (WSN) have limited energy and computational capabilities that difficult the performance in some environments. Considering these limitations the ZigBee standard was created based in the specifications of the norm IEEE 802.15.4. Between their objectives of this standard is to increase the autonomy of sensors and provides trustworthiness of transmissions of low speed through efficient techniques of resource management. Although the ZigBee/802.15.4 standard is in theory the best option for the development to new technologies of sensors nodes, is necessary an evaluation of the different characteristics of the standard and its behavior in wireless sensors network. Specifically the evaluation is carried out in the first three layers; Physical, Link and Network, measuring its performance on an architecture of sensors nodes developed on the characteristics of the ZigBee standard. Although some studies on the standard have been carried out, they are all based on simulation or mathematical analysis then is necessary to perform experiments in real environments. These experiments could allow the acquirement of results that assist in the development of new hardware and applications for the new wireless sensors network based on the ZigBee standard. To realize the experiments we consider indoor and outdoor environments, were evaluated the features that WSNs ZigBee/802.15.4 show in those environments. Were included on the experiments the application of the models Beacon-Enabled e Beacon-Disabled proposed by 802.15.4 and adopted by ZigBee standard. This work too contains results of signal coverage of a sensor node for the two scenarios of evaluation. This result includes the separation distance between nodes in a net with the aim cover big areas. At the same time is realized an analysis of the net topologies mesh and star, and their impact at different environments of evaluation. Finally is developed a tool to measure the impact of energy consumption of the node on the different communication events.