Redes de Sensores sem Fio

  Código da disciplina: PINF 5038

  Carga horária semestral: 45 horas

  Horário: quintas-feiras, de 9:00 às 12:00h

  Local: Prédio CT-VII, Aquário

  Comunicados do professor:

• 04/03 - Bem-vindos ao curso!
• 05/03 - Introdução - Leitura mínima: referências [1], [2] e [3].
• 13/03 - Ver definição dos seminários sobre camada MAC (os arquivos já foram enviados por mail).
• 16/03 - Como ler artigos científicos (brochura)
• 19/03 - Apresentações MAC definidas (collision-free MAC protocols e self-organization protocols). Focar na lógica do algoritmo e na estrutura dos quadros (esta última, se disponível no artigo), pulando definições gerais de protocolos MAC.
• 27/03 - Ver definição dos seminários iniciais sobre Roteamento e Camada de Rede.
• 17/04 - Ver referências completas dos arquivos usados nas apresentações do dia 15/4 (já enviados por mail).

Informações Gerais


Objetivo:

Redes de Sensores sem Fio (Wireless Sensor Networks) representam uma maneira inteiramente nova de olhar a computação. Numa rede de sensores, dezenas, centenas ou mesmo milhares de pequenos ou minúsculos dispositivos de computação, com baixa capacidade de processamento e armazenamento, e com restrições de energia, estão espalhados sobre uma área de dimensões variadas, e interconectados com a finalidade de coletar dados do ambiente. Os sensores formam uma rede ad hoc de nós transmissores de dados, que possuem um destino específico, visando análise e processamento por sistemas convencionais de computação.

Este curso objetiva introduzir os conceitos fundamentais desta importante área de pesquisa, enfatizando aspectos de tecnologia, arquitetura e protocolos de comunicação, bem como introduzir os principais cenários de aplicações das redes de sensores sem fio.

Metodologia:

Aulas expositivas e seminários. O curso tem caráter teórico e está centrado no desenvolvimento de trabalhos de pesquisa e elaboração de seminários.

Critério de Avaliação:

• Seminários individuais e em grupo (S)
  
• Trabalhos de pesquisa (T)
  
• Conceito (C)
  

Ementa e Bibliografia Básica: 

• Livros
• Wireless Sensor Networks: Technology, Protocols, and Applications. K. Sohraby, D. Minoli, and T. Znadi. John Wiley & Sons, 2007.
• Protocols and Architectures for Wireless Sensor Networks. Holger Karl and Andreas Willig. John Wiley & Sons, 2005. 
• Periódicos
• ACM Transactions on Sensor Networks, ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, ACM Transactions on Embedded Computing Systems
• IEEE Pervasive Computing, IEEE Transactions on Mobile Computing, IEEE Wireless Communication, IEEE Sensors Journal, IEEE Transactions on Wireless Communications,
  
• IEEE/ACM Transactions on Networking, Computer Networks, Computer Communications, Communications of the ACM, Wiley InterScience Journal of Wireless Communications & Mobile Computing (WCMC), etc.
  
• Artigos de conferências, relatórios técnicos, teses e dissertações da área.

1. I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, and E. Cayirci. Wireless sensor networks: a survey. Computer Networks, 38:393–422, March 2002.
2. Chee-Yee Chong, Srikanta P. Kumar. Sensor Networks - Evolution Opportunities and Challenges. Proceedings of The IEEE, vol. 91, no. 8, August 2003.
3. S. Tilak, N.B. Abu-Ghazaleh e W. Heinzelman. A taxonomy of wireless micro-sensor network models. Mobile Computing and Communications Review, Volume 6, Number 2, April 2002.
4. D. Culler, D. Estrin, and M. Srivastava. Overview of Sensor Networks. IEEE Computer, 37(8), August 2004.
5. Ian F. Akyildiz, Weilian Su, Yogesh Sankarasubramaniam, and Erdal Cayirci. A Survey on Sensor Networks. IEEE Communications Magazine, August 2002, p. 102-114.
6. Mark Weiser. The Computer for the Twenty-First Century. Scientific American, September 1991.
7. Loureiro, A. A. F., Nogueira, J. M. S., Ruiz, L. B., Mini, R. A., Nakamura, E. F., and Figueiredo, C. M. S. Redes de Sensores sem Fio. XXI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores (SBRC'03), p. 179-226, Natal, RN, Brasil. Tutorial.
8. Ruiz, Linnyer B.; Correia, Luiz H.; Vieira, Luiz F.; e outros (2004). Arquitetura de redes de sensores sem fio.  Minicursos do XXII Simpósio  Brasileiro de Redes de Computadores (SBRC'04), Cap. 4, p. 167–218. Gramado, RS, Brasil. ISBN 85-88442-81-7
   
9. Marluce R. Pereira, Cláudio L. de Amorim e Maria Clicia Stelling de Castro. Tutorial sobre Redes de Sensores. Cadernos do IME - Série Informática - vol.14, Junho 2003.

CAMADA MAC

1. Luiz H. A. Correia, Daniel F. Macedo, Aldri L. dos Santos, José M. S. Nogueira, Antônio A. F. Loureiro. Uma Taxonomia para Protocolos de Controle de Acesso ao Meio em Redes de Sensores sem Fio. Relatório Técnico RT.DCC.005/2005. Departamento de Ciência da Computação, Universidade Federal de Minas Gerais, 2005.
   
2. Demirkol, I.; Ersoy, C.; Alagoz, F. MAC protocols for wireless sensor networks: a survey. IEEE Communications Magazine, vol. 44, Issue 4, April 2006, p. 115 - 121.
3. Wei Ye and John Heidemann. Medium Access Control in Wireless Sensor Networks. USC/ISI Technical Report ISI-TR-580, October 2003.
4. Pawel Piotr Czapski. A Survey: MAC Protocols For Applications Of Wireless Sensor Networks. 2006 IEEE Region 10 Conference (TENCON 2006), Hong Kong, China, 14-17 November 2006.
5. W. Ye, J. Heidemann, D. Estrin. Medium Access Control With Coordinated Adaptive Sleeping for Wireless Sensor Networks. IEEE/ACM Transactions on Networking, Volume: 12, Issue: 3, Pages:493-506, June 2004. [S-MAC]
6. T.V. Dam and K. Langendoen. An Adaptive Energy-Efficient MAC Protocol for Wireless Sensor Networks. The First ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (Sensys‘03), Los Angeles, CA, USA, November, 2003. [T-MAC]
   
7. Amre El-Hoiydi and Jean-Dominique Decotignie. WiseMAC: An Ultra Low Power MAC Protocol for Multi-hop Wireless Sensor Networks. Nikoletseas and J. Rolim (Eds.): ALGOSENSORS 2004, LNCS 3121, pp. 18–31, 2004. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2004. [WiseMAC]
   
8. Tao Zheng, Sridhar Radhakrishnan, Venkatesh Sarangan. An adaptive energy-efficient MAC protocol. Proceedings of the 1st International Conference on Embedded Networked Sensor Systems. Los Angeles, California, USA, p. 171-180, 2003. [PMAC]
9. Joseph Polastre, Jason Hill, David Culler. Versatile low power media access for wireless sensor networks. Proceedings of the 2nd International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, SenSys'04 (2004). [B-MAC]
10. Venkatesh Rajendran, Katia Obraczka, J.J. GarciaLunaAceves. Energy-Efficient Collision-Free Medium Access Control for Wireless Sensor Networks. 1st International Conference on Embedded Networked Sensor Systems, SenSys’03, November 5–7, 2003, Los Angeles, California, USA. [TRAMA]
11. Andre Barroso, Utz Roedig, and Cormac J. Sreenan. μ-MAC: An Energy-Efficient Medium Access Control for Wireless Sensor Networks. Proceedings of the 2nd IEEE European Workshop on Wireless Sensor Networks (EWSN2005), Istanbul, Turkey, IEEE Computer Society Press, February 2005. [μ-MAC]
12. Ramaraju Kalidindi, Lydia Ray, Rajgopal Kannan, and Sitharama Iyengar. Distributed energy aware mac layer protocol for wireless sensor networks. Proceedings of the International Conference on Wireless Networks. 2003, p.282-286. [DE-MAC]
13. Sungrae Cho, Kalyani Kanuri, Jin-Woong Cho, Jang-Yeon Lee, and Sun-Do June. Dynamic Energy Efficient TDMA-based MAC Protocol for Wireless Sensor Networks. Joint International Conference on Autonomic and Autonomous Systems and International Conference on Networking and Services (ICAS-ICNS'05). 2005. [DEE-MAC]
14. Rozeha A. Rashid et al. Development of Energy Aware TDMA-Based MAC Protocol for Wireless Sensor Network System. European Journal of Scientific Research, Vol.30 No.4 (2009), pp.571-578 [A-MAC]
15. Alec Woo and David Culler. A transmission control scheme for media access in sensor networks. In: Proceedings of the ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking, Rome, Italy, July 2001, pp. 221–235, ACM.
16. K. Sohrabi, J. Gao, V. Ailawadhi, G.J. Pottie. Protocols for Self-Organization of a Wireless Sensor Network. In: IEEE Personal Communications, October 2000, pp. 16–27. [SMACS-EAR]

CAMADA DE REDE

1. Joanna Kulik, Wendi Rabiner, and Hari Balakrishnan. Adaptive Protocols for Information Dissemination in Wireless Sensor Networks. Proceedings of the 5th Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking, Seattle, Washington, United States, 1999, pp. 174 - 185. (SPIN)
2. J. N. Al-Karaki, A. E. Kamal. Routing techniques in wireless sensor networks: a survey. IEEE Wireless Communications, Vol. 11, No. 6. (20 December 2004), pp. 6-28. (Survey)
3. Chalermek Intanagonwiwat, Ramesh Govindan, Deborah Estrin, John Heidemann, Fabio Silva. Directed diffusion  for wireless sensor networks. IEEE/ACM Transactions on Networking (TON), Volume 11 ,  Issue 1  (February 2003)  (Directed Diffusion-1)
4. Chalermek Intanagonwiwat, Ramesh Govindan, Deborah Estrin. Directed Diffusion. USC/ISI Technical Report ISI-TR-2004-586 (Directed Diffution-2)
5. Wendi Rabiner Heinzelman, Anantha Chandrakasan, and Hari Balakrishnan. Energy-Efficient Communication Protocol forWireless Microsensor Networks. Proceedings of the 33rd Hawaii International Conference on System Sciences, 2000. (LEACH)
6. Yan Yu, Ramesh Govindan, Deborah Estrin. Geographical and Energy Aware Routing: a recursive data dissemination protocol for wireless sensor networks.  Technical Report UCLA/CSD-TR-01-0023, UCLA Computer Science Department. (GEAR)
   

1. Sophia Kaplantzis. Security Models for Wireless Sensor Networks. Monash University, Australia, March 2006.
2. Mayank Saraogi. Security in Wireless Sensor Networks. Department of Computer Science, The University of Tenessee, USA.
3. Adrian Perrig, Robert Szewczyk, Victor Wen, David Culler, J. D. Tygar. SPINS: Security Protocols for Sensor Networks. Proceedings of the Seventh Annual International Conference on Mobile Computing and Networking, July 16-21, 2001, Rome, Italy(also found in Wireless Networks 8, 521-–534, 2002).
4. Ana Paula Ribeiro da Silva. Detecção de intrusos descentralizada em redes de sensores sem fio. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal de Minas Gerais, 2005 (orientador Antônio Alfredo F. Loureiro)
   
5. Cadrian Perrig, John Stankovic, and David Wagner. Security in Wireless Sensor Networks. Communications of the ACM, June 2004/Vol. 47, No. 6.
6. Mark Luk, Ghita Mezzour, Adrian Perrig, Virgil D. Gligor. MiniSec: A Secure Sensor Network Communication Architecture. Proceedings of IEEE International Conference on Information Processing in Sensor Networks (IPSN), April, 2007.

Seminários:

• Data: 18/03 - Contention-based MAC protocols
  
• Thiago e  Maycon: "Caraterísticas dos protocolos MAC" (referências [1] a [5])
  
• Fernando e Filipe: "Comparação de protocolos MAC contention-based" (referências [6] a [9])
• Júlio e Gustavo: apenas leitura das referências [1] a [4]
• Data: 25/03 - Collision-free MAC protocols + Self-organization protocols
  
• Thiago: protocolo TRAMA (referência [10])
  
• Maycon: protocolo µ-MAC (referência [11])
• Júlio: protocolo DE-MAC  [referência  [12])
• Gustavo: protocolo DEE-MAC (referência [13])
  
• Fernando: protocolos SMACS-EAR (referência [16]) (adiado)
  
• Data: 01/04 - Routing and Networking Issues
  
• Fernando: protocolos SMACS-EAR (referência [16])
  
• Júlio e Gustavo: "Protocolos de roteamento em RSSF" (referência [2], até a descrição sucinta do SPIN, inclusive) + "O protocolo SPIN" (referência [1])
• Thiago e Maycon: sem apresentações alocadas na data.
• Data: 15/04 - Routing and Networking Issues (cont.)
  
• Maycon: algoritmo Directed Diffusion (referências  [3] e [4]).
• Júlio: protocolo LEACH (referência [5])
• Gustavo: protocolo GEAR (referência [6]) (adiado)
  
• Fernando e Thiago: sem apresentações alocadas na data.

Trabalhos:

Em breve.

Material Extra:

Em breve.