Avaliação de Tecnologias de Comunicação Sem-Fio para Monitoramento em Ambientes de Floresta
Resumo
Serviços baseados em localização permitem o monitoramento de pessoas ou áreas específicas. Através do acompanhamento da sua localização, é possível auxiliar o resgate de pessoas perdidas ou acidentadas em ambientes naturais. No entanto, as redes sem-fio em áreas de densa vegetação, neste caso, a Mata Atlântica, implicam desafios relacionados com mobilidade e conectividade. Este trabalho compara o desempenho em termos de alcance, potência do sinal, taxa de perda e atraso em enlaces implementados usando as tecnologias LoRa, IEEE 802.11g e ZigBee no Parque Nacional da Serra dos Órgãos. A comparação destas métricas permite distinguir as limitações de cada tecnologia que podem influenciar na disseminação de alertas. Os resultados mostram que o alcance máximo da LoRa é 3 vezes maior do que o IEEE 802.11g e 6 vezes maior do que o ZigBee, com potência do sinal recebido menor que as duas tecnologias, em média 21,67% e 26,15%, respectivamente.
Palavras-chave:
Serviços Baseados em Localização, Monitoramento, Redes Sem Fio, IEEE 802.11g
Referências
AG, U. H. (2011). NEO-6: U-blox 6 GPS modules data sheet. https: //www.u-blox.com/sites/default/files/products/documents/ NEO-6_DataSheet_(GPS.G6-HW-09005).pdf. Acessado em dezembro/ 2018.
Ai-Thinker Inc. (2017). ESP-01/07/12 series modules user’s manual version 1.1. https://wiki.ai-thinker.com/_media/esp8266/esp8266_ series_modules_user_manual_v1.1.pdf. Acessado em dezembro/2018.
Augustin, A., Yi, J., Clausen, T. e Townsley, W. M. (2016). A study of LoRa: Long range & low power networks for the Internet of things. Sensors, 16(9):1466.
Bor, M., Vidler, J. e Roedig, U. (2016). LoRa for the Internet of Things. Em Proceedings of the 2016 International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks, EWSN ’16, p. 361–366, USA. Junction Publishing.
Cavalcante, A. M. (2007). Estratégias Computacionais Aplicadas em Técnicas de Traçado de Raios 3D para o Aumento da Eficiência na Caracterização de Canais de Propagação de Redes Sem Fio. Tese de D.Sc., UFPA/ITEC/PPGEE, Campus Universitário do Guamá, Belém-Pará-Brasil.
de Queiroz, G. F. C., Ferreira, A. E., Ortiz, F. M., de Souza Couto, R. e Costa, L. H. M. K. (2018). Posicionamento de pontos de acesso sem-fio para segurança de visitantes em parques florestais. Em XXXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores (SBRC). Digi International Inc. (2009). Product manual v1.xex - 802.15.4 protocol. https://www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/Zigbee/ XBee-Datasheet.pdf. Acessado em dezembro/2018.
Dragino Inc. Lora shield manual. http://wiki.dragino.com/index.php? title=Lora_Shield. Acessado em dezembro/2018.
Farahani, S. (2008). ZigBee wireless networks and transceivers. Newnes, 1 edição. FEMERJ (2015). Metodologia de classificação de trilhas. In: Report FEMERJ: No STE- 2015/01, Federação de Esportes de Montanha do Estado do Rio de Janeiro - FEMERJ.
Figueiredo, C. M. S., Nakamura, E. F., Ribas, A. D., de Souza, T. R. B. e Barreto, R. S. (2009). Assessing the communication performance of wireless sensor networks in rainforests. Em IFIP Wireless Days (WD), p. 1–6.
Goursaud, C. e Gorce, J.-M. (2015). Dedicated networks for IoT: PHY/MAC state of the art and challenges. EAI Endorsed Transactions on Internet of Things, 1(1):1–11.
Huang, J.-H., Amjad, S. e Mishra, S. (2005). Cenwits: a sensor-based loosely coupled search and rescue system using witnesses. Em ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys), p. 180–191. ACM.
Jiang, L., Huang, J.-H., Kamthe, A., Liu, T., Freeman, I., Ledbetter, J., Mishra, S., Han, R. e Cerpa, A. (2009).
SenSearch: GPS and witness assisted tracking for delay tolerant sensor networks. Em International Conference on Ad-Hoc Networks and Wireless, p. 255–269. Springer.
Jimenez, A. R., Seco, F., Prieto, C. e Guevara, J. (2009). A comparison of pedestrian dead-reckoning algorithms using a low-cost MEMS IMU. Em IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing (WISP), p. 37–42. IEEE.
Marais, J. M., Malekian, R. e Abu-Mahfouz, A. M. (2017). LoRa and LoRaWAN testbeds: A review. Em IEEE AFRICON, p. 1496–1501. IEEE.
Raza, U., Kulkarni, P. e Sooriyabandara, M. (2017). Low power wide area networks: An overview. IEEE Communications Surveys Tutorials, 19(2):855–873.
Reynders, B. e Pollin, S. (2016). Chirp spread spectrum as a modulation technique for long range communication. Em IEEE Symposium on Communications and Vehicular Technologies (SCVT), p. 1–5. IEEE.
Tahat, A., Kaddoum, G., Yousefi, S., Valaee, S. e Gagnon, F. (2016). A look at the recent wireless positioning techniques with a focus on algorithms for moving receivers. IEEE Access, 4:6652–6680.
Vassis, D., Kormentzas, G., Rouskas, A. e Maglogiannis, I. (2005). The IEEE 802.11g standard for high data rate WLANs. IEEE Network, 19(3):21–26.
Ai-Thinker Inc. (2017). ESP-01/07/12 series modules user’s manual version 1.1. https://wiki.ai-thinker.com/_media/esp8266/esp8266_ series_modules_user_manual_v1.1.pdf. Acessado em dezembro/2018.
Augustin, A., Yi, J., Clausen, T. e Townsley, W. M. (2016). A study of LoRa: Long range & low power networks for the Internet of things. Sensors, 16(9):1466.
Bor, M., Vidler, J. e Roedig, U. (2016). LoRa for the Internet of Things. Em Proceedings of the 2016 International Conference on Embedded Wireless Systems and Networks, EWSN ’16, p. 361–366, USA. Junction Publishing.
Cavalcante, A. M. (2007). Estratégias Computacionais Aplicadas em Técnicas de Traçado de Raios 3D para o Aumento da Eficiência na Caracterização de Canais de Propagação de Redes Sem Fio. Tese de D.Sc., UFPA/ITEC/PPGEE, Campus Universitário do Guamá, Belém-Pará-Brasil.
de Queiroz, G. F. C., Ferreira, A. E., Ortiz, F. M., de Souza Couto, R. e Costa, L. H. M. K. (2018). Posicionamento de pontos de acesso sem-fio para segurança de visitantes em parques florestais. Em XXXVI Simpósio Brasileiro de Redes de Computadores (SBRC). Digi International Inc. (2009). Product manual v1.xex - 802.15.4 protocol. https://www.sparkfun.com/datasheets/Wireless/Zigbee/ XBee-Datasheet.pdf. Acessado em dezembro/2018.
Dragino Inc. Lora shield manual. http://wiki.dragino.com/index.php? title=Lora_Shield. Acessado em dezembro/2018.
Farahani, S. (2008). ZigBee wireless networks and transceivers. Newnes, 1 edição. FEMERJ (2015). Metodologia de classificação de trilhas. In: Report FEMERJ: No STE- 2015/01, Federação de Esportes de Montanha do Estado do Rio de Janeiro - FEMERJ.
Figueiredo, C. M. S., Nakamura, E. F., Ribas, A. D., de Souza, T. R. B. e Barreto, R. S. (2009). Assessing the communication performance of wireless sensor networks in rainforests. Em IFIP Wireless Days (WD), p. 1–6.
Goursaud, C. e Gorce, J.-M. (2015). Dedicated networks for IoT: PHY/MAC state of the art and challenges. EAI Endorsed Transactions on Internet of Things, 1(1):1–11.
Huang, J.-H., Amjad, S. e Mishra, S. (2005). Cenwits: a sensor-based loosely coupled search and rescue system using witnesses. Em ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys), p. 180–191. ACM.
Jiang, L., Huang, J.-H., Kamthe, A., Liu, T., Freeman, I., Ledbetter, J., Mishra, S., Han, R. e Cerpa, A. (2009).
SenSearch: GPS and witness assisted tracking for delay tolerant sensor networks. Em International Conference on Ad-Hoc Networks and Wireless, p. 255–269. Springer.
Jimenez, A. R., Seco, F., Prieto, C. e Guevara, J. (2009). A comparison of pedestrian dead-reckoning algorithms using a low-cost MEMS IMU. Em IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing (WISP), p. 37–42. IEEE.
Marais, J. M., Malekian, R. e Abu-Mahfouz, A. M. (2017). LoRa and LoRaWAN testbeds: A review. Em IEEE AFRICON, p. 1496–1501. IEEE.
Raza, U., Kulkarni, P. e Sooriyabandara, M. (2017). Low power wide area networks: An overview. IEEE Communications Surveys Tutorials, 19(2):855–873.
Reynders, B. e Pollin, S. (2016). Chirp spread spectrum as a modulation technique for long range communication. Em IEEE Symposium on Communications and Vehicular Technologies (SCVT), p. 1–5. IEEE.
Tahat, A., Kaddoum, G., Yousefi, S., Valaee, S. e Gagnon, F. (2016). A look at the recent wireless positioning techniques with a focus on algorithms for moving receivers. IEEE Access, 4:6652–6680.
Vassis, D., Kormentzas, G., Rouskas, A. e Maglogiannis, I. (2005). The IEEE 802.11g standard for high data rate WLANs. IEEE Network, 19(3):21–26.
Publicado
06/05/2019
Como Citar
FERREIRA, Ana Elisa; ORTIZ, Fernando M.; COSTA, Luis Henrique M. K..
Avaliação de Tecnologias de Comunicação Sem-Fio para Monitoramento em Ambientes de Floresta. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE REDES DE COMPUTADORES E SISTEMAS DISTRIBUÍDOS (SBRC), 37. , 2019, Gramado.
Anais [...].
Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação,
2019
.
p. 113-126.
ISSN 2177-9384.
DOI: https://doi.org/10.5753/sbrc.2019.7354.
