Redes de sensores ganham protocolo ultra-eficiente para monitoramento ambiental

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/03/2007

A foto mostra uma das unidades utilizadas em uma rede de sensores - essas unidades são normalmente chamadas de "motes".
[Imagem: USC]

Em um mundo já repletos de redes, conexões sem fios e trocas de informações, ganha cada vez mais importância um novo tipo especializado de rede, as chamadas "SensorNets", ou redes de sensores.

O monitoramento ambiental e a meteorologia talvez sejam a aplicações que mais tenham a ganhar com o desenvolvimento das redes de sensores, mas não são as únicas.

Monitoramento de oleodutos, pontes e viadutos e até mesmo o monitoramento da temperatura no interior de edifícios inteligentes são outros exemplos, mas que também não encerram a lista.

Redes de sensores

As SensorNets estão ainda na categoria de tecnologias emergentes, mas o interesse nelas é crescente, graças à sua capacidade de monitorar locais inacessíveis ou nos quais não se dispõe de conexões físicas ou mesmo de cobertura por redes sem fio comuns.

Uma rede de sensores é formada não por computadores, mas por minúsculas unidades eletrônicas independentes - os nós da rede - que possuem os sensores necessários ao seu funcionamento, que variam conforme a função da rede, e a parte eletrônica, responsável pelo envio dos dados coletados para a central de processamento. A foto mostra uma das unidades utilizadas em uma rede de sensores - essas unidades são normalmente chamadas de "motes".

Como essas unidades de transmissão funcionam a bateria, o baixo consumo de energia é um componente essencial de sua operação, para que elas possam funcionar o maior tempo possível sem qualquer manutenção. É por isso que as redes sem fios tradicionais, como as WiFi, não atendem à suas necessidades. Os nós da rede também devem ser pequenos e baratos.

Protocolo de comunicação

A forma de troca de dados, o chamado protocolo de comunicação, é a peça-chave da operação das redes de sensores: quanto mais eficiente for o protocolo, menos tempo cada unidade sensorial terá que ficar em funcionamento para transmitir os seus dados e, portanto, menor será o consumo das baterias.

Agora, a equipe do Dr. Wei Ye, da Universidade do Sul da Califórnia, Estados Unidos, desenvolveu um novo protocolo de comunicações para redes de sensores que aumenta a eficiência da comunicação nessas redes por um fator de 10 em relação aos protocolos atualmente existentes.

Batizado de SCP-MAC ("Scheduled Channel Polling - Media Access Control"), o novo protocolo combina duas técnicas: "escuta de baixo consumo", no qual as unidades de sensores ligam-se apenas por breves intervalos de tempo, e "agendamento de canais", por meio da qual a escuta é agendada e sincronizada entre os nós da rede.

"O enfoque básico do SCP-MAC é fazer as unidades alternarem períodos de dormência com curtos períodos de escuta," explica Ye. "Esse padrão de adormecimento é encontrado nos pássaros, que precisam manter vigilância enquanto dormem."

O custo energético das transmissões também é reduzido pela sincronização da escuta entre os nós da rede, de forma que cada unidade sensorial acorda seus vizinhos transmitindo um pequeno pulso.

Os protocolos anteriores exigiam que as unidades de sensores individuais ficassem ativas por aproximadamente 2 a 3 por cento do tempo de monitoração - isto representa algo em torno de 29 a 45 minutos de operação diária. Com o novo protocolo, os módulos individuais das SensorNets necessitarão ficar efetivamente ativos durante apenas dois minutos por dia, sem perder a qualidade dos dados coletados.

O protocolo SCP-MAC está disponível para download no endereço www.isi.edu/ilense/software/scpmac.

Mais tópicos