Actas JP2011 - Universidad de La Laguna

Actas XXII Jornadas de Paralelismo (JP2011) , La Laguna, Tenerife, 7-9 septiembre 2011La técnica presentada recientemente en [15] también sebasa en un nodo raíz para obtener el contorno delfenómeno. Sin embargo, es particularmente interesantedebido a que incorpora una estrategia para minimizar lasnecesidades de comunicación. En esta propuesta, lossensores intercambian información solo cuando elfenómeno observado no se comporta como se esperaba. Noobstante requiere programar los nodos sensores con unmodelo del fenómeno (llamado tiny model).Además de la envolvente convexa, hay muchas otraspropuestas para representar de forma compacta la forma deun fenómeno físico a partir del conjunto de posicionesdonde se ha detectado su presencia. En [17], los autoresanalizan el uso de líneas y curvas de Bézier para laaproximación de un conjunto de puntos proporcionados poruna WSN. En [6] se utiliza un conjunto de polígonos pararepresentar el contorno del fenómeno, siendo el número devértices empleado un parámetro especificado por elusuario. Por último, existen otros modelos analíticos máscomplejos, como los diagramas de Voronoi [11], kernellinear regression [10], y Gaussian kernel estimation [13],que también se han propuesto para modelar los datosobtenidos por los sensores.III. APROXIMACIONES PARA EL FUEGOEn esta sección se detallan los mecanismos propuestos eneste trabajo para obtener el mapa de un incendio forestal.En primer lugar, se establecen algunas hipótesis generales.A continuación, se describe la técnica de difusión empleadapara transmitir la detección del incendio a toda la red.Sobre la capa de diseminación anterior se puede definir unacapa de representación del fuego. En este trabajo, seanalizan dos aproximaciones distintas a este nivel: elmodelo puntual y el modelo basado en envolvente convexa.A. SuposicionesSuponemos que la WSN se despliega desde el aire. Estoimplica que la topología de la red resultante será irregular ydesconocida.Supondremos que cada nodo conoce su ubicacióngeográfica una vez que cae al suelo. Ésta puede serobtenida mediante un receptor de GPS integrado, o pormedio de la ejecución de un proceso de localización previo(fuera del alcance de este trabajo). Dicha ubicación (p) serádifundida a toda la red en el momento en el que el sensordetecte la llegada del fuego. Además, todos los nodos quereciban el mensaje de difusión (m p ) almacenarán en algunaestructura de datos interna la posición p del iniciador, juntocon una referencia temporal (descrito más adelante).Los nodos no mantienen ninguna estructura jerárquica nidisponen de información sobre la topología de la red(incluyendo la cantidad de vecinos o su ubicación).Por último, en cuanto a la radio, suponemos el empleo deantenas omnidireccionales ideales, que dan lugar a áreas decobertura circulares. En todos los casos empleamos laFig. 1. Perímetro del nodo J cubierto por un mensaje recibido de I.misma potencia de emisión, por tanto los círculos decobertura serán del mismo tamaño.B. Algoritmo de DiseminaciónComo mecanismo de difusión, hemos implementado elalgoritmo ABBA (Area-based Beaconless Algorithm) [19].Este mecanismo se basa en el concepto de perímetrocubierto por los mensajes recibidos. Por ejemplo, en la Fig.I1, el nodo J ha recibido un mensaje m p del nodo I, enrelación a una determinada posición p. La porción deperímetro cubierto por la transmisión (c p ) viene dada por laintersección de dos círculos, y se denota por la diferenciaentre los ángulos inicial () y final (). A continuación, elnodo J puede recibir nuevas copias (m K p , m L Ip ,...) de m pdesde vecinos diferentes (K, L,...). Estas copias generannuevos fragmentos cubiertos en su perímetro, que puedenser total o parcialmente fusionados. Por otra parte, el hechode utilizar círculos con el mismo radio garantiza que, comomucho, habrá dos segmentos por cubrir dentro de dichoperímetro, lo cual reduce la cantidad de informaciónalmacenada en cada nodo. En este caso, c p representará lasuma de ambos segmentos.Cuando un nodo recibe un mensaje de difusión de unvecino, éste no se retransmite instantáneamente. El nodoestablece un retardo (d p ) tras el cual procederá aretransmitir el mensaje, según la expresión d p = (c p /360) xd max , donde c p es el ángulo (en grados) cubierto y d max es unlímite superior predefinido para este retardo. Después,cuando el temporizador expira, se reenvía el mensaje. Sinembargo, la recepción de copias del mismo mensaje antesde que d p termine modificará c p y d p , lo que retrasará latransmisión de nuevo. Por último, el reenvío del mensaje secancela si c p = 360º, es decir, si el perímetro ha sidocubierto completamente por las transmisiones de otrosvecinos.Obviamente, este algoritmo requiere que cada nodomantenga una lista donde almacenar los mensajespendientes de ser retransmitidos, junto con el perímetro nocubierto por otras copias. En adelante, nos referiremos aesta estructura de datos como TL (Lista de Transmisiones).Nótese que, para que un nodo que recibe una informaciónpueda actualizar el perímetro cubierto por el emisor, esnecesario que el mensaje incluya explícitamente la posicióndel emisor. Evidentemente, esto introduce una sobrecargaadicional en las comunicaciones.JP2011-446