Sensor Deployment 3D para Redes de Sensores Sem Fio (RSSF)

Abstract

A distribuição de nodos sensores para redes de sensores sem fio é um tema desafiador e de relevância científica, com aplicações nos mais diferentes tipos de contextos. O núcleo do problema está em obter distribuições que forneçam a maior área de cobertura, com o mínimo de nodos sensores, principalmente quando a superfície de interesse é tridimensional. No presente trabalho é proposto um novo método para distribuição de nodos sensores para obter a cobertura máxima de uma área tridimensional, selecionando o menor número de nodos sensores. A distribuição de posições candidatas foi realizada por meio da dualidade triangulação de Delaunay/diagrama de Voronoi. O processo para seleção de posições considerou os vértices dos elementos geométricos e um raio de comunicação r ou de sensoriamento rs. As posições foram selecionadas a partir da cobertura máxima e existência de comunicação. A garantia de comunicação foi dada aplicando o algoritmo de árvores geradoras mínimas. O método foi testado em diferentes superfícies tridimensionais, comumente encontradas na natureza e explorados em trabalhos da área. Os resultados foram relevantes, com áreas de coberturas entre 74% e 100%, valores que superaram os fornecidos por métodos reconhecidos da área.

The sensor deployment for wireless sensor networks (WSN), is a challenging and important scientific topic, with applications in several different contexts. The main problem is getting deployments that provide the largest coverage area with minimal sensor nodes, especially when the surface of interest is threedimensional. In this work is proposed a new method to obtain the deployment of sensor nodes with a maximum coverage area using a minimum number of sensor nodes in three-dimensional surfaces. The deployment was performed using the dual Delaunay triangulation/Voronoi diagram. The positions selection process considered vertices of geometric elements and communication radius 𝑟�� or sensing 𝑟��𝑠��. The positions were selected based on the maximum area coverage and the existence of communication among them. The verification of the communication is accomplished by the minimum spanning tree algorithm. To certify the versatility of the proposed method, we show the deployment in distinct surface areas commonly explored for WSN monitoring. The results were significant, with coverage area between 74% and 100% for distinct types of reliefs.