Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Casagrande, Rogério Antônio
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214884
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2019.
id UFSC_d3b27d1ce81667d59b0b0095a12c7387
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/214884
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicasEngenharia de sistemasAutomaçãoRedes de sensores sem fioFisioterapiaTese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2019.Nos últimos anos, há uma notável expansão do uso das redes de sensores sem fio (RSSF). Entre as aplicações mais comuns destacam-se aquelas relacionadas com as áreas médica, militar, agricultura, meio ambiente e, mais recentemente, na automação industrial. Esta tese aborda, principalmente, as RSSFs aplicadas à saúde. A principal motivação é que diversos desafios tecnológicos precisam ser superados nesta área, os quais são muito similares aos encontrados na automação industrial. Dentre eles destacam-se: estruturação da rede e distribuição dos nodos, a construção de dispositivos eficientes, compactos, multifuncionais e baratos, a escalabilidade, além de tolerância a falhas e o consumo de energia. Além disso, outro importante aspecto está relacionado com a mobilidade, pois implica na utilização de comunicação multiponto e na troca de pontos de acessos (handoff) sem perda da qualidade de comunicação exigida pela aplicação. Estas questões abrem possibilidades de pesquisa sobre novas arquiteturas e protocolos de comunicação. Dentro deste contexto, esta tese está focada em fornecer uma arquitetura de comunicação baseada no padrão IEEE 802.15.4 que suporte a comunicação de nodos móveis em ambientes abertos, e que contemple requisitos de qualidade de serviço para, por exemplo, aplicações de monitoramento e supervisão de pacientes em reabilitação. Este trabalho tem o objetivo de implementar melhorias no mecanismo de handoff do padrão IEEE 802.15.4, possibilitando a livre movimentação de nodos móveis em uma determinada área enquanto, por exemplo, os sinais fisiológicos de pacientes são monitorados. Avaliações demonstram que o uso de novas estratégias de associação, bem como, uma adequada configuração de parâmetros da rede, melhoram significativamente a sua eficiência. As principais contribuições desta tese são: uma revisão sistemática da literatura sobre reabilitação de pacientes e as tecnologias de comunicação; um estudo e avaliação experimental sobre interferência entre redes sem fio; uma proposta de uma arquitetura para monitoramento de dados fisiológicos baseada no padrão IEEE 802.15.4; o desenvolvimento de um protótipo de eletromiógrafo sem fio e uma aplicação de monitoramento; uma revisão sistemática da literatura sobre o handoff e a proposição de melhorias no mecanismo de associação e na configuração adequada de parâmetros do mecanismo CSMA/CA.Abstract: In recent years, there has been a notable expansion of the use of wireless sensor networks (WSNs). Among the most common applications are those related to the medical, military, agriculture, environment and, more recently, industrial automation. This doctoral thesis mainly addresses the WSNs applied to healthcare. The main motivation is that several technological challenges need to be overcome in this area which are very similar to those found in industrial automation. These include: network structuring and node distribution, design of efficient, compact, multifunctional and inexpensive devices, scalability, routing, fault tolerance, and energy consumption. In addition, another important aspect is related to patient mobility, since it implies the use of multi-hop communication and the change of handoff points without loss of communication quality demanded by the application. These issues open up possibilities for research on new architectures and communication protocols. Within this context, this thesis focuses on providing a communication architecture based on the IEEE 802.15.4 standard that supports the communication of mobile nodes in open environments, and which contemplates the quality of service requirements, for example, on monitoring and supervision applications of patients in rehabilitation process. This work aims to implement improvements in the handoff mechanism of the IEEE 802.15.4 standard, which allow the free movement of mobile nodes in a given coverage area of the network, while, for example, the physiological patient signals are monitored. Experimental and simulation experiments demonstrate that the use of new association strategies as well as an adequate setup of network parameters significantly improve their efficiency. The main contributions of this thesis are: a systematic review of the literature on patient rehabilitation and communication technologies; an experimental study and evaluation on interference between wireless networks; a proposal and experimental validation of an architecture for the monitoring of physiological data based on the IEEE 802.15.4 standard; the development of a wireless equipment of electromyography prototype and a signal monitoring application; a systematic review of the handoff literature and the proposition of improvements in the mechanism of association and an adequate configuration of CSMA/CA mechanism parameters.Moraes, Ricardo Alexandre Reinaldo deMontez, Carlos BarrosUniversidade Federal de Santa CatarinaCasagrande, Rogério Antônio2020-10-21T21:10:50Z2020-10-21T21:10:50Z2019info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis183 p.| il., gráfs.application/pdf369083https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214884porreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-10-21T21:10:50Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/214884Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732020-10-21T21:10:50Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
title Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
spellingShingle Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
Casagrande, Rogério Antônio
Engenharia de sistemas
Automação
Redes de sensores sem fio
Fisioterapia
title_short Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
title_full Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
title_fullStr Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
title_full_unstemmed Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
title_sort Redes IEEE 802.15.4 para aplicações móveis: uma arquitetura para monitoramento de grandezas fisiológicas
author Casagrande, Rogério Antônio
author_facet Casagrande, Rogério Antônio
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Moraes, Ricardo Alexandre Reinaldo de
Montez, Carlos Barros
Universidade Federal de Santa Catarina
dc.contributor.author.fl_str_mv Casagrande, Rogério Antônio
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia de sistemas
Automação
Redes de sensores sem fio
Fisioterapia
topic Engenharia de sistemas
Automação
Redes de sensores sem fio
Fisioterapia
description Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2019.
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019
2020-10-21T21:10:50Z
2020-10-21T21:10:50Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv 369083
https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214884
identifier_str_mv 369083
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/214884
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 183 p.| il., gráfs.
application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652301092519936

Registros relacionados