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Estudio de Consumo en Redes de Sensores Corporales Inalámbricos para la detección de ondas característcas en ECG Laura Gutiérrez Muñoz Profesores de Proyecto:

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Presentación del tema: "Estudio de Consumo en Redes de Sensores Corporales Inalámbricos para la detección de ondas característcas en ECG Laura Gutiérrez Muñoz Profesores de Proyecto:"— Transcripción de la presentación:

1 Estudio de Consumo en Redes de Sensores Corporales Inalámbricos para la detección de ondas característcas en ECG Laura Gutiérrez Muñoz Profesores de Proyecto: David Atienza y Marcos Sánchez-Elez Colaboradores: Francisco J. Rincón Curso 2007/2008 Facultad Informática UCM

2 Introducción Redes de Sensores Inalámbricas (WSN)
Redes formadas por nodos Nodos o dispositivos pequeños que miden algún parámetro fisiológico Se comunican entre ellos y con la estación base

3 Motivación La vida de los nodos es limitada debido al consumo de energía (baterías pequeñas) El mayor consumo se registra en la Radio Objetivo: Disminuir el consumo de la radio, disminuyendo las transmisiones Dotar de cierta “inteligencia y control” a los nodos

4 Arquitectura Hardware de los Nodos WSBN
Partes del nodo WSBN: Sensor de 25-canales ultra-low-power ASIC Microprocesador TI MSP430 (2kB RAM, 60 kB ROM, 8 MHz, varios modos consumo) Radio Nordic nRF2401, comunicación inalámbrica con la estación base Explicar aquí los modos de trabajo del procesador

5 Arquitectura Software de los Nodos WBNS
TinyOS Sistema operativo WSN Basado en eventos Lenguaje NesC Simulador TOSSIM Mediciones del consumo de energía con PowerTOSSIM Mica2 model  not accurate enough Packets reach the destination without errors Overhearing: all the packets are sent to the microcontroller Protocolo MAC especifico

6 Novel energy modeling framework
Radio, we model: Collisions  CRC performed by the radio We consider that there can be errors in the transmision of a packet Overhearing  Packets not directed to the node are discarded by the radio, but they are computed in the power consumption Control packet overhead ACKs, synchronization packets, etc. CPU Computed the time the CPU is in each working mode (active, low-power, off, etc.).

7 Validation. TDMA MAC protocols
WSN for medical applications ECG/EEG sensors Realistic number of nodes (5 to 10) Star topology

8 Validation. Proposed TDMA MACs
Static TDMA Improvement: dynamic TDMA Base station SB R R SB R R R SB R R R Node 1 RB RB SSR RB S Node 2 RB RB RB Node 3 RB SSR RB S RB S Base station SB ES SB ES SB ES R SB ES R R Node 1 RB RB RB RB Node 2 RB RB SSR RB S RB S Node 3 RB RB RB SSR RB S

9 Validation. Experimental setup
MAC protocols Static TDMA (with 5 nodes, changing the TDMA cycle length) Dynamic TDMA (with a 10-ms slot length, changing the number of nodes) ECG streaming application: all sensors’ information sent to the base station, which processes it Experiments run for 60s

10 Optimizaciones sobre el Algoritmo
Tiempo max slot (ms) Descripción Streaming 7 Envía todos los datos de la señal recogidos por el sensor. Versión 1 50 Envía siempre cuando se ha hecho una detección. Versión 2 150 Envía al detectar una cardiopatía que se ha detectado ya varias veces, y que no sea el mismo fallo enviado la ultima vez. Registro de Historia de resultados. Versión 3 200 Envía cuando detecta 4 latidos indicando solo el instante de detección de los Rpeaks y la validación de cada uno. Versión 4 850 Envía cuando detecta 17 latidos indicando solo la validación de cada detección y la frecuencia cardiaca.

11 Resultados Comparación entre las versiones desarrolladas y el funcionamiento original sin el algoritmo: Red de 4 nodos y 1 BS, con MAC dinámico Ahorro de energía > 85,56% Consumo Radio (mJ) Streaming 421.78 Versión 1 60.89 Versión 2 19.78 Versión 3 15.65 Versión 4 3.74

12 Conclusiones Se pretendía: Partiendo de: Se ha conseguido:
Minimizar el consumo de energia. Tiempo de vida de los nodos máximo posible. Partiendo de: Analisis de ECG en tiempo real, optimizado para escasos recursos de procesamiento. Se ha conseguido: Reducción del consumo en la Radio hasta un 99,11% Disminuir la comunicación, minimiza el consumo. “Dotar de inteligencia al nodo”

13 Preguntas Dudas, preguntas,…


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