Performance evaluation of a wireless sensor network applied to corn crops, eucalyptus and pine nuts

Resumo: Redes de Sensores Sem Fio (RSSFs) são utilizadas, normalmente, em ambientes de difícil acesso tais como vulcões, florestas, caldeiras, agricultura de precisão e gasodutos. As unidades fundamentais dessas redes são os nós sensores que trocam informações e dados usando tecnologia sem fio. Como em qualquer tipo de rede de comunicação, podem ocorrer falhas que prejudiquem a operação da RSSF. Por essa razão, é necessário avaliar as métricas de desempenho da rede para que se estabeleçam condições para instalação das mesmas em ambientes específicos. Este trabalho apresenta a avaliação de uma RSSF, baseada na plataforma IRIS, desenvolvida pela Universidade de Berkeley e distribuída comercialmente pela empresa Crossbow Technology Inc, operando no modo de Requisição Resposta (RR) em quatro cenários distintos: campo aberto e cultivos agrícolas de milho, de pinhão e de eucalipto. Esta avaliação tem o objetivo de estabelecer distâncias máximas de separação entre os nós em cada ambiente, mas conservando as condições de operacionalidade da RSSF. O desempenho da rede nestes cenários foi avaliado através das métricas de perda de pacotes, tempo de resposta, consumo de baterias, utilização de largura de banda, consumo de memória e intensidade do sinal de rádio no receptor (RSSI). Nos experimentos foi encontrado que a distância máxima de separação entre os nós na cultura de milho deve ser de 16m, enquanto no pinhão e no eucalipto são de 25,5m e 46m, respectivamente. Os resultados permitem concluir que a densidade da vegetação entre os nós afeta o desempenho das RSSFsAbstract: Wireless Sensor Networks (WSNs) are used in tough environments such as volcanoes, forests, boilers, agriculture precision and pipelines. The fundamental units of these networks are sensor nodes that exchange information and data using wireless technology. As with any type of network communication, faults can occur that jeopardize the operation of the WSN. For this reason, it is necessary to evaluate the network performance metrics for aiming to establish conditions for network installation in specific environments. This work presents the evaluation of a WSN-based IRIS platform developed by UC Berkeley and distributed commercially by Crossbow Technology Inc. operating in the Request for Response (RR) mode in four different scenarios: an open field and the other scenarios crops of corn, pine nuts and eucalyptus. The network performance in these scenarios was evaluated by metrics such as packet loss, response time, consumption battery, bandwidth, memory consumption and intensity of radio signal receiver (RSSI). In the experiments it was found that the maximum distance separating the nodes in the corn should be 16m, while in pine and eucalyptus were 25,5m and 46m, respectively. The results lead to the conclusion that the density of vegetation between the nodes affects the performance of WSN