June 2018 Update to Git Gud GuideDescrição completa
Descrição completa
June 2018 Update to Git Gud Guide
panduan p3kDeskripsi lengkap
TUBERIA HDPEDescripción completa
EPTA
API 571 Exercises
Descripción completa
Sosisalisasi Rencana Tempat Pemrosesan Akhir Kab. tanjung Jabung BaratFull description
Diseño e Implementación de un Nodo Compatible con 802.15.4 para Redes Inalámbricas de ensores !ablo Ridol"i1# er$io ca$lia2# %riel &utenber$'# !edro (artos4
*abian ar$as
&aboratorio de istemas )mbebidos *acultad de In$enier+a# ,-% Ciudad de -uenos %ires# %r$entina 1 pridol"i"i.uba.ar/ 2ser$io.sca$lianp.com/ ' lse"i.uba.ar/ 4 pmartos"i.uba.ar
Departamento de In$enier+a )lctrica ,ni3ersidad Católica !,CR !orto %le$re# -rasil 3ar$aspucrs.br
—En los últimos años han tomado especial relevancia Abstract aque aquell llos os disp dispos osit itiv ivos os elec electr trón ónic icos os dise diseña ñado doss para para toma tomarr mediciones del medio que los rodea. Un enfoque clásico de esta temáti temática ca implic implica a que el sistem sistema a adquie adquiere re datos datos de senso sensore ress distribuidos en el medio, lo cual requiere en la mayoría de los caso casoss un cabl cablea eado do espe especi cial al que que impl implic ica a un alto alto cost costee de instal instalaci ación. ón. l mismo mismo tiempo tiempo,, este este enfoqu enfoquee requi requier eree de un proc proces esam amie ient nto o cent centra rali li!a !ado do,, el cual cual comp compli lica ca aún aún más más su implem implement entaci ación ón confor conforme me aument aumenta a el número número de sensor sensores es o nodos a monitorear. "e presentará en este artículo el diseño e impl impleement mentac ació ión n de un nodo nodo aco acorde con la nor norma de comunicaci comunicaciones ones inalámbrica inalámbricass #EEE $%&.'(.). $%&.'(.). "us principale principaless caracterí característica sticass son su tamaño reducido, reducido, el funcionamiento funcionamiento a baterí batería a de *i+ion *i+ion,, bao bao consum consumo, o, bao bao costo costo y capaci capacidad dad de situ, utili! proce procesam samien iento to in situ utili!and ando o un frameframe-or or de soft-a soft-are re desarrollado especialmente para brindar servicios de red ad+hoc y preproce preprocesami samiento ento de los datos obtenidos obtenidos para optimi!ar optimi!ar la estructura descentrali!ada descentrali!ada de la red. Keywords-IEEE802.15.4; wireless sensor networks; hardware implementation; low-power consumption; !" modules
I. I NR6D,CCI7N ,na red inalámbrica de sensores WSN – Wireless Sensor conar el sensado de una o 3arias señales relacionadas con in"ormación del entorno ?ue los rodea# tal como temperatura# sonido sonido## 3ibrac 3ibracion iones es## presi presión# ón# conta contamin minan antes tes## etc. etc. )stos )stos dispos dispositi iti3os 3os## además además de conte contene nerr una unida unidadd de sensa sensado# do# constan en $eneral de una unidad de cómputo# una "uente de ener$+a = un e?uipo transceptor de naturale>a inalámbrica :2;. )n base a esta descripción $eneral# eisten 3arias "ormas de disposición o reali>ación de los dispositi3os en "unción de la "inalidad @ltima de la red. )n particular# las topolo$+as de tipo adABoc o multiABop no son centrali>adas# es decir ?ue cada nodo puede reen3iar un pa?uete de datos ?ue no "ue destinado a l. )sto Babilita a los nodos ?ue re?uieren in"ormación de otros ?ue no están en su alcance# es decir ?ue eceden el radio de alcance de la señal inalámbrica# a en3iar el re?uerimiento a los 3ecinos Basta ?ue se alcance al nodo interesado :';. :';. Como resultado de esta disposición el enlace de datos se lle3a a cabo por la unidad de cómputo de cada nodo# lo ?ue distribu=e el procesamiento de la in"ormación = por lo tanto e3it e3itaa la nece necesi sida dadd de un enru enruta tado dorr o conc concen entr trad ador or.. &a comple
)n las las secc seccio ione ness subs subsi$ i$ui uien ente tess se desa desarr rrol olla lará ránn las las di"erent di"erentes es etapas etapas del diseño diseño e implemen implementac tación ión de un nodo compatible con el protocolo de comunicaciones inalámbricas I)))802.15.4. e Bará una comparati3a de los eistentes en el mercado = a partir de ello se de"inirán las caracter+sticas del Bardare a implementar# as+ como el "rameor de so"tare ?ue brinda brindará rá los ser3i ser3icio cioss de red. red. &ue$o &ue$o se detal detallar laráá el dia$ dia$ra rama ma es?u es?uem emát átic icoo del del dise diseño ño impl implem emen enta tado do = su corresp correspondi ondiente ente circuito circuito impreso# impreso# para para "inalmen "inalmente te Bacer Bacer un análisis de consumo# autonom+a = costos. II. )%D6 D)& %R) %ctualmente Ba= disponibles soluciones comerciales ?ue implementan nodos 802.15.4. &as mismas están basadas en un transcei3er ?ue implementa la capa "+sica del estándar# an un procesador de 8 bits = las ?ue utili>an un procesador de '2 bits. &os nodos ?ue utili>an un procesador procesador de 8 bits apuntan a implementar implementar una solución de enlace inalámbrico de tal manera ?ue el nodo se inte$re a una aplicación aplicación como una inter"ace de transmisión de datos# a tra3s de un protoc protocolo olo serie serie norma normalme lmente nte RA2'2 RA2'29. 9. )n $ener $eneral al utili>an protocolos inalámbricos propietarios propietarios o implementan implementan un subconan procesadores de '2 bits están orientados a soluciones en las cuales el nodo "orma un =st =stem emA6 A6nA nA(o (odu dule le o( o(99 = sera sera el resp respon onsa sabl blee del del procesamiento procesamiento en la aplicación. aplicación. )stos nodos pueden implem implemen entar tar protoc protocolo oloss propie propietar tarios ios o un están estánda darr como como Fi$-ee en "orma completa# por lo ?ue son aptos para redes GmesBH. )l uso de procesadores de '2 bits Bace ?ue Ba=a disponible potencia de computo libre para ser utili>ada en la aplicación. )stos nodos tambin disponen de mas inter"aces# tales tales como como !I6 !I6 ene eneral ral !urpos !urposee Input Input 6utput 6utput9# 9# = mas mas memoria/ lo ?ue los Bace aptos para implementar o(s. Cabe destacar destacar ?ue# si bien el uso de procesadores procesadores de '2 bits $enera un ma=or consumo en operación# las tcnicas a3an>adas de reducción de consumo ?ue stos implementan Bace ?ue su consumo de corriente promedio sea comparable al de los nodos ?ue utili>an procesadores de 8 bits. )sto Bace ?ue el principal "actor de consumo de los nodos sea la potencia de transmisión# la cual depende del transcei3er = de la con"i$uración del nodo.
%-&% I. C6(!%R%I% D) (7D,&6 802.15.4 #a$ricante
!recio (/"0*
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=ropietario
%simismo# todos los nodos se alimentan a '.J# por ser una tensión estándar de bater+as comerciales. &a abla I resume las caracer+sticas de di"erentes o( comerciales :5; – :1';# = al mismo tiempo se comparan con la implementación presentada en este art+culo. )s importante destacar ?ue nuestro diseño a$re$a nue3as "uncionalidades ?ue no se encuentran en los nodos restantes 3er ección 9. III. A.
DI)K6 !R6!,)6
Hardware
&ue$o del análisis de los módulos eistentes en el mercado# se de"inieron los aspectos "undamentales respecto al diseño del nodoE •
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Debe ser pro$ramable. )sto permitirá eperimentar con di"erentes al$oritmos = procesar los datos pro3istos por los sensores = otros peri"ricos antes de transmitirlos por la red. Debe disponer de un transcei3er 802.15.4. )sto permitirá al procesador controlar todos los aspectos de la transmisión = recepción# como el tipo de modulación# selección de canal con menor ruido = potencia de transmisión = al mismo tiempo# teniendo en cuenta el per"il de ener$+a deseado# deberá eistir la posibilidad de desacti3ar el transcei3er# aumentando la autonom+a del dispositi3o. Debe incluir sensores básicos. e resol3ió incluir en el nodo un receptor !# un sensor de temperatura = otro de lu> ambiental# as+ como pulsadores = leds indicadores. !articularmente# la idea de incluir un receptor ! radica en ?ue una de las l+neas de in3esti$ación del $rupo de trabaación mediante RI Recei3ed i$nal tren$tB Indication# se re"iere a la potencia de portadora medida al recibir un pa?uete9. )ste peri"rico permitirá comparar resultados del mtodo de locali>ación mencionado = apro3ecBar a los nodos ?ue posean ! como re"erencias de posición absoluta durante la epermientación. Debe "uncionar en "orma autónoma. Dispondrá de un circuito de car$a compatible con bater+as de &iAion o &iApol a tra3s de una inter"a> ,- para "acilitar su utili>ación. Debe consumir la menor ener$+a posible. !ara ello el procesador es capa> de apa$ar secciones del Bardare ?ue no se están utili>ando = dispone de modos de aBorro de ener$+a. )l procesador debe tener una buena relación costoM tamañoM per"ormance. !ara esto se seleccionó la
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B.
ar?uitectura de procesador ?ue me
Software
De acuerdo a los obación oraria# &ocali>ación = !osicionamiento# = Calidad de er3icio *i$. 19. % ni3el de red# se implementan ser3icios GCentrados en DatosH = G!rocesamiento en RedH# pro3e=endo inter"aces adecuadas para su uso. e inclu=e en el "rameor la implementación de las distintas capas de protocolos# módulos = ser3icios necesariosE •
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Capa "+sica = de enlace de datos ?ue comprende (%C control de acceso al medio9 = &&C control de enlace ló$ico9 :14;. )n nuestro caso# el Bardare seleccionado implementa el standard I))) 802.15.4 el cual abarca a las capas "+sicas = (%C del modelo 6I de comunicaciones. )ste modelo en particular# opera en la banda I( Industrial# cienti"ic and (edical9 de 2.4> utili>ando 1J canales se debe seleccionar uno de estos canales9 ba
*i$ura 1. %r?uitectura del "rameor de so"tare.
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desde el punto de 3ista ener$tico =a ?ue todos los nodos de la red consumirán ener$+a para retransmitir in"ormación redundante. !or eso se Ba plani"icado implementar un modelo de ruteo alternati3o basado en tablas de direccionamiento. (odelo de red Gcentrado en datosH# es decir ?ue el re?uerimiento de in"ormación no se Bace a un nodo en particular para lo cual ser+a necesario conocer su dirección9# sino ?ue los nodos act@an en cononable ?ue el procesamiento necesario sea distribuido a lo lar$o de la red# en lu$ar de estar centrali>ado en solo al$unos nodos en particular. er3icios de nombre = direccionamiento orientados Bacia el dato re?uerido. )n el caso de redes inalámbricas de sensores# donde la "iloso"+a colaborati3a del $rupo de nodos Bace ?ue las respuestas sean $eneradas por la red en con
abiendo de"inido la ar?uitectura del so"tare como una colección de módulos# no todos deben estar siempre disponibles. &a estructura m+nima del nodo deber+a contar con protocolos de la capa "+sica# (%C = control de enlaces. % partir de esta m+nima "uncionalidad# al$unas redes re?uerirán implementar los módulos de ruteo = en al$unos casos# de transporte. Como módulos adicionales# = cuando la aplicación lo re?uiera# se pueden pro3eer los ser3icios restantes arriba descriptos. !or @ltimo# dado ?ue la "inalidad del nodo es la de contar con una in"raestructura ?ue permita reali>ar el ensa=o de distintos protocolos# tanto para 3eri"icación de estudios eistentes como as+ tambin la 3alidación de nue3os protocolos = tcnicas a desarrollar# resulta con3eniente ?ue los módulos presenten una clara inter"a> de modo ?ue pueda ser "ácilmente reempla>ado por un modulo con similar "uncionalidad# pero ?ue implemente una tcnica distinta. Contando con una estructura ?ue permita con"i$urar los módulos a incluir# se puede lo$rar la "leibilidad deseada. De esto modo# el "rameor puede ser apro3ecBado por distintos usuarios con di"erentes ob
I(!&)()N%CI7N
Diagrama esquemático
% continuación se detallarán los componentes del dia$rama es?uemático del nodo propuesto. )l microcontrolador ele$ido es el modelo &!C1'4' de la "irma N! *i$. 29 :1P;. Con un n@cleo %R( CorteA(' de '2Abits# posee un tamaño = costo aceptables &T*!48/
