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Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos

Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos. Agustín J. González Departamento de Electrónica Universidad Técnica Federico Santa María. Contenidos. Redes móviles y multi-hops Redes de Sensores Inalámbricos Hardware y estándares Aplicaciones Agricultura de precisión

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Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos

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Presentation Transcript

  1. Aplicaciones de Redes de Sensores Inalámbricos Agustín J. González Departamento de Electrónica Universidad Técnica Federico Santa María

  2. Contenidos • Redes móviles y multi-hops • Redes de Sensores Inalámbricos • Hardware y estándares • Aplicaciones • Agricultura de precisión • Monitorización de camiones mineros • Dispositivos Móviles • Hardware • Aplicaciones • Monitorización del aprendizaje en salas de clases • Asistente de compras • Asistente médico en cirugías al cráneo 2

  3. Redes Móviles • Redes Móviles (Mobile ad hoc networks, MANET): en este modelo dispositivos móviles se auto organizan para crear una red aprovechando sus interfaces inalámbricas, sin un requerimiento de infraestructura pre-instalada. • Éstas asumen el uso de redes en aplicaciones para gran número de clientes y que los nodos estarán en todas partes (densos y activos) • Esto no ha ocurrido aún. 3

  4. Redes Multihops • Las redes Multihop hacen referencia a un modelo de comunicación extremo a extremo. Aquí los paquetes son re-enviados con ayuda de los nodos de la red hasta llegar al destino. • Dispositivos no directamente conectados se pueden comunicar re-enviando su tráfico vía una secuencia de dispositivos intermedios. • Esta idea ha sido usada en varias soluciones comerciales. • Ejemplos: Redes oportunistas, vehiculares, y de sensores. 4

  5. Redes de Sensores Inalámbricos (WSN) • La idea es monitorizar, estudiar, y controlar eventos y fenómenos. • Un número de nodos sensores son puestos de manera densa y posiblemente aleatoria dentro de un área. • Información recolectada por sensores es enviada a un nodo sumidero y a través de éste llevada a Internet. • Tecnología habilitadora: MOTE 5

  6. WSN y Motes: Hardware • Avances en redes e integración de la electrónica permiten crear nodos pequeños, flexibles, de bajo costo que interactúan con su ambiente a través de sensores, actuadores y comunicación => Motes • Meta en consumo energético => un año de operación desatendida o más. 6

  7. Una plataforma: Tmote Sky Abril 2009 elo.utfsm.cl 7

  8. Otra plataforma: SUN SpotSmall Programmable Object Technology • Acelerómetro de 2G/6G 3-ejes (x,y,z) • 512K RAM, 4M Flash • Sensores: temperatura y luz • J2ME elo.utfsm.cl 8

  9. 250 kb/s 2.4 GHz 40 kb/s and 20 kb/s 900 and 868 MHz Estándares • Capas física y MAC: IEEE 802.15.4, Optimizadas para bajo costo, baja potencia y desempeño inalámbrico robusto. • ZigBee (2004) construido sobre 802.15.4 e incluye un stack de protocolo de red completo para WSN orientado a redes de sensores y control. • ZigBee Pro (dic. 2007) mejora algoritmos de direccionamiento y ruteo elo.utfsm.cl 9

  10. Agricultura de Precisión:El problema Recolección manual de datos Abril 2009 elo.utfsm.cl 10

  11. Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo GTW Nodo Nodo Estación meteorológica Agricultura de Precisión: Soluciones elo.utfsm.cl 11

  12. NesC Tiny OS Aplicación Plataforma Mote Dificultades abordadas • Aplicación debe responder a las variaciones de su entorno. • Recursos limitados (memoria, energía) • Confiabilidad (nodos desatendida) • Requerimientos de tiempo real • Propagación e interferencia de señales de RF elo.utfsm.cl 12

  13. Resultado • Memoria de José Ulloa • Aplicación adquisidorade datos • En colaboracióncon Wiseconn • Producto: WiseField elo.utfsm.cl 13

  14. Node 1 Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Node n Sensor 1 Remote Monitor 1 Remote Monitor n Sensor 2 Sensor 3 Arquitectura General Oficinas Acquisition system DB Monitor/control/alarms Gateway LAN WSN/Ethernet Internet Nodosautónomos (meses/años) elo.utfsm.cl 14

  15. Nuevo requerimiento de clientes ¿Qué pasa si un cliente tiene varios campos disjuntos? elo.utfsm.cl 15

  16. Agricultura de Precisión:Extensión Usamos un gateway WSN-GPRS elo.utfsm.cl 16

  17. Arquitectura RS-232 Usamos un modem GSM/GPRS elo.utfsm.cl 17

  18. Resultado • Memoria de César León • Versión mejorada deWiseField • Principales problemas: confiabilidad del enlace GPRS=> Tuvo de superar el rechazo de conexiones y límites en tamaños de paquetes. • En colaboración con Wiseconn elo.utfsm.cl 18

  19. Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo Nodo GTW Nodo Nodo Necesidad de Gateway WSN/Ethernet • Escenario 1: Interior Exterior USB ¿Cómo hacer estaconexión más larga? elo.utfsm.cl 19

  20. Red vista como uncampo más grande Gateways Para hacer túnel Necesidad de Gateway WSN/Ethernet • Escenario 2: Field A Internet Field B Oficinas elo.utfsm.cl 20

  21. Solución:Gateway WSN/Ethernet: • Memoria de Guillermo Bustos Gateway Ethernet/Serial Sistema OEM implementamodelo cliente servidor Original Equipment Manufacturer elo.utfsm.cl 21

  22. Monitorización de Temperatura y Presión de Neumáticos de Camiones Mineros • Memoria de Alejandro Alviña • Neumáticos entre los suministros más caros. • Él integró hardware e implementó protocolo También es unaRed de Sensores Inalámbricos Wireless link • Sensores: OEM de Freescale • Microcontrolador TI • RF Module OEM de Aerocomm elo.utfsm.cl 22

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