ALCANCE E ROBUSTEZ EM UMA REDE DE SENSORES SEM FIO ZIGBEE SUBMETIDO A DIFERENTES TIPOS DE OBSTÁCULOS PREDIAIS HELGER A. A. MUÑOZ FILLIPE L. COUTO ADOLFO.

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1 ALCANCE E ROBUSTEZ EM UMA REDE DE SENSORES SEM FIO ZIGBEE SUBMETIDO A DIFERENTES TIPOS DE OBSTÁCULOS PREDIAIS HELGER A. A. MUÑOZ FILLIPE L. COUTO ADOLFO BAUCHSPIESS UNB - Universidade de Brasilia Departamento de Engenharia Elétrica GRAV - Grupo de Robótica, Automação e Visão Computacional LAVSI - Laboratório de Automação, Visão e Sistemas Inteligentes

2 SUMÁRIO Redes de sensores sem fio Padrão ZigBee Rede Proposta
Cenário dos Testes Resultados Conclusões e Perspectivas

3 WIRELESS SENSOR NETWORK (WSN)
CARACTERÍSTICAS: Conjunto de nós distribuídos. Transmissão Multi-hop. Topologia pode-se modificar constantemente. Baixo consumo de energia. Facilidade de espalhar.

4 NÓS SENSORES Principais Componentes Autônomos com capacidade de :
Processamento Sensoriamento Comunicação Limitação de Recursos Memória Transmissão Bateria

5 NORMALIZAÇÃO DE SENSORES
Rede de área pessoal, Personal Area Network (PAN) – É a interconexão de dispositivos de tecnologias da informação num alcance de aproximadamente 10 m. – Rede de área corporal, Body Area Network (BAN) • IEEE : Wireless Personal Area Network (WPAN) – Bluetooth – Zigbee – Ultra Wide Band a

6 Baixo consumo de energia
Trabalha em diferentes freqüências ( 27 channels ) Taxas de transferência relativamente baixas (250Kbps data rate) Possibilidade de muitos dispositivos conectados à rede 65,536 nós Alcance de transmissão de 10 a 100 metros

7 ARQUITETURA ZIGBEE

8 TOPOLOGIAS E DISPOSITIVOS EM UMA REDE ZIGBEE
Coordinador ZigBee (ZC). Deve existir um por rede. Controla a rede e os caminhos que devem seguir os dispositivos para conectar-se entre eles. Router ZigBee (ZR). Interconecta dispositivos separados na topologia da rede. Dispositivo final (ZigBee End Device, ZED). Este tipo de nó pode estar dormindo a maior parte do tempo, aumentando a vida média das baterias.

9 REDE SEM FIO PROPOSTA

10 Xbee da MAXSTREAM • Consumo - Power-down Sleep Current: <10 μA
• Suporte de entradas e saídas - Entradas de conversor AD - Entradas e saídas digitais • Facilidades de uso - Programa X-CTU para testes e configuração dos módulos

11 Xbee 1mW-100m Microcontrolador MC9S08GB/GT
baixo consumo, alto rendimento Family of 8-bit microcontroller units (MCUs). MC13192/MC13193 2.4 GHz Low Power Transceiver for the IEEE® Standard

12 Corrente consumida (mA)
CENÁRIO DOS TESTES Relação potência e corrente de consumo. Potência (dBm) Corrente consumida (mA) P1 = 0 dBm 31.5 P2 = -2 dBm 29.3 P3 = -4 dBm 28.1 P4 = -6 dBm 26.8 P5 = -10 dBm 25.2 Obstáculos testados : Madeira Concreto Metal

13 DESCRIÇÃO E RESULTADOS DOS TESTES
- Obstáculo de Madeira Relação entre RSSI e PRR (%) Relação entre RSSI e Distância

14 - Obstáculo de concreto
TESTES REALIZADOS - Obstáculo de concreto Relação entre RSSI e PRR (%) Relação entre RSSI e Distância

15 TESTES REALIZADOS - Obstáculo de Metal Relação entre RSSI e PRR (%)
Relação entre RSSI e Distância

16 Outros Testes Realizados
Resposta Indoor dos nós. Distancia PRR (%) RSSI (dBm) 5 m 99 -67 10 m 92 -84 15 m 77 -90 20 m 60 -94 25 m - 30 m Planta dos laboratorios.

17 RESULTADOS OBTIDOS Para níveis da RSSI abaixo do nível de sensibilidade do receptor do módulo XBee (-92 dBm), consideram-se valores válidos para poder avaliar a qualidade e robustez do enlace . MADEIRA CONCRETO METAL POTÊNCIA DISTÂNCIA PRR (%) RSSI P 4 - 6 dBm 25 m 82 -94 67 -90 75 -88 30 m 45 52 68 -92 P 5 -10 dBm 71 40 25 ** 15

18 MADEIRA CONCRETO

19 CONCLUSÕES Os resultados obtidos mostram que pode-se ter um bom enlace para uma taxa média de recepção de pacotes em torno de 75% e com um RSSI menor do que o nível de sensibilidade do receptor (-92 dBm). Dependendo da sensibilidade do receptor a análise dos dados oferece um guia para o estudo deste tipo de rede e o desenvolvimento de novos algoritmos para o gerenciamento da transmissão de energia baseados no valor do nível do sinal recebido (RSSI).

20 PERSPECTIVAS Desenvolvimento de novos algoritmos de gerenciamento da energia de consumo dos nós na rede. - Aumento da vida útil das baterias em nós da rede sem fio.

21 PERGUNTAS Helger Augusto Acosta Muñoz