UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA Transmissão de Imagens e Vídeo utilizando o Padrão Zig Bee IEEE Aluno: Virgílio Fries Müller Professor: Prof. Dr. Nobuo Oki unesp Ilha Solteira – SP, julho de 2015.
ORGANIZAÇÃO DA APRESENTAÇÃO Introdução; Principais definições das imagens; Compressão de Imagens e Vídeos com formato MPEG-4; Padrão IEEE – ZigBee; Ferramentas; Análise dos Resultados; Conclusão; Trabalhos Futuros. Publicação. 2
OBJETIVO Analisar e mensurar as limitações da transferência de imagens e vídeos através de uma rede sem fio com padrão IEEE
INTRODUÇÃO - REDES SEM FIO: Algumas Vantagens – Redes sem Fio: Mobilidade. Facilidade de Instalação. Flexibilidade. Redução de Custos. 4
INTRODUÇÃO - REDES SEM FIO: IEEE 802. CLASSIFICAÇÃO: WMAN – 5 km de alcance WAN – Utilização operadores de celulares(País, continente) WLAN – Rede local (empresa, escola) WPAN – Rede Pessoal sem Fio. 5
EXEMPLOS DE APLICAÇÕES REDES DE SENSORES SEM FIO : Área de monitoramento remoto e controle de dispositivos de localização. Periféricos de computadores. Sensores médicos. Sensor de umidade. Sensor de temperatura. Sensor velocidade do vento. Sensor de iluminação, fumaça, de aquecimento, de ventilação. 7 Controle de alarmes, de cancelas, de portas e portões, e de aplicações automotivas. Navios Transportes de Carga. 6
PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Imagem Vetorial; Imagem Bitmap. 7
PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Imagens digitais; 8 Elementos de um sistema de processamento de imagens.
PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Pixel. 9 Figura – Exemplos de Pixels
PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Resolução de uma imagem: Resolução Espacial: Resolução de Contraste; Quantidade de bits por pixel define a resolução de contraste da imagem. Resolução Temporal: Frequência de quadros por segundo. 10
SINAL DE VÍDEO DIGITAL: 11 Um vídeo é uma sequência de imagens, normalmente exibidas à uma taxa constante, por exemplo a imagens por segundo.
PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: 1 bit: 2 cores - preto/branco 8 bits: 256 cores 16 bits: cores 24 bits: cores 12
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FORMATO DE ARQUIVOS DE IMAGENS: BMP; TIF; JPEG; 16
FAMÍLIA DE ARQUIVOS DE COMPRESSÃO DE VIDEO: AVI - (Audio Video Interleave); RMVB – (RealMedia Variable Bitrate) FAMILIA MPEG – codificação H GP. 17
PADRÃO IEEE – ZIGBEE. Redes sem fio WPAN; Rede de Baixo Custo; Baixo Consumo de alimentação de baterias; Adota protocolo IEEE para camadas PHY (camadas física) e MAC (camada de acesso ao meio). 18
ZiGBEE ALLIANCE
CAMADAS 20
CAMADA FÍSICA - PHY Ativação e desativação do transceptor de rádio(transceivers); Detecção de energia; Indicação da qualidade da ligação; Seleção de canal e transmissão e recepção. Os rádios ZigBee operam nas faixas de frequência: 868 MHz na Europa. 1 canal – 20 kbps. 915 MHz nos Estados Unidos. 10 canais – 40 kbps. 2.4 GHz em outros lugares do mundo. 16 canais kbps. 21
TRANSMISSÃO Modo Beacon (A) Modo não-beacon (B) 22
ARQUITETURA DE REDE Pacote: limita a quantidade de bits enviado de uma vez: Cabeçalho: Corpo da Mensagem: Rodapé: 23
TIPOS DE DISPOSITIVOS FFD - Dispositivo de Função Completa. RFD - Dispositivo de Função Reduzida. 24
TOPOLOGIA DE REDE – ESTRELA. 25
TOPOLOGIA DE REDE – MALHA (MESH) 26
TOPOLOGIA DE REDE – ÁRVORE. 27
SEGURANÇA DE UMA REDE ZIGBEE Controle de Acesso: evita que partes não autorizadas entrem e usem a rede. Integridade das Mensagens: garantias dadas através do código de autenticação de mensagem designado incluído em cada pacote. Confidencialidade: autenticação de mensagens, é realizada por criptografia, algoritmo AES 128 bits. 28
29 ESTUDO DAS FERRAMENTAS: IDE E SIMULADOR AVR STUDIO COMPILADOR LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO C – WINAVR
ESTUDO DAS FERRAMENTAS Linguagem Java Sun Microsystems Orientada a Objetos. Atualmente Java é distribuída nas seguintes versões: JSE (Java Standard Edition) JEE (Java Enterprise Edition) JME (Java Micro Edition) IDE Net Beans versão 8 30
ANALISE DAS TRANSMISSÕES:
32 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK500.
33 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK501.
34 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Antena de Comunicação RZ502.
35 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Conexão dos Módulos Utilizados.
36 RZ RAVE
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IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESSÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.
39 Tela da Interface do Software – Compressão de Imagens com perdas.
Tela da Interface do Software –browser aberto para selecionar uma imagem para a aplicação.
Compressão de Imagens com perdas, imagem selecionada aberta dentro da aplicação gráfica.
Compressão de Imagens com perdas, imagem em tons de cinza.
Gráfico demonstrativo utilizando as propriedades de tamanho de uma imagem BMP e uma imagem JPG com compressão utilizando o software para compressão com perdas. Kb
IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.
Gráfico gerado com a diferença de tamanho em KB do teste aplicados a 3 imagens BMP colorida sendo executada pelo software de compressão de imagens com perda de qualidade. Kb imagens
COMPRESSÃO DE VÍDEO – ATUBE CATCHER:
48 Teste Compressão de Vídeo : Tipo de arquivo Tamanho em bytes MP AVI26900 Mov5029 Nokia1062 Webm gp962 formatos Tamanho em Bytes
49 TRANSMISSÃO DE VÍDEO:
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52 TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Transmissão de uma imagem bitmap de 2000 bytes
53 TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Transmissão de vídeo bytes
54 TRANSMISSÃO DE VIDEO:
55 TRANSMISSÃO DE VIDEO:
56 TRANSMISSÃO DE VIDEO:
57 TRANSMISSÃO DE VIDEO:
58 TRANSMISSÃO VIDEO: DISTÂNCIA 6M
59 TESTES TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Em Kb
CONCLUSÃO: Pode se concluir que no protocolo IEEE é possível à transmissão de áudio/vídeo desde que sejam utilizadas técnicas para a compressão dos arquivos. 60
TRABALHOS FUTUROS: Os resultados deste trabalho podem ser analisados em uma rede de monitoramento tais como: Interferência externa; Segurança; Obstáculos ao sinal de radiofrequência; Roteamento com um número maior de nós e consumo de energia. 61
PUBLICAÇÃO: Artigo aceito DINCON2015; 62