UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA Transmissão de Imagens e Vídeo utilizando o Padrão Zig.

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1 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA Transmissão de Imagens e Vídeo utilizando o Padrão Zig Bee IEEE 802.15.4. Aluno: Virgílio Fries Müller Professor: Prof. Dr. Nobuo Oki unesp Ilha Solteira – SP, julho de 2015.

2 ORGANIZAÇÃO DA APRESENTAÇÃO  Introdução;  Principais definições das imagens;  Compressão de Imagens e Vídeos com formato MPEG-4;  Padrão IEEE 802.15.4 – ZigBee;  Ferramentas;  Análise dos Resultados;  Conclusão;  Trabalhos Futuros.  Publicação. 2

3 OBJETIVO Analisar e mensurar as limitações da transferência de imagens e vídeos através de uma rede sem fio com padrão IEEE 802.15.4.. 3

4 INTRODUÇÃO - REDES SEM FIO:  Algumas Vantagens – Redes sem Fio:  Mobilidade.  Facilidade de Instalação.  Flexibilidade.  Redução de Custos. 4

5 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

6 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

7 PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Imagem Vetorial; Imagem Bitmap. 7

8 PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Imagens digitais; 8 Elementos de um sistema de processamento de imagens.

9 PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: Pixel. 9 Figura – Exemplos de Pixels

10 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

11 SINAL DE VÍDEO DIGITAL: 11 Um vídeo é uma sequência de imagens, normalmente exibidas à uma taxa constante, por exemplo a 24-30 imagens por segundo.

12 PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS: 1 bit: 2 cores - preto/branco 8 bits: 256 cores 16 bits: 65.536 cores 24 bits: 16.777.216 cores 12

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16 FORMATO DE ARQUIVOS DE IMAGENS:  BMP;  TIF;  JPEG; 16

17 FAMÍLIA DE ARQUIVOS DE COMPRESSÃO DE VIDEO: AVI - (Audio Video Interleave); RMVB – (RealMedia Variable Bitrate) FAMILIA MPEG – codificação H.264. 3GP. 17

18 PADRÃO IEEE 802.15.4 – ZIGBEE. Redes sem fio WPAN; Rede de Baixo Custo; Baixo Consumo de alimentação de baterias; Adota protocolo IEEE 802.15.4 para camadas PHY (camadas física) e MAC (camada de acesso ao meio). 18

19 ZiGBEE ALLIANCE

20 CAMADAS 20

21 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 - 250 kbps. 21

22 TRANSMISSÃO Modo Beacon (A) Modo não-beacon (B) 22

23 ARQUITETURA DE REDE Pacote: limita a quantidade de bits enviado de uma vez: Cabeçalho: Corpo da Mensagem: Rodapé: 23

24 TIPOS DE DISPOSITIVOS  FFD - Dispositivo de Função Completa.  RFD - Dispositivo de Função Reduzida. 24

25 TOPOLOGIA DE REDE – ESTRELA. 25

26 TOPOLOGIA DE REDE – MALHA (MESH) 26

27 TOPOLOGIA DE REDE – ÁRVORE. 27

28 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 29 ESTUDO DAS FERRAMENTAS: IDE E SIMULADOR AVR STUDIO COMPILADOR LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO C – WINAVR

30 ESTUDO DAS FERRAMENTAS Linguagem Java  Sun Microsystems - 1991.  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

31 ANALISE DAS TRANSMISSÕES:

32 32 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK500.

33 33 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK501.

34 34 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Antena de Comunicação RZ502.

35 35 MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Conexão dos Módulos Utilizados.

36 36 RZ RAVE

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38 IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESSÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.

39 39 Tela da Interface do Software – Compressão de Imagens com perdas.

40 Tela da Interface do Software –browser aberto para selecionar uma imagem para a aplicação.

41 Compressão de Imagens com perdas, imagem selecionada aberta dentro da aplicação gráfica.

42 Compressão de Imagens com perdas, imagem em tons de cinza.

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44 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

45 IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.

46 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

47 COMPRESSÃO DE VÍDEO – ATUBE CATCHER:

48 48 Teste Compressão de Vídeo : Tipo de arquivo Tamanho em bytes MP433710 AVI26900 Mov5029 Nokia1062 Webm1.290 3gp962 formatos Tamanho em Bytes

49 49 TRANSMISSÃO DE VÍDEO:

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52 52 TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Transmissão de uma imagem bitmap de 2000 bytes

53 53 TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Transmissão de vídeo 57.324 bytes

54 54 TRANSMISSÃO DE VIDEO:

55 55 TRANSMISSÃO DE VIDEO:

56 56 TRANSMISSÃO DE VIDEO:

57 57 TRANSMISSÃO DE VIDEO:

58 58 TRANSMISSÃO VIDEO: DISTÂNCIA 6M

59 59 TESTES TRANSMISSÃO DE IMAGEM: Em Kb

60 CONCLUSÃO: Pode se concluir que no protocolo IEEE 802.15.4 é possível à transmissão de áudio/vídeo desde que sejam utilizadas técnicas para a compressão dos arquivos. 60

61 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

62 PUBLICAÇÃO: Artigo aceito DINCON2015; 62