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UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI TRIESTE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ELETTRONICA CURRICULUM TELECOMUNICAZIONE PROTOCOLLO.

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Presentazione sul tema: "UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI TRIESTE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ELETTRONICA CURRICULUM TELECOMUNICAZIONE PROTOCOLLO."— Transcript della presentazione:

1 UNIVERSITÁ DEGLI STUDI DI TRIESTE DIPARTIMENTO DI INGEGNERIA E ARCHITETTURA CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN ELETTRONICA CURRICULUM TELECOMUNICAZIONE PROTOCOLLO DI COMUNICAZIONE E ALGORITMO DI ROUTING PER UNA RETE DI SENSORI WIRELESS CON APPLICAZIONI MEDICHE TESI DI LAUREA PRESSO ELCON ELETTRONICA Anno Academico Laureando: Benedito osvaldo Xona Relatore: Prof. Sergio Carrato Correlatore: Sr.Luaciano Generali

2 Obiettivi ed applicazioni Obiettivo Realizzazione di un protocollo di comunicazione di un algoritmo di routing per WSN Non standard e proprietario Applicazione Mediche

3 Requisiti necessari Ridotte dimensioni Basso consumo energetico Basso costo Utilizzo di bande non Lincenziate Scalabilità, Flessibilità Certeza dato ricevuto

4 WSN e le tecnologie di comunicazione /Wi-fi /Bluetooth /Zigbee Copertura(single-hop)100m10m10-100m Troughput(Mbps) Consumo energeticoMedioBassoMolto basso AutonomiaMinuti/oreDiverse ore/giorniGiorni /anni Bit Rate2.1Mbit/s11/54Mbit/s250Kbit/s SicurezzaBassaMediaAlta CostoAltoMedioBasso DimensioneMediePiccoleMolto piccole

5 Topologie di Rete Rete a Stella Rete Mesh Rete ad Albero

6 La nostra applicazione Useremo la topologia di tipo Mesh/Albero I nodi sono suddivisi in Capo Maglia (Nodo Base) Nodi Interni Nodi di Frontiera Nodi Mobili

7 Formato dei pacchetti Ogni tecnologia di rete ha un proprio formato per i messaggi In ogni caso, un messaggio contiene: Dati utili Informazione di controllo SRC [2] DST [2] TYPE [5] RSSI [1] SYNCH [1] HOP [1] LP [1] IndNd [4] PAYLOAD [127] CRC [1]

8 Struttura dei Frame Il protocollo definisce 4 tipi di frame: Frame di Faro Generato dal coordinatore della rete per trasmettere il segnale di faro ai nodi Lindirizzo DST è in Broadcast SRCDSTFRRSSILPCRC

9 Struttura dei Frame Frame di Acknowledgment generato dal capo maglia e dai nodi una volta ricevuto un paccheto. I nodi memorizzano una coppia dei vari pacchetti ricevuti e la rimuovono soltanto dopo aver ricevuto lACK. ACK può assumere il valore 1 o 0 SRCDSTACKRSSIHOPLPIndNdCRC

10 Struttura dei Frame Frame dei Dati Genetaro dai nodi ogni volta che devono trasmettere i dati rilevati. SRCDSTDATARSSISYNCHHOPLPIndNdPAYLOADCRC

11 Struttura dei Frame Frame di controllo generato dai nodi al primo inserimento in rete, ogni volta che vuole comunicare con altri nodi Nel campo DST lindirizzo è in Broadcast SRCDSTBROADRSSILPPAYLOADCRC

12 Nodo Sensore Sensore MCU Memoria Ricetrasmettitore Alimentazione

13 Schema Elettrico

14 R8C/27 e CC2520 R8C/27 Elevata velocità di elaborazione(20MHz di clock interno) Consumo energetico Typ. 10 mA (VCC = 5.0 V, f(XIN) = 20 MHz) Typ. 6 mA (VCC = 3.0 V, f(XIN) = 10 MHz) Typ. 2.0 µA (VCC = 3.0 V, wait mode (f(XCIN) = 32 kHz) Typ. 0.7 µA (VCC = 3.0 V, stop mode) Tensione variabile V

15 R8C/27 e CC2520 CC2520 Permette comunicazione in banda ISM che va da 2400 a 2483,3 MHz Bassa tensione che varia da 1,8 a 3,8 V Bit rate 250 Kbit/s Modilazione DSSS Ridotto consumo energetico RX: 18 Ma, TX: 33 mA e sleep mode 1uA Potenza di trasmissione programmabile in 32 livelli Elevata sensibilità in ricezione(-98dBm)

16 R8C/27 e CC2520 Ha dei tempi di accensione molto veloci Insieme di Hardware per Gestione e trattamento dei frame dati Crittografia dei dati e autenticazione(AES) Disponibilità del canale(CCA) Indicazione qualità collegamento(RSSI/LQI) Gestire frame ACK e tempo dattesa

17 Algoritmo di Routing

18 Inizializzazione di un Nodo Sensore

19 Nodo in trasmissione Prenota il canale Controlla se è un nodo interno Se NdX=NdInt; Regola PALL, e comunica con il CM Attende lack Qualora non è un nodo interno Trasmette il frame di controllo ed attende lAck di conferma Se il N°risp<1 riprova incrementando PALL=PALL+3 Se il N°risp>=1, legge lRSSI dei vari nodi

20 Nodo in trasmissione Se RSSI<50% ritrasmette incrementando PALL Se RSSI>=50% seleziona i nodi Controlla il campo SYNCH Se SYNCH=1, comunica con il NdF Attende lAck Se SYNCH=0, comunica con i nodi selezionati cioè NdE Attende lAck Se entro Dmax lAck non arriva ritrasmette il pacchetto

21 Nodi in ricezione Quando un nodo riceve un frame controlla il campo type. Se Type=Data, ritrasmette il messaggio Se Type=FR; trasmette lAck al CM Se Type=ACK, controlla il campo IndNd Se IndNdDST=DST&&HOP=0; controlla Ack Se Ack=1 ok; Se Ack=0 non ok; ritrasmette il pacchetto. Se non verificata IndNdDST=DST&&HOP=0 Controlla in memoria lindirizzo del NextNd Ritrasmette a questultimo e cancella frame Se Type=BROAD Legge RSSI Regola PALL e invia lAck

22 Timer Dopo le operazioni elencate il nodo controlla: se ci sono portanti in zona oppure altre operazioni da eseguire Se si esegue le oprazioni necessarie Se non ci sono attiva il timer Entra in standy-by e attende TO=3TFR Dopo TO si sveglia e trasmette un frame Broad

23 Durata Nodo Senza il Timer MCU+ RADIO ON in TX (-18dBm) ; consumo corrente = 22,2 mA. Batteria di 3000mAh; Durata del nodo= 135 ore Con il Timer, Durata del nodo3778 ore

24 Capo Maglia in Tramissione

25 Capo Maglia in Ricezione

26 Grazie per lattenzione


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