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SIMULAÇÃO DE REDE DE SENSORES SEM FIO, APLICADOS EM PORTAS
AUTOMATIZADAS UTILIZANDO BLUETOOTH E RFID
Jonas Bonfim de Omena
Universidade Estadual de Feira de Santana - UEFS, CESIC – Labotec 3, Av. Transnordestina, S/N, Novo Horizonte CEP: 44.036 – 900 –
Feira de Santana – BA.
CESiC
RESUMO - Este trabalho apresenta a simulação de redes de
sensores e atuadores monitorando e direcionando usuários de
um ambiente comercial gerenciando o acesso e definindo a
melhor rota para portas automatizadas. Sendo uma extensão
do projeto da empresa Smart – Solutions & Com Ltda. O
sistema controla todas as portas de um prédio comercial que
atua um consultório médico e ao aproximar o usuário é
identificado por um sensor que enviar mensagens para as
demais portas oferecendo os serviços disponíveis para o
usuário em cada sala. Neste projeto será apresentado uma
simulação usando o OPNET, NS2, OMNET++ e o
esquema elétrico de como utilizar a tecnologia Bluetooth, o
código de aplicação em portas automatizadas utilizando
servos motores,, RFID, BLUETOOTH E APP .
I. INTRODUÇÃO
A empresa Smart- Solutions & Co Ltda necessita de uma
simulação para a extensão de um projeto que controla a
abertura/fechamento de portas utilizando chaves de acesso
em dispositivos móveis, o sistema controla as portas
utilizando sensores e ao identificar o usuário envia uma
mensagem para as demais portas perguntando qual
consultório o usuário deve seguir definindo uma rota.
Chegando ao destino proposto o sensor identifica o usuário e
comunica-se com outros sensores informando quais
operações serão executadas para cada usuário.
A comunicação entre as portas utiliza o protocolo UDP (User
Datagram) respeitando a entrega de pacotes com a mesma
garantia do protocolo TCP (Transmission Control Protocol) .
II. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
A. Redes de Computadores
É um conjunto de computadores interligados capazes de
troca de informações.
De forma genérica o que define a rede de computadores em
seu uso é o compartilhamento de recursos como informações,
impressoras, arquivos, scanners etc.
De acordo com Tanenbaum (2003)
“[...] É tornar todos os programas, equipamentos e
especialmente dados ao alcance de todas as pessoas na rede,
independente da localização física do recurso e do usuário.”
• Redes de computadores é a integração de dois ou mais
Sistemas Computacionais, visando benefícios como:
– Compartilhamento de recursos em geral
• Dados, programas, periféricos, CPU, etc.
• Independe da localização física do usuário
– Aumento de confiabilidade
• Transferência de arquivos
• Fontes alternativas de fornecimento (backup)
• Redundância de hardware/software
– Redução de custos
• Preço/desempenho de mainframes X PCs
• Servidores e arquitetura cliente/servidor
– Escalabilidade
– Facilidade de acesso
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• Emulação de terminais
B. Protocolo TCP
O TCP é um protocolo de nível na camada de transporte do
modelo OSI e suas características são:
Orientada a Conexão
Entrega Ordenada das Mensagens
Controle de Fluxo
Fragmentação de Mensagens
Controle de Congestionamento
C. Protocolo UDP
O UDP usa modelo de transmissão simples usando o
mínimo de mecanismo de protocolo e suas características
são:
Sem Conexão
Sem Controle de Fluxo e Erro
D. Transmissão Sem Fio
Atualmente as comunicações e o uso da rede de
computadores cresce continuamente através de dispositivos
móveis, Notebooks, Smartphones, Tablets, entre outros esses
dispositivos elevaram o mercado esses e mantém as
informações na palma das mãos: E-mails, Notícias, compras,
mensagens, telefonia, tudo em questão de minutos de forma
prática e eficiente mas esses aparelhos utilizam diversas
tecnologias como por exemplo tecnologia wifi (Rede Sem
fio).
A rede sem fio se comunica através de radiofreqüência onde
os dados são modulados e transmitidos usando ondas
eletromagnéticas.
Para KLEINSCHMIDT (2004),
Em redes sem fio, o meio físico
de transmissão é o ar, usando
ondas de rádio ou luz
infravermelha. Para que estas
redes sem fio sejam consideradas
móveis, os dispositivos devem ser
capazes de se deslocar durante a
comunicação sem que esta seja
interrompida.
Existem vários tipos de comunicação sem fio dentre estes
estão:
802.20(GSM),802.16(WirelessMAN),802.11(WirelessLAN),
802.15(BluetoothPAN). Existem vários tipos de algoritmos e
métodos para criptografia e segurança.
E. Rede de Sensores Sem Fios (RSSF)
É uma sub-classe das redes ad hoc com o objetivo de
monitoramento usado em lugares de difícil acesso.
Setores militares, industriais, aviações, Ambientais, Tráfego
são alguns dos setores que utilizam a RSSF.
As principais características ao usar essa tecnologia são: o
sensor, o observador, e o fenômeno e um dos fatores críticos
é o consumo de energia.
Uma rede de sensores pode ser formada por centenas ou atémilhares de sensores posicionados dentro do fenômeno a serobservado ou próximo a ele, que são, de fato, dispositivoscompostos de transceptor, fonte de energia, unidade desensoriamento, processador e memória. SEIDEL et al.
Ao utilizar a RSSF é necessário protocolos mais eficientes
no consumo prolongando a vida útil do sistema e o um outro
fator de grande importância é a tolerância e a falhas
encontradas por determinados acessos sendo necessário
algoritmo de roteamento.
Segue abaixo uma RSSF de forma genérica.
A RSSF deve transmitir os dados obedecendo alguns
critérios como: Confidencialidade dos Dados, Autenticação
dos Dados, Integridade dos Dados, Dados Recentes.
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Abaixo segue uma tabela de comparativos de Utilização.
Tipos de Sensores
Rede sem fio usando gateway AirGate-Modbus
F. Simuladores de Rede
Existem vários tipos de simuladores: Simulator NS2 e
NS3, OMNet++, Packet Tracer 6, TOSSIM, EmStar,
JSIM, NetSim, Sinalgo, Opnet, ShoX, GrubiX, TRMSim-
WSN, BlueHoc BlueWare e outros.
Por existir vários tipos de simuladores é importante na hora
da escolha perceber os recursos para utilização.
Neste trabalho é possível perceber descrição entre quatro por
exemplo: Simulator NS2, Packet Tracer, OMNET++, e o
OPNET.
O Simulator NS2 realiza investigação em uma rede
fornecendo apoio para protocolo TCP em redes com e sem
fio. O desenvolvimento foi apoiado pela DARPA é um
software livre é construído usando C++ e Python com
capacidade de scripting e o seu principal uso está relacionado
a simulação de nodos enquanto o Packet Tracer 6 é um
programa educacional desenvolvido pela cisco que simula
uma rede de computadores através de equipamentos e
configurações possui uma interface gráfica amigável onde é
possível criar e resolver problemas inerentes a rede de
computadores simulando uma rede física e tratamento de
envios de pacotes já o simulador OPNET simula redes
físicas e redes de nodos e o seu diferencial são os resultados
estatísticos do comportamento da rede obtidos na simulação e
o simulador OMNET++ simula os nodos na rede definindo as
rotas de envio através da programação usando a linguagem
C++.
G. Protocolo HTTP
O Hypertext Transfer Protocol é o protocolo usado na
camada de aplicação no modelo OSI. Usado como base para
o WWW, usa o texto entre os nós de ligações na troca ou
transferência de hipertexto e funciona como um protocolo de
requisição e resposta na estrutura cliente/servidor,
estabelecendo uma conexão com o TCP e por padrão utiliza
a porta 80. Um servidor HTTP espera ouvindo naquela porta
a mensagem de requisição para oferecer um retorno da
mensagem enviada.
H. Software Defined Networking (SDN)
O SDN é uma abordagem para tomada de decisões sobre
tráfego encaminhando para o destino selecionado usa
mecanismos através do Openflow (Protocolo de comunicação
que dá acesso ao plano de encaminhamento de um switch ou
roteador).
O SDN é utilizado para gerenciar ativos de rede utilizando
software substituindo a tabela roteamento independente de
fabricante. Exemplos de software são o Openflow citado
anteriormente e o Mininet.
I. Redes Industriais
O sistemas de controle e automação industrial utiliza uma
variedade de paradigmas, métodos, tecnologia
computacional, controle, e comunicação. O objetivo é manter
uma comunicação de forma transparente e seus componentes
atuando em conjunto baseado em um sistema distribuído e
as redes de comunicações industriais estão presentes em
todos os níveis da automação industrial beneficiando a
integração da tecnologia industrial.
Um sistema de controle e automação industrial é um sistema
que utiliza micro processos, sensores, atuadores e outros
componentes que possuem limitações ao realizar
processamentos e execuções específicas.
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Automação Industrial
Automação
Nas redes industriais existem vários tipos de sensores como:
sensor indutivo, sensor de posição, sensor capacitivo, sensor
ultra-sônico, sensor fotoelétricos, sensor de segurança, entre
outros. Esses são alguns sensores que junto à mecânica
compõe a automação industrial.
Sensor Indutivo – São indicados para detecção precisa sem
contato com objetos metálicos para distância de até 100mm.
Sensor de posição – São indicados para monitorar válvulas e
atuadores.
Sensor capacitivo – São indicados para detecção de nível e
monitoramento de fluxo.
Sensor ultra-Sônico – Usado para medição sem contato de
posição e distância em todas as áreas industriais.
Sensor fotoelétrico – Usado para reconhecimento, detecção,
posicionamento, classificação, contagem, notificação,
monitoramento.
Existem inúmeros sensores na automação industrial que
podem ser aplicados de acordo com a necessidade.
Anteriormente as tarefas eram controladas por relés
eletromagnéticos na década de 70 surgiu a CLP
(Controladores Lógicos Programáveis) o primeiro CLP
surgiu na indústria automobilística e a vantagem na utilização
é a reprogramação permitindo modificações de hardware e
software. A primeira geração usava componentes discretos
como circuitos integrados e transistores, nos dias atuais
muitas coisas evoluíram na área de desenvolvimento
tecnológico com os controladores lógicos.
Segue abaixo um cenário do processo desde a grandeza física
ao CLP.
Aplicação de entrada analógica
Um CLP é um equipamento eletrônico digital que
implementa funções de controle e monitoramento sobre
variáveis de maquina e processos.
J. Propagação Rádio Móvel para Comunicação Sem
Fio
A propagação é um modo de transmissão de energia que
podem ser luminosa, sonora e térmica e o canal de
comunicação rádio móvel possui limites quanto a propagação
e o percurso pode vária devido a barreiras. As obstruções
como edifícios, montanhas, vegetações são alguns dos fatores
que interrompe a comunicação entre o transmissor e o
receptor.
Rede Sem Fio simulando Difração, Refração, Reflexão
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O mecanismo relacionado a propagação de ondas
eletromagnéticas são atribuídos à Reflexão, Difração,
Espalhamento.
Reflexão - Uma parte da onda é refletida e a outra parte
atravessa o obstáculo.
Reflexão
Refração - Ocorre quando uma onda passa de um meio para
outro. As ondas neste caso possuem velocidades diferentes
para meios diferentes então mudam de direção quando
mudam de meio, a distorção de um objeto mergulhado em um
copo d’água em exposição a luz causa o fenômeno de
refração.
Refração
Difração – Ocorre quando uma onda incide um obstáculo e
consegue ultrapassá-lo contornando ou penetrando em sua
abertura. Difração permite a recepção de sinais de televisores.
Difração
Espalhamento - Ocorre quando um sinal atravessa um meio
que consiste em objetos pequenos se comparado ao
comprimento de ondas do sinal e o número de obstáculos,
pequenas irregularidades como telhado, e outros são
causadores de deste fenômeno.
Nos modelos de propagação podemos encontrar os modelos
de: Larga escala, Pequena escala.
Modelos de Larga Escala - A potência média do sinal entre
transmissor e receptor pode variar entre centenas ou milhares
de metros.
Modelo de Pequena Escala - São variações rápidas de
potências que variam de 30dB ou 40dB em ordem de
segundos.
K. Sensores e Atuadores
Sensores
O sensor converte uma condição física em um sinal elétrico
para o uso pelos Controladores Lógicos Programáveis.
Os sensores são dispositivos que podem ser distribuídos
densamente em uma área de interesse e funcionam através de
baterias com funções computacionais limitadas.
Micros Sensores
Os novos sensores apresentam tamanhos em centímetros e a
comunicação entre redes de sensores ocorre através dos nós
também conhecidos como gateway.
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Sensores Zigbee
Sensores Bluetooth
Atuadores
O atuador converte o sinal elétrico proveniente Controles
Lógicos Programáveis. Os atuadores são conectados na saída
do CLP.
Ex: Chave de partida (Atuador)
Os atuadores respondem o sistema na forma de energia, os
atuadores se dividem em hidráulicos, pneumáticos, elétricos.
Atuadores hidráulicos – Tem como fonte de energia um
líquido que se desloca por condutores com uma pressão
adequada.
Atuadores pneumáticos - Tem como fonte de energia g´s
pressurizado(Gás pressurizado).
Atuadores elétricos – Baseado em energia elétrica.
L. Abordagens de Redes de Sensores Sem Fio
Uma rede de sensores é constituído por um grande número
de nós distribuídos possui limitações quanto ao uso de
energia não precisam ser projetados ou predeterminados.
Transmissão multi-hop rede sem fios
As redes de sensores apresentam características
particulares que são definidas de acordo com as áreas que
serão aplicadas.
Segue uma imagem demonstrando um tipo de arquitetura
de RSSF.
Redes de Sensores Multimídia Sem Fio
Modelo de nodo sink
As redes de sensores se comunicam através dos nós
definindo uma rota onde cada grupo de sensores possuem
um nó mestre que se comunicam entre os nós até alcançar
o destino final o controle.
Uma rede de sensores possui um endereço físico, o
endereço lógico configurável, e a relação (Filho, Pai,
nenhuma).
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Estabelecimento de Rede de Sensores
M. Tecnologia Bluetooth
A tecnologia Bluetooth é, basicamente, um padrão para
comunicação sem-fio de baixo custo e de curto alcance.
Através dele, é possível conectar facilmente vários tipos de
dispositivos de comunicação, tais como PCs, notebooks,
palmtops, handhelds, impressoras, scanners, telefones
celulares (telemóveis) enfim, qualquer aparelho que possua
um chip Bluetooth.
No início, o Bluetooth foi idealizado para eliminar a
necessidade de conectar aparelhos por cabos. Mas a idéia foi
sendo aprimorada, de acordo com o andamento do projeto,
onde ficou perceptível que o Bluetooth poderia se tornar uma
ótima forma de comunicação, com uma vantajosa relação de
custo/benefício.
A forma como os dispositivos Bluetooth se comunicam
(formando uma rede) chama-se "piconet", na qual podem
existir até oito dispositivos conectados entre si. Um deles é o
"mestre" (master), ou seja, o principal, sendo os demais os
dispositivos "escravos" (slave).
Vantagens do Bluetooth
- Com o Bluetooth não é necessário usar conexões por cabo.
Os dispositivos numa rede Bluetooth se comunicam por uma
espécie de antena.
Desvantagens
- O número máximo de dispositivos que podem se conectar
ao mesmo tempo é limitado principalmente se compararmos
com a rede cabeada;
- O alcance é bastante curto, por isso uma rede pode ser
apenas local.
Modelo de Bluetooth
RS232
Especificações:
- Protocolo Bluetooth: v2.0+EDR
- Frequência: 2,4GHz Banda ISM
- Modulação: GFSK
- Emissão de energia: <=4dBm, Classe 2
- Sensibilidade: <=84dBm com 0,1% BER
- Velocidade Assíncrono: 2,1Mbps(Max)/160Kbps
- Velocidade Síncrono: 1Mbps/1Mbps
- Segurança: Autentificação e Encriptação
- Perfil: Porta Serial Bluetooth
- CSR chip: Bluetooth v2.0
- Banda de Onda: 2,4Hhz-2,8Ghz, Banda ISM
- Tensão: 3,3v (2,7-4.2v)
- Corrente: Pareado 35mA; Conectado 8mA
- Temperatura: -40 ~ +105°C
- Alcance: 10m
- Baud Rate:
4800;9600;19200;38400;57600;115200;230400;460
800;921600;1382400
- Dimensões: 26,9 x 13 x 2,2mm
- Peso: 9,6g
- Suporta modo mestre e escravo
Funcionalidade
Usa links de rádio de curto alcance
Robustez, baixa complexidade,
Baixo consumo de energia e baixo custo.
Projetado para operar em ambientes ruidosos usa um
reconhecimento rápido.
Frequência 2.4Ghz
Referência tecnológica, IEEE802.11 WLAN
(Wireless Rede Local).
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III. OBJETIVOS
Objetivo Geral – Coletar Informações de uma região
específica, processar a informação e transmiti-la para um ou
mais pontos de acesso.
Objetivo Específico – Simular a comunicação entre pontos
com sensores e definindo rota e operações a serem
executadas.
IV. METODOLOGIA
OBJETO USADO PARA IDEALIZAÇÃO DO USO DE
SIMULADORES DE REDES SEM FIO BASEADA EM
BLUETOOTH
O projeto tomado por base é um sistema de abertura de
portas utilizando o RFID (Identificador por
radiofreqüência), que identifica o usuário para o acesso há
um determinado ambiente. Para ter acesso é necessário o
cadastramento de uma tag de acesso no banco de dados,
neste trabalho foi utilizado o XAMPP e o MySql como
servidor para cadastramento das tags a aplicação utilizada
foi a Android para dispositivos móveis, lembrando que é
possível usar outra tecnologia como o HTML5 para
desenvolver a aplicação e o protocolo de comunicação
usado para a requisição é o HTTP.
Segue abaixo a imagem do protótipo utilizado.
Protótipo de porta utilizando RFID
Painel de Acrílico do dispositivo
Servo Motor de 180º
V. REQUISITOS FUNCIONAIS
Requisitos Funcionais de Hardware
Servo Motor de 180º
Arduíno UNO
Protoboard
Jumpers
Moldura de Madeira
Fechadura Comum
Shield Ethernet
Leds
Tag de Reconhecimento
Módulo RFID
Button
Módulo Bluetooth JY-MCU RS232
Chave tipo gorje ou gorja
Ferramentas Utilizadas na Aplicação
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XAMMP
MySQL
APPINVATOR ou Android STUDIO
SUBLIME TEXT
Requisitos Funcionais de Software
Manter Usuário
Manter Perfil do Usuário
Relatório
Manter Reserva
Autenticação Usuário
Manter Laboratório
Registro de Acesso ao Laboratório
Requisitos Usado na Simulação de Sensores
Simulador de Nodos OPNET.
Cenário de Nodos
Cenário Utilizado para a Simulação
Os nós mestres representam os andares do prédio e os outros
nós representam as salas do prédio.
Cenário Geral
Nodos detalhados por andar
Cenário Bluetooth
Cenário Físico
Módulo Bluetooth RS 232 usado no Arduíno
UTILIZANDO O BLUETOOTH E ANDROID
Segue no anexo deste trabalho o processo utilizado para
captura dos dados obtidos em pesquisa.
Foram utilizados 8 dias para obter os resultados estatístico ao
simular a rede.
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Utilização do Bluetooth e Android
Ao Utilizar o módulo Bluetooth as portas TX1 e RX1 devem
ser pré-definidas e invertidas onde TX1 recebe RX1 e RX1
recebe TX1 como mostra no esquema elétrico do projeto
representado nos resultados obtidos e a alimentado através de
3.3v. Vale ressaltar que para configurar e utilizar o módulo
bluetooth não é necessário configurar portas de
comunicações, não necessita nenhum tratamento no
endereço Mac, apenas desenvolver o código de comunicação
do módulo bluetooth que será reconhecido como HC-06 e a
senha padrão 1234 com o aparelho mobile.
Ao utilizar o módulo JY-MCU é possível visualizar vários
dispositivos bluetooth num raio de 10 metros porém no
código mesmo fazendo requisições de conexões para mais de
um dispositivo uma vez estabelecida a conexão um outro
dispositivo só poderá se conectar se o dispositivo anterior
estiver desconectado.
Tela de Acionamento de Portas
A figura apresentada anteriormente foi desenvolvida através
do appinvetor uma IDE simples desenvolvida pelo MIT e
fácil iteração.
Para o desenvolvimento do app Portas Automatizadas o
APPInvator é funcional e confiável uma outra ferramenta é o
Android Studio possui atualizações quanto ao Eclipse
existem inúmeros erros na compilação.
VI. RESULTADOS OBTIDOS
SIMULADOR OPNET
Ao simular os nodos usando o opnet 14.1 é possível modelar
toda a estrutura de redes porém ao definir a os critérios de
simulação os resultados não são obtidos apresentando erros
na simulação. Porém tratando-se de recursos o opnet 14.1 é
completo.
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Erro apresentado no Simulador OPNET 14.1
Atualmente existe várias versões de opnet 9.1, 14.1 , 16.1, na
simulação deste trabalho foi utilizado a versão 14.1 que
apresentou erros e a versão 9.1 que apresentou resultados
apresentados posteriormente.
Segue as imagens obtidas:
Simulador OPNET 9.1
Simulando o cenário de um edifício com 4 andares e até 8
portas por ambiente respeitando os critérios da tecnologia
bluetooth podemos obter os seguintes resultados através do
protocolo UDP.
Estrutura e Resultados obtidos na Simulação
Como mostra a figura anterior o opnet mostra os resultados
estatísticos da rede ao simular os nodos.
SIMULADOR NS2
O simulador NS2 é um simulador de eventos discretos ,
gratuito e com código fonte aberto desenvolvido pela
Universidade Berkeley. Sua utilização simula tecnologia com
fio e sem fio e utiliza protocolos TCP e UDP.
A linguagem usada no simulador NS é o C++ e OTCL
(Object-oriented Tool Command Language) , para uso
como frontend, desenvolvida pelo MIT.
Segue abaixo um a simulação simples entre dois nós.
Simulação NS2
CÓDIGO NS2 SIMULADO E COMENTADO
# Simulação entre dois nós------------------------------------
# Ajuste da variável------------------
set ns [new Simulator]
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# Base construída para animação gráfica é
opcional-------------
set nf [open out.nam w]
$ns namtrace-all $nf
# Informa ao simulador para gravar no formato
NAM--------------
set tf [open out.tr w]
$ns trace-all $tf
# Criação de Nós-----------------------------------------------
set n0 [$ns node]
set n1 [$ns node]
# Tipo de enlace neste caso fullduplex-------------------------
$ns duplex-link $n0 $n1 1Mb 10ms DropTail
# Criação de agente de transporte neste caso UDP--------------
set udp0 [new Agent/UDP]
$ns attach-agent $n0 $udp0
# Ligação entre os nós n1 e o receptor neste caso o null-------
set null0 [new Agent/Null]
$ns attach-agent $n1 $null0
# Estabelece o canal de comunicação----------------------------
$ns connect $udp0 $null0
# Criação de um tráfego CBR (Constant Bit Rate), que
geralmente é
utilizado para streaming de áudio e/ou vídeo--------------------
set cbr0 [new Application/Traffic/CBR]
$cbr0 set packetSize_ 50010
$cbr0 set interval_ 0.005
# Anexando a aplicação na camada de transporte--------------
$cbr0 attach-agent $udp0
# Tratamento do tempo no envio de pacotes---------------------
$ns at 0.5 "$cbr0 start"
$ns at 4.5 "$cbr0 stop"
$ns at 5.0 "finish"
# Executa a simulação-------------------------------------------
proc finish {} {
global ns nf
$ns flush-trace
close $nf
exec nam out.nam &
exit 0
}
$ns run
Simulação de nodos através de radio freqüência
A simulação apresentada na figura anterior encontra-se no
anexo.
SIMULADOR OMNET++
Abaixo segue uma simulação entre os nodos usando o
Omnet++
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Simulação de Nodos Omnet++
void Txc10::forwardMessage(cMessage *msg){
// vetor de saída
int n = gateSize("out");
// origem e destino menos ele mesmo.
int k = intuniform(0,n-1);
// O valor que representa 1 é origem e 4 é destino
int d = intuniform(1,4);
// se o pacote encontra-se no nó mestre 1 então.
if (getIndex()==1){ EV << "Forwarding message " << msg << " on port out[" << d << "]\n"; send(msg, "out", d);
} else {
EV << "Forwarding message " << msg << " on port out[" << k << "]\n"; send(msg, "out", k);
}
ESQUEMA ELÉTRICO PARA ACIONAMENTO DE
PORTAS AUTOMATIZADAS UTILIZANDO SERVO
MOTOR, BLUETOOTH E RFID
Abaixo é possível visualizar o esquema elétrico para portas
automatizada funcional. No esquema existe algumas
observações como o botão que representa um sensor
magnético e as predefinições das entradas do módulo
Bluetooth e RFID caso utilize as duas tecnologias.
Esquema Bluetooth e RFID para Abertura de Portas
Utilizando servo motor
VII. CONCLUSÃO
A rede de sensores é uma solução para realizar coletas de
informações e mapeamentos em determinadas áreas, O
estudo de sensores é amplo e sua aplicação é adequada
conforme um ambiente para estudo que será explorado e não
podemos deixar de citar as limitações computacionais.
Existem inúmeras arquiteturas de rede de sensores que estão
presentes na aviação, indústria, Meios ambientais e etc.
Para desenvolver uma rede de sensores é necessário
conhecer a tecnologia que será utilizada, desenvolver um
cenário. No mercado existem simuladores para o auxilio do
desenvolvimento da rede de sensores que facilita a concepção
no desenvolvimento.
Uma rede de sensores trabalha com vários nós que se
comunicam com o nó mestre até chegar ao controle. Os
controles atuam com os sensores que por sua vez age sobre os
atuadores. Ao desenvolver uma rede sem fio usando a
tecnologia Bluetooth a tecnologia permite a conexão de 8
dispositivos formando uma rede chamada de piconet. Onde
desenvolver uma rede com essa tecnologia é possível
visualizar vantagens e desvantagens. Uma dessas vantagens é
o fato de não ser uma rede cabeada e os nós conversarem
entre si e uma desvantagem é o curto alcance.
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Mesmo o Bluetooth uma vez estabelecida a conexão e só
permitir o acesso a outro dispositivo depois de desconectado
ao utilizar os simuladores é possível perceber o
comportamento dessas redes. Porém na simulação existem
limitações na usabilidade, neste projeto de acordo com os
estudos e levantamentos na usabilidade da tecnologia
Bluetooth o simulador que atende com um cenário mais
completo é o NS2, quanto ao cenário para o RFID o mais
adequado é o simulador Omnet++.
Em ambas aplicações é possível a aplicação o importante é a
definição do cenário e a concepção do simulador para aplicar
no projeto desejado.
AGRADECIMENTOS
Aos alunos do curso da Especialização em Sistemas
Computacionais - UEFS que fazem a dinâmica PBL com
resultados significativos para o trabalho em grupo. Aos
Professores pela disponibilidade e pelo direcionamento
acadêmico proposto na disciplina de Engenharia de Redes.
REFERÊNCIAS
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[2] KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores
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Wesley, 2006, 548p. ISBN 858863910-6 (broch.)
[3] TANENBAUM. Andrew S. Redes de Computadores. Rio de
Janeiro: Elsevier, 2003. 945 p ISBN 8535211853.
[4] Software Development For The Mobile Market. Disponível em:http://www.bbconsult.co.uk/Mobile-Web-Software-Development.aspx. Acesso em: 05 jan. 2014.
[5] Sayão, Z. (2011) “Aplicações móveis nativas x híbridas”. Disponível em: http://itweb.com.br/46830/aplicacoes-moveis-nativas-x-hibridas/. Acesso em: 05 jan. 2014.
[6] Sourendra Sinha, Zenon Chaczko, Ryszard Klempous, “SNIPER: A Wireless Sensor Network Simulator”,Computer Aided Systems Theory- EUROCAST , 2009, Volume 5717/2009, pp. 913-920, URL:http://www.springerlink.com/content/g27621hku0712916/
[7] E. Egea-Lopez, J. Vales-Alonso, A. S. Martinez-Sala, P. Pavon-Marino, J. Garcia-Haro;Simulation Tools forWireless Sensor Networks”, Summer Simulation Multiconference, SPECTS, 2005, pp.2-9, URL: http://ait.upct.es/~eegea/pub/spects05.pdf
[8] Sangho Yi, Hong Min, Yookun Cho, Jiman Hong, “SensorMaker: A Wireless Sensor Network Simulator for
Scalable and Fine-Grained Instrumentation”, computational science and its application-ICCSA, 2008, Volume5072/2008, pp. 800-810, URL: http://www.springerlink.com/content/135t337v633v6240/
[9] Lei Shu,Chun Wu,Yan Zhang,Jiming Chen,Lei Wang,Manfred Hauswirth, “NetTopo: Beyond Simulator andVisualizer for Wireless Sensor Networks”, Future Generation Communication and Networking - FGCN , 2008,Volume1, pp. 17-20, ISBN: 978-0-7695-3431-2, URL: http://www.cs.virginia.edu/sigbed/archives/2008-10/NetTopo_SIGBEDReview.pdf
[10] OPNET - BÁSICO. Disponível em:
https://www.opnet.com/university_program/teaching_with_opnet/textbooks_and_materials/materials/OPNET_Modeler_Tutorial.pdf. Acesso em: 10 abr. 2014.
[11] Rede de Sensores sem fio. Disponível em:http://homepages.dcc.ufmg.br/~loureiro/cm/docs/sbrc03.pdf.
Acesso em: 10 abr. 2014
[12] Uma Aplicação de Redes de Sensores usando Bluetooth. Disponível em:
http://professor.ufabc.edu.br/~joao.kleinschmidt/publications/sbrt04
-1.pdf. Acesso em: 10 Abr. 2014
[13] Aplicação de Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). Disponível em: http://www2.ic.uff.br/~eoliveira/Publicacoes/ICECE_07b.pdf
Acesso em: 10 abr. 2014.
[14] Aplicação de Redes de Sensores para Engenharia Ambiental. Disponível em: http://www2.ic.uff.br/~eoliveira/Publicacoes/ICECE_07b.pdf Acesso em: 10 abr. 2014.
[15] Redes Bluetooth: Modelagem, Desempenho e Aplicações. KLEINSCHMIDT, João Henrique. Disponível em: http://www.ppgia.pucpr.br/lib/exe/fetch.php?media=dissertacoes:2005:2004_joaokleinchmidt.pdf
Acesso em: 10 abr. 2014.
[16] Carrilho, Eduardo, “Material de aula da disciplina Automação de Sistemas e Instrumentação Industrial”, Curso de engenharia elétrica no IME, São Paulo. Disponível em: http://aquarius.ime.eb.br/~aecc/Automacao/index.html
Acesso em: 10 abr. 2014.
[17] SENAI FORMADORES, 2005. Fundamentos de Automação Industrial. Disponível em: http://www.senaiformadores.com.br/Cursos/01/
Acesso em: 10 abr. 2014.
[18] The IEEE 802.15.4 OPNET Simulation Model: Reference Guide v2.0.
15 de 21
[19]Tutorial Opnet . Disponível em: http://www.youtube.com/watch?v=IjKRUyskhA4 Acesso: 14/04/14
CÓDIGO NS2 UTILIZADO PARA SIMULAÇÃO
# This script is created by NSG2 beta1
#===================================
# Simulation parameters setup
#===================================
set val(chan) Channel/WirelessChannel;
# channel type
set val(prop) Propagation/TwoRayGround;
# radio-propagation model
set val(netif) Phy/WirelessPhy;
# network interface type
set val(mac) Mac/802_11;
# MAC type
set val(ifq) Queue/DropTail/PriQueue;
# interface queue type
set val(ll) LL;
# link layer type
set val(ant) Antenna/OmniAntenna;
# antenna model
set val(ifqlen) 50;
# max packet in ifq
set val(nn) 11;
# number of mobilenodes
set val(rp) AODV;
# routing protocol
set val(x) 1060;
# X dimension of topography
set val(y) 565;
# Y dimension of topography
set val(stop) 10.0;
# time of simulation end
#===================================
# Initialization
#===================================
#Create a ns simulator
set ns [new Simulator]
#Setup topography object
set topo [new Topography]
$topo load_flatgrid
$val(x) $val(y)
create-god $val(nn)
#Open the NS trace file
set tracefile [open /home/ns/ns-allinone-2.35/sabadao.tr w]
$ns trace-all $tracefile
#Open the NAM trace file
set namfile [open /home/ns/ns-allinone-2.35/sabadao.nam w]
$ns namtrace-all $namfile
$ns namtrace-all-wireless
$namfile $val(x) $val(y)
set chan [new $val(chan)];
#Create wireless channel
#===================================
# Mobile node parameter setup
#===================================
$ns node-config -adhocRouting
$val(rp) \
-llType
$val(ll) \
-macType
$val(mac) \
-ifqType
$val(ifq) \
-ifqLen
$val(ifqlen) \
-antType
$val(ant) \
-propType
$val(prop) \
-phyType
$val(netif) \
-channel
$chan \
-topoInstance
$topo \
-agentTrace ON \
16 de 21
-routerTrace ON \
-macTrace ON \
-movementTrace ON
#===================================
# Nodes Definition
#===================================
#Criacao dos nós
set n0 [$ns node]
$n0 set X_ -240
$n0 set Y_ 65
$n0 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n0 label S03"
$ns initial_node_pos
$n0 50
set n1 [$ns node]
$n1 set X_ -40
$n1 set Y_ 65
$n1 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n1 label S02"
$ns initial_node_pos
$n1 50
set n2 [$ns node]
$n2 set X_ 160
$n2 set Y_ 65
$n2 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n2 label S01"
$ns initial_node_pos
$n2 50
set n3 [$ns node]
$n3 set X_ 360
$n3 set Y_ 65
$n3 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n3 label Porta01"
$ns initial_node_pos
$n3 50
$n3 color "blue"
$ns at 1.0 "
$n3 color blue"
set n4 [$ns node]
$n4 set X_ 560
$n4 set Y_ 65
$n4 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n4 label Controler"
$ns initial_node_pos
$n4 50
$n4 color "red"
$ns at 0.0 "
$n4 color red"
set n5 [$ns node]
$n5 set X_ 760
$n5 set Y_ 465
$n5 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n5 label S05"
$ns initial_node_pos
$n5 50
set n6 [$ns node]
$n6 set X_ 760
$n6 set Y_ 265
$n6 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n6 label S04"
$ns initial_node_pos
$n6 50
set n7 [$ns node]
$n7 set X_ 960
$n7 set Y_ 265
$n7 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n7 label S06"
$ns initial_node_pos
$n7 50
17 de 21
set n8 [$ns node]
$n8 set X_ 760
$n8 set Y_ 65
$n8 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n8 label Porta02"
$ns initial_node_pos
$n8 50
$n8 color "blue"
$ns at 1.0 "
$n8 color blue"
set n9 [$ns node]
$n9 set X_ 560
$n9 set Y_ -135
$n9 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n9 label Porta03"
$ns initial_node_pos
$n9 50
$n9 color "blue"
$ns at 1.0 "
$n9 color blue"
set n10 [$ns node]
$n10 set X_ 560
$n10 set Y_ -335
$n10 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n10 label S07"
$ns initial_node_pos
$n10 50
set n11 [$ns node]
$n11 set X_ 760
$n11 set Y_ -335
$n11 set Z_ 0.0
$ns at 0.0 "
$n11 label S08"
$ns initial_node_pos
$n11 50
#===================================
# Agents Definition
#===================================
#Setup a UDP connection
set udp0 [new Agent/UDP]
$ns attach-agent
$n0 $udp0
set null0 [new Agent/Null]
$ns attach-agent
$n4 $null0
$ns connect $udp0 $null0
$udp0
set packetSize_ 500
set udp1 [new Agent/UDP]
$ns attach-agent
$n4 $udp1
set null1 [new Agent/Null]
$ns attach-agent
$n11 $null1
$ns connect $udp1 $null1
$udp1
set packetSize_ 500
set udp2 [new Agent/UDP]
$ns attach-agent
$n7 $udp2
set null2 [new Agent/Null]
$ns attach-agent
$n4 $null2
$ns connect $udp2
$null2 $udp2
set packetSize_ 500
#===================================
# Applications Definition
#===================================
#Setup a CBR - Aplicação de Video
set cbr0 [new Application/Traffic/CBR]
$cbr0 attach-agent $udp0
$ns at 1.0 "$cbr0 start"
$ns at 5.0 "
$cbr0 stop"
18 de 21
set cbr1 [new Application/Traffic/CBR]
$cbr1 attach-agent $udp1
$ns at 1.0 "$cbr1 start"
$ns at 5.0 "
$cbr1 stop"
set cbr2 [new Application/Traffic/CBR]
$cbr2 attach-agent $udp2
$ns at 1.0 "
$cbr2 start"
$ns at 5.0 "$cbr2 stop"
#===================================
# Termination
#===================================
#Define a 'finish' procedure
proc finish {}{
global ns tracefile namfile
$ns flush-trace
close
$tracefile
close
$namfile
exec nam /home/ns/ns-allinone-2.35/sabadao.nam &
exit 0
}
for {set i 0} {$i < $val(nn) } { incr i }
{
$ns at $val(stop) "\$n$i reset"
}
$ns at $val(stop) "$ns nam-end-wireless $val(stop)"
$ns at $val(stop) "finish"
$ns at $val(stop) "puts \"done\" ;
$ns halt"
$ns run
Anexo
ESQUEMA ELÉTRICO GERAL DO PROTÓTIPO
