Evaluación de Comunicaciones   Heterogéneas para el Despliegue de     Redes de Sensores en Entornos              Industria...
Índice• Introducción• Entorno industrial de pruebas• Conectividad inalámbrica de red de sensores• Comunicaciones inalámbri...
Introducción
Introducción•   Proyecto FASyS (Fábrica Absolutamente Segura y Saludable)     – Desarrollo de un nuevo modelo de fábrica q...
Introducción•   Necesidad de análisis de condiciones de propagación y conectividad     – Extensa campaña de medidas con di...
Entorno industrial de pruebas
Entorno industrial de pruebas•   Fábrica de 10.000 m2 (GORATU, fabricante de máquina herramienta)     – Muro perimetral y ...
Conectividad inalámbrica de red de sensores
Conectividad inalámbrica de red de sensores•   Evaluación de motes 802.15.4 para el estudio de conectividad WSN     – Comp...
Conectividad inalámbrica de red de sensores•                    Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos estáticos ...
Conectividad inalámbrica de red de sensores           •           Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos móviles ...
Conectividad inalámbrica de red de sensores•                    Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos móviles   ...
Comunicaciones inalámbricas para             distribución de datos
Comunicaciones inalámbricas para distribución de datos •   Equipamiento experimental para pruebas con WiMAX     – Alvarion...
Comunicaciones inalámbricas para distribución de datos •   Evaluación de rendimiento WiMAX     – Transmisión  FTP de fiche...
Conectividad inalámbrica backhaul
Conectividad inalámbrica backhaul •   Equipamiento experimental para pruebas con HSDPA     – Terminal Nokia 6720c (symbian...
Conectividad inalámbrica backhaul•   Evaluación de rendimiento HSDPA    – Descarga de fichero en el exterior e interior de...
Conclusiones
Conclusiones• Tecnologías de monitorización móvil y distribuidas   – Gran potencial para mejorar la salud de los trabajado...
Gracias por su atenciónEste trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e       Innovación a través del proyec...
Conectividad inalámbrica de red de sensores•    Posicionamiento en interior con la herramienta Nemo Handy      – Instalada...
Conectividad inalámbrica de red de sensores•                     Rendimiento de las comunicaciones con nodos en movilidad ...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

EVALUACIÓN DE COMUNICACIONES HETEROGÉNEAS PARA EL DESPLIEGUE DE REDES DE SENSORES EN ENTORNOS INDUSTRIALES

508 views

Published on

0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
508
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
4
Actions
Shares
0
Downloads
9
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

EVALUACIÓN DE COMUNICACIONES HETEROGÉNEAS PARA EL DESPLIEGUE DE REDES DE SENSORES EN ENTORNOS INDUSTRIALES

  1. 1. Evaluación de Comunicaciones  Heterogéneas para el Despliegue de  Redes de Sensores en Entornos  IndustrialesMiguel Sepulcre (UMH), José Antonio Palazón (UMH), Javier Gozálvez (UMH),  Jaime Orozco (INDRA), Oscar López (NEXTEL) y Etxahun Sánchez (NEXTEL) jpalazon@umh.es
  2. 2. Índice• Introducción• Entorno industrial de pruebas• Conectividad inalámbrica de red de sensores• Comunicaciones inalámbricas para distribución de datos• Conectividad inalámbrica backhaul• Conclusiones
  3. 3. Introducción
  4. 4. Introducción• Proyecto FASyS (Fábrica Absolutamente Segura y Saludable) – Desarrollo de un nuevo modelo de fábrica que minimice los riesgos para la salud y  la seguridad del trabajador – Protocolos de prevención, soluciones de monitorización de la salud, técnicas de  procesamiento de datos, etc.• Componente tecnológico clave: sistema heterogéneo inalámbrico para  aplicaciones de monitorización móvil distribuidas – Monitorización continua del entorno de trabajo y de la salud de los trabajadores – Integración de comunicación de corto, medio y largo alcance• Retos en el desarrollo de un plataforma heterogénea de comunicaciones – Fiabilidad (adversas condiciones de propagación) – Conectividad en Tiempo‐Real (a través de múltiples tecnologías inalámbricas) – Movilidad
  5. 5. Introducción• Necesidad de análisis de condiciones de propagación y conectividad – Extensa campaña de medidas con diferentes tecnologías inalámbricas Backhaul inalámbrico HSDPA Distribución local de datos: WiMAX Monitorización Estática /Móvil:  IEEE 802.15.4
  6. 6. Entorno industrial de pruebas
  7. 7. Entorno industrial de pruebas• Fábrica de 10.000 m2 (GORATU, fabricante de máquina herramienta) – Muro perimetral y alturas de la planta cercanas a 11m – Amplios pasillos de montaje y zonas separadas por muros de hormigón – Obstáculos metálicos pueden reducir la conectividad (grúas puente,  maquinaria en proceso de montaje y elementos estructurales) Muro Grúa perimetral Grúas Muro 2m. Máquina Almacén Nodo de Máquina comunicaciones
  8. 8. Conectividad inalámbrica de red de sensores
  9. 9. Conectividad inalámbrica de red de sensores• Evaluación de motes 802.15.4 para el estudio de conectividad WSN – Comparación experimental de motes – Mote IRIS de Memsic seleccionado por su mejor rendimiento‐eficiencia • TinyOS, sistema abierto para desarrollar sobre IEEE 802.15.4 Memsic IRIS RF Transceiver AT86RF230 PHY/MAC IEEE 802.15.4 (DSSS/CSMA) Freq. band ISM 2.4GHz Transmit rate 250kbps Max. RF power 3dBm RX Sensitivity ‐101dBm
  10. 10. Conectividad inalámbrica de red de sensores• Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos estáticos – 4 posiciones diferentes del nodo TX con diferentes condiciones de propagación – Transmisión periódica 1‐ hop de paquetes – Niveles RSSI relativamente estables; con un promedio de PER<1% 0 -60 10 -65 20 -70 30Posición Y [m] 40 -75 RSSI [dBm] FA RX 50Position -80 60 FB 70 -85 80 FD -90 FA 90 FB FC 100 -95 FC 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 FD Position X [m] Posición X [m] -100 0 10 20 30 40 50 Configuración: Tiempo [s] Pt=3dBm, hRX=5m, hTX=2m, T=20ms, payload=100Bytes
  11. 11. Conectividad inalámbrica de red de sensores • Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos móviles – Emulación de un trabajador/vehículo desplazándose por la fábrica – Variación de RSSI dependiendo de distancia y de elementos obstructores • Peor rendimiento a grandes distancias (M7) y en el interior del almacén (M11) M1 M2 M3 M4 M5M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 0 -40 10 -50 20 -60 RSSI [dBm] 30 M4Position [m]Posición Y [m] 40 -70 M1 M5 50 M2 M3 M12 M8 -80 60 M9 M10 70 -90 80 M6 -100 90 M7 0 100 200 300 400 500 600 700 M11 Elapsed time [s] Tiempo [s] 100 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Configuración: Posición X [m] Position X [m] Pt=3dBm, hRX=5m, hTX=1.2m, T=20ms, payload=100Bytes
  12. 12. Conectividad inalámbrica de red de sensores• Rendimiento de comunicaciones en WSN para nodos móviles – Movilidad y baja altura de TX incrementa los niveles de PER – Niveles más elevados de PER (~8%) obtenidos a grandes distancias y en el almacén M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10M11 M12 0 10 10 PER in last5s cada 5s 20 8 Accumulated PER PER acumulado 30 M4 Position [m] Posición Y [m] 40 6 PER [%] M1 M5 50 M2 M3 M12 60 M8 4 M9 M10 70 80 M6 2 90 M7 M11 100 0 0 100 200 300 400 500 600 700 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Elapsed time [s] Position X [m] Posición X [m] Tiempo [s] Configuración: Pt=3dBm, hRX=5m, hTX=1.2m, T=20ms, payload=100Bytes
  13. 13. Comunicaciones inalámbricas para  distribución de datos
  14. 14. Comunicaciones inalámbricas para distribución de datos • Equipamiento experimental para pruebas con WiMAX – Alvarion BreezeACCESS @ 5.470‐5.725GHz (Canales de 20MHz) – Herramienta Wireshark para captura de tráfico (throughput y RSSI/SNR data) TX (Unidad de Acceso) Wireshark RX (Unidad Subscriptora)
  15. 15. Comunicaciones inalámbricas para distribución de datos • Evaluación de rendimiento WiMAX – Transmisión  FTP de fichero a máxima potencia de transmisión – Notable rendimiento y estabilidad del throughput – Influencia de la altura de RX y las condiciones de visibilidad 40 0 10 35 20 30 Throughput [Mbps] 30 Throughput [Mbits/s] Posición Y [m] Position Y [m] 25 40 TX 50 20 60 15 70 80 10 RX 90 h =5m 5 R 100 h =1m R 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 0 0 10 20 30 40 50 60 Posición X [m] Position X [m] Elapsed time [s] Tiempo [s]
  16. 16. Conectividad inalámbrica backhaul
  17. 17. Conectividad inalámbrica backhaul • Equipamiento experimental para pruebas con HSDPA – Terminal Nokia 6720c (symbian) + Nemo Handy – Herramienta Nemo Outdoor de post‐procesado – Despliegue de estaciones base UMTS/HSDPA BS1 270m 920m BS2 GORATU 1450m BS3
  18. 18. Conectividad inalámbrica backhaul• Evaluación de rendimiento HSDPA – Descarga de fichero en el exterior e interior de la fábrica – Baja potencia recibida (RSCP) y altos niveles de BLER en el interior -60 30 RSCP (active) [dBm] MAC BLER -70 20 -80 10 -90 0 Outside Inside Outside Inside Exterior Interior Exterior Interior – Compensación de la degradación de la calidad del enlace mediante la adaptación  de parámetros (potencia de transmisión, esquemas de modulación/codificación, …) 3 Thrughput [Mbps] 2 – Niveles homogéneos de throughput a  pesar de las diferentes condiciones de  1 operación y propagación  0 Outside Inside Exterior Interior
  19. 19. Conclusiones
  20. 20. Conclusiones• Tecnologías de monitorización móvil y distribuidas – Gran potencial para mejorar la salud de los trabajadores• Despliegue de soluciones inalámbricas en fábricas: reto ante  adversas condiciones de propagación y operación – Necesidad de analizar los niveles de conectividad alcanzables• Evaluación experimental de diferentes tecnologías inalámbricas  en entornos industriales – Importancia de las condiciones de movilidad, propagación y visibilidad – Influencia de la configuración del despliegue en el rendimiento
  21. 21. Gracias por su atenciónEste trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto CENIT FASyS (CEN_20091034). www.uwicore.umh.es
  22. 22. Conectividad inalámbrica de red de sensores• Posicionamiento en interior con la herramienta Nemo Handy – Instalada en el terminal móvil (Nokia 6720c) – Posicionamiento manual de todas las medidas durante los experimentos A B C D E F G H I J K L 120 100 Distancia TX-RX [m] 80 60 40 20 0 0 100 200 300 400 500 600 700 Tiempo [s]
  23. 23. Conectividad inalámbrica de red de sensores• Rendimiento de las comunicaciones con nodos en movilidad – Incremento de la potencia de transmisión • Mejora del rendimiento: disminución del PER, aunque continúan  existiendo errores • Incremento del consumo: impacto en la autonomía de los nodos 0 M11 M12 10 10 PER in last 5s Accumulated PER 20 8 30 Position Y [m] Posición Y [m] 40 6 PER [%] 50 M12 60 4 70 80 2 90 M11 100 0 0 10 20 30 40 50 60 70 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 Elapsed time [s] Position X [m] Tiempo [s] Posición X [m] Configuración: Pt=17dBm, hRX=5m, hTX=1.2m, T=20ms, payload=100Bytes

×