Simulação de Redes de Sensores Sem Fio Utilizando Bluetooth e RFID

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Simulação de Redes de Sensores Sem Fio Utilizando Bluetooth e RFID

  1. 1. 1 de 20 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 bel.jonasbonfim@gmail.com 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
  2. 2. 2 de 20 • 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 até milhares de sensores posicionados dentro do fenômeno a ser observado ou próximo a ele, que são, de fato, dispositivos compostos de transceptor, fonte de energia, unidade de sensoriamento, 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.
  3. 3. 3 de 20 A RSSF deve transmitir os dados obedecendo alguns critérios como: Confidencialidade dos Dados, Autenticação dos Dados, Integridade dos Dados, Dados Recentes. 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
  4. 4. 4 de 20 componentes que possuem limitações ao realizar processamentos e execuções específicas. 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.
  5. 5. 5 de 20 Rede Sem Fio simulando Difração, Refração, Reflexão 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.
  6. 6. 6 de 20 Micros Sensores Os novos sensores apresentam tamanhos em centímetros e a comunicação entre redes de sensores ocorre através dos nós também conhecidos como gateway. 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
  7. 7. 7 de 20 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). 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
  8. 8. 8 de 20 - 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). 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
  9. 9. 9 de 20 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 • 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
  10. 10. 10 de 20 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. 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.
  11. 11. 11 de 20 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]
  12. 12. 12 de 20 # 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++
  13. 13. 13 de 20 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.
  14. 14. 14 de 20 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 [1] http://www.ieee.org. Em 31/03/2014, 14:20h. [2] KUROSE, James F.; ROSS, Keith W. Redes de Computadores e a internet. Uma nova abordagem. 3 ed. Rio de Janeiro: A. 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 for Wireless 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, Volume 5072/2008, 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 and Visualizer 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_opne t/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.p df 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.p df 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.
  15. 15. 15 de 20 [18] The IEEE 802.15.4 OPNET Simulation Model: Reference Guide v2.0. [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
  16. 16. 16 de 20 $topo -agentTrace ON -routerTrace ON -macTrace ON -movementTrace ON #=================================== # Nodes Definition #=================================== #Criacao dos nós set n0 [$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"
  17. 17. 17 de 20 $ns initial_node_pos $n7 50 set n8 [$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"
  18. 18. 18 de 20 $ns at 5.0 " $cbr0 stop" 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
  19. 19. Anexo
  20. 20. ESQUEMA ELÉTRICO GERAL DO PROTÓTIPO

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