Aplicaciones de Redes de Sensores Inalmbricos y Dispositivos MvilesAgustn J. Gonzlez Departamento de Electrnica Universidad Tcnica Federico Santa Mara

Contenidos

Redes mviles y multi-hops Redes de Sensores Inalmbricos

Hardware y estndares

Aplicaciones

Agricultura de precisin Monitorizacin de camiones mineros Hardware

Dispositivos Mviles

Aplicaciones

Monitorizacin del aprendizaje en salas de clases Asistente de compras Asistente mdico en cirugas al crneo2

Redes Mviles

Redes Mviles (Mobile ad hoc networks, MANET): en este modelo dispositivos mviles se auto organizan para crear una red aprovechando sus interfaces inalmbricas, sin un requerimiento de infraestructura pre-instalada. stas asumen el uso de redes en aplicaciones para gran nmero de clientes y que los nodos estarn en todas partes (densos y activos) Esto no ha ocurrido an.

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Redes Multihops

Las redes Multihop hacen referencia a un modelo de comunicacin extremo a extremo. Aqu los paquetes son re-enviados con ayuda de los nodos de la red hasta llegar al destino. Dispositivos no directamente conectados se pueden comunicar re-enviando su trfico va una secuencia de dispositivos intermedios. Esta idea ha sido usada en varias soluciones comerciales. Ejemplos: Redes oportunistas, vehiculares, y de sensores.4

Redes de Sensores Inalmbricos (WSN)

La idea es monitorizar, estudiar, y controlar eventos y fenmenos. Un nmero de nodos sensores son puestos de manera densa y posiblemente aleatoria dentro de un rea. Informacin recolectada por sensores es enviada a un nodo sumidero y a travs de ste llevada a Internet. Tecnologa habilitadora: MOTE5

WSN y Motes: Hardware

Avances en redes e integracin de la electrnica permiten crear nodos pequeos, flexibles, de bajo costo que interactan con su ambiente a travs de sensores, actuadores y comunicacin => Motes Meta en consumo energtico => un ao de operacin desatendida o ms.6

Una plataforma: Tmote Sky

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Otra plataforma: SUN Spot

Small Programmable Object Technology

Acelermetro de 2G/6G 3ejes (x,y,z) 512K RAM, 4M Flash Sensores: temperatura y luz J2ME

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Estndares

Capas fsica y MAC: IEEE 802.15.4, Optimizadas para bajo costo, baja potencia y desempeo inalmbrico robusto.250 kb/s 2.4 GHz 900 and 868 MHz

ZigBee (2004) construido sobre 802.15.4 e incluye un stack de protocolo de red completo para WSN orientado a redes de sensores y control. ZigBee Pro (dic. 2007) mejora algoritmos de direccionamiento y ruteoelo.utfsm.cl 9

40 kb/s and 20 kb/s

Agricultura de Precisin: El problemaRecoleccin manual de datos

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Agricultura de Precisin: SolucionesNodo

Nodo Nodo

Nodo

Nodo

Nodo

Nodo

Nodo Nodo

GTWNodo

Nodo

Estacin meteorolgicaelo.utfsm.cl 11

Dificultades abordadas

Aplicacin debe responder a las variaciones de su entorno. Recursos limitados (memoria, energa) Confiabilidad (nodos desatendida) Requerimientos de tiempo real Propagacin e interferencia de seales de RFTiny OSPlataforma Mote

NesC

Aplicacinelo.utfsm.cl 12

Resultado

Memoria de Jos Ulloa Aplicacin adquisidora de datos En colaboracin con Wiseconn Producto: WiseFieldelo.utfsm.cl 13

Arquitectura GeneralNode 1Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3 Acquisition system Gateway WSN/Ethernet Nodos autnomos (meses/aos) LAN Oficinas DB

Monitor/control/ alarms

Node n Sensor 1 Sensor 2 Sensor 3

Internet

Remote Monitor 1elo.utfsm.cl

Remote Monitor n14

Nuevo requerimiento de clientesQu pasa si un cliente tiene varios campos disjuntos?

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Agricultura de Precisin: ExtensinUsamos un gateway WSN-GPRS

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Arquitectura

RS-232

Usamos un modem GSM/GPRSelo.utfsm.cl 17

Resultado

Memoria de Csar Len Versin mejorada de WiseField Principales problemas: confiabilidad del enlace GPRS => Tuvo de superar el rechazo de conexiones y lmites en tamaos de paquetes. En colaboracin con Wiseconnelo.utfsm.cl 18

Necesidad de Gateway WSN/Ethernet

Escenario 1:Nodo

Nodo Nodo

Nodo

Interior Exterior USBGTWNodo

Nodo

Nodo

Nodo

Nodo

Nodo

Cmo hacer esta conexin ms larga?

Nodo

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Necesidad de Gateway WSN/Ethernet

Escenario 2:Field A Gateways Para hacer tnel

Red vista como un campo ms grandeInternet

Field B

Oficinas

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Solucin: Gateway WSN/Ethernet:

Memoria de Guillermo Bustos

Gateway Ethernet/Serial Sistema OEM implementa modelo cliente servidor Original Equipment Manufacturerelo.utfsm.cl 21

Monitorizacin de Temperatura y Presin de Neumticos de Camiones Mineros

Memoria de Alejandro Alvia Neumticos entre los suministros ms caros. l integr hardware e implement protocoloWireless link

Tambin es una Red de Sensores Inalmbricos Sensores: OEM de Freescale Microcontrolador TI RF Module OEM de Aerocomm

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Aplicaciones usando Dispositivos MvilesAgustn J. Gonzlez Departamento de Electrnica

Potencial de los dispositivos mviles

Nuestra visin: Equipo electrnico porttil y programable, con sistema de visualizacin y perifricos de entrada como teclado, cmara y otros.

(Telfonos mviles, PDAs, Pocket PC, Tablet PC)elo.utfsm.cl 24

Dispositivos mviles en el tiempo: AyerCelular PDA

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Dispositivos mviles en el tiempo: Hoy

No podemos distinguir diferencia entre elloselo.utfsm.cl 26

Celulares disponibles...iPhone Samsung i900

Nokia N95

Nokia N98

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El FuturoUn juego de Nokia...

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Desarrollo vertiginoso

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Pantallas flexible de Sony

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Accesorios lser: teclado virtual

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Accesorios: proyector lser incorporado

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El dispositivo mvil estndar futuro

Sistema de visualizacin de alta resolucin (pantallas, mini proyectores) ...todas estas capacidades (teclados, Sistemas avanzados de entradageneran una pantallas tctiles, reconocimiento de voz y de cantidad ilimitada de nuevas seas, etc.) aplicaciones... Sistemas de comunicacin digital (datos, voz y video) bajo mltiples estndares. Perifricos de alto rendimiento (cmara, lector de cdigos de barra, sensores, etc.)elo.utfsm.cl 33

Muchos recursos disponibles

Ustedes los pueden programar Pueden usar Java J2ME, C, C++, C#.

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Monitorizacin del aprendizaje en Clases

Memoria de Bruno Mundaca Medicin In-situ del aprendizaje usando dispositivos mviles Escenario: profesores normalmente hacen preguntas de respuesta corta. Usemos la tecnologa.

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Arquitectura

Estudiantes

Profesor

En el lado del alumno usamos: Java 2 MicroEdition Se requiere soporte Java y bluetooth

En el servidor: API Bluecove API para Windows OS API Avetana para Linux OS36

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Resultado

Pregunta al aireRespuestas Teacher ve estadsticaelo.utfsm.cl 37

Asistente en negocio

SmartShopping: Sistema de HP(Mayo 2007)Mapa con localizacin de productos

Lista de compras

Usemos los celulareselo.utfsm.cl

Precios basados en registro del clientes

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Nuestro Asistente de Compras

Red instalada en tienda/supermercado. Celular se conecta e intercambia informacin, e.g. productos previos. Casos de uso:

El cliente puede consultar precios a partir del cdigo de barras. Lista de compras ordenada para minimizar recorrido

Demostrar cdigo de barraselo.utfsm.cl 39

Otra Aplicacin: Telemonitoreo de pacientesCentro de saludPablo Roncagliolo: Estudiante Ph.D. INTERNET Proveedor de Servicio Mvil GSM/GPRS

Circuito de Captura

SENSORAbril 2009 elo.utfsm.cl

Dispositivo Mvil -Adquisiscin -Procesamiento -Transmisin40

Primer PrototipoSensor

Circuito de Adaptacinelo.utfsm.cl 41

Sistema prototipoNokia 6620 IPAQ 3715

SonyEricsson637

Nokia 6670

Probado en varios telfonos

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Resultados

Captura y despliegue del pulso

Seal en celularelo.utfsm.cl 43

Emergency Remote Pre-Hospital Assistance

ERPHA

La primera hora despus del accidente puede hacer la diferencia entre la vida y la muerte.

3G

ERPHA propone un sistema integro de informacin instantnea disponible en el centro hospitalario desde el primer momento, utilizando tecnologas de punta.

Realidad aumentada con Dispositivos mviles

Realidad Aumentada: agregar informacin a lo que ya vemos a travs de una cmara. Ejemplos:

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Ahora con dispositivos mviles

2000 2004 Austria

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Aplicaciones de realidad aumentadaRestos de una Iglesia Antigua Pueden ser vistos as

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Museos

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Museos

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Juegos

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Aplicacin en entrenamientoControl de Escala de Voltaje

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Mhring 2004, Bauhaus Universityelo.utfsm.cl 52

J2ME based Nokia 6600 Bluetooth Henrysson 2005, Linkping University, Suecia elo.utfsm.cl 53

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Nuestra aplicacin: Ciruga al Crneo

Objetivo: Ayudar al cirujano a encontrar el punto de ataque

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Sistema propuesto

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Escenario de uso

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Resultado esperado

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Algunos resultados: proyeccin de Imagen sobre patrn 2D

Quieren verlo funcionando.

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Ahora proyeccin 3D

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Gracias por vuestra atencinAgustn J. Gonzlez

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