Según las características bajo las que se creó la interfaz de monitoreo se realizó una prueba sobre la red tanto en interior como en exterior.
Para efectuar dicha prueba se llevó a cabo primeramente la configuración de cada dispositivo según su propósito. Una vez configurados los dispositivos de la red se estableció la topología sobre la cual se trabajaría y se desplegaron los nodos en la zona propuesta para las pruebas, considerando que el rango de cobertura de los dispositivos no fuese afectado.
La prueba consistió en un monitoreo continuo de la zona propuesta, en la cual la red permaneció trabajando durante aproximadamente 5 horas con pequeños
lapsos de interrupción utilizados para verificar el funcionamiento correcto de la red y sus elementos.
La topología empleada en el despliegue de la red fue una topología tipo árbol que se muestra en la figura 4.8.
Figura 4.8. Topología de árbol implementada en la red
Después de desplegados los dispositivos sensores y haber colocado el router estratégicamente, procedimos al monitoreo de la red mediante el Puerta de enlace, el cual como se mencionó anteriormente es el dispositivo que actuaría como director de la red y enlace hacia otras redes, así para establecer el enlace hacia la PC se empleó la interfaz serial UART RS-232 a través de un cable DB9 a USB.
Realizada esta conexión se configuro la interfaz considerando las especificaciones ya tratadas en este proyecto, seleccionando únicamente el puerto
que correspondiera a la conexión Puerta de enlace-PC y estableciendo el inicio de la comunicación Serial y así finalmente verificar la lectura de tramas y el monitoreo de la temperatura registrada por cada dispositivo sensor (Figura 4.9).
Además, periódicamente los datos recolectados fueron almacenados en un archivo de texto lo que permitiría su consulta posterior (Figura 4.10).
Figura 4.9. Interfaz del sistema de monitoreo operando con cinco dispositivos sensores.
Figura 4.10.Los datos son guardados en archivos .txt
Y aunado a esto realizar la interpretación grafica para observar el comportamiento de los dispositivos sensores en ambiente donde los cambios de temperatura fueran fácilmente registrados sin perjudicar el equipo. (Figura 4.11)
Figura 4.11. Interpretación grafica de los datos recolectados
CONCLUSIONES
A continuación se realiza un análisis acerca de los resultados obtenidos en el transcurso del proyecto y sobre la tecnología 802.15.4/ZigBee, esto dejando líneas de investigación para dar continuidad a este trabajo.
Una vez finalizado el desarrollo de la aplicación se visualizan los parámetros obtenidos y reportan las tramas enviadas con su dirección de cada uno de los dispositivos sensores, nodos, en redes IEEE 802.15.4 y comprobando el funcionamiento de la red, se llegó a las siguientes conclusiones:
Debido a su bajo consumo se destaca la Tecnología ZigBee, lo cual aumenta la autonomía de las baterías de los dispositivos respecto a otras tecnologías inalámbricas.
Una de las características importantes es el bajo costo de producción, ya que están equipados con microcontroladores sencillos y transceptores de muy baja potencia.
Conforme a las características mencionadas y debido a la sencillez referida al desarrollo de aplicaciones, hacen a esta tecnología la indicada para aplicar en áreas en plena expansión, como la domótica, inmótica (automatización de edificios) o para aplicaciones médicas mediante redes de área personal.
Una característica igualmente importante es la posibilidad de crear redes balizadas, en las que optimizan el consumo de energía en coordinadores de red como en routers. Sin embargo al día de hoy existen pocos fabricantes que produzcan dispositivos con estas características implementadas directamente sobre ZigBee. Para permitir toda esta funcionalidad debemos prescindir de las funcionalidades de las altas capas de ZigBee y requerimos el empleo de protocolos simplificados basados en la norma IEEE 802.15.4, como es el caso de Z-Stack
además de crear topologías tipo estrella, puede crear redes con topología tipo árbol, lo cual sirve para aumentar la cobertura de la red y poder evitar obstáculos que perjudiquen la comunicación entre los dispositivos de la red.
En lo que respecta a la interfaz de usuario diseñada en Visual Studio, esta cumplió su objetivo al permitir el monitoreo de la red de sensores, así como usar la información recolectada para interpretarla y visualizarla gráficamente.
TRABAJO A FUTURO
Realizar un estudio real del consumo de dispositivos de las redes balizadas Mejora y optimización de la aplicación SensorDemo de Z-Stack para resolver problemas derivados de la asignación de direcciones cortas de red.
Creación de un módulo en la interfaz gráfica para que el usuario pueda editar parámetros específicos en donde se requiera mejorar la red establecida
Creación de una base de datos en un servidor web el cual recopile toda la información generada y entregada por la PC y que esta información sea accesible. Crear la vinculación de la base de datos con una interfaz web donde se transfiera información para propósitos de manipulación de esta.
Realizar una página web o una aplicación en un celular, en donde se pueda visualizar la información, mediante gráficas, donde se puedan realizar pronósticos respecto a días anteriores.
Seguimiento en la modificación de la programación en los elementos del Kit de Desarrollo para implementar actuadores, que desarrollaran actividades asignadas, en las terminales de los dispositivos sensores y así ejecutar ordenes remotas, las cuales podrán realizarse desde dispositivos móviles con acceso a internet
ACRÓNIMOS
ACK Acknowledge
ADC Analogic Digital Converter. Convertidor Analógico Digital AES Advanced Encryption Standard
APS Application Support
BI Beacon Interval
BO Beacon Order
BPSK Binary Phase Shift Keying CAP Contention Access Period CFP Contention-Free Period
CSMA-CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
FCS Frame Check Sequence
FFD Full-Function Devices GTS Guaranteed Time Slot
IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ISM Industrial, Scientific & Medical
LAN Local Area Network LQI Link Quality Indicator
LR-WPAN Low Rate Wireless Personal Area Network
MAC Medium Access Control. Control de Acceso al Medio MAN Metropolitan Area Network. Red de Área Metropolitana
MFR MAC Footer
MHR MAC Header
O-QPSK Orthogonal Quadrature Phase Shift Keying PAN Personal Area Network Red de Área Personal
PC Personal Computer
PDA Personal Digital Assistant
PHR Physical Header
PPDU PHY Protocol Data Unit. Unidad de Protocolo de Datos Físico PWM Pulse Width Modulator
RFD Reduced Function Device RFD Reduced-Function Devices RIS Redes Inalámbricas de Sensores SD Superframe Duration
SFR Special Function Register
SO Superframe Order
SoC System on Chip
SRAM Static Random-Access Memory
UART Universal Asynchronous Receive Transmit
USART Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter USB Universal Serial Bus
WBAN Wireless Body Area Network. Red Inalámbrica de Área Corporal WLAN Wireless Local Area Network. Red de Área Locas
WPAN Wireless Personal Area Network. Red de Area Personal WSN Wireless Sensor Network. Red Inalámbrica de Sensores
ZC Coordinador ZigBee
ZDK ZigBee Development Kit ZDO ZigBee Device Object ZED Dispositivo final
BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
Texas Instruments. “CC2530ZDK User´s Guide (Rev. B)”, 2010.
Documento en formato PDF accesible por internet en la dirección: http://www.ti.com/tool/cc2530ZDK
Texas Instruments. “CC253x System-on-Chip Solution for 2.4 GHz IEEE 802.15.4 and ZigBee Application”, 2010.
Documento en formato PDF accesible por internet en la dirección: http://www.ti.com/lit/ug/swru191/swru191.pdfsrw191.pdf
Texas Instruments. “SmartRF05 Evaluation Board User´s Guide”, 2010.
Documento en formato PDF accesible por internet en la dirección: http://www.ti.com/lit/ug/swru210a/swru210a.pdf
A fully compliant ZigBee 2012 solution: Z-Stack http://www.ti.com/tool/z-stack
CC2530 ZigBee Development Kit User’s Guide http://www.ti.com/lit/ug/swru209b/swru209b.pdf IAR Embedded Workbench for 8051
http://www.iar.com/Products/IAR-Embedded-Workbench/8051/
http://www.embeddedcraft.org/UsingIAREmbeddedWorkbenchPART1.pdf Tutorial: Explorar el IDE de Visual Studio con C#
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/jj153219.aspx
http://msdn.microsoft.com/es-es/library/k4cbh4dh(v=vs.100).aspx
Enciclopedia De Microsoft Visual C#. Francisco Javier Ceballos, Coedición: Alfaomega, Ra-Ma / 3ª. Edición
Redes Inalámbricas de Sensores: Teoría y Aplicación práctica. Roberto Fernández Martínez, Universidad de la Rioja / Servicio de Publicaciones 2009