Implementación de una capa de red ZigBee de bajo consumo para TinyOS Autor: Daniel Fermín Piñeiro Santos Tutor: Felipe Gil Castiñeira Cotutor: Javier González Castaño CURSO 2009-2010

Contenidos Objetivos IEEE 802.15.4 Comparativa de tecnologías existentes Capa Física y MAC de IEEE 802.15.4 Relación entre ZigBee e IEEE 802.15.4 ZigBee Topologías y tipos de dispositivos Bajo consumo en ZigBee Pilas ZigBee existentes Entorno desarrollo TinyOS y nesC MICAz y MIB-520

Contenidos TKN15.4 Objetivos de diseño y descomposición modular Capa de red ZigBee implementada Descomposición modular Estado y posibles mejoras Routers ZigBee de bajo consumo Bajo consumo en IEEE 802.15.4 Limitaciones de IEEE 802.15.4 Propuestas de bajo consumo Integración con la capa de red Comparativa estrategias Resultados experimentales Integración con ZigBee Conclusiones

Objetivos Toma de contacto con: MICAz, TinyOS, nesC, TKN15.4 Colaboración con TKN15.4 y desarrollo de la capa de red ZigBee Implementación y prueba de estrategias de bajo consumo

Contenidos IEEE 802.15.4 Comparativa de tecnologías existentes Capa Física y MAC de IEEE 802.15.4 Relación entre ZigBee e IEEE 802.15.4 ZigBee Topologías y tipos de dispositivos Bajo consumo en ZigBee Pilas ZigBee existentes

IEEE 802.15.4 Comparativa con tecnologías existentes Estándar IEEE 802.15.4 / ZigBee Bluetooth WiFi Aplicaciones Monitorización y control Sustituto del cable Web, video, email Recursos 4kB – 32 kB 250kB+ 1MB+ Vida operativa (días) 100 – 1000+ 1 – 7 < 1 – 5 Nodos en red 255/65K+ 7 30 Ancho de banda (kbps) 20 – 250 720 11000+ Alcance (m) 1 – 75+ 1 – 10+ 1 – 100 Ventajas Robustez, bajo consumo, precio Precio Capacidad, flexibilidad

IEEE 802.15.4 Capa física (PHY) Capa de control de acceso al medio (MAC) - Generar beacons y sincronización con beacons recibidos. - Mecanismo de acceso al medio CSMA-CA. - Asociación o disociación a una PAN. - Funciones de seguridad (encriptación AES). - Mecanismos de fiabilidad entre nodos (ACK’s).

IEEE 802.15.4 / ZigBee ZigBee IEEE 802.15.4 Relación entre ZigBee e IEEE 802.15.4 Capa de aplicación Capa soporte a aplicación Capa de red Capa de control de acceso al medio Capa física ZigBee IEEE 802.15.4

ZigBee Topologías de red ZigBee Tipos de dispositivos Coordinador Estrella Malla Árbol Tipos de dispositivos Coordinador Router Dispositivo final

ZigBee Bajo consumo en ZigBee Sólo es posible en los dispositivos finales. Los routers deben permanecer activos permanentemente para participar en la transmisión de datos.

ZigBee Pilas ZigBee existentes Código abierto TKN15.4

Contenidos Entorno desarrollo TinyOS y nesC MICAz y MIB-520 TKN15.4 Objetivos de diseño y descomposición modular Capa de red ZigBee implementada Descomposición modular Estado y posibles mejoras

Entorno de desarrollo TinyOS y nesC

Entorno de desarrollo Nodos MICAz y MIB520

TKN15.4 Objetivos de diseño

TKN15.4 Descomposición modular

Capa de red ZigBee implementada Descomposición modular

Capa de red ZigBee implementada Estado y posibles mejoras

Contenidos Routers ZigBee de bajo consumo Bajo consumo en IEEE 802.15.4 Limitaciones de IEEE 802.15.4 Propuestas de bajo consumo Integración con la capa de red Comparativa estrategias Resultados experimentales Integración con ZigBee

Routers ZigBee de bajo consumo Bajo consumo en IEEE 802.15.4

Routers ZigBee de bajo consumo Limitaciones de IEEE 802.15.4

Routers ZigBee de bajo consumo Propuestas de bajo consumo 1/3 LPR_NO_ACK LPR_NO_ACK_PS

Routers ZigBee de bajo consumo Propuestas de bajo consumo 2/3 LPR_ACK LPR_ACK_NT

Routers ZigBee de bajo consumo Propuestas de bajo consumo 3/3

Routers ZigBee de bajo consumo Integración con la capa de red

Routers ZigBee de bajo consumo Comparativa estrategias 1/2

Routers ZigBee de bajo consumo Comparativa estrategias 2/2

Routers ZigBee de bajo consumo Resultados experimentales

Routers ZigBee de bajo consumo Integración con ZigBee

Routers ZigBee de bajo consumo Conclusiones 1/2

Routers ZigBee de bajo consumo Conclusiones 2/2

Cuestiones

GRACIAS