Trådløse ad-hoc nettverk. Niels Aakvaag Senior Systemarkitekt

Like dokumenter
Trådløse ad-hoc nettverk

Trådløse ad-hoc nettverk. Niels Aakvaag Senior Systemarkitekt

Trådløse standarder og applikasjoner

Wireless Sensor Networks Status og fremtid. Niels Aakvaag Mobil IKT i prosessindustrien Stavanger. ABB Corporate Research - 1

Trådløse sensor nettverk IFI,

wslan wireless sensor Local Area Network

Trådløse Systemer. Arild Trobe Engineering Manager. Trådløse Systemer for å løse.. dette?

Honeywell OneWireless

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Detaljerte funksjoner i datanett

Kapittel 7: Nettverksteknologier

Trådløse sensor nettverk IFI,

Detaljerte Funksjoner i Datanett

Evaluering av ytelsen til den kommende ZigBee-standarden for trådløse sensornettverk

Trådløs Feltinstrumentering Users Group Americas Symposium Partners in Innovation

Gjennomgang av kap Kommunikasjonsformer Typer av nettverk Adressering og routing Ytelse Protokoller

IEEE Trådløs MAN. Skille mellom: Funksjoner: Fysiske Lag MAC Lag QoS. Foreleser: Kjell Åge Bringsrud Epost:

Ad-hoc / selvkonfigurerende sensornettverk. Knut Øvsthus, PhD Professor Høgskolen i Bergen

TDT4110 IT Grunnkurs: Kommunikasjon og Nettverk. Læringsmål og pensum. Hva er et nettverk? Mål. Pensum

Blåtann / (WPAN) Lars Strand (lars at unik.no) Andreas Tønnesen (andreto at unik.no)

Kapittel 5 Nettverkslaget

AirLink 2200 FAQ. Side 2 Side 2 Side 3 Side 4 Side 6 Side 7 Side 8 Side 10 Side 11 Side 12 Side 13 Side 13 Side 14 Side 15 Side 16 Side 18

Forelesning Lagdeling i Internettarkitekturen

in270 Datakommunikasjon, vår 03 forelesningsnotater kap og 7.1/7.2

Ofte stilte spørsmål. Generelt

Hvordan innføre tjenester på et avansert trådløst nettverk for mange samtidige brukere og applikasjoner.

Kapittel 11. Multipleksing og multippel aksess

IEEE Trådløs MAN

Bilag 2.8. Jara E-line Produktblad

Tjenestebeskrivelse Ethernet fra BKK

TJENESTEBESKRIVELSE IP VPN

VIAVI OTDR FOSS AS En oppdatering

Redundante linjer fra BKK. Frokostmøte 25. januar 2011 Terje Henneli, BKK Marked

Informasjon om din trådløse forbindelse

Hvilke tekniske utfordringer møter man ved innføring av Tetra offshore?

Kapittel 6: Lenkelaget og det fysiske laget

Biomedisinske sensornettverk basert på Ultra Wide Band impulsradio og IEEE /Zigbee

Avansert oppsett. I denne manualen finner du informasjon og veiledning for avansert oppsett av din Jensen AirLink ruter.

Anywave SRT18 Feilsøkingsguide v

Status Smart Metering Standardisering & Piloter i Europa. 17. Oktober 2010 Per Erik Nordbø, BKK

Emnekode SO380E. Dato:

Et lag er en samling relaterte funksjoner som tilbyr tjenester til laget over og bruker tjenester fra laget under.

Brukerveiledning Linksys E2500

Strategi for IP tjenester

CASAMBI BLUETOOTH LYSSTYRING

Smart Hub. Den trådløse bygningen. Vedlikeholdsfritt. Enkelt å installere

Medium Access Control (3)

Datakommunikasjon - Oblig 2

Kom i gang med TI-Nspire Navigator NC Teacher Software - IT-administratorer

DIR-635 TRÅDLØS ROUTER. Brukerveiledning for D-Link DIR-635

Et eksempel: Åtterspillet

Detaljerte Funksjoner i Datanett

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Kapittel 10 Tema for videre studier

Datamaskinens oppbygning og virkemåte

a) Vis hovedelementene i GSM-arkitekturen og beskriv hovedoppgavene til de forskjellige funksjonelle enhetene i arkitekturen

Masteroppgave UNIVERSITETET I OSLO. WirelessHART. Håvard Tegelsrud og Jørgen Frøysadal. Institutt for informatikk. Gjennomgang og implementering

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

Velkommen til Breakfast Club Gjør det smartere med Citrix som helhetlig driftsplattform

Nye standarder for WiMAX: IEEE j og m

TJENESTEBESKRIVELSE INTERNETT TRANSITT VERSJON 2.9

IT Grunnkurs Nettverk 3 av 4

AirLink 2000 FAQ versjon April JensenScandinavia AS

Lagene spiller sammen

Løsningsforslag EKSAMEN

Bård Myhre SINTEF IKT. Innføringskurs i RFID februar 2008

Extreme Fabric Connect / Shortest Path Bridging

AirLink 2400ac FAQ. Side 2 Side 2 Side 3 Side 4 Side 6 Side 7 Side 9 Side 11 Side 12 Side 13 Side 14 Side 14 Side 15 Side 16 Side 17

SONECO er en liten enhet for telefonsamtaler. Ved et enkelt trykk kan man ringe til ett eller flere telefonnummer.

Kapittel 8: Nettverk i praksis

ELEKTRIKER GUIDEN. For elektrikere som ønsker å øke oppdragsmengden!

2EOLJDWRULVNRSSJDYHQU L GDWDNRPPXQLNDVMRQ + VWHQ.,QQOHYHULQJVIULVWRNWREHU *MHQQRPJnVWRUVGDJRNWREHU

Materiell. Dialogkonferanse Bård Henrik Sørensen, Rådgiver materiell Jon Stenslet, Leder materiell og anlegg

Martin Olsen, Lars- Petter Ahlsen og Jon- Håkon Rabben

Litt mer detaljer om: Detaljerte funksjoner i datanett. Fysisk Lag. Multipleksing

Presentasjonene vektlegger tilgjengelighetsfasetten. Det er innen denne at begrepene robusthet og redundans ligger.

Våre tekniske konsulenter kan bistå slik at din bedrift får en best mulig tilpasset Handyman installasjon ut fra deres infrastruktur.

Emerson Process Management AS Kurs og kompetanse Kurskatalog 2010

EW-7438RPn Air Quick Installation Guide

Velferds- og frihetsteknologi for et trygt og aktivt liv

Løsningsforslag til EKSAMEN

Spredt spektrum. Trådløst Ethernet. Kapittel 2: Diverse praktisk:

MONTERINGSANVISNING TERMLIFT

Løsningsforslag til EKSAMEN

Integrasjon og nettverk

Gode nettopplevelser med. Home Premium. Brukerveiledning

Avtale om Bitstrøm: Vedlegg C Bitstrøm NNI Produktblad

Nettverkslaget. Fragmentering/framsending Internetworking IP

1990 første prognoser og varsler om at det ikke vil være nok IPv4 adresser til alle som ønsker det 1994 første dokumenter som beskriver NAT en

Laget. Håkon Larsen Eckholdt kommer fra Skien og studerer Kybernetikk og robotikk 2.

Oppgave 1 Flervalgsspørsmål ( multiple choice ) 15 %

Rogaland Fritidspark FileMaker Server

Litt mer detaljer om: Tids multipleksing

Brukerhåndbok AE6000. Trådløs mini-usb-adapter AC580 to bånd

Unified Communications. Audun Heggelund

IT Grunnkurs Nettverk 2 av 4

Trådløs Brukerhåndbok

Diverse praktisk: Merk at foilene også er pensum, og at det kan finnes info på foilene som ikke finnes i boka! Ukeoppgavene er også pensum.

Fakultet for informasjonsteknologi, Oppgave 1 Flervalgsspørsmål ( multiple choice ) 15 %

For bruk med applikasjoner som benytter QR-kode-skanner/-leser

Transkript:

Trådløse ad-hoc nettverk Niels Aakvaag Senior Systemarkitekt

Agenda Hva er det egentlig? Standarder Fysiske begrensninger Anvendelser i industrien Forskning

Hva er det egentlig? Et stort antall autonome, billige, trådløse noder som samarbeider om å løse et problem Nettverket viktigere enn enkeltnode Selvkonfigurerende Kommunikasjon via gateway (ikke peer-to-peer ) I tillegg: Selvrettende. Oppdager feil og ordner selv opp Lite eller ingen infrastruktur Multihop Ofte energibegrenset

Hva er det egentlig? Topologier Stjerne Tre Mesh Forskjellige typer noder: Endenode (kan ikke rute for andre) Ruternode (kan rute for andre) Gateway (hovednode)

Standarder ZigBee Wireless HART ISA SP100 Z-Wave Wibree Sjekk: zigbee.org hartcomm.org isa.org

Standarder ZigBee 2.4GHz ISM, 250kbps per kanal, 16 kanaler 16 bit adresseringsrom (64k enheter) Basert på IEEE 802.15.4 PHY og MAC Støtter alle topologier Laget for lav effekt (særlig endenode) Semi-statiske kanaler Application Anvendelser: Lyskontroll Lett prosess industri Intelligente hjem Applikasjonsprofiler SSP NWK Medium Access (MAC) Physical Radio (PHY) ZDO App Support (APS) kilde: zigbee.org

Standarder ZigBee PHY/MAC 1.0 i 2003 NTW 1.0 i desember 2004. Basert på AODV. Spesen kan lastes ned gratis (>68000 har gjort det) Selvkonfigurerende og -rettende Data kilde Destinasjon

Standarder ZigBee Home Automation [HA] Industrial Plant Monitoring [IPM] Automatic Meter Infrastructure [AMI] nylig sluppet ZigBee definerer også stakkprofiler. Optimaliserer drift av nettverk og sikkerhet kilde: zibee.org

Standarder Trådløs HART HART stammer fra 80 tallet (Emerson) Langsom seriell buss Over 90% av smarte instrumenter har HART Trådløs HART basert på Dust Networks Ferdig spesifisert i september 07 Krever kraftig sentral kontroller

Standarder Trådløs HART Krav som trådbundet HART Basert på: TSMP (Time Synchronised Mesh Protocol) fra Dust Networks 802.15.4 PHY (billig radio) Tett synkronisering: <1.0ms mellom noder Redundant trestruktur. All ruting langs treet Lang levetid på nettet Frekvenshopp unngår statiske fade øker kapasitet

Standarder Trådløs HART Tid - frekvens kilde: dustnetworks.com

Standarder Trådløs HART Ruting Alltid langs treet Alle noder kan rute også de som går på batteri Alle noder har minst to foreldre (spatial diversity) Pakker sendes på nytt dersom feil ved første forsøk (time diversity) kilde: dustnetworks.com

Standarder ISA SP100 Ligger et stykke etter HART Mange selskaper mye politikk! Kunde, heller enn leverandør, orientert Sikter mot 6lowPAN IPv6 over 802.15.4 Tar IP helt til endenoden (Minst) to rutingprotokoller: HiLow og LOAD HiLow Hierarkisk ruting LOAD Forenklet AODV

Radioer for 802.15.4 Radio Tx/Rx (ma) Sensitivitet (dbm) SoC Standard CC2520 (TI) 26 / 18-98 Nei ZigBee++ ML7222 (OKI) 24 / 26-90 Ja (oki) ZigBee++ EM260 (Ember) 35 / 35-97 Ja (XAP2) ZigBee kun 86RF230 (Atmel) 17 / 16-101 Nei ZigBee++ DN2510 (Dust) 7 / 6-90 Ja HART kun Andre viktige parametre: Turn around time Effekt i power down (typisk < 0.1uA)

Moduler for 802.15.4 Brukes ved små serier Kort vei til marked Lav risiko (ingen RF design)

Z-Wave Definert av Zensys Sikter KUN mot home automation Zensys er ene-leverandør av radio og moduler 20kbps, 900MHz, én kanal Uklart hva som ligger i nettverkslaget

Wibree Definert av Nokia for å kommunisere med mobiltelefoner Tatt inn som en del av Bluetooth spesifikasjonen Små, veldig billige enheter Ikke multihopp Nordic Semiconductors lager radio

Fysiske begrensninger Endelig båndbredde Batteri Interferens Statiske fade

Fysiske begrensninger - Endelig båndbredde Simulering av ZigBee Brukte NS-2 simuleringsverktøy Én kanal 100 * 100 meter, noder tilfeldig plassert Snitt 2.5 hopp til gateway 40 byte pakkelengde Alle noder sender hvert 15, 30, 60 sekund Varierte antall noder og målt pakketap

Fysiske begrensninger - Endelig båndbredde Vil alltid ha noen kollisjoner Kollisjon gir ødelagt rute Det gir ny RREQ (mer trafikk) Flere kollisjoner kilde: ntnu Konklusjon: en øvre begrensning når man søker avveining mellom båndbredde, antall noder, antall hopp og oppdateringsrate

Fysiske begrensninger Batteri Eksempel: CC2420 + AtMega128L Radio: Tx 18mA, Rx 20mA Prosessor: 8mA 5 dager på 3000mAh batteri Løsning: duty cycle prosessor Prosessor dyp søvn: 12uA På 0.1% av tiden 9 år på 3000mAh batteri Moderne kretser bedre, radio og prosessor integrert

Fysiske begrensninger Interferens WLAN interferens: frekvens kilde: turningtechnologies.com

Fysiske begrensninger Interferens WLAN interferens: Tid Bruker også CSMA/CA. Gir noe beskyttelse Frekvens WLAN har større spredning Blåtann interferens: Tid Ingen CSMA/CA, men lav effekt Frekvens Alle!

Fysiske begrensninger - Statiske fade Større problem enn interferens Sendt x(t) Mottatt y(t) = x1(t) + x2(t) + n(t) Problem: disse er frekvens selektive gain Fade kan dekke flere 802.15.4 kanaler 2.40GHz 2.48GHz frekvens

Anvendelser i industrien - oversikt Krav: Latens typisk <20ms for høy-ende. 1min for trege prosesser Pålitelighet typisk 99.9% kilde: boliden.com Batterilevetid >5 år Beskjeden båndbreddekrav (<10kbsp) Antall noder > 10.000 Konvensjonell industri Prosess Stykkproduserende industri Mindre konvensjonelle: Overvåking av miljø Militære applikasjoner Medisin

Anvendelser i industrien praktisk erfaring ABB: Skellefteå i Sverige Evalueringsarbeide av teknologi Før tilgjengelige ZigBee stakk Basert på Embernet, forløperen til ZigBee Simulerte data. Sample 1 gang per minutt Problem med Embernet: rutere ikke på batteri

Anvendelser i industrien praktisk erfaring Løsning: Synkronisert søvn Sende timer fra gateway Skalerbart Problemer: Total båndbredde lider veldig Aksess kun på APP nivå Bruker effekt på synk

Anvendelser i industrien praktisk erfaring Tidsforsinkelse i stakk Ukjent pdf Eksempel på tre noder: Summen av mange, likt fordelte, ukjente pdf er gir Gaussisk fordeling (C.L.T)

Anvendelser i industrien praktisk erfaring ABB: PDA aksess til instrumenter Oppdatering minst hvert sekund Trådløs enhet på instrumentsiden kan kun bruke 400uA! Full ZigBee stakk klarer ikke disse kravene

Anvendelser i industrien praktisk erfaring Skru av alt som kan skrus av! Skru ned µc frekvens når mulig Starter på ladning i dekoblingskondensatorer Kjører alt på grensen av spec

Anvendelser i industrien pågående arbeid Device Level Control Level User

Forskning Standardisering Effektminimering (algoritme og krets) MAC lag (S-MAC, B-MAC, L-MAC, P-MAC, ) Aggregering (data fusion) Cross-layer optimalisering Sjekk scholar.google.com

Forskning S-MAC Fra Berkley Periodisk sov og lytt Unngå kollisjon og sov når andre sender Message passing. Lokal synkronisering RTS/CTS for å unngå hidden terminal CSMA/CA kilde: Ye, Heidemann, Estrin

Forskning L-MAC Fra Nederland TDMA basert (kollisjons fri, men vanligvis lavere gjennomstrømming) Hver node sender kontroll melding periodisk Hver node har egen tidsluke Lengre levetid Sammenligner epler og pærer pga NTW kilde: Hoesel, Havinga

Forskning Aggregering Område: kilde: Krishnamachari, Estrin, Wicker Eventer er korrelert geografisk Nok å sende én gang Artikkel gir teoretiske og simuleringsresultater med besparelse Overhead: Fast overhead forbundet med hver pakke Hvis vi samler mange pakker kan de dele overhead

Forskning Cross layer optimisation Anerkjennelse av at OSI modell er sub-optimal Ønske om å optimalisere på tvers av lagene Sammarbeidsprosjekt CROPS: NTNU, TKK, KTH Har lang horisont mange år

Hvor går veien videre? Applikasjoner i industrien for åpen sløyfe systemer Mye industri er tradisjonell, og tør ikke lukke sløyfen Lukket sløyfe KREVER frekvenshopp. Med andre ord: Z-Wave for enkel kontroll i smart-hus ZigBee OK for enkle, ikke kritiske applikasjoner (hjem, industri, ) Wireless HART og/eller ISA trengs for mer krevende applikasjoner

Oppgave #1, Håndholdt ZigBee konfigurering Mål Målet med oppgaven er å utvikle et grafisk brukergrensesnitt for PDA for konfigurering av operasjonsparametere over ZigBee. Arbeidets art og omfang Arbeidet vil involvere.net programmering på PDA for parameter innhenting. Dernest vil studenten kommunisere med ZigBee node i CF innstikkskort i PDA for å sende disse over luften. På motstående side vil en annen ZigBee node ta imot oppsettet. Praktisk Arbeidssted vil bli hos Enfo Broadcast på Skøyen Veileder: Steve Pedersen

Oppgave #2, ZigBee sensorikk Mål Implementere 4NOKS AP i Enfo Broadcast sin hardware Arbeidets art og omfang Studenten forventes å ta i bruk Embers ZigBee noder sammen med Enfos infrastruktur for å få et operativt trådløst sensorsystem. Praktisk Arbeidssted vil bli hos Enfo Broadcast på Skøyen Veileder: Niels Aakvaag