2.3. Опытная беспроводная сверхширокополосная сенсорная сеть

2.3.1. Состав

В комплект опытной сети учебно-научно-исследовательский комплекс

«Сверхширокополосные беспроводные сенсорные сети»

RFID метки 0 шт.

Полнофункциональные устройства – 6 шт.

Датчики ( температура + освещенность) – 2 шт Программное обеспечение для ПК – 1 шт.

Переходник USBCOM – 1 шт

2.3.2. Решаемые задачи

Опытная сеть позволяет использовать приемопередающие устройства в качестве RFID меток, создавать локальные беспроводные сети передачи данных со скоростями до 1 Мбит/c, создавать локальные сенсорные сети со скоростью передачи данных до 1 Мбит/c.

2.3.3. Программное обеспечение

Программное обеспечение, поставляемое в комплекте с приемопередающими устройствами предназначено для установки на ПК

(ноутбук) и позволяет осуществлять взаимодействие между ПК и приемопередатчиком, т.е. передавать команды и данные в обе стороны. ПО позволяет настраивать опции полнофункционального устройства: менять номер устройства, устанавливать порог чувствительности, корректировать таблицы доступа, задавать период посылки маяка.

18

С помощью ПО на экране ПК отображается информация об устройствах в сети, о состоянии датчиков.

RFID метки программируются на этапе производства и не могут быть перепрограммированы пользователем.

2.3.4. Интерфейсы

Для работы с датчиками, в полнофункциональном приемопередатчике предусмотрено два аналоговых входа на контроллер, SPI –интерфейс и I2C –

интерфейс. Для работы с периферийными устройствами используется UART –

интерфейс, который через специальную интерфейсную плату преобразуется в

USB. На ПК используется эмулятор COM-порта.

Интерфейс управления приемопередатчиками представляет собой программу, главное окно которой представлено на рис. 3.5. Здесь кнопка “Exit”

служит для закрытия окна, кнопка “Connect” – обеспечивает установление логической связи между программой и подключенным к компьютеру приемопередатчиком. Кнопка “Settings” – предназначена для задания тех или иных опций приемопередатчика.

4.5. Алгоритм настройки устройства.

1.Подключить USB кабель к ПК и к переходнику USBCOM

2.Присоединить рабочий приемопередатчик к переходнику.

3.Нажать кнопку “Connect”. Появится окошко для выбора номера COM

порта. Следует выбрать нужный порт и нажать кнопку OK.

Через некоторое время на экране должно будет появиться сообщение «Device detected”. В случае если на экране появиться сообщение “Cannot Detect the device” следует закрыть программу и отсоединить приемопередатчик от переходника и переходник от ПК. Затем повторить шаги с п.1.

4. Далее необходимо задать нужные опции. Для этого следует нажать кнопку

«Settings”. На экране появится окно, показанное на рис. 3.6.

19

Рис. 3.5. Главное окно программы

Рис. 3.6. Окно настроек

Перечислим основные опции : Device ID – номер устройства в сети.

Список Allowed devices – определяет таблицу доступа в данном устройстве – набор номеров устройств от которых разрешено принимать и/или ретранслировать пакеты данных. Для добавления нового номера устройства необходимо вписать этот номер в окошко над кнопкой «Add New…” и затем

20

нажать эту кнопку. Для удаления какого-либо номера необходимо его выбрать в списке и нжать кнопку «Delete”.

Параметр “Beacon period” определяет интервалы времени (в секундах ) между посылками информации от сенсоров.

Параметр “Threshold level” – определяет величину чувствительности приемопередатчика. Данный параметр можно варьировать в пределах 1.4 – 1.5

В (рекомендуется 1.48).

Флаг «Use as a sensor” – запрещает работать устройству в качестве ретранслятора.

Остальные параметры не влияют на работу системы.

После изменения опций необходимо нажать кнопку OK и отсоединить в случае необходимости приемопередатчик от переходника.

2.4. Проведение тестовых испытаний опытной партии приемопередатчиков

2.4.1. Передача информации от одной или нескольких RFID меток.

Приемопередающие устройства из комплекта могут использоваться в качестве RFID метки. В этом случае в память устройства помещается определенная последовательность данных (идентификационная последовательность), которая через фиксированные промежутки времени посылается в эфир. В случае устройств с ограниченной функциональностью идентификационная последовательность и период посыла этой последовательности в эфир (период маяка) задаются на этапе производства устройства и в дальнейшем не могут быть изменены. В случае полнофункционального устройства идентификационная последовательность и период маяка могут быть заданы пользователем с помощью прилагаемого ПО.

Помимо автоматической передачи идентификационной последовательности через фиксированные промежутки времени, предусмотрена возможность ее передачи в произвольный момент времени по желанию пользователя путем

21

нажатия кнопки на панели устройства. В качестве адреса устройства получателя в RFID метке указывается адрес координатора сети. Если координатор сети находится вне зоны видимости RFID метки, для передачи данных используется алгоритм ретрансляции данных (см. п. 3.4.3).

2.4.2. Сбор информации датчиком и передача ее на центральный пункт

Если приемопередающие устройства работают в режиме сенсорной сети их цель передать данные от датчиков на центральный пункт (координатору сети).

С помощью программы, прописанной в цифровом блоке приемопередающего устройства данные измерений датчика считываются через аналоговый интерфейс, подсоединенный к контроллеру, где данные преобразуются в цифровой вид. Из полученных данных в цифровом блоке формируются пакеты данных, предназначенные для передачи. Эти пакеты данных преобразуются в поток хаотических радиоимпульсов, который излучается в эфир. В качестве получателя пакета указывается устройство - координатор сети. Если координатор сети находится в зоне видимости устройства, передающего данные, данные получаются непосредственно этим координатором. В

противном случае для доставки пакета данных адресату применяется алгоритм ретрансляции данных (см. п. 3.4.3).

2.4.3. Режим сети с ретрансляцией данных

В случае, когда данные с передающего устройства не могут быть получены непосредственно адресатом, вследствие его удаленности от передающего устройства, для доставки данных может быть применен алгоритм ретрансляции данных. В качестве ретранслятора может работать любое полнофункциональное устройство. Полнофункциональное устройство принимает пакет данных от передающего устройства. Если передающее устройство значится в таблице доступа данного полнофункционального устройства, происходит переизлучение пакета данных в эфир. Процедура

22

повторяется в следующем полнофункциональном устройстве, получившими данный пакет. Таким образом данные передаются по цепочке, пока не достигнут адресата – центрального пункта или координатора сети.

2.4.4. Настройка сети

В сети определены 4 типа устройств: RFID метки (брелки), Сенсоры, Сенсоры-

ретрансляторы, и терминальный приемопередатчик. Сенсоры и сенсоры – ретрансляторы могут обладать номерами в диапазоне 1-16. Номер 0 –

зарезервирован за терминальным приемопередатчиком.

Порядок построения сети.

1.Определить структуру сети ( например на рис. 3.4)

2.Каждому сенсору согласно алгоритму в 3.3.5 задать номер, период посылки данных . Также необходимо запретить использовать их в качестве ретрансляторов. Далее следует присоединить плату с датчиками и провода питания к разъему приемопередатчика, так как показано на рис.3.7.

3.Каждому ретранслятору согласно алгоритму в пункте 3.3.5 задать номер, период посылки собственных данных, таблицу доступа и разрешить работу в режиме ретрансляции. Далее следует присоединить плату с датчиками

ипровода питания к разъему приемопередатчика, так как показано на рис.3.7.

4.Для координатора сети необходимо задать номер 0 и определить таблицу доступа.

Рис. 3.7. Подключения датчика.

23

2.4.5. Запуск сети

Для запуска необходимо:

1.Включить координатора сети. Для этого следует выполнить шаги 1-3 в

пункте 3.3.5.

2.Включить все ретрансляторы (подсоединив шлейф питания батарей к приемопередатчику как показано на рис. 3.7)

3.Включить все сенсоры (подключив к приемопередатчикам платы с датчиками и подсоединив шлейф питания батарей к приемопередатчикам как показано на рис. 3.7)

4.Включить все RFID, нажав правую кнопку на каждом устройстве.

2.4.6. Функционирование.

В процессе работы на координатор сети будут приходить данные,

которые будут отражаться на экране в виде окон. Каждому устройству в сети соответствует – одно окно.

Для RFID в окне будет содержаться информация о количестве пакетов,

полученных от этого устройства и о наличии или отсутствии устройства в сети

(Зеленый квадрат – устройство присутствует, Красный – отсутствует). Также в окне будут отображаться поступающие от устройства команды (BUT1 – нажата кнопка 1, BUT 2 – нажата кнопка 2, BEAC – сигнал маяка)

Для сенсоров и сенсоров – ретрансляторов в окне будет отображаться число принятых пакетов и информация о состоянии датчиков (освещенности и температуры).

24