Software i trådløse sensornetværk

Størrelse: px

Starte visningen fra side:

Download "Software i trådløse sensornetværk"

Jørgen Jakobsen
8 år siden
Visninger:

1 Software i trådløse sensornetværk Tejs Scharling & Jacob Andersen Alexandra Instituttet Alexandra Innovationsprojekter Instituttet Laser D iffus S pejl B eam splitter R eference R etro R efleksion Vej SOS June 24, 2009 Pag e 6 Page 2 1

2 Alexandra Instituttet A/S 05/10/2009 se r Ve j June 24, 2009 e IT Security 3D graphics Software architecture Smart City Positioning Interactive Spaces Health Care Business and processes p a R e tro R e fe re n c e S L D iffu s B e a m s p litte r jl Innovationsprojekter Click to edit Master title style Alexandra Instituttet Labs R e fle k s io n SOS Pag e6 Page 3 Click to edit Master title style Eksempler på TSN Vi står på det Gulvvarme og home automation Sensor rapporterer målinger til central Lavt enegiforbrug i sensor Lavt kommunikationbehov 2

3 Click TSN to får edit produktionspris Master title style Click Remoni to edit strømsensor Master title style og energihøst Måler strømforbrug direkte på el-ledningen Sensor rapportere Målinger til GSM-enhed Sensor høster strøm fra ledningen 3

4 Parking sensors - Smart Santander 6. oktober 2010 Page 7 Click Smart to Santander edit Master title - TSN style 4

5 NRGI publikumsbarometer Sækkevogne med sensorer køres på banen før kamp Placeres ved fan-zonerne Fan-grupperne battler på aktivitet på storskærmen Samarbejde med Playground Marketing NRGI barometeret hvem kan råbe højest? 5

6 Click Digital to edit legeplads Master title lyd style og lys interaktion PIXLPark for Musicon i Roskilde Støttet af Realdania og Lokale og Anlægsfonden via En God Omvej programmet Bevægelsessensorer 3D Kamera-tracking Interaktivt musik mix Stimulere bevægelse og musisk aktivitet Click Ultra to Low edit Power Master wireless title style (ULP) Egenudviklet sensor platform Benytter specielt energioptimerede kredsløb og radioforbindelser. Opnår ekstreme batteri levetider. Mulighed for at leve af energi fra selv meget svage energikilder. 6

7 Alexandra Instituttet A/S 05/10/2009 Click Master title style TSNtotiledit sporing Indoor GPS understanding how various types of buildings affect reception Indoor GPS - Availability 7

8 Click TSN to til edit arbejdstidsregistrering Master title style Tool usage Task performed Location? Barn Calves Cows Milking Click TSN to til edit arbejdstidsregistrering Master title style Tool usage Task performed Location Distribution of hay Barn Calves Cows Milking area 8

9 TSN til arbejdstidsregistrering Click Registrering to edit Master af brug title af style redskaber Click Tagging to edit af Master områder title style Page 8 Page 9 Page 17 Elementer i TSN Sensorenheder i netværk Trådløs kommunikation Energibegrænsning strøm fra batteri eller energihøst Selvorganiserende / stabiliserende Fleksibel udrulning Men også Data management Distribution/deling af data Applikations og IoT-platforme Dataanalyse og præsentation 9

10 TSN - Topologi Structured vs. Unstructured (fast/planlagt placering vs. Tilfældig/ad hoc) Star, multistar, mesh Static or moving sinks Uniform or non-uniform Click Anvendelsesområder to edit Master title style 10

11 Kommunikationsprotokoller Jacob Andersen Forsknings- og Innovationsspecialist, ph.d. Click Ny TSN to edit produktidé? Master title style The nice thing about standards is that you have so many to choose from - Andrew S. Tanenbaum 6LoWPAN Eller lav noget selv?? 16 December 2013 Page 22 11

12 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk ITU-T G.9959 / Z-Wave Home automation, fast installation ANT(+) RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) 16 December 2013 Page 23 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) ZigBee 16 December 2013 Page 24 12

13 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) BLE RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) 16 December 2013 Page 25 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) ITU-T G.9959 RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) 16 December 2013 Page 26 13

14 Hvorfor bruge IP?? - eller hvorfor var det nu lige, at IoT dimserne skulle tilsluttes Internettet? Mulighed for evolution Stabilitet trods teknologiudvikling Skalerbarhed TCP/IP stakken har bevist at den kan skalere Diversitet (applikation / kommunikationsteknologi) Undlad applikationsspecifikke antagelser i protokollen (!) Interoperabilitet Ønske om at sammenkoble devices med forskellige link lag Åbne standarder Slip for patent/licens bøvl Levetid Stadig relevant om XX år Pris Stort volumen, da komponenterne er generiske i stedet for nicheprodukter. Lettere at håndtere teknologi-x-varianter Ingen (applikationsspecifikke) gateways Let s face it: Data ender alligevel i en IP pakke, så hvorfor ikke starte der? Vi bruger jo heller ikke længere Novell IPX på kontoret, vel? Eksisterende værktøjer (fx ping, traceroute) og uddannelse kan bruges 16 December 2013 Page 27 Problemer med IP i TSN (Standard) IPv MTU 1280 bytes IP/UDP header min. 48 bytes Altid tilgængelig Optimeret for høj hastighed Fælles / transitivt medium Multicast / broadcast Kompleks adressering 64-bit adresser Mange adresser pr. enhed Relativt stabil Tunge protokoller over IP TCP, TLS, HTTP, SOAP, ICMPv6, IPsec 16 December 2013 Page 28 Payload 127 bytes <100 med krypto-options Duty-cycling / sovende Ressource begrænsninger Ikke-transitivt medium Muligvis mesh netværk Simpel adressering Typisk én 16-bit adresse pr. enhed Kan være særdeles ustabil Payload stadig 127 bytes Dyrt at sende flere pakker 14

15 6LoWPAN IPv6 over Low-power Wireless Personal Area Networks Lag 2½ i OSI stakken 16 December 2013 Page 29 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) ZigBee 6LoWPAN 16 December 2013 Page 30 15

16 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) BLE RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) 6LoWPAN 16 December 2013 Page 31 Protokol stakke WiFi Ressourcekrævende, men alligevel bedste bit/joule forhold ved større datamængder CoAP Bluetooth (Low Energy) Point-to-point / kabelerstatning IEEE / ZigBee / WirelessHART Mesh netværk UDP / TCP ITU-T G.9959 / Z-Wave IP Home automation, fast installation ANT(+) ITU-T G.9959 RFID / NFC teknologier IP (med TCP eller UDP) 6LoWPAN 16 December 2013 Page 32 16

17 6LoWPAN IPv6 over Low-power Wireless Personal Area Networks Lag 2½ i OSI stakken Standardiseret gennem IETF s RFC system Ægte (og åben) Internet standard Fragmentering og reassembly Header komprimering: ~48 -> ~8 bytes RPL (Routing Protocol for Low-power & lossy networks) Mesh-under vs. Route-over Transitivt medium / simulering af link-local broadcast CoAP (Constrained Application Protocol) Automatisk oversættelse mellem HTTP/TCP <-> CoAP/UDP Mangler stadig low-power-listening (LPL) standardisering Forskellige 6LoWPAN implementationer fungerer kun stabilt sammen, hvis RX duty-cycle er 100% Der arbejdes dog på sagen 16 December 2013 Page 33 Click Medicinske to edit Master sensorer title style / telemonitorering December 2013 Page 34 17

18 Click Alexandras to edit Master 6LoWPAN title style sensor enheder 3. gen. enheder benytter de nyeste energioptimerede kredsløb og radioforbindelser. Produktionsklart reference design kan f.eks. høste solenergi fra omgivelserne. Bygger på state of the art viden og software fra de sidste 10 års forskning i sensor netværk: Contiki OS (SICS, Stockholm) TinyOS (UC Berkeley) Smart city og IoT cloud platforme 18

19 Click Smart to Santander edit Master title IoT style platform Click Copenhagen to edit Master Connecting title style 19

20 Click Xively to edit Master title style PUT: HEADER: X-ApiKey", "X0cjeTmiG8AXeaRB8mxu BODY: { 'version':'1.0.0', 'datastreams':[ {'id': delta','current_value': 145 } ] } 20

21 Thank you for your attention Visit us at 21

22 22

Relaterede dokumenter

Positionering effektiviserer kvalitetskontrol og inspektion

Positionering effektiviserer kvalitetskontrol og inspektion Tejs Scharling, Lab Manager, Pervasive Positioning Alexandra Institute Alexandra Innovationsprojekter Instituttet Laser D iffus S pejl B eam