ON BOARD TELEMATICS AND CAR SENSOR ET03 - Emerging Technologies Orario 14.30 – 17.00 Sala 4

1. Comunicare con le infrastrutture
Torino - 16 Ottobre 2009
Ing. Maurizio Del Corso
(m.delcorso@inware.it)

2. Networkiong: topologie di rete
Analisi delle reti mesh
Implementazione di una rete mesh: Zigbee?
Case history: applicazione al trasporto pubblico

3. Rete a stella
Caratteristiche:
• Necessita di un concentratore
• rete paritetica
• gestione delle collisioni
Nodo1
Nodo2
Concentratore
Nodo3

4. Rete master/slave
Caratteristiche:
• la comunicazione avviene tra master ed uno slave
• Due slave non possono comunicare tra di loro
• gestione delle priorità
Slave1
Slave2
Master
Slave3

5. Rete mesh
Caratteristiche:
• la comunicazione può avvenire tra due qualsiasi nodi
• autoconfigurazione della rete
• auto-riparazione della rete
• protocollo di comunicazione complesso
Nodo1
(router) Nodo2
(router)
Nodo5
(endpoint) Nodo4
(coordinatore)
Nodo6
(endpoint) Nodo3
(router)

6. Rete mesh
Coordinator (FFD)
Router (FFD)
End Device (RFD or FFD)
Mesh Link
▫ La parte radio dei coordinatori e dei routers deve essere sempre attiva
▫ Esiste sempre un percorso possibile tra sorgente e destinatario

7. Rete mesh

8. Rete mesh

9. Rete mesh

10. Rete mesh

12. ZigBee Features
▫ Rete ad-hoc con capacità di auto-composizione e auto-riparazione
Mesh
Possibilità di inviare messaggi broadcast
Nessun controllo ricezione del messaggio
▫ Tipologie di dispositivi
Coordinatori, Router, Endpoint
▫ Sicurezza
AES-128 a chiave simmetrica
Authenticazione ed Encryption a livello network e applicazione.
Key Hierarchy: Master Keys (optional), Network Keys and Link Keys
(optional)
▫ Svantaggio
Frequenza operativa (2.4GHz)

13. 433 MHz 868 MHz 2.4 GHz
Factor
Loss Attenuation Loss Attenuation Loss Attenuation
Open office 0% 0 dB 0% 0 dB 0% 0 dB
Window <5% < 1 dB 15 % 1 – 2 dB 30 % 3 dB
Thin wall (plastic) 25 % 3 dB 35 % 3 – 4 dB 50 % 5 – 8 dB
Medium wall (wood) 40 % 4 – 6 dB 50 % 5 – 8 dB 70 % 10 – 12 dB
Thick wall (concrete) 50 % 5 – 8 dB 60 % 9 – 11 dB 85 % 15 – 20 dB
Armored wall (reinforced
70 % 10 – 12 dB 80 % 12 – 15 dB 90 % 20 – 25 dB
concrete)
Floor or ceiling 50 % 5 – 8 dB 60 % 9 – 11 dB 85 % 15 – 20 dB
Armored floor or ceiling 70 % 10 – 12 dB 80 % 12 – 15 dB 90 % 20 – 25 dB
Rain and/or Fog 90 % 20 – 25 dB 95 % 25 – 30 dB ?? ??

15. Che cosa è una rete wireless mesh?
Un insieme di moduli radio che costituiscono i nodi di una rete in
cui ciascun nodo può essere un trasmettitore, un ricevitore o
semplicemetne un contenitore di un messaggio.
Vantaggi
• Ogni nodo può comunicare con qualsiasi altro nodo.
• Range di comunicazione esteso (ogni nodo può funzionare come
ripetitore)
• Alta affidabilità (un mittente ed un destinatario possono scambiare
dati usando molteplici percorsi possibili)
Limiti
• E’ necessario un protocollo di gestione della rete che può
aumentare i tempi di latenza
•Il coordinatore è l’unico gestore della rete, quindi deve essere
sempre funzionante.

16. In sintesi:
• Una rete wireless mesh consente di realizzare applicazioni fino ad
ora impossibili da realizzare.
• Non è adatta a tutte le applicazioni specialmente nel caso in cui
velocità e tempi di risposta sono fattori critici.

17. Tipi di nodi:
Coordinatore
l’unico master della rete. Il coordinatore
gestisce l’architettura della rete e l’allocazione
degli slots di trasmissione
Router
Un modulo che può accettare e gestire nodi
figli (può considerarsi un bridge). Può essere
associato ad un coordinatore o ad un altro
router
Endpoint
è il nodo terminale dell’albero e può essere
associato ad un router o al coordinatore. Non
supporta nodi figli.

18. Caratteristiche:
• Frequenza operativa: 868MHz
• può gestire reti fino a 239 nodi
• protocollo snello
• I nodi possono operare simultaneamente in diverse reti

19. Installazione semplice:
auto-associazione dei nodi
• Il coordinatore invia il segnale di
“discovery” che viene replicato dai
router
• Questi segnali consentono di
mantenere la sincronizzazione
attraverso l’intera rete.
• Un nuovo dispositivo che deve
unirsi alla rete ascolterà questi
segnali e sceglierà il nodo migliore
per il link.
• Questa modalità di funzionamento
limita i consumi

20. Funzionalità auto-repair
Quando un perscorso viene interrotto la rete prova a creare un
percorso alternativo per i nodi rimasti orfani ricostruendo
associazioni con altri nodi ove possibile.

21. Regole di routing
E8
E6 R4
E9
FF E2
R1
R3 E7
E3
R2
E4 Coordinator
E1
E5
Ciascun modulo ha un unico identificatrore assegnato in
fase di installazione.
I messaggi vengono instradati nella rete non
necessariamente coinvolgendo il coordinatore.
In uno stesso istante possono avvenire comunicazioni
purchè coinvolgano distinte zone della rete.

22. Hardware
• formato SIMcard
• MCU PIC16LF88, 16F886, 24FJ32
• fino a 6 I/O (max 3 analogici)
• Sensore di temperatura onboard
• Comunicazione SPI
• Sistema operativo precaricato
• Programmazione in C mediante primitive di sistema

23. 200m 500m
1000m
Control
High Rise Center
Building