RPL: estrategia de apagado de la red 

Un proyecto en el año 2018 implementó y evaluó la estrategia de “apagar la red” en simulación utilizando un nodo z1. Se proponen continuar el proyecto adaptando a un nodo que se disponga en hardware y evaluar el ahorro en consumo energético mediante medidas de consumo energético. Este enfoque tiene un enorme potencial para aplicaciones en donde los dispositivos reporten datos algunas veces por día. Concretamente, podría adoptarse para enviar una o dos fotos diarias con foto de trampas de insectos (polillas en frutales o mosquitos) para monitorear su población. 

A continuación se incluye el resumen de proyecto (2018) donde se plantea lo realizado.

Una red que utiliza el protocolo de ruteo RPL se caracteriza por el intercambio de mensajes de control entre nodos. La frecuencia de envío de estos mensajes disminuye en cuanto la red se estabiliza estableciéndose un período máximo de envío de mensajes. Se estudia en este proyecto el consumo asociado a dicho intercambio.
También se evalúa la posibilidad de apagar la red cuando no está enviando datos (para así evitar el consumo asociado al envío de los mensajes de control), a costa de tener un consumo más elevado al momento del reinicio (debidos a la mayor frecuencia de intercambio de mensajes).
Se trabaja con el sistema operativo Contiki y con el simulador Cooja, para el estudio se suponen motes tipo Z1. Los resultados obtenidos reflejan que si bien es real que existe un incremento en el consumo al restablecerse la red, el mismo no es significativo y que a excepción de casos particulares, siempre es conveniente apagar la red cuando está en desuso. 

Ver: documentación



Sincronización con TSCH para Radar de Velocidad de Vehículos

Objetivo:
Implementar un sistema de radar que permita calcular la velocidad de vehículos a través de su paso por nodos distribuidos en postes de alumbrado público. Estos nodos estarán equipados con sensores de barrera (ópticos o ultrasónicos) para detectar el paso de los vehículos y estarán sincronizados utilizando TSCH (Time-Slotted Channel Hopping) para garantizar una alta precisión temporal.

Fundamentos:
El protocolo TSCH permite que los nodos se sincronicen con errores menores a milisegundos, lo cual es fundamental para asegurar una medición precisa del tiempo de paso de los vehículos. Esta información es clave para calcular la velocidad mediante la comunicación entre nodos vecinos y otros datos complementarios.

Descripción de la implementación:

  1. Registro de tiempos de pasada:
    Los sensores instalados en cada nodo detectarán el momento en que un vehículo pasa frente a ellos y registrarán el tiempo exacto de dicha pasada. La información será compartida con los nodos vecinos para su procesamiento.

  2. Cálculo de velocidad:
    Los nodos calcularán la velocidad del vehículo en función del tiempo registrado y la distancia conocida entre dos nodos consecutivos. Este cálculo se realiza cuando el nodo recibe información de su vecino situado en la dirección contraria al sentido de circulación.

  3. Acciones y alertas:
    Si se detecta que la velocidad de un vehículo excede el límite máximo permitido para la ubicación, el sistema emitirá una alerta.

Consideraciones de diseño:

  • Sincronización y comunicación entre nodos:
    Los nodos compartirán la siguiente información con sus vecinos:

    • Tiempo de pasada del vehículo.

    • Velocidad calculada.

  • Manejo de condiciones de borde:

    • El nodo en la posición inicial (posición 0) será responsable de registrar el tiempo de paso inicial del vehículo.

    • El nodo siguiente (posición 1) calculará la velocidad basándose en los tiempos registrados por ambos nodos.

Metodología de pruebas:
Las pruebas se pueden realizar inicialmente mediante simulación en Cooja, aspirando a validar la implementación en hardware. Para experimentos de laboratorio, se sugiere el uso de un Analog Discovery 2 para generar pulsos simulando el paso de vehículos, o incluso pruebas de campo con interacción manual (por ejemplo, activando un botón).

Asignación de vecinos y envío de datos:

  • Asignación de vecinos:
    La asignación de nodos vecinos puede ser gestionada desde el Border Router (BR), que se encargará de distribuir las direcciones de los nodos a los que se debe enviar la información.

  • Formato de mensajes:
    La comunicación entre nodos se realizará utilizando mensajes estructurados (por ejemplo, a través de UDP) con un formato previamente definido (struct).

Material:

Energest PPK2: i) UART, ii) Sensores

Contiki-NG provee herramientas como Energest para estimar el consumo energético en tiempo real.. Sin embargo, las estimaciones de consumo que proporciona Energest están basadas en los tiempos de actividad de diferentes componentes (CPU, radio, etc..) por lo que no es tan preciso. 

Se propone realizar una comparación entre las estimaciones de Energest y las mediciones directas obtenidas con un Power Profile Kit (PPK2). Para esto se busca visualizar los tiempos proporcionados por Energest de forma de poder identificarlos en las trazas de consumo del PPK2. 


Además, se implementará un nuevo “tipo” en Energest de manera de poder medir el consumo de otros periféricos. El periférico a medir queda a elección pero podría ser la UART o algún sensor. 


Objetivo: El objetivo de este proyecto es estudiar el consumo de los launchpad CC2650/CC1350 utilizando Energest y el PPK2, comparar ambas mediciones y extender Energest de manera de medir el consumo de otros periféricos. 


Material:

Visualización LEDs

Descripción: En 2023 hubo distintos proyectos que se encaminaron a visibilizar el armado y mantenimiento de una red RPL sobre TSCH utilizando LEDs indicadores de distintos eventos, como recepción/envío de mensajes DIO, DOI, DAO, EB, entre otros. 


La propuesta de este proyecto es sistematizar el camino andado en proyectos anteriores, para culminar con un nuevo servicio de Contiki-NG que sea configurable en tiempo real; así como por el shell se pueden habilitar o no los mensajes de LOGs de distintos grupos y en diferentes niveles, podrían incorporarse comandos para habilitar o deshabilitar, en un nodo dado, la señalización de LEDs de ciertos mensajes o eventos relativos a la red RPL sobre TSCH.


Materiales:

  • Proyectos anteriores:


Medida de consumo y dimerizado de luminaria

Introducción: En distintas implementaciones de las llamadas “redes inteligentes” de suministro eléctrico (“smart-grids”) es clave monitorear el consumo de energía de una cierta carga eléctrica a la vez de poder realizar acciones para controlarla (encenderla, apagarla, dimerizarla) en función de la demanda de energía de la red.


En particular, las luminarias viales (actualmente se están instalando en distintos puntos del país), permiten su dimerizado (atenuación de la intensidad lumínica) para adecuarse tanto a restricciones energéticas como a requerimientos de contaminación lumínica (aunque la normativa al respecto se encuentra actualmente en desarrollo).


El controlador de luminaria LED diseñado por el Instituto de Ingeniería Eléctrica, en convenio con la Intendencia de Montevideo utiliza el circuito integrado MCP39F511N que permite tanto el monitoreo de variables de consumo eléctrico (tensión, corriente, potencia activa, potencia reactiva, entre otros), como el dimerizado de la misma utilizando una salida digital de tipo PWM.


Objetivo: Desarrollar en Contiki-NG el firmware del controlador de luminaria LED (operará como root de una red RPL), que sea capaz de reportar la información relativa al consumo del dispositivo, así como dimerizar la luminaria.


Aspectos a tener en cuenta:

  • El firmware podrá desarrollarse para las plataformas CC1350/CC2650 utilizadas durante el curso o para la plataforma Arduino Nano con la que fue diseñado el controlador (y también soportada por Contiki-NG).

  • Existen librerías para Arduino y software desarrollado para Zephyr, que pueden usarse como punto de partida para el desarrollo de este proyecto.

  • El centro del desarrollo es la interacción con el integrado MCP39F511A, el cual se comunica por UART con el microcontrolador utilizando un protocolo específico (ver hoja de datos).

  • El alcance es variable; un primer objetivo es reportar las medidas de consumo, un segundo escalón es implementar además el dimerizado de la luminaria, por último se puede realizar una lectura analógica que permita conocer el valor real del dimerizado.


Materiales:

Seguridad en Conitki-NG

Realizar un repaso de las diferentes opciones de seguridad incluidas en Contiki-NG. En particular se propone evaluar CoAPs la versión segura de CoAP, determinando el costo en término de memoria (datos y programa) y energía. Adicionalmente se propone evaluar seguridad a nivel de capa de enlace de datos (TSCH).

Materiales:

Movilidad (simulación en Cooja)

Proyecto especialmente dirigido para el G1 que realiza proyecto de grado dirigido por Mariana del Castillo


En Releases · contiki-ng/contiki-ng 

Cooja: Mobility plugin added to Cooja (#768)

Última modificación: lunes, 14 de octubre de 2024, 19:24