In the case of an emergency in an underground facility, the harsh environment make the rescue missions a difficult and taxing task for the first responders. Disorientation, stress and lack of communication are fatal in that territory. In order to overcome all this difficulties and provide a system to coordinate and help locate emergency responders, a new Indoor Positioning System (IPS) is proposed. The system shall be scalable so it can expand its coverage over the site, it would adapt and remain reliable in the harsh conditions of the environment. The main goal of this project is to present an analysis of the current wireless technologies, their advantages and disadvantages and a comparison between them. Build a new solution and present the results of the performance of the network. The tests recreate the characteristics of the underground territory and present a good analysis of the system. This thesis project report the process, to build a scalable, adaptable and reliable wireless network to be used as the framework of a positioning system. The system is constructed using the ZigBee protocol stack and the nRF52840 hardware. A graphical user interface is developed to facilitate the configuration of the network. At the end the results gives proof that the system can be used in the underground facilities as long as the network is deployed carefully. / Vid en nödsituation i en underjordisk anläggning, på grund av den svåra miljön, räddningsuppdragen blir en svår och beskattande uppgift för de första svararna. Desorientering, stress och brist på kommunikation är dödliga inom det området. För att övervinna alla dessa svårigheter och tillhandahålla ett system för att samordna och hjälpa till att hitta nödlägen, föreslås ett nytt inomhuspositioneringssystem (IPS). Systemet ska vara skalbart så att det kan utöka sin täckning över webbplatsen, det skulle anpassa sig och förbli tillförlitligt under de svåra miljöerna. Detta arbete har huvudmål att presentera en analys av den nuvarande trådlösa tekniken, deras fördelar och nackdelar och en jämförelse mellan dem samtidigt bygga en ny lösning och presentera resultaten av nätverkets prestanda. Testen modellerar egenskaperna hos det underjordiska territoriet och presenterar en bra analys av systemet. Detta arbete rapporterar processen för att bygga ett skalbart, anpassningsbart och pålitligt trådlöst nätverk som ska användas som ett ramverk för ett positioneringssystem. Systemet är konstruerat med ZigBee-protokollstacken och hårdvaran nRF52840. Ett grafiskt användargränssnitt utvecklas för att underlätta konfigurationen av nätverket. Resultatet bevisar att systemet kan användas vid de underjordiska anläggningarna så länge nätverket distribueras noggrant.

This thesis investigates two aspects of the protocol IO-Link Wireless (IOL-W), a wireless derivative of the widely established network protocol for industry automation IO-Link (IOL). There is an increasing interest in using wireless solutions within the automation industry. The IOL-W protocol is developed to meet the needs of a wireless protocol that can meet the stringent reliability requirements of industrial applications. The first investigated aspect is whether it is feasible to port existing IOL stacks to IOL-W. The second aspect investigates the possibility to establish IOL-W communication using a generic hardware board supporting Bluetooth Low Energy (BLE) and IEEE 802.15.4, specifically the nRF architecture manufactured by Nordic Semiconductor. The properties and mechanisms of the physical layer of IOL-W are thoroughly researched. Afterward, two open-source IOL stacks are examined as potential candidates for protocol porting. From that examination, the main conclusion is that for a commercial project, it is more feasible to invest in a native IOL-W stack. Porting an IOL stack to IOL-W would be immensely time-consuming since it is not enough only to replace the code responsible for handling the physical layer. One would also need to modify the system management module embedded within every hardware layer. Lastly, the nRF hardware is examined, focusing on its radio capabilities. Several problems arose with the radio configuration and the CRC capability of the nRF boards from the subsequent investigation and experiments; therefore, it is concluded that this particular hardware is inappropriate for implementing IOL-W. / Den här uppsatsen granskar två aspekter av protokollet IO-Link Wireless (IOL-W), en trådlös version av det etablerade protokollet IO-Link (IOL). Det finns ett ökat intresse för trådlösa lösningar i Automationsindustrin och IOL-W protokollet är utvecklat för att bemöta det ökade behovet av pålitlig trådlös industriell kommunikation. Den första aspekten granskar huruvida det är möjligt att konvertera en IOL stack till en IOL-W stack. Den andra aspekten utreder om det är möjligt att etablera IOL-W kommunikation med hårdvara designad för Bluetooth Low Energy (BLE) och IEEE 802.15.4, mer specifikt, nRF arkitekturen tillverkad av Nordic Semiconductor. Egenskaperna och mekanismerna av "physical layer" av IOL-W är grundligt undersökt. Två IOL stackar har granskats och det har undersökts huruvida det med rimlig arbetsinsats går att konvertera någon av dem till IOL-W stackar. Undersökningen kommer att huvudsakligen konstatera att, för ett kommersiellt projekt är det bästa alternativet att investera i en färdig IOL-W stack. Att konvertera en IOL stack till en IOL-W stack är en tidskonsumerande uppgift och kräver grundlig kännedom i både IOL och IOL-W, att ersätta dom nedre lagren av en IOL stack är inte en rekommenderad lösning, eftersom System management modulen kommer att behövas modifieras, då den är inbyggd i varje lager av abstraktions modellen. Till sist, kommer nRF hårdvaran att examineras, fokus kommer att ligga på radions förmåga och kompabilitet. Under projektet gång dök ett flertal problem upp med radio konfigurationen samt CRC förmågan, detta kommer att presenteras med flertalet granskningar och experiment. Slutsatsen av undersökningen blir att nRF hårdvaran inte är lämplig att använda som bas för en implementation av IOL-W.

When choosing what IoT protocol to use today, there are lots of choices. If a mesh type network is chosen, Bluetooth mesh might be a possible candidate. Bluetooth mesh without correctly configured parameters can however suffer from congestion and packet loss if the network is very dense or consists of many nodes. This can be counteracted by choosing which nodes should be relays more carefully, as well as setting the re-transmission count and Time To Live (TTL) based on the current topology of the network. If the nodes in the network change position or are added/removed regularly, it is impossible to set the parameters optimal for all the possible network layouts. This is where a dynamic configuration comes in handy. In this master thesis a custom control model was created which implemented the K2 Pruning algorithm for relay selection, custom heartbeats for a dynamic TTL on each node, and a static re-transmission count for message originators and relays. A possible way to implement a dynamic re-transmission count is also discussed, as well as how the dynamic configuration could be autonomous without the need of physical interaction when reconfiguring the network. The implemented dynamic configuration tested on a physical system of 33 nodes was partly unsuccessful, but still provided improved Packet Delivery Ratio (PDR), reduced message delay, and useful knowledge for future implementations of a dynamic configuration. The K2 Pruning algorithm failed in choosing relays correct and quickly due to congestion during the neighbor information exchange needed to run the algorithm. Therefore, a different relay selection algorithm is suggested for future models or the refrain of acknowledged messages during the neighbor information exchange phase.