Orientador: Prof. Dr. Ivan Roberto Santana Casella / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, 2016. / Atualmente existem diversos padrões de redes sem fio destinados ao monitoramento de sensores em aplicações de redes sem fio. O Bluetooth Low Energy (BLE) e o Zigbee são duas tecnologias em destaques que estão sendo amplamente empregadas em Smart Grids e Internet of Things (IOT) e foram desenvolvidas para o envio rápido de pequenos pacotes de dados em baixa latência com suporte a elevados números de nós operando em baixo consumo de energia.
A degradação da potência de um sinal de rádio transmitido por dispositivos Bluetooth Low Energy e Zigbee pode ser ocasionada pela existência de objetos (paredes, portas, janelas e vegetações) que interferem na livre propagação do sinal eletromagnético. O objetivo deste trabalho foi analisar e comparar, através de uma modelagem computacional, os impactos da atenuação do sinal de rádio de redes sem fio BLE e Zigbee operando em ambiente indoor. Foram medidos os valores da potência do sinal recebido, relação sinal-ruído, taxa de dados e taxa de erro de bit estimada para diferentes fatores de perda de percurso e considerado o efeito de Shadowing.A modelagem computacional foi desenvolvida com auxílio do software OPNET Modeler e contemplou algoritmos que simulam as camadas PHY, MAC e enlace do BLE e do Zigbee, que permitiu analisar o comportamento das redes sem fio durante as trocas de pacotes de dados entre os dispositivos móveis.
Além das simulações computacionais, foram feitos experimentos práticos com redes sem fio BLE e Zigbee localizadas em ambiente indoor em zona urbana. Os resultados das medições em campo foram comparadas e configuradas no modelagem computacional. Desta forma, foram criados modelos computacionais do BLE e Zigbee que descrevem parcialmente os mesmos comportamentos das redes sem fio ensaiadas nos experimentos práticos, o que tornou os resultados das simulações da modelagem computacional muito mais realistas. Através destes novos modelos computacionais, foi possível medir, comparar e analisar o desempenho das redes sem fio BLE e Zigbee em ambiente indoor.
e da taxa de dados e provoca um aumento de BER à medida que o receptor se distância do transmissor em uma rede de dispositivos BLE e a adição do Shadowing tornou os resultados da modelagem computacional muito mais realista. Além das análises, este trabalho contribuiu com detalhes do desenvolvimento da modelagem computacional do BLE e Zigbee que foi realizado.Os resultados das simulações demonstraram que o aumento do fator de perda de percurso causou uma redução significativa da potência de recebimento e da taxa de dados e provoca um aumento de BER à medida que o receptor se distância do transmissor em uma rede de dispositivos BLE e a adição do Shadowing tornou os resultados da modelagem computacional muito mais realista. Além das análises, este trabalho contribuiu com detalhes do desenvolvimento da modelagem computacional do BLE e Zigbee que foi realizado. / Currently there are different standards of wireless networks for the sensors monitoring in wireless networking applications. Bluetooth Low Energy (BLE) and Zigbee are two technologies widely used in Smart Grids and Internet of Things (IOT) and were developed for the fast sending of small data packets at low latency with high numbers of nodes operating in low energy consumption.
The degradation of the power of a radio signal transmitted by a BLE and Zigbee devices can be caused by the existence of objects, walls, doors, windows and vegetation, that interfere with the free propagation of electromagnetic signals. The objective of this work was to analyze and compare, through computer simulations, the radio signal attenuation of wireless networks BLE and Zigbee when operating in indoor environment. The value of the received signal strength, signal to noise ratio, data rate and bit error rate estimated for different path loss factors were measured and considered the effect of shadowing. The computer simulations was developed with the help of OPNET Modeler software, which included algorithms that simulate the PHY, MAC and Link Layer of the BLE and Zigbee, which allowed analyzing the behavior of wireless networks for the exchange of data packets between the mobile devices.
In addition to the computer simulations were made practical experiments with wireless networks BLE and Zigbee located in indoor environment in urban areas. The results of field measurements were compared and set in computational modeling. Thus they were created computer models of BLE and Zigbee that describe partially the same behaviors of the tested wireless networks in the field via practical experiments, which made the simulation results of computer modeling more realistic. Through these new computer models were possible to measure, compare and analyze the performance of wireless networks BLE and Zigbee in indoor environment.
The results of computer simulations have shown that increasing the path loss factor caused a significant reduction in received power and data rate and causes an increased BER when the receiver is away from the transmitter in a network BLE devices and adding the shadowing in computer simulations became more realistic results. In addition, this work contributed to the development details of computational modeling of BLE and Zigbee.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:BDTD:103794 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Sousa, Fernando Simplicio de |
| Contributors | Casella, Ivan Roberto de Santana |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, 152 f. : il. |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFABC, instname:Universidade Federal do ABC, instacron:UFABC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=103794&midiaext=73271, http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=103794&midiaext=73272, Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.brphp/capa.php?obra=103794 |
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