OCARI
OCARI (sigla para " O pen C ommunication protocol for A d hoc R eliable industrial I nstrumentation ") é um protocolo de comunicação sem fio de baixa velocidade e baixa potência inspirado no padrão IEEE 802.15.4 . Foi inicialmente desenvolvido pelo seguinte consórcio durante o projeto ANR OCARI financiado pela Agência Nacional de Pesquisa da França:
Desde o final do projeto ANR, a EDF e o INRIA continuaram a trabalhar juntos (com a participação da BeamLogic ) para industrializar o OCARI.
Requisitos de concepção
OCARI foi projetado para atender aos seguintes requisitos técnicos:
- Operando em plataformas de hardware em conformidade com o padrão IEEE 802.15.4 baseado no microcontrolador ARM Cortex M3 e circuitos RF Atmel AT86RF233 / 231.
- Operando em topologia de malha com a capacidade de autoconfiguração e a capacidade de economizar energia para poder operar com bateria.
- Ser capaz de suportar um grande número de instrumentações (sensores e atuadores) por aplicação com o mesmo hardware para que a intercambialidade seja possível.
Características do OCARI
OCARI difere de protocolos como ZigBee , WirelessHART e ISA100.11a pelas seguintes características:
- Roteamento pró-ativo, adaptativo e energeticamente eficiente (o caminho para chegar ao coletor tem custo mínimo de energia, e novos links são criados automaticamente quando os existentes são quebrados, e apenas links simétricos são mantidos) e balanceamento de carga dos nós do roteador (o nó com o mais alto a energia residual é selecionada dinamicamente a partir de vizinhos de um salto).
- Uma sincronização distribuída do ciclo operacional com base nos nós determinísticos de sincronização de vários saltos usando beacon enviado em cascata. Permite determinar o período de hibernação de todos os nós da rede para economia de energia.
- Um mecanismo de agendamento de atividades de nó baseado em coloração distribuída de três saltos que minimiza o número de cores (slots de comunicação pré-reservados). Através deste mecanismo, economias adicionais de energia podem ser obtidas devido à não colisão; um nó acorda em seu slot se tiver dados para transmitir e nos slots de seus vizinhos de 1 salto se tiver dados para receber e dorme o resto do tempo.
- Uma reutilização espacial da largura de banda (nós 4 saltos podem reutilizar a mesma cor e transmitir ao mesmo tempo). Isso torna mais fácil dimensionar aplicativos.
- Suporte para mobilidade do nó : o nó móvel não tem cor, ele envia seus dados para o nó colorido mais próximo no RSSI.
O ciclo operacional da OCARI é dividido em 4 períodos:
- [T0-T1]: Sincronização multiponto determinística por cascata de farol.
- [T1-T2]: Transmissão de mensagens de sinalização e dados não sujeita a requisitos estritos por parte da concorrência (CSMA / CA).
- [T2-T3]: Transmissão de mensagens de dados com requisitos (coleta ou disseminação) por slots coloridos.
- [T3-T0]: Sleep
A topologia de uma rede OCARI é a seguinte:
- Coordenador (equivalente ao "coordenador PAN" do IEEE 802.15.4): coordenador global de um cluster / ilha de sensores, sua função é iniciar a rede e gerenciá-la: alocação de endereços de rede, gerenciamento de acesso à rede, ponto de acesso para os sensores transparentes para a topologia da rede.
- Roteador (equivalente ao roteador ZigBee, ZR): participa da retransmissão da árvore hierárquica (com TTL) quando as cores ainda não foram atribuídas e do roteamento ad hoc.
Aplicativos OCARI
- Teledosimetria em centrais nucleares.
- Supervisão de proteção contra radiação em tempo real.
- Detecção de fogo.
- Monitoramento da máquina para manutenção preditiva.
- Instrumentação móvel para testes no local.
- Comando de controle de malha aberta.
As plataformas de hardware suportadas por OCARI
- Dresden Electronik deRFsam3-23T09-3 / 23M09-3: Atmel SAM3S e Atmel AT86RF233
- Adwave Adwrf24-LRS: Atmel SAM3S e Atmel AT86RF233 acoplado a um amplificador de potência de baixo ruído
Veja também a comparação dos módulos IEEE 802.15.4
Notas e referências
Bibliografia
- Khaldoun Al Agha, Marc-Henri Bertin, Tuan Dang, Alexandre Guitton, Pascale Minet, Thierry Val e Jean-Baptiste Viollet, “Qual tecnologia sem fio para redes de sensores sem fio industriais? The development of OCARI technology ”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 56, No. 10, outubro de 2009.
- OCARI: A Wireless Sensor Network for Industrial Environments, ERCIM News 101, abril de 2015