OCARI
OCARI (acrónimo de " O pen C protocolo OMUNICACIÓN para A d hoc R eliable industrial I nstrumentation ") es un protocolo de comunicación inalámbrica de baja potencia de baja velocidad inspirado en el IEEE 802.15.4 estándar . Fue desarrollado inicialmente por el siguiente consorcio durante el proyecto ANR OCARI financiado por la Agencia Nacional de Investigación de Francia:
Desde el final del proyecto ANR, EDF e INRIA han continuado trabajando juntos (con la participación de BeamLogic ) para industrializar OCARI.
Requerimientos de diseño
OCARI ha sido diseñado para cumplir con los siguientes requisitos técnicos:
- Operando en plataformas de hardware que cumplen con el estándar IEEE 802.15.4 basado en el microcontrolador ARM Cortex M3 y circuitos de RF Atmel AT86RF233 / 231.
- Operando en topología de malla con la capacidad de autoconfigurarse y la capacidad de ahorrar energía para poder operar con energía de la batería.
- Ser capaz de soportar una gran cantidad de instrumentaciones (sensores y actuadores) por aplicación con el mismo hardware para que sea posible la intercambiabilidad.
Características de OCARI
OCARI se diferencia de protocolos como ZigBee , WirelessHART e ISA100.11a por las siguientes características:
- Enrutamiento proactivo, adaptativo y energéticamente eficiente (la ruta para llegar al sumidero tiene un costo mínimo de energía, y los nuevos enlaces se crean automáticamente cuando los existentes se rompen y solo se mantienen los enlaces simétricos) y el equilibrio de carga de los nodos del enrutador (el nodo con la mayor la energía residual se selecciona dinámicamente de los vecinos de un salto).
- Una sincronización distribuida del ciclo operativo basada en los nodos deterministas de sincronización de múltiples saltos utilizando baliza enviada en cascada. Permite determinar el período de reposo de todos los nodos de la red para ahorrar energía.
- Un mecanismo de programación de actividad de nodo basado en colores distribuidos de tres saltos que minimiza el número de colores (ranuras de comunicación reservadas previamente). A través de este mecanismo, se pueden obtener ahorros de energía adicionales debido a la no colisión; un nodo se despierta en su ranura si tiene datos para transmitir y en las ranuras de sus vecinos de 1 salto si tiene datos para recibir, y duerme el resto del tiempo.
- Una reutilización espacial del ancho de banda (los nodos de 4 saltos pueden reutilizar el mismo color y transmitir al mismo tiempo). Esto facilita la ampliación de las aplicaciones.
- Soporte para movilidad de nodos : el nodo móvil no tiene color, envía sus datos al nodo de color más cercano en RSSI.
El ciclo operativo de OCARI se divide en 4 períodos:
- [T0-T1]: Sincronización multisalto determinista mediante cascada de balizas.
- [T1-T2]: Transmisión de mensajes de señalización y datos no sujetos a estrictos requisitos por parte de la competencia (CSMA / CA).
- [T2-T3]: Transmisión de mensajes de datos con requisitos (recopilación o difusión) por ranuras de colores.
- [T3-T0]: dormir
La topología de una red OCARI es la siguiente:
- Coordinador (equivalente al "coordinador PAN" de IEEE 802.15.4): coordinador global de un cluster / isla de sensores, su rol es iniciar la red y administrarla: asignación de direcciones de red, gestión de acceso a la red, punto de acceso a los sensores transparentes a la topología de la red.
- Enrutador (equivalente al enrutador ZigBee, ZR): participa en la retransmisión de árbol jerárquico (con TTL) cuando los colores aún no están asignados y en enrutamiento ad hoc.
Aplicaciones OCARI
- Teledosimetría en centrales nucleares.
- Supervisión de protección radiológica en tiempo real.
- Detección de fuego.
- Monitorización de máquinas para mantenimiento predictivo.
- Instrumentación móvil para pruebas in situ.
- Comando de control de lazo abierto.
Las plataformas de hardware soportadas por OCARI
- Dresden Electronik deRFsam3-23T09-3 / 23M09-3: Atmel SAM3S y Atmel AT86RF233
- Adwave Adwrf24-LRS: Atmel SAM3S y Atmel AT86RF233 acoplados a un amplificador de potencia de bajo ruido
Consulte también la comparación de módulos IEEE 802.15.4
Notas y referencias
Bibliografía
- Khaldoun Al Agha, Marc-Henri Bertin, Tuan Dang, Alexandre Guitton, Pascale Minet, Thierry Val y Jean-Baptiste Viollet, “¿Qué tecnología inalámbrica para redes de sensores inalámbricos industriales? El desarrollo de la tecnología OCARI ”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 56, No. 10, octubre de 2009.
- OCARI: una red de sensores inalámbricos para entornos industriales, ERCIM News 101, abril de 2015