Rede sem fios

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Universidade do Minho Escola de Engenharia

José António da Cunha Teixeira Gomes Criação de uma rede mesh wireless

UMinho | 2010

José António C.T. Gomes Criação de uma rede mesh wireless

Novembro de 2010

Universidade do Minho Escola de Engenharia

José António da Cunha Teixeira Gomes Criação de uma rede mesh wireless

Tese de Mestrado Ciclo de Estudos IntegradosConducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Electrónica Industrial e Computadores Trabalho efectuado sob a orientação do Professor Doutor Sérgio Adriano Fernandes Lopes

Novembro de 2010

Agradecimentos

À EFACEC Sistemas de Electrónica, na pessoa do Eng. Paulo Delfim Rodrigues pela oportunidade que me deu de poder realizar este trabalho e pelo apoio dado durante a elaboração do mesmo.Ao meu orientador, Doutor Sérgio Lopes pelo apoio prestado e pela disponibilidade demonstrada. Aos meus pais e irmãos pelo incentivo e apoio que sempre demonstraram, não só no meu percurso académico como em tudo o resto.

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Resumo

Resumo
O objectivo desta dissertação consiste no desenvolvimento de uma pilha de software para utilização em redes LR-WPAN, que permita implementaruma topologia mesh. A pilha desenvolvida utiliza o protocolo IPv6 e está implementada sobre nós físicos que seguem a norma IEEE 802.15.4. Nesse sentido, a pilha utiliza uma camada de adaptação 6LoWPAN entre a camada IPv6 e a camada MAC do IEEE 802.15.4. Esta camada de adaptação, efectua a compressão do cabeçalho IPv6 e a fragmentação e desfragmentação do pacote IPv6, de modo a ser possíveltransmitir os pacotes IPv6 sobre frames IEEE 802.15.4. A pilha desenvolvida teve por base a pilha IPv6 incluída no sistema operativo Contiki. O Contiki também inclui uma adaptação para redes LRWPAN do algoritmo para redes mesh AODV, que foi o algoritmo usado na realização deste trabalho. Dado que a pilha IPv6 incluída no Contiki não cumpria todos os requisitos especificados, foinecessário implementar algumas funcionalidades, nomeadamente, o multicast e um mecanismo que permitisse ao coordenador aceder à topologia da rede. Para demonstrar o funcionamento da pilha desenvolvida, foi também desenvolvido para PC um programa de demonstração em linguagem Java. Este programa permite visualizar a topologia da rede, assim como a rota efectuada por uma mensagem, quando esta éenviada de um nó para outro.

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Abstract

Abstract
The objective of this dissertation is the development of a software stack for use in a LR-WPAN network that allows the implementation of a mesh topology. The stack developed uses the IPv6 protocol and is implemented over physical nodes that follow the IEEE 802.15.4 standard. For that, the stack uses a 6LoWPAN adaptation layer betweenthe IPv6 layer and the MAC layer. This adaptation layer is responsible for the IPv6 header compression and for the fragmentation and defragmentation of the IPv6 package, in order to make possible the transmission of the IPv6 packets over the IEEE 802.15.4 frames. The stack developed is based on the IPv6 stack included in the Contiki operating system. The Contiki also includes anadaptation for LR-WPAN networks of the AODV mesh algorithm, which is the algorithm used in this project. The IPv6 stack included in the Contiki does not fulfill all the requirements specified for the project. Consequently, it was necessary to implement some functionalities, like the multicast and a mechanism that allows the coordinator to know the network topology. In order to demonstrate theoperation of the developed stack, a demonstration program was also developed for PC in Java language. This program shows the network topology and the route covered by a message, when it is sent from a node to another.

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Índice

Índice

Agradecimentos.................................................................................................................ii Resumo...
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