1 / 46

Integracija GPRS omrežij v industrijske aplikacije

Integracija GPRS omrežij v industrijske aplikacije. dr. Iztok Kramberger. Uvod. Vizija prihodnosti mobilnih terminalov Predstavitev raziskovalnega dela Interakcija med človekom in strojem Barvno in prostorsko filtriranje Analiza gibanja Določanje položaja v prostoru

radwan
Download Presentation

Integracija GPRS omrežij v industrijske aplikacije

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Integracija GPRS omrežij v industrijske aplikacije dr. Iztok Kramberger

  2. Uvod • Vizija prihodnosti mobilnih terminalov • Predstavitev raziskovalnega dela • Interakcija med človekom in strojem • Barvno in prostorsko filtriranje • Analiza gibanja • Določanje položaja v prostoru • Model uporabniškega okolja • Procesiranje v realnem času

  3. Mobilni terminali prihodnosti • Človeku intuitivna interakcija s strojem • spoznavna in poglobljena interakcija • računalniški vid • Uporaba navidezne in razširjene resničnosti v sodobnih komunikacijskih tehnologijah • omejena velikost prikazovalnega polja • omejeni načini kontrole in vnosa podatkov

  4. Interakcija s strojem • Uporaba kretenj za kontrolo inteligentnega okolja • Barvno filtriranje • Prostorsko filtriranje • Analiza gibanja • Stereoskopski računalniški vid

  5. Barvno sledenje • Osnovano na različnih značnicah • barva, gibanje, slikovne poteze, … • Element sledenja • prstna konica • Kožne formacije • barvno filtriranje • prostorsko filtriranje • analiza gibanja

  6. Barvno in prostorsko filtriranje • Časovno optimiran pristop označevanja kožnih značnic • barvni slikovni tok • tok bitnih mask

  7. Barvno in prostorsko filtriranje • Parametrični digitalni filter • možnost adaptacije različnih tipov kože • samodejno prilagajanje na osvetlitev scene

  8. Barvno in prostorsko filtriranje • Zasnova na nivoju logike • delovanje v realnem času • možnost spreminjanja parametrov

  9. Barvno in prostorsko filtriranje • Delovanje digitalnega filtra • vhodno slikovno zaporedje v YC barvnem prostoru • izhodno zaporedje bitnih mask

  10. Barvno in prostorsko filtriranje • Parametrična zasnova filtra

  11. Barvno in prostorsko filtriranje • Prostorsko filtriranje • izločevanje singularnih točk na sliki – šuma • povezovanje v homogene celote – kožne formacije

  12. Analiza gibanja • Razčlenjevanje bitne maske • statične in dinamične kožne značnice • Dinamične bitne maske • izločevanje statičnih kožnih formacij • iskanje dinamičnih kožnih formacij • Določevanje položaja kožnih formacij • iskanje aktivnih področij

  13. Določanje položaja kožnih formacij • Geometrijske predpostavke • epipolarna geometrija • vzporedna namestitev kamer • Model kamere • centralna projekcija • radialno popačenje

  14. Določanje položaja kožnih formacij • Izločevanje kožnih formacij • geometrijsko filtriranje • izločanje glede geometrijskih lastnosti • iskanje korespondence • pogoji stereoskopske neenakosti • primerjava potencialnih parov (aktivnih področij) • iskanje epipolarnih področij • primerjava potencialnih parov

  15. Časovna analiza položaja v prostoru • Taktilna interakcija • potovanje znotraj uporabniškega okolja • opravila izbire, manipulacije, sprostitve

  16. Model uporabniškega okolja • stereoskopska namestitev kamer • stereoskopska očala • sledilnik orientacije glave

  17. Model uporabniškega okolja • Namestitev sledilnika

  18. Model uporabniškega okolja • Tri stopnje prostosti • naklon • zasuk • nagib

  19. Model uporabniškega okolja • Uporabniško okolje • uporabniško področje • razdelitev globinske razsežnosti v lupine

  20. Model uporabniškega okolja

  21. Procesiranje v realnem času

  22. Procesiranje v realnem času

  23. Uvod • Omrežne tehnologije • Pričakovani trendi • IP – internetni protokol • Brezžična omrežja • Pregled brezžičnih tehnologij • Povezovanje v GPRS/UMTS mobilna omrežja • Omejitve GPRS/UMTS omrežij • IP sklad • Asinhrona modemska povezava • Sistemski strežnik

  24. Pričakovani trendi • Uporaba široko-pasovnih brezžičnih omrežij • znotraj pisarne • osnovne mobilne podatkovne storitve • v večji meri zgolj govorne storitve • preklopna struktura mobilnih omrežij • Nove široko-pasovne tehnologije • orientacija v smeri podatkovnih storitev • povečanje prenosnih kapacitet • konvergenca brezžičnih in fiksnih omrežij

  25. Internetni protokol • IPv4 – skupna osnova • skoraj vse internetne storitve uporabljajo skupen datagramski protokol • IPv6 – nova različica • originalno IPng • povečanje naslovnega prostora (128 biten) • pomemben zaradi brezžičnih omrežij • vključuje upravljanje mobilnosti • oteženo uveljavljanje zaradi uspešnosti IPv4

  26. Brezžična omrežja • Razvoj v smeri paketne infrastrukture • internetni protokol IP • nove funkcionalnosti • Upravljanje mobilnosti • makro mobilnost • premiki uporabnika med velikimi omrežji • mikro mobilnost • premiki znotraj lokalnega nivoja brezžičnega omrežja • pico mobilnost • kratek domet - ad-hoc protokoli (WLAN, Bluetooth)

  27. Ad-Hoc omrežja • Medsebojna komunikacija brez obstoječe omrežne infrastrukture • Samodejna konfiguracija brez centralnega upravljalnega sistema • Večina vozlišč je sposobna prevzemati funkcionalnost paketnih usmerjevalnikov • Infrastruktura omrežja se konstantno spreminja • Neodvisnost od obstoječe omrežne infrastrukture je ključnega pomena za brezmejno širjenje ponudbe mobilnih storitev

  28. Brezžične tehnologije • Brezžični pionir – infrardeče komunikacije • mobilni telefoni, prenosni računalniki, digitalni osebni organizatorji • IrDA do 4 Mbit/s • zahtevana vidna prenosna pot • majhna komunikacijska razdalja (0,5 m) • Preproste podatkovne storitve • sinhronizacija podatkov • podatkovni modemi

  29. Brezžične tehnologije • Univerzalni uničevalec kablov – Bluetooth • podatkovna propustnost do 1 Mbit/s • energijsko varčen (do 10 m) • Možnost večjega dometa (do 100 m) • varnost prenosov (spreminjanje frekvence 1600-krat v sekundi in 128-bitno kodiranje) • usklajevanje naprav (menjava gesel) • samodejno prepoznavanje naprav v radijskem dometu • identifikacija naprav in njihovih storitev

  30. Brezžične tehnologije • Multimedija brez žic – UWB • izjemno visoke podatkovne hitrosti • idejni frekvenčni spekter od nekaj 100 MHz do nekaj GHz • priporočeno 500 MHz pasovne širine med 3,1 GHz in 10,6 GHz • oddajna moč 3 mW (impulzi med 10 in 1000 piko sekund) • Multimedijske podatkovne storitve

  31. Brezžične tehnologije • Brezžično lokalno omrežje – Wireless LAN • standardi znotraj IEEE 802.11 • IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g • IEEE 802.11e, IEEE 802.11n • Različni načini modulacije • DSSS, FHSS • Wi-Fi (Wireless Fidelity) • IEEE 802.11b, 2.4 GHz, 11 Mbit/s, 32 uporabnikov (razširjena različica do 22 Mbit/s) • IEEE 802.11g, 2.4 GHz, do 54 Mbit/s • IEEE 802.11n, (pre-n 40 MHz kanal, 135, 243, 540 MBit)

  32. Brezžične tehnologije • WiMAX • Standarda IEEE 802.16 in ETSI HyperMAN • OFDM modulacija

  33. Brezžične tehnologije • WiMAX • IEEE 802.16 (en sam nosilec), 10 – 66 GHz, 2 – 5 km, 32 – 134.4 Mbits, širina kanala 20, 25 in 28 MHz • IEEE 802.16a (256 FFT – 192 podatkovnih, 8 pilotov, 50 ničel), 2 – 11 GHz, 6 – 9 km, 1 – 75 Mbits, širina kanala kanala 1.75, 3.5, 7, 14 MHz • Adaptivna modulacija (BPSK, QAM, QAM64) • TDD in FDD dvosmernost • TDM, TDMA dostop • Orientiranost v povezave • ARQ – samodejna zahteva po ponovnem prenosu • Varnost povezav (DES) • IEEE 802.16e podpora mobilnosti

  34. Brezžične tehnologije • HomePlug • Širokopasovni prenos podatkov preko električnega omrežja • Težave z regulatorji • OFDM modulacija – 13.75 Mbits • Širina kanala 4.5 – 21 MHz

  35. Brezžične tehnologije • GPRS (General Packet Radio Service) • Osnova GSM omrežje • TDMA časovno-preklopni sistem • Različni razredi prenosa (razmerje sprejem/oddaja) – časovni interval 8 – 12 kbits • Omejeno število časovnih intervalov glede na sposobnost omrežja • Zavednost IP podatkovnega omrežja • TDD in FDD (običajno) dvosmernost

  36. Brezžične tehnologije • UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) • WCDMA modulacija • TDMA sistem • 144 kbits – ruralno področje • 384 kbits – urbano področje • Podatkovno orientirano omrežje • TDD in FDD (običajno) dvosmernost

  37. Ugnezdeni sistemi • Mikro ugnezdeni sistemi • Mikrokrmilnik • Atmel AVR, 8051, ARM, Microchip PIC, Siemens • Modem • Enfora, Falcon, Wavecomm, Siemens, … • Dodatni vmesniki • A/D pretvornik, RS232, RS485, digitalni V/I, … • Makro ugnezdeni sistemi • I386 platforma • VIA EPIA, AMD Geode, Intel XScale, standardni industrijski PC sistemi • Operacijski sistem • Linux, Microsoft Windows CE, Microsoft Windows XP Embedded • Modem • Dodatni vmesniki • USB, vzporedni, asinhroni zaporedni (RS232, RS485)

  38. Povezovanje v GPRS/UMTS • Omejitve GPRS/UMTS omrežij • Podatkovno povezavo oziroma sejo povezave (PDP context) ni možno vzpostaviti med dvema napravama • Podatkovna povezava naprave se vzpostavlja s strežnikom – multipoint-to-point arhitektura • Vzdrževanje povezave • Samodejno vzpostavljanje povezave • Uporaba redundančnih pristopov (Watch-dog, napajanje, …) • Premaknitev zahtevnega procesiranja na strežnik

  39. Povezovanje v GPRS/UMTS • IP sklad • PPP (Point-to-Point Protocol) modemska povezava • Vstop v javno IP podatkovno omrežje • TCP, UDP, ICMP protokoli • HTTP, FTP, TFTP, RTSP, … • Mikro sistemi • IP sklad v mikrokrmilniku • IP sklad v modemu (ustrezen modem) • Makro sistemi • Ugnezdeni operacijski sistemi imajo vgrajen IP sklad • Povezava s sistemskim strežnikom • Razne sistemske storitve • Procesiranje podatkov • Prikaz podatkov

  40. Povezovanje v GPRS/UMTS • Standardni modemski dostop (Dial-Up) • Operaterji uporabljajo NAT (Network Address Translation) zaradi pomanjkanja IP naslovov v IPv4 • Dinamični IP naslovi • Keep-Alive sporočila • Vzdrževanje IP povezave oziroma TCP seje • Sporočanje statusa naprave • Kodiranje podatkov • TEA Crypt, DES, … • Plačilo po prenesenih podatkih (npr.: 2 SIT/uro) • VPN modemski dostop • Ustvarjanje lokalnega omrežja, kjer so naprave povezane v lastno domeno • Statični IP naslovi • Obstoječe SSL (Secure Socket Layer) kodiranje • Pavšalno plačilo (npr.: 500 MB – 5.000 SIT/mesec)

  41. Povezovanje v GPRS/UMTS • Asinhrona modemska povezava • Ustvarjanje podatkovnih paketov • Binarni zapis podatkov • Označevanje začetka in konca paketa s posebnimi znaki, ki se ne pojavijo v podatkovnem paketu – SLIP • Minimalno povečana dolžina paketa • HEX (omejen ASCII) zapis podatkov • Pretvorba binarnih podatkov v HEX zapis z dodatnimi označbami za začetek in konec paketa <A123B1DFEE> • Povečana dolžina paketa • ASCII zapis podatkov • Alfanumeričen zapis podatkov • Potratna izraba pasovne širine, primerna le za minimalno količino podatkov

  42. Povezovanje v GPRS/UMTS • Sistemski strežnik • Sistemski servis za večtočkovno povezovanje, sprejemanje podatkov, kodiranje in dodeljevanje ključev, zapisovanje v podatkovno shrambo • Podatkovna shramba • Datoteke • Podatkovna baza • Interpretacija podatkov • Procesiranje podatkov • Prikaz podatkov

  43. Povezovanje v GPRS/UMTS • Nadgradnja programske opreme oddaljenega sistema • Poenostavljen način odprave napak • Nadgradnja več naprav hkrati • MD5 algoritem za preverjanje pristnosti • Razdelitev programske kode naprave na dva bloka • Zaganjalni program (BOOT) • Sistemski program

  44. Povezovanje v GPRS/UMTS • Telemetrija • različni senzorji • Temperatura, črpalke, kvaliteta, napajanje, GPS sledenje vozil, … • Daljinski nadzor in kontrola • Varnostni sistemi • Video prenos, alarmi • Redundančna povezava • Nadzor aplikativnih naprav • Parametri, merilne vrednosti, …

  45. Sodelovanje in partnerji www.teletech.si www.loop.si www.elti.si iztok.kramberger@uni-mb.si

  46. Sklep • Težave zaradi nezrelosti brezžičnih tehnologij, njihove adapcijske dobe in relativno visoke cene • Uporaba IP protokola in čim hitrejša pretvorba informacije v IP svet • Zagotavljanje kvalitete storitev (QoS) • Izbira primerne brezžične ali žične omrežne tehnologije za podatkovni prenos • Uporaba podatkovnih baz • Shranjevanje, priprava in obdelava podatkov • Posredovanje podatkov

More Related