UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA "JÚLIO DE MESQUITA FILHO" FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA...

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA"JÚLIO DE MESQUITA FILHO"

FACULDADE DE ENGENHARIA DE ILHA SOLTEIRA

Transmissão de Imagens e Vídeoutilizando o Padrão Zig Bee IEEE 802.15.4.

Aluno: Virgílio Fries MüllerProfessor: Prof. Dr. Nobuo Oki

unesp

Ilha Solteira – SP, julho de 2015.

ORGANIZAÇÃO DA APRESENTAÇÃO

Introdução; Principais definições das imagens; Compressão de Imagens e Vídeos com formato MPEG-4; Padrão IEEE 802.15.4 – ZigBee; Ferramentas; Análise dos Resultados; Conclusão; Trabalhos Futuros. Publicação.

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OBJETIVO

Analisar e mensurar as limitações da transferência de imagens e vídeos através de uma rede sem fio com padrão IEEE 802.15.4..

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INTRODUÇÃO - REDES SEM FIO:

Algumas Vantagens – Redes sem Fio: Mobilidade. Facilidade de Instalação. Flexibilidade. Redução de Custos.

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INTRODUÇÃO - REDES SEM FIO:

IEEE 802.CLASSIFICAÇÃO:WMAN – 5 km de alcanceWAN – Utilização operadores de celulares(País, continente)WLAN – Rede local (empresa, escola)WPAN – Rede Pessoal sem Fio.

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EXEMPLOS DE APLICAÇÕESREDES DE SENSORES SEM FIO:

Área de monitoramento remoto e controle de dispositivos de localização.

Periféricos de computadores.

Sensores médicos.

Sensor de umidade.

Sensor de temperatura.

Sensor velocidade do vento.

Sensor de iluminação, fumaça, de aquecimento, de ventilação.7

Controle de alarmes, de cancelas, de portas e portões, e de aplicações automotivas. Navios Transportes de Carga.

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PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS:

•Imagem Vetorial;

•Imagem Bitmap.

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PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS:

•Imagens digitais;

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Elementos de um sistema de processamento de imagens.

PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS:

•Pixel.

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Figura – Exemplos de Pixels

PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS:

• Resolução de uma imagem:

• Resolução Espacial:

• Resolução de Contraste; Quantidade de bits por pixel define a resolução de contraste da imagem.

• Resolução Temporal: Frequência de quadros por segundo.

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SINAL DE VÍDEO DIGITAL:

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Um vídeo é uma sequência de imagens, normalmente exibidas à uma taxa constante, por exemplo a 24-30 imagens por segundo.

PRINCIPAIS DEFINIÇÕES DAS IMAGENS:

1 bit: 2 cores - preto/branco8 bits: 256 cores16 bits: 65.536 cores24 bits: 16.777.216 cores

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FORMATO DE ARQUIVOS DE IMAGENS:

BMP; TIF; JPEG;

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FAMÍLIA DE ARQUIVOS DE COMPRESSÃO DE VIDEO:

• AVI - (Audio Video Interleave);• RMVB – (RealMedia Variable Bitrate)• FAMILIA MPEG – codificação H.264.

• 3GP.

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PADRÃO IEEE 802.15.4 – ZIGBEE.

• Redes sem fio WPAN;• Rede de Baixo Custo;• Baixo Consumo de alimentação de baterias;• Adota protocolo IEEE 802.15.4 para camadas PHY (camadas física) e MAC (camada de acesso ao meio).

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ZiGBEE ALLIANCE

CAMADAS

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CAMADA FÍSICA - PHY

• Ativação e desativação do transceptor de rádio(transceivers);• Detecção de energia;• Indicação da qualidade da ligação;• Seleção de canal e transmissão e recepção.

Os rádios ZigBee operam nas faixas de frequência:• 868 MHz na Europa. 1 canal – 20 kbps.• 915 MHz nos Estados Unidos. 10 canais – 40 kbps.• 2.4 GHz em outros lugares do mundo. 16 canais - 250 kbps.

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TRANSMISSÃO•Modo Beacon (A) •Modo não-beacon (B)

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ARQUITETURA DE REDE

•Pacote: limita a quantidade de bits enviado de uma vez:

•Cabeçalho: •Corpo da Mensagem:•Rodapé:

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TIPOS DE DISPOSITIVOS FFD - Dispositivo de Função Completa. RFD - Dispositivo de Função Reduzida.

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TOPOLOGIA DE REDE – ESTRELA.

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TOPOLOGIA DE REDE – MALHA (MESH)

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TOPOLOGIA DE REDE – ÁRVORE.

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SEGURANÇA DE UMA REDE ZIGBEE

• Controle de Acesso: evita que partes não autorizadas entrem e usem a rede.

• Integridade das Mensagens: garantias dadas através do código de autenticação de mensagem designado incluído em cada pacote.

• Confidencialidade: autenticação de mensagens, é realizada por criptografia, algoritmo AES 128 bits.

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• ESTUDO DAS FERRAMENTAS: • IDE E SIMULADOR AVR STUDIO• COMPILADOR LINGUAGEM DE PROGRAMAÇÃO C – WINAVR

ESTUDO DAS FERRAMENTAS Linguagem Java Sun Microsystems - 1991. Orientada a Objetos.

Atualmente Java é distribuída nas seguintes versões: JSE (Java Standard Edition) JEE (Java Enterprise Edition) JME (Java Micro Edition)

IDE Net Beans versão 8

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ANALISE DAS TRANSMISSÕES:

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MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK500.

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MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE - Módulo STK501.

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MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Antena de Comunicação RZ502.

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MÓDULOS UTILIZADOS PARA O DESENVOLVIMENTO DA REDE ZIGBEE – Conexão dos Módulos Utilizados.

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RZ RAVE

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Inicio Fim

Subtrair Cores - Método

Perda de Qualidade em

Java

Codificação em LZW

Carregar Arquivo

IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESSÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.

IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESSÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.

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Tela da Interface do Software – Compressão de Imagens com perdas.

Tela da Interface do Software –browser aberto para selecionar uma imagem para a aplicação.

Compressão de Imagens com perdas, imagem selecionada aberta dentro da aplicação gráfica.

Compressão de Imagens com perdas, imagem em tons de cinza.

Gráfico demonstrativo utilizando as propriedades de tamanho de uma imagem BMP e uma imagem JPG com compressão utilizando o software para compressão com perdas.

Kb

Kb

Kb

IMPLEMENTAÇÃO EM JAVA COMPRESÃO DE IMAGENS COM PERDA DE QUALIDADE.

Gráfico gerado com a diferença de tamanho em KB do teste aplicados a 3 imagens BMP colorida sendo executada pelo software de compressão de imagens com perda de qualidade.

Kb

imagens

COMPRESSÃO DE VÍDEO – ATUBE CATCHER:

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Teste Compressão de Vídeo :

Tipo de arquivo

Tamanho em bytes

MP4 33710

AVI 26900

Mov 5029

Nokia 1062

Webm 1.290

3gp 962

formatos

Tamanho em Bytes

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TRANSMISSÃO DE VÍDEO:

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51Início

Carregamento de Arquivo de Vídeo

Método de Compressão

de VídeoSim

Erro ao Executar Carregamento

Não Método de Configuraçã

o dos Módulos da

Rede

Envio de Pacotes na PAN

Enviando Dados

Sim

Dados Enviados Não

Fim

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TRANSMISSÃO DE IMAGEM:Transmissão de uma imagem bitmap de 2000 bytes

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TRANSMISSÃO DE IMAGEM:Transmissão de vídeo 57.324 bytes

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TRANSMISSÃO DE VIDEO:

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TRANSMISSÃO DE VIDEO:

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TRANSMISSÃO DE VIDEO:

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TRANSMISSÃO DE VIDEO:

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TRANSMISSÃO VIDEO: DISTÂNCIA 6M

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TESTES TRANSMISSÃO DE IMAGEM:

Em Kb

CONCLUSÃO:

Pode se concluir que no protocolo IEEE 802.15.4 é possível

à transmissão de áudio/vídeo desde que sejam utilizadas

técnicas para a compressão dos arquivos.

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TRABALHOS FUTUROS:

Os resultados deste trabalho podem ser analisados em uma rede de monitoramento tais como:• Interferência externa;• Segurança;• Obstáculos ao sinal de radiofrequência;• Roteamento com um número maior de nós e consumo de energia.

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PUBLICAÇÃO:

Artigo aceito DINCON2015;

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