Agenda. Internet de las Cosas (IoT) Módulos Digi International Selección de un modulo Kits XCTU

Transcripción

1 Módulos XBEE de Digi International

2 Agenda Internet de las Cosas (IoT) Módulos Digi International Selección de un modulo Kits XCTU

3 Internet de las cosas (IoT)

4 Internet de las Cosas (IoT) Para entender este nuevo concepto comenzaremos hablando de las Cosas (things) y explicando el significado del termino inteligente (smart) asociado. En una primera instancia el termino inteligente esta relacionado con la finalización de una tarea de forma mas consistente y confiable. Tostador mecánico vs tostador electrónico. Sistema de iluminación manual vs sistema de iluminación con sensores. Esta primera instancia de inteligencia se logra con la integración de un procesamiento embebido (típicamente un microcontrolador). Lo que ademas permite una comunicación en forma electrónica con el usuario usando pantallas, touchs, pulsadores, etc. Una segunda instancia es la implementación de una comunicación remota, que ayude a hacer la vida mas fácil. Saber los productos en mi heladera para comprar o no antes de llegar. Encender las luces de una casa por cuestiones de seguridad.

5 Internet de las Cosas (IoT) En esta comunicación remota, es donde entra Internet. Ya que la misma permite: Cobertura mundial. Identificación única. Independencia de tecnología de conectividad Ethernet Wifi GSM/GPRS/EDGE/WCDMA/LTE RF (6LowPAN) Almacenamiento en la nube Todo esto motivo que cada vez mas cosas se conecten a Internet.

6 Internet de las Cosas (IoT) Inicialmente, la red estaba centrada en las personas y requería de la intervención de la misma. Ejemplo de esto son: los portales de búsquedas, servicios, aplicaciones, etc. que permiten a las personas realizar una tarea en forma mas sencilla.

7 Internet de las Cosas (IoT) Todo esto nos permite automatizar cosas, las cuales en función de configuraciones personales y un procesamiento sofisticado basado en la nube, hacen que eventos sucedan sin nuestra intervención.

8 Internet de las Cosas (IoT) Se puede pensar a Internet de la Cosas como un escenario en el cual, los objetos, animales o personas están provistos de una única. identificación y la habilidad de transferir datos automáticamente sobre la red sin requerimientos de intervención humano a humano o humano a maquina. Una cosa en IoT puede ser una persona con un monitor cardíaco implantado, un animal de granja con un transponder, un automóvil con sensores integrados para alertar al conductor cuando el aceite esta bajo, o cualquier otro objeto natural o creado por el hombre al cual se le puede asignar una dirección IP y tenga la habilidad de transferir datos sobre Internet.

9 Internet de las Cosas (IoT)

10 Internet de las Cosas (IoT) Actualmente, IoT está compuesta por una colección dispersa de redes diferentes y con distintos fines. Pero a medida que IoT evolucione, estas redes y muchas otras estarán conectadas y poseerán la capacidades de seguridad, análisis y administración.

11 Internet de las Cosas (IoT)

12 Módulos Digi International

13 Módulos RF Digi International XBee XStream Xtend SMT esta discontinuado

14 Características Módulo XTend Potencia de transmisión: 1 mw a 1 Watt (0-30 dbm), seleccionable por programa Alcance (interiores/urbana): hasta 900 m Alcance exterior (línea de vista): hasta 64 km Velocidad de transferencia de RF: 9,6 a 115,2 Kbps Sensibilidad del receptor: -110 dbm (@ 9600 bps) Encriptación: 256-bit AES Topología de red: DigiMesh, peer-to-peer, point-to-point, point-tomultipoint y repetidor Interfaz Serie: UART: 3V - 5V

15 Módulos XBee Formato montaje superficial o enchufable (compatibles)

16 Módulos XBee Múltiples protocolos para un mismo formato Enchufable Protocolo DigiMesh Protocolo punto a punto/multipunto Protocolo Protocolo ZigBee Protocolo WiFi SMD Protocolo DigiMesh 865/868 MHz Protocolo ZigBee Protocolo WiFi

17 Módulos XBee Módulo con conector a antena externa RPSMA Módulo con antena integrada wire Radiación omnidireccional si está recta y perpendicular al modulo Módulo con conector a antena externa U.FL: se utiliza para montar la antena fuera del gabinete que contiene al módulo Módulo con antena integrada en PCB

18 Módulos XBee Antena U.FL Antena integrada al PCB, se debe seguir sugerencias de montaje Con conexión para conector de antena, se debe seguir sugerencias para el diseño del PCB

19 Módulos XBee

20 Disponibilidad de: GPIO s PWM ADC s Módulos XBee

21 Módulos XBee

22 Módulos XBee Dispone de una interfaz asincrónica serie para la comunicación. Módulos WiFi y SMT poseen una interfaz SPI extra. Múltiples modos de trabajo Modo comandos AT Modo comandos API

23 Comunicación en modo comandos AT

24 Comunicación en modo comandos AT Pros Simple Transparente, se recibe lo que se envía Contras Se configura usando comandos AT Se debe entrar en modo comando para cambiar destino con un comando AT No se indica en la recepción, el origen Modo comando es lento y tedioso

25 Comunicación en modo comandos API

26 Comunicación en modo comandos API Pros Simple cambio de destino Hay indicación de origen y destino de un dato Datos pueden contener comandos AT Permite configurar remoto Permite monitorear remoto Contras Se debe armar la trama para transmitir Se debe leer toda la trama para llegar al dato

27 Módulos Xbee Programables Modelo XBee Pro 900HP y XBee Pro XSC MCU Freescale MC9S08QE32 32KB Flash, 2KB RAM, FClok : 50MHz Herramienta de desarrollo Codewarrior V10.x Programación vía BDM, UBDM, EBDM 10 GPIO (15 GPIO en SMT), 4 entradas analógicas (10bit), 1 PWM, puerto serial (asincrónico)

28 Módulos XBee Posee modo de bajo consumo Es posible entrar a este modo a través de una entrada (puerto específico o por interfaz serie) o cíclicamente configurando con comandos AT Se puede agregar seguridad a las comunicaciones encriptando la información Se utiliza encriptación 128AES Las tramas son desencriptadas y encriptadas nuevamente en cada nodo (en los saltos, en los routers y coordinadores) Sobre esta encriptación se puede aumentar la seguridad agregando nuevas claves (ZigBee) En WiFi se aplican los estandares usados en la norma

29 Selección de un módulo

30 Topologías

31 Topologías con Protocolos estandarizados

32 Red ZigBee - Mesh

33 Topologías con Protocolos propietarios

34 Oferta módulos XBee

35 Comparativa WiFi otros protocolos XBEE WiFi Otros Infraestructura instalada (red WiFi) Alcance hasta 120m Transferencia de datos hasta 65MBs No soporta saltos (Mesh) No require Infraestructura instalada Alcance hasta 15km Transferencia de datos hasta 250KBs Puede soportar saltos (Mesh)

36 Módulos Xbee Wi Fi XBEE WiFi Otros Punto Multipunto Mesh Cluster tree propietario ZigBee DigiMesh 900MHz 2.4GHz 2.4GHz 900MHz 2.4GHz

37 Aplicaciones para WiFi

38 Módulos Xbee Wi Fi Performance Indoor/Urban Range standard Transient Power Out RF data rate Receive Sensitivity Operating Icc (TX) Operating Icc (RX) Icc Stand By Antena Option Encryption WiFi (S6B) 120m b/g/n Up to 16 dbm (40mW) b: 1, 2, 5.5, 11 Mbps g: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbps n: 6.5, 13, 19.5, 26, 39, 52, 58.5, 65 Mbps n (<10% PER): Mbps -93 to -71 dbm Up to 309 ma 100 ma <6 ua Through-Hole: PCB (Embedded), U.FL, RPSMA, Integrated Wire SMT: PCB (Embedded), U.FL, RF Pad WPA-PSK and WPA2-PSK GPIO 10 Entradas Analógicas 4 (12b)

39 Oferta XBee para otros protocolos

40 Módulos XBee Punto-Multipunto

41 XBee Punto-Multipunto

42 Comparativa 900MHz-2.4GHz Soluciones SubGhz. 2.4 GHz Fortalezas Rango de comunicación- alcance de kilómetros fácilmente logrados. Consumo de energía reducido- Vida útil de varios años. Baja interferencia - Bandas utilizadas para aplicaciones propietarias de bajo ciclo de actividad. Cobertura mundial - Un dispositivo para la mayoría de los mercados. Pequeño tamaño de la antena Una antena para 2.4Ghz tiene 1/3 del tamaño de una antena para 900Mhz. Alta tasa de transmisión de datos Mayores que 1Mbps. Debilidades Tamaño de antena Una antena para una frecuencia de 433Mhz es de aprox. 17cm Baja tasa de transferencia de datos Debido a la limitación del ancho de banda. Cobertura Casi mundial Rango reducido - Pérdidas en el medio ambiente de aprox. 9dB mas que a 900Mhz. Aumento del consumo- Debido a la reducida eficiencia de los circuitos y complejidad del receptor. Espectro con mucha polución - WIFI, Bluetooth, hornos microondas

43 XBee Punto-Multipunto Propietario

44 Comparativa Punto Multipunto 900 MHz Performance PRO 868 PRO 900HP XSC PRO XSC 865/868LP SMT Indoor/Urban Range 550 m 610 m 370 m 610 m 150 m outdoor LoS 40 km 14 / 45 km 9,6 km 14 / 45 km 4 km Transient Power Out 0 dbm (1mw) a 25dbm (315mw) 24dbm (250mW) 20dbm (100mW) 24dbm (250mW) RF data rate 24 kbps 200 kbps 10 kbps kbps Receive Sensitivity -112dbm -101dbm -106dbm 109dbm 12 dbm (16mW) hi data rate: 80 kbps lo data rate: 10 kbps hi data rate: -101dbm lo data rate: -106dbm Operating Icc (TX) 800mA 230mA 265mA 215mA 48mA Operating Icc (RX) 65mA 44mA 65mA 26mA 27mA Icc Stand By 55uA 3uA 45uA 2,5uA 1,7uA Antena Option wire/rpsma/ U.FL wire/rpsma/ U.FL wire/rpsma/ U.FL wire/rpsma/ U.FL U.FL/ RF pad/ PCB Supported Network Topologies point2point/ multipoint/ peer2peer Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer/ repeater Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Encryption 128 AES 128 AES 128 AES 128 AES 128 AES GPIO Entradas Analógicas 6 (10b) 4 (10b) 4 (10b) 4 (10b) 4 (10b)

45 XBee Punto-Multipunto

46 Comparativa punto multipunto 2.4GHz Performance PRO Indoor/Urban Range 30 m 90 m outdoor LoS 90 m 1600 m Transient Power Out 0dbm (1mW) 18dbm (63mW) RF data rate 250 kbps 250 kbps Receive Sensitivity -92dbm -100dbm Operating Icc (TX) 45mA 215mA Operating Icc (RX) 50mA 55mA Icc Stand By 10uA 10uA Antena Option chip/wire/rpsma/u.fl chip/wire/rpsma/u.fl Supported Network Topologies point2point/ multipoint/ peer2peer/ repeater point2point/ multipoint/ peer2peer/ repeater Encryption 128 AES 128 AES GPIO Entradas Analógicas 4 (10b) 4 (10b)

47 Xbee ZigBee y Mesh XBEE WiFi Otros Mesh Cluster tree ZigBee DigiMesh 2.4GHz 900MHz 2.4GHz Protocolo estandar Comunica con otras marcas Precisa un coordinador o maestro Bajo consumo solo en el end device Protocolo propietario Todos tienen la misma jerarquía Todos pueden estar en bajo consumo

48 Módulos XBee ZigBee

49 Xbee ZigBee XBEE WiFi Otros Mesh Cluster tree ZigBee DigiMesh 2.4GHz 900MHz 2.4GHz

50 Comparativa Zig Bee Performance ZigBee ZigBee Pro /Programmable ZigBee SMT/ Programmable ZigBee Pro SMT/ Programmable Indoor/Urban Range 40 m 90 m 60 m 90 m outdoor LoS 120 m 3200/1500 m 1200 m 3200 m Transient Power Out 3dbm (2mW) 18dbm (63mW) 8dbm (6.3mW) 18dbm (63mW) RF data rate 250 kbps 250 kbps 250 kbps 250 kbps Receive Sensitivity -96dbm -102dbm -102dbm -102dbm Operating Icc (TX) 45mA 220mA 45mA 45mA Operating Icc (RX) 40mA 62mA 31mA 45mA Icc Stand By 1uA 3,5uA 1,5uA 1,5uA Antena Option Supported Network Topologies chip/wire/rpsma/ U.FL Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer chip/wire/rpsma/ U.FL Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer PCB/RF PAD/ U.FI Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer PCB/RF PAD/ U.FI Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Encryption 128 AES 128 AES 128 AES 128 AES GPIO Entradas Analógicas 4 (10b) 4 (10b) 4 (10b) 4 (10b)

51 Módulo XBee DigiMesh

52 Módulo XBee DigiMesh

53 Módulo XBee DigiMesh 2.4GHz XBEE WiFi Otros Mesh Cluster tree DigiMesh 900MHz 2.4GHz

54 Comparativas DigiMesh 2.4GHz Performance DigiMesh DigiMesh Pro Indoor/Urban Range 30 m 90 m outdoor LoS 90 m 1600 m Transient Power Out 0dbm (1mW) 18dbm (63mW) RF data rate 250 kbps 250 kbps Receive Sensitivity -92dbm -100dbm Operating Icc (TX) 45mA 250mA Operating Icc (RX) 50mA 55mA Icc Stand By 50uA 50uA Antena Option chip/wire/rpsma/ U.FL chip/wire/rpsma/ U.FL Supported Network Topologies Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Encryption 128 AES 128 AES GPIO Entradas Analógicas 4 (10b) 4 (10b)

55 Módulo XBee DigiMesh 900MHz XBEE WiFi Otros Mesh Cluster tree DigiMesh 900MHz 2.4GHz

56 Características Xbee DigiMesh 900Mhz Performance PRO 900HP / Program 865/868LP SMT Indoor/Urban Range 610 m 150 m outdoor LoS 14 / 45 km 4km Transient Power Out 24dbm (250mW) 12 dbm (16mW) RF data rate Receive Sensitivity 200 kbps -101dbm hi data rate: 80 kbps lo data rate: 10 kbps hi data rate: -101dbm lo data rate: -106dbm Operating Icc (TX) 230mA 62mA Operating Icc (RX) 44mA 41mA Icc Stand By 3uA 2,3mA Antena Option wire/ RPSMA/ U.FL U.FL/ RF pad/ PCB Supported Network Topologies Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer/ repeater Mesh/ point2point/ multipoint/ peer2peer Encryption 128 AES 128 AES GPIO Entradas Analógicas 4 (10b) 4 (10b)

57

58 Herramientas

59 Placa de desarrollo XBee RS-232 USB

60 Nuevo XCTU

61 Nuevo XCTU Es una aplicación multiplataforma, Windows y MacOS Es gratuito. Se puede descargar de la pagina de Digi International ( Interactúa con el firmware de los módulos Digi RF. Provee una interfaz gráfica intuitiva de fácil uso. Visor grafico de red para una simple configuración de la arquitectura.

62 Nuevo XCTU

63 Nuevo XCTU Permite testear en los módulos de RF El alcance. Test de conexión. La detección otros módulos en la red. Leer entradas del módulo. Ofrece una pantalla terminal para comunicarse con el módulo y configurarlo usando los comandos y paquetes de datos que se deberían enviar desde un MCU. El funcionamiento de una red de varios módulos. Enviar y recibir datos entre módulos en una red.

64 Nuevo XCTU Permite configurar en los módulos de RF Descargar la configuración. Cambiar la función. Leer, escribir y actualizar el firmware. Leer y modificar parámetros funcionales. Guardar y restaurar configuración. Configurar módulos de manera remota.

65 Nuevo XCTU

66 Nuevo XCTU

67 Nuevo XCTU

68 Nuevo XCTU ZB: ZigBee protocol DM: DigiMesh (Digi's proprietary protocol) 802: protocol DP: Point-to-multipoint protocol SE: Smart Energy protocol ZN: ZNet protocol WF: Wi-Fi protocol XC: XSC (XStream Compatibility) protocol. It provides over-the-air compatibility with the old XStream radios XT: XTend native protocol?: Unknown protocol C: Coordinator R: Router E: End device

69 Nuevo XCTU

70 Nuevo XCTU

71 Nuevo XCTU

72 Nuevo XCTU

73 Nuevo XCTU

74 Nuevo XCTU

75 Nuevo XCTU

76 Nuevo XCTU

77 Nuevo XCTU

78 Nuevo XCTU

79 Nuevo XCTU

80 Nuevo XCTU

81 Nuevo XCTU

82 Muchas Gracias! Electrocomponentes S.A. Ing. Ignacio J. Zaradnik