ITMI20111993A1 - DISTRIBUTED DATA WIRELESS ACQUISITION SYSTEM - Google Patents
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Classifications
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Description
Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale avente per titolo: Description of the patent application for industrial invention entitled:
"Sistema distribuito di acquisizione "Distributed Acquisition System
dati senza fili" wireless data "
CAMPO TECNICO TECHNICAL FIELD
La presente invenzione riguarda i sistemi di acquisizione dati e, in particolare, i sistemi di acquisizione che impiegano una pluralità di sensori. The present invention relates to data acquisition systems and, in particular, to acquisition systems which use a plurality of sensors.
TECNICA NOTA TECHNIQUE NOTE
Facendo riferimento, per esempio, ai sistemi di acquisizione per il monitoraggio in ambito sismico vi può essere la necessità di distribuire su un vasto territorio da monitorare un numero elevato di sensori (alcune migliaia) da collegare ad un apparato centrale di controllo ed immagazzinamento dati. L'attuale sistema cablato prevede sensori, tipicamente geofoni oppure accelerometri, collegati all'apparato centrale mediante cavi (in fibra ottica, cavi coassiali o altro) che possono raggiungere in totale una lunghezza e un peso tali da rendere il sistema estremamente costoso e di complessa manutenzione. Referring, for example, to acquisition systems for seismic monitoring, there may be the need to distribute a large number of sensors (several thousand) to be connected to a central control and data storage device over a large area to be monitored. The current wired system includes sensors, typically geophones or accelerometers, connected to the central apparatus by means of cables (fiber optic, coaxial cables or other) which can reach a total length and weight such as to make the system extremely expensive and complex. maintenance.
Sono stati studiati, pertanto, sistemi di acquisizione dati volti a minimizzare l'impiego di cavi di trasmissione. Therefore, data acquisition systems have been studied aimed at minimizing the use of transmission cables.
Il documento US-A-2007-0025307 descrive una rete di sensori per acquisizioni geofisiche (esplorazione petrolifera) . In questo documento si propone di adottare una tecnologia radio e una tecnologia cablata in cooperazione. The document US-A-2007-0025307 describes a network of sensors for geophysical acquisitions (oil exploration). In this document it is proposed to adopt a radio technology and a wired technology in cooperation.
Il documento US-A-2 001-02 8313 descrive un'architettura distribuita per il monitoraggio real-time basato su tecnologia per reti di tipo cellulare GPRS/GSM e di localizzazione mediante GPS . Document US-A-2 001-02 8313 describes a distributed architecture for real-time monitoring based on technology for GPRS / GSM cellular networks and location via GPS.
La seguente documentazione scientifica è utile per la completa comprensione della presente descrizione: The following scientific documentation is useful for the complete understanding of this description:
[1] S. Savazzi and U. Spagnolini, "Wireless Geophone Networks for high density land acquisitions: technologies and future potential," The Leading Edge, Special Section: Seismic Acquisition, pp. 259-262, July 2008. [1] S. Savazzi and U. Spagnolini, "Wireless Geophone Networks for high density land acquisitions: technologies and future potential," The Leading Edge, Special Section: Seismic Acquisition, pp. 259-262, July 2008.
[2] Standard ECMA-368: High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard. Second Edition, December 2007, ECMA International. [2] ECMA-368 Standard: High Rate Ultra Wideband PHY and MAC Standard. Second Edition, December 2007, ECMA International.
[3] I.F. Akyildiz, Weilian Su, et al. "A survey on sensor networks", IEEE Comm. Magazine, voi. 40, no. 8, pp. 102-114, Aug. 2002. [3] I.F. Akyildiz, Weilian Su, et al. "A survey on sensor networks", IEEE Comm. Magazine, vol. 40, no. 8, pp. 102-114, Aug. 2002.
[4] A. Batra, J. Balakrishnan, "Design of a Multiband OFDMSystem for realistic UWB channel environments, " IEEE Trans.on Micro. Theory and Tech., voi. 52, no. 9, pp. 2123-2137, Sept. 2004. [4] A. Batra, J. Balakrishnan, "Design of a Multiband OFDMSystem for realistic UWB channel environments," IEEE Trans.on Micro. Theory and Tech., Vol. 52, no. 9, pp. 2123-2137, Sept. 2004.
[5] I. Dermikol, C. Ersoy, F. B. Alagoz, "MAC Protocols for Wireless Sensor Networks: a survey," IEEE Comm. Magazine, pp. 115-121, Aprii 2006. [5] I. Dermikol, C. Ersoy, F. B. Alagoz, "MAC Protocols for Wireless Sensor Networks: a survey," IEEE Comm. Magazine, pp. 115-121, April 2006.
[6] IEEE 802.15.4-2006, "Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPAN)". Standard, IEEE. [6] IEEE 802.15.4-2006, "Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (LR-WPAN)". Standard, IEEE.
SOMMARIO SUMMARY
La Richiedente ha notato che i metodi sopra indicati non appaiono soddisfacenti perché non riescono a coniugare con efficacia diverse esigenze contrastanti: l'elevato numero di sensori da impiegare, la necessità di limitare l'uso della cablatura ed assicurare robustezza e affidabilità del sistema di acquisizione in presenza di interferenze, mantenendo livelli accettabili di consumo energetico. The Applicant has noted that the methods indicated above do not appear satisfactory because they are unable to effectively combine different conflicting needs: the high number of sensors to be used, the need to limit the use of wiring and ensure robustness and reliability of the acquisition system. in the presence of interference, maintaining acceptable levels of energy consumption.
Scopo della presente invenzione è pertanto quello di rendere disponibile un sistema di acquisizione dati che superi, almeno in parte, le problematiche sopra accennate. The aim of the present invention is therefore to make available a data acquisition system that overcomes, at least in part, the problems mentioned above.
Questo ed altri scopi vengono raggiunti mediante un sistema di acquisizione dati secondo la rivendicazione 1. Le rivendicazioni dipendenti definiscono altre possibili forme di realizzazione. This and other objects are achieved by means of a data acquisition system according to claim 1. The dependent claims define other possible embodiments.
BREVE DESCRIZIONE DELLE FIGURE BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Per meglio comprendere l'invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle figure annesse, in cui: In order to better understand the invention and appreciate its advantages, some non-limiting exemplary embodiments thereof will be described below, with reference to the attached figures, in which:
la figura 1 è una vista schematica di una forma di realizzazione di un sistema di acquisizione dati comprendente un'unità di controllo ed immagazzinamento, dispositivi sensori e dispositivi di telecomunicazione; Figure 1 is a schematic view of an embodiment of a data acquisition system comprising a control and storage unit, sensor devices and telecommunication devices;
la figura 2 mostra un esempio di realizzazione di un dispositivo sensore di detto sistema; Figure 2 shows an example of embodiment of a sensor device of said system;
la figura 3 mostra un esempio di realizzazione di un dispositivo di telecomunicazione di detto sistema; figure 3 shows an example of embodiment of a telecommunication device of said system;
la figura 4 mostra una struttura di una trama impiegabile dal sistema di acquisizione dati nell'invio di dati e/o segnali di controllo; Figure 4 shows a structure of a frame which can be used by the data acquisition system in sending data and / or control signals;
le figure 5A e 5B si riferiscono ad alcune fasi relative a un metodo di registrazione di dispositivo in una sottorete del sistema di acquisizione dati. Figures 5A and 5B refer to some steps relating to a method of registering a device in a subnet of the data acquisition system.
DESCRIZIONE DETTAGLITA DETAILED DESCRIPTION
La figura 1 mostra un esempio di un sistema di acquisizione dati 1000. In particolare, il sistema di acquisizione dati 1000 è impiegabile per attività di monitoraggio, per esempio, per le seguenti applicazioni: Figure 1 shows an example of a data acquisition system 1000. In particular, the data acquisition system 1000 can be used for monitoring activities, for example, for the following applications:
- monitoraggio ambientale per il controllo dell'aria, dell'inquinamento delle acque, della temperatura, delle condizioni meteorologiche - environmental monitoring for the control of air, water pollution, temperature, weather conditions
monitoraggio ai fini della prevenzione e/o rilevamento e/o gestione delle calamità naturali (per esempio: frane, terremoti, incendi, ecc); monitoring for the prevention and / or detection and / or management of natural disasters (for example: landslides, earthquakes, fires, etc.);
- monitoraggio sismico; - seismic monitoring;
- monitoraggio urbano e/o industriale, video-sorveglianza, controllo del traffico urbano, controllo dei processi industriali; - urban and / or industrial monitoring, video surveillance, urban traffic control, industrial process control;
- monitoraggio per sistemi di navigazione avanzati, navigazione assistita per i disabili; - monitoring for advanced navigation systems, assisted navigation for the disabled;
- monitoraggio nell'ambito di applicazioni mediche per l'ottimizzazione e il miglioramento dell'assistenza medica negli ospedali, il monitoraggio remoto dei pazienti. - monitoring in medical applications for the optimization and improvement of medical care in hospitals, remote monitoring of patients.
Nel seguito si descriverà il sistema di acquisizione 1000 facendo riferimento, in modo non limitativo, alla particolare applicazione relativa al monitoraggio sismico. In the following, the acquisition system 1000 will be described with reference, in a non-limiting way, to the particular application relating to seismic monitoring.
Il particolare sistema di acquisizione dati 1000 mostrato in figura 1 comprende: una pluralità di dispositivi sensori e/o di trasmissione (indicati genericamente con il simbolo WS), almeno un apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU e, per esempio, almeno un dispositivo di telecomunicazione WSG. The particular data acquisition system 1000 shown in Figure 1 comprises: a plurality of sensor and / or transmission devices (indicated generically with the symbol WS), at least one control and data storage apparatus SU and, for example, at least one device for WSG telecommunication.
La pluralità di dispositivi sensori e/o di trasmissione WS è organizzata in modo da risultare suddivisa in due sotto-pluralità che presentano caratteristiche distinte The plurality of sensor and / or transmission devices WS is organized in such a way as to be divided into two sub-pluralities which have distinct characteristics
Tali sotto-pluralità includono : una sotto-pluralità di dispositivi sensori gestori WSC (rappresentati in figura con un pallino nero), con il ruolo di coordinamento e di aggregazione dei dati ricevuti e una sotto-pluralità di dispositivi sensori di rete WSU (rappresentati in figura 1 con un cerchio che circonda un punto) coordinati dai dispostivi gestori WSC, These sub-pluralities include: a sub-plurality of WSC management sensor devices (represented in the figure with a black dot), with the role of coordinating and aggregating the received data and a sub-plurality of WSU network sensor devices (represented in figure 1 with a circle surrounding a point) coordinated by the WSC management devices,
Sia i dispositivi sensori gestori WSC (di seguito denominati per brevità "dispositivi gestori") sia i dispositivi sensori di rete (di seguito denominati per brevità "dispositivi di rete") sono configurati per fornire dati misurati e sono tali da operare, per esempio, secondo una prima modalità di telecomunicazione. Both the WSC sensor management devices (hereinafter referred to as "manager devices") and the network sensor devices (hereinafter referred to as "network devices") are configured to provide measured data and are capable of operating, for example, according to a first telecommunication method.
Tale prima modalità prevede una telecomunicazione di tipo radio (cioè wireless) a corto raggio con tecnologia a banda ultra larga. This first method provides for a short-range radio (ie wireless) telecommunication with ultra-broadband technology.
La figura 2 mostra schematicamente una possibile struttura di un dispositivo di rete WSU; tale struttura è analoga a quella dei dispositivi gestori WSC. Figure 2 schematically shows a possible structure of a WSU network device; this structure is similar to that of the WSC management devices.
In maggior dettaglio, e con riferimento alla figura 2 il dispositivo di rete WSU può comprendere, in particolare, uno o più sensori o unità di rilevamento 1, atti alla rilevazione di dati relativi a grandezze fisiche da monitorare e un apparato di acquisizione e comunicazione 9. I sensori 1 sono in grado di fornire segnali elettrici, tipicamente di tipo digitale, rappresentativi di una grandezza fisica misurata. Secondo l'esempio che fa riferimento al monitoraggio sismico, i sensori 1 possono essere geofoni o accelerometri. I sensori 1 sono collegati all'apparato di acquisizione e comunicazione 9 mediante un opportuna cablatura 10. In greater detail, and with reference to Figure 2, the WSU network device can comprise, in particular, one or more sensors or detection units 1, suitable for detecting data relating to physical quantities to be monitored and an acquisition and communication apparatus 9 The sensors 1 are capable of supplying electrical signals, typically of the digital type, representative of a measured physical quantity. According to the example referring to seismic monitoring, the sensors 1 can be geophones or accelerometers. The sensors 1 are connected to the acquisition and communication apparatus 9 by means of a suitable wiring 10.
L'apparato di acquisizione e comunicazione 9 comprende un modulo di acquisizione dati digitali il (ACQ), per esempio includente un convertitore analogico digitale, collegato al sensore 1, una unità di memoria 12 (M) e un primo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 2 (SR-Rx/Tx). L'unità di memoria 12 (M) è, ad esempio, una scheda di memoria con capacità di memoria dell'ordine delle decine di Mbyte. The acquisition and communication apparatus 9 comprises a digital data acquisition module 11 (ACQ), for example including an analog-digital converter, connected to the sensor 1, a memory unit 12 (M) and a first short-range transceiver apparatus 2 (SR-Rx / Tx). The memory unit 12 (M) is, for example, a memory card with a memory capacity of the order of tens of Mbytes.
Il primo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 2 è configurato per operare secondo la prima modalità di telecomunicazione sopra definita per trasmettere/ricevere segnali che possono trasportare i dati corrispondenti alle grandezze fisiche misurate dal sensore 1 oppure altre tipologie di segnali, quali ad esempio segnali di controllo. The first short-range transceiver apparatus 2 is configured to operate according to the first telecommunication mode defined above to transmit / receive signals that can carry the data corresponding to the physical quantities measured by the sensor 1 or other types of signals, such as for example check.
Questo primo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 2 è, per esempio, una scheda radioboard in tecnologia UWB 3-10 GHz oppure 60 GHz. This first short-range transceiver device 2 is, for example, a radio board in UWB 3-10 GHz or 60 GHz technology.
Il dispositivo di rete WSU, e quello gestore WSC, può anche essere dotato di un apparato ricevitore di localizzazione satellitare ad esempio, GPS (Global Positioning System). The WSU network device, and the WSC manager one, can also be equipped with a satellite location receiver apparatus, for example, GPS (Global Positioning System).
Inoltre, il dispositivo di rete WSU è opzionalmente dotato di una antenna esterna 6 (ad esempio toroidale) collegata al primo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 2 e di una batteria di alimentazione 7 (BATT). Alternativamente, il dispositivo di rete WS e/o il sensore 1 possono essere alimentati mediante pannelli fotovoltaici. Furthermore, the network device WSU is optionally equipped with an external antenna 6 (for example toroidal) connected to the first short-range transceiver apparatus 2 and with a power supply battery 7 (BATT). Alternatively, the network device WS and / or the sensor 1 can be powered by photovoltaic panels.
Si osservi di nuovo che la descrizione sopra effettuata con riferimento alla figura 2 è valida anche per i dispositivi gestori WSC, però si osservi che secondo una forma di attuazione particolare, i dispositivi gestori WSC possono essere privi del sensore 1 ed essere quindi degli apparati di comunicazione e aggregazione dei dati che non provvedono a effettuare misure. It should be noted again that the above description with reference to Figure 2 is also valid for the WSC management devices, however it should be noted that according to a particular embodiment, the WSC management devices can be without the sensor 1 and therefore be communication and aggregation of data that do not carry out measurements.
Per quanto riguarda l'organizzazione della pluralità WS di dispositivi sensori e/o di trasmissione, il sistema di acquisizione dati 1000 nell'esempio di figura 1 comprende una pluralità di reti quali: una prima rete A, una seconda rete B , una terza rete C e una quarta rete D, ciascuna associata ad un relativo dispositivo di telecomunicazione WSG che funge da gateway di raccolta. As regards the organization of the plurality WS of sensor and / or transmission devices, the data acquisition system 1000 in the example of Figure 1 comprises a plurality of networks such as: a first network A, a second network B, a third network C and a fourth network D, each associated with a relative telecommunication device WSG which acts as a collection gateway.
All'interno di ciascuna di tali reti A-D, si possono individuare una pluralità di sotto-reti comprendenti una sotto-pluralità di dispositivi di rete WSU (che fungono da nodi finali) coordinati da un medesimo dispositivo gestore WSC che funge, quindi, da coordinatore. Il coordinatore è tale da aggregare e rigenerare i dati ricevuti dai dispositivi che coordina per poi ritrasmetterli; inoltre il coordinatore fornisce la segnalazione necessaria al funzionamento della rete di cui è coordinatore. Within each of these networks A-D, a plurality of sub-networks can be identified including a sub-plurality of WSU network devices (which act as end nodes) coordinated by the same management device WSC which therefore acts as a coordinator . The coordinator is able to aggregate and regenerate the data received from the devices he coordinates and then retransmit them; moreover, the coordinator provides the signaling necessary for the functioning of the network of which he is coordinator.
In particolare, all'interno di ciascuna sottorete i dispositivi di rete WSU, coordinati dai dispositivi gestori WSC, possono essere organizzati secondo una topologia a stella. In particular, within each subnet the WSU network devices, coordinated by the WSC management devices, can be organized according to a star topology.
Per esempio, con riferimento ancora alla figura 1, si consideri la seconda rete B che comprende una prima sotto-rete B1 formata da due dispositivi di rete WSU-1 e WSU-2, coordinati dal dispositivo gestore WSC1, e una seconda sotto-rete B2 formata da altri due dispositivi di rete WSU-3 e WSU-4 coordinati dal dispositivo gestore WSC-2 . La prima sottorete B1 e la seconda sottorete B2 sono di tipo a stella. For example, with reference again to Figure 1, consider the second network B which comprises a first sub-network B1 formed by two network devices WSU-1 and WSU-2, coordinated by the manager device WSC1, and a second sub-network B2 formed by two other WSU-3 and WSU-4 network devices coordinated by the WSC-2 manager device. The first subnet B1 and the second subnet B2 are of the star type.
Nella topologia a stella, un dispositivo gestore WSC è al centro della stella ai vertici della quale ci sono i dispositivi di rete WSU. Si osservi che, per esempio, i dispositivi di rete WSU possono essere anche organizzati secondo una topologia ad albero o cluster in cui i dispostivi di rete WSU costituiscono dei nodi finali e i dispositivi gestori WSC assumono il ruolo di nodi ripetitori secondo un livello gerarchico superiore sino al collegamento con il dispositivo di telecomunicazione WSG. In the star topology, a WSC manager device is at the center of the star at the top of which are the WSU network devices. It should be noted that, for example, the WSU network devices can also be organized according to a tree or cluster topology in which the WSU network devices constitute end nodes and the WSC management devices assume the role of repeater nodes according to a higher hierarchical level up to to the connection with the WSG telecommunication device.
Inoltre, i dispositivi gestori WSC di ciascuna rete A-D sono organizzati adottando una topologia di rete a maglia (in inglese, mesh) . A seconda della dimensione complessiva dell'area da monitorare la topologia mesh impiegabile può essere di tipo parzialmente connessa o di tipo completamente connessa. In figura 1, le possibili connessioni sono indicate da doppie frecce e dispositivi gestori WSC appaiono formare maglie parzialmente connesse. In addition, the WSC manager devices of each A-D network are organized by adopting a mesh network topology. Depending on the overall size of the area to be monitored, the usable mesh topology can be of the partially connected type or of the completely connected type. In figure 1, the possible connections are indicated by double arrows and WSC management devices appear to form partially connected meshes.
Ogni dispositivo gestore WSC è tale da agire come un coordinatore per un determinato numero di dispositivi di rete WSU e può anche operare da ripetitore (relay rigenerativo) per altri dispositivi gestori WSC, per esempio nel caso in cui la topologia a maglia risulti parzialmente connessa. I dispositivi gestori WSC comunicano anche con i dispositivi di telecomunicazione WSG, mentre ciò non è consentito ai dispositivi di rete WSU che, inoltre, non sono abilitati a comunicare fra loro per via diretta (in modalità peer-to-peer) ma solo attraverso specifici dispositivi gestori WSC. Each WSC manager device is such as to act as a coordinator for a given number of WSU network devices and can also operate as a repeater (regenerative relay) for other WSC manager devices, for example in the event that the mesh topology is partially connected. The WSC management devices also communicate with the WSG telecommunication devices, while this is not allowed for the WSU network devices which, moreover, are not enabled to communicate with each other directly (in peer-to-peer mode) but only through specific WSC handler devices.
I dispositivi di rete WSU, oltre al rilevamento di misure esterne, si occupano della trasmissione verso il relativo dispositivo gestore WSC dei dati misurati e di un segnale "time-stamp" che consente di indicare un istante temporale per l'aggregazione dei dati e l'elaborazione in tempo reale presso il dispositivo gestore WSC. The WSU network devices, in addition to the detection of external measurements, take care of the transmission of the measured data to the relative WSC manager device and of a "time-stamp" signal which allows to indicate an instant in time for the aggregation of the data and the 'processing in real time at the WSC management device.
Con riferimento alla figura 3, verrà descritto di seguito un esempio di realizzazione del dispositivo di telecomunicazione WSG che comprende un secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3, un dispositivo di interfaccia 4 ed un apparato di ricetrasmissione a lungo raggio 5 (LR-Tx/Rx) . Il dispositivo di interfaccia 4 è configurato per la conversione del segnale digitale ricevuto dall'apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3 in un segnale adatto alla trasmissione a lungo raggio. With reference to Figure 3, an embodiment example of the WSG telecommunication device will be described below which comprises a second short-range transceiver apparatus 3, an interface device 4 and a long-range transceiver apparatus 5 (LR-Tx / Rx). The interface device 4 is configured for converting the digital signal received by the short-range transceiver apparatus 3 into a signal suitable for long-range transmission.
Secondo un'ulteriore forma di realizzazione, uno o più dei dispositivi di telecomunicazione WSG può comprendere anche un rispettivo sensore (non mostrato) analogo a quello incluso nei dispositivi di rete WSU o nei dispositivi gestori WSC. L'ulteriore sensore, se presente, è collegato al secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3 mediante un eventuale relativo modulo di acquisizione analogo a modulo 11 i figura 2. Il secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3, incluso nei dispositivi di telecomunicazione WSG è configurato per comunicare con i primi apparati di ricetrasmissione a corto raggio 2 dei dispositivi gestori WSC, secondo la suddetta prima modalità e che rientrano nel relativo raggio di operabilità. Inoltre, il secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3 è tale da non consentire una comunicazione diretta wireless con l'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU. According to a further embodiment, one or more of the WSG telecommunication devices can also comprise a respective sensor (not shown) similar to that included in the WSU network devices or in the WSC management devices. The further sensor, if present, is connected to the second short-range transceiver device 3 by means of a possible relative acquisition module similar to module 11 i figure 2. The second short-range transceiver device 3, included in the WSG telecommunication devices it is configured to communicate with the first short range transceiver apparatuses 2 of the WSC management devices, according to the aforementioned first mode and which fall within the relative operability range. Furthermore, the second short-range transceiver apparatus 3 is such as not to allow direct wireless communication with the control and data storage apparatus SU.
In particolare, ai fini della presente descrizione con l'espressione "apparati di ricetrasmissione a corto raggio" si intende che gli apparati sono adatti comunicare entro un raggio compreso fra 10 e 30 metri in condizioni di visibilità e per installazioni in esterno. In particular, for the purposes of the present description, the expression "short range transceiver apparatuses" means that the apparatuses are suitable for communicating within a radius of between 10 and 30 meters in conditions of visibility and for outdoor installations.
Inoltre, la tecnologia a "banda ultra larga" (Ultra Wide Band), di per sé nota, è una tecnologia radio (cioè wireless) con segnali aventi frequenza maggiore o uguale a 3 GHz e con una banda utilizzata maggiore di 500 MHz e per esempio, compresa fra 500 MHz e 1.5 GHz. Furthermore, the "Ultra Wide Band" technology, known per se, is a radio technology (ie wireless) with signals having a frequency greater than or equal to 3 GHz and with a band used greater than 500 MHz and for example, between 500 MHz and 1.5 GHz.
Secondo una forma di attuazione particolare, come tecnologia a banda ultra larga è impiegata la modulazione di tipo OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing), più in particolare, di tipo multibanda MB: MB-OFDM. La tecnologia MB-OFDM prevede l'impiego della tecnica di frequency hopping che assicura connettività commutando un segnale, per il quale vi fossero attenuazioni o disturbi rilevanti, da una certa frequenza di portante verso un'altra frequenza. According to a particular embodiment, the modulation of the OFDM type (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) is used as ultra-broadband technology, more particularly, of the MB multiband type: MB-OFDM. MB-OFDM technology involves the use of the frequency hopping technique which ensures connectivity by switching a signal, for which there were significant attenuations or disturbances, from a certain carrier frequency to another frequency.
Il protocollo ECMA-368 rappresenta uno degli standard definiti per supportare la tecnologia MB-OFDM a livello fisico. La tecnologia MB-OFDM permette di gestire una velocità di trasmissione minima di decine Mb/s fino ad un massimo 480 Mb/s, a distanze di 10 metri. The ECMA-368 protocol is one of the standards defined to support MB-OFDM technology at the physical layer. MB-OFDM technology allows to manage a minimum transmission speed of tens Mb / s up to a maximum of 480 Mb / s, at distances of 10 meters.
L'apparato di ricetrasmissione a lungo raggio 5, incluso nel dispositivo di telecomunicazione WSG, è configurato per operare, per esempio, in accordo con una seconda modalità di telecomunicazione a lungo raggio. Per comunicazione a lungo raggio si intende una comunicazione wireless in grado di coprire distanze superiori a 30 metri e, in particolare, superiori ai 100 metri, per esempio, fino a lkm. The long range transceiver apparatus 5, included in the WSG telecommunication device, is configured to operate, for example, in accordance with a second long range telecommunication mode. Long-range communication means wireless communication capable of covering distances greater than 30 meters and, in particular, greater than 100 meters, for example, up to 1km.
Secondo una particolare forma di attuazione, la seconda modalità di telecomunicazione a lungo raggio è di tipo a banda larga (Wide Band) ed in particolare, di tipo WiFi (con frequenze pari a 2,4 Ghz), ma può anche operare alla frequenza in banda ISM 868 MHz / 910 MHz oppure nello spettro VHF a 450-500 Mhz. According to a particular embodiment, the second long-range telecommunication mode is of the broadband type (Wide Band) and in particular, of the WiFi type (with frequencies equal to 2.4 Ghz), but it can also operate at the frequency in ISM band 868 MHz / 910 MHz or in the VHF spectrum at 450-500 Mhz.
L'apparato di ricetrasmissione a lungo raggio 5, incluso nei dispositivi di telecomunicazione WSG, è configurato per comunicare in modalità wireless con l'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU, e consente una comunicazione wireless diretta con almeno un altro dispositivo di telecomunicazione WSG per la ricetrasmissione a lungo raggio 5. The long range transceiver apparatus 5, included in the WSG telecommunication devices, is configured to communicate wirelessly with the SU control and data storage apparatus, and allows direct wireless communication with at least one other WSG telecommunication device for long range transceiver 5.
Il dispositivo di interfaccia 4 permette di convertire il formato dei dati ricevuto dal secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3 nel formato dati compatibile con la trasmissione a lungo raggio. Questo è ottenuto tramite l'estrazione, mediante un modulo di estrazione 13 (PYL-EXTR) , del contenuto informativo (payload) da un segnale fornito dal secondo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 3 e il trasferimento all'apparato di ricetrasmissione a lungo raggio 5, mediante un modulo di incapsulamento 14 (PYL-INC), e viceversa. The interface device 4 makes it possible to convert the data format received by the second short-range transceiver apparatus 3 into the data format compatible with long-range transmission. This is obtained through the extraction, by means of an extraction module 13 (PYL-EXTR), of the information content (payload) from a signal provided by the second short-range transceiver 3 and the transfer to the long-range transceiver apparatus 5, by means of an encapsulation module 14 (PYL-INC), and vice versa.
In accordo con l'esempio descritto, il dispositivo di telecomunicazione WSG è anche munito di una seconda scheda di memoria (non mostrata) per la memorizzazione dei dati (buffering) e di un apparato ricevitore di localizzazione satellitare ad esempio, GPS (Global Positioning System). Inoltre, il dispositivo di telecomunicazione WSG può essere dotato di una antenna per i segnali a corto raggio 8 e di un'antenna per i segnali a lungo raggio 15. In accordance with the example described, the WSG telecommunication device is also equipped with a second memory card (not shown) for storing data (buffering) and with a satellite location receiver apparatus for example, GPS (Global Positioning System ). In addition, the WSG telecommunication device can be equipped with an antenna for short-range signals 8 and an antenna for long-range signals 15.
L'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU è configurato per operare nella seconda modalità di telecomunicazione di tipo radio a lungo raggio e quindi è in grado di comunicare con gli apparati di comunicazione WSG. L'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU è strutturato per raccogliere i dati ricevuti da tutti gli apparati di comunicazione WSG ed è in grado di controllare il sistema di acquisizione dati 1000, mediante lo scambio di opportuni messaggi. The SU control and data storage apparatus is configured to operate in the second long range radio telecommunication mode and is therefore capable of communicating with the WSG communication apparatuses. The control and data storage apparatus SU is structured to collect the data received from all the communication apparatuses WSG and is able to control the data acquisition system 1000, by means of the exchange of suitable messages.
Funzionamento Operation
La comunicazione fra i dispositivi inclusi nel sistema di acquisizioni dati 1000 avviene secondo una tecnica a commutazione di pacchetto. Per esempio, il sensore 1 del dispositivo di rete WSU-1 effettua misure ottenendo dei dati misurati che trasmette all'esterno, mediante il relativo primo apparato di ricetrasmissione a corto raggio 2. I dati misurati dal dispositivo di rete WSU-1 sono ricevuti dal dispositivo gestore WSC-1 che li trasmette dispositivo gestore WSC-2, il quale provvede ad aggregarli, rigenerarli e a trasmetterli al dispositivo di telecomunicazione WSG della seconda rete B. The communication between the devices included in the data acquisition system 1000 takes place according to a packet switching technique. For example, the sensor 1 of the WSU-1 network device carries out measurements by obtaining measured data that it transmits to the outside, by means of its first short-range transceiver device 2. The data measured by the WSU-1 network device is received by the WSC-1 manager device that transmits them WSC-2 manager device, which aggregates, regenerates and transmits them to the WSG telecommunication device of the second network B.
Secondo una modalità di funzionamento opzionale il dispositivo gestore WSC-2 può eseguire una compressione senza perdita o con perdita parziale del segnale aggregato ricevuto dal dispositivo gestore WSC-1 . According to an optional operating mode, the WSC-2 manager device can perform lossless or partial loss compression of the aggregate signal received by the WSC-1 manager device.
In particolare, le caratteristiche (frequenze, potenze, banda impiegata) della prima modalità di telecomunicazione a corto raggio sono tali da ridurre o evitare del tutto interferenze fra i segnali che pervengono presso i dispositivi gestori WSC e presso ciascun dispositivo di telecomunicazione WSG. In particular, the characteristics (frequencies, powers, band used) of the first short-range telecommunication mode are such as to reduce or completely avoid interference between the signals arriving at the WSC management devices and at each WSG telecommunication device.
L'uso della tecnica MB-OFDM consente di ottenere un significativo riuso spaziale delle risorse radio e quindi di ridurre/eliminare le interferenze in modo particolarmente efficace. Gli apparati di comunicazione WSG inviano i dati che hanno ricevuto e memorizzato all'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU. The use of the MB-OFDM technique allows to obtain a significant spatial reuse of radio resources and therefore to reduce / eliminate interference in a particularly effective way. The WSG communication apparatuses send the data they have received and stored to the control and data storage apparatus SU.
Si noti che, inoltre, vi è una differenza fra i dispostivi di rete WSU e dispositivi gestori WSC con riguardo alle informazioni di rete: i dispositivi gestori WSC hanno l'incarico di propagare le informazioni di rete mediante trasmissione periodica di trame "beacon" (in inglese 'beacon frames"), mentre questa funzionalità è inibita per i dispositivi di rete WSU. Note that, moreover, there is a difference between WSU network devices and WSC management devices with regard to network information: WSC management devices have the task of propagating network information by periodic transmission of "beacon" frames ( in English 'beacon frames'), while this functionality is inhibited for WSU network devices.
Le informazioni di rete trasmesse tramite i beacon frame sono, per esempio, : il numero di dispositivi di rete WSU prossimi al dispositivo gestore WSC che trasmette, lo stato della batteria di alimentazione di ciascun dispositivo della rete di cui un dispositivo gestore WSC è coordinatore, l'elenco delle prenotazioni delle risorse trasmissive in termini di numero e posizione di slot temporali riservati alla trasmissione dei dati misurati all'interno della struttura a trama. The network information transmitted through the beacon frames are, for example: the number of WSU network devices next to the transmitting WSC manager device, the status of the power supply battery of each network device of which a WSC manager device is coordinator, the list of reservations of the transmission resources in terms of number and position of time slots reserved for the transmission of the measured data within the frame structure.
Per quanto riguarda il livello MAC (Medium Access Control) cioè il livello della pila ISO/OSI relativo all'accesso al supporto, i dispositivi gestori WSC possono basarsi, ad esempio, sullo standard ECMA-368. Secondo questo standard, ciascun dispositivo gestore WSC è in grado di trasmettere segnali secondo una struttura di trama nella quale sono inseriti sia i dati misurati sia i dati necessari per la segnalazione di rete. Questi ultimi sono trasmessi attraverso trame di beacon (beacon frames) posizionate all'interno di una specifica sottoporzione di trama (Beacon Period, di seguito indicato anche come BP) . Il beacon frame è trasmesso all'interno di un beacon slot, ovvero un unità temporale la cui lunghezza è tale da consentire l'invio dei dati necessari alla segnalazione . As for the MAC (Medium Access Control) level, i.e. the level of the ISO / OSI stack relating to access to the media, the WSC management devices can be based, for example, on the ECMA-368 standard. According to this standard, each WSC manager device is able to transmit signals according to a frame structure in which both the measured data and the data necessary for network signaling are inserted. The latter are transmitted through beacon frames positioned within a specific sub-portion of the frame (Beacon Period, hereinafter also referred to as BP). The beacon frame is transmitted inside a beacon slot, that is a time unit whose length is such as to allow the sending of the data necessary for the signaling.
Si osservi che i dispositivi sensori di gestione cluster WSC sono configurati per raccogliere i dati misurati dai dispositivi sensori di rete WSU ed organizzare le proprie risorse attraverso un meccanismo completamente distribuito. Questo meccanismo denominato distributed beaconing è reso possibile dallo standard ECMA-368 e consente la creazione di una rete mesh fra i dispositivi gestori WSC. Il fatto che la comunicazione sia possibile fra dispositivi gestori WSC e non fra dispositivi di rete WSU rappresenta una differenza rispetto alle reti compatibili con lo standard ECMA368 . Note that the WSC cluster management sensor devices are configured to collect the measured data from the WSU network sensor devices and organize their resources through a fully distributed mechanism. This mechanism called distributed beaconing is made possible by the ECMA-368 standard and allows the creation of a mesh network between the WSC management devices. The fact that communication is possible between WSC management devices and not between WSU network devices represents a difference with respect to networks compatible with the ECMA368 standard.
La figura 4 mostra esemplificativamente la struttura della trama analoga a quella dello standard ECMA-368, a meno di differenze che saranno indicati nel seguito. Figure 4 shows by way of example the structure of the frame similar to that of the ECMA-368 standard, except for differences which will be indicated below.
L'accesso al mezzo è diviso in super-trame (superirames) quali: un Beacon Period, un Guaranted Time Slot (GTS) contenente slot temporali ad accesso garantito dedicati esclusivamente alla trasmissione di dati misurati e un periodo di accesso in collisione (CAP). Access to the medium is divided into super-frames (superirames) such as: a Beacon Period, a Guaranted Time Slot (GTS) containing guaranteed access time slots dedicated exclusively to the transmission of measured data and a collision access period (CAP) .
Come già accennato, a differenza dei dispositivi che operano secondo lo standard ECMA 368, i dispositivi di rete WSU non possono trasmettere dati all'interno del Beacon Period. In tal modo si riduce l'occupazione di risorse, diminuendo il consumo energetico complessivo per il sistema di acquisizione dati 1000 (in quanto quest'ultimo è dovuto principalmente al consumo energetico misurato in fase di lettura del Beacon Period). As already mentioned, unlike devices operating according to the ECMA 368 standard, WSU network devices cannot transmit data within the Beacon Period. In this way the use of resources is reduced, decreasing the overall energy consumption for the 1000 data acquisition system (since the latter is mainly due to the energy consumption measured during the reading of the Beacon Period).
Ciascun dispositivo sensore gestore WSC è invece incaricato di trasmettere beacon frames con periodicità data dal superframe in figura 4. I dispositivi sensori di rete WSU sono invece adatti a ricevere il beacon frame trasmesso dal dispositivo gestore WSC di riferimento per il recupero della sincronizzazione e per acquisire informazioni relative allo stato del monitoraggio Per evitare collisioni all'interno del Beacon Period i dispositivi di rete WSU sono autorizzati a trasmettere trame di dati e di controllo/segnalazione solo durante la sottoporzione di trama denominata CAP (Contention Access Period), in cui è permesso l'accesso al mezzo trasmissivo tramite il solo meccanismo ad accesso casuale (non garantito) . Each WSC sensor device device is instead responsible for transmitting beacon frames with periodicity given by the superframe in figure 4. The WSU network sensor devices are instead suitable for receiving the beacon frame transmitted by the reference WSC manager device for synchronization recovery and for acquiring information relating to the monitoring status To avoid collisions within the Beacon Period, the WSU network devices are authorized to transmit data and control / signaling frames only during the sub-portion of the frame called CAP (Contention Access Period), in which access to the transmission medium through the random access mechanism only (not guaranteed).
Come già descritto, le specifiche protocollari per i dispositivi di telecomunicazione WSG si possono basare sullo standard ECMA-368. In particolare, i dispostivi di telecomunicazione WSG dispongono di un indirizzo MAC e di un beacon frame Beacon Period riservato e conosciuto a tutti i dispositivi gestori WSC.In aggiunta, i dispositivi di telecomunicazione WSG implementano le seguenti procedure (che ne estendono le funzionalità rispetto sia all'ECMA 368 standard, sia ai dispositivi gestori WSC e di rete WSU): As already described, the protocol specifications for WSG telecommunication devices can be based on the ECMA-368 standard. In particular, the WSG telecommunication devices have a MAC address and a Beacon Period beacon frame reserved and known to all the WSC management devices. In addition, the WSG telecommunication devices implement the following procedures (which extend their functionality with respect to both standard ECMA 368, both to WSC and WSU network manager devices):
a) procedura di diffusione della struttura di framing (intervalli BP/GTS/CAP); a) procedure for spreading the framing structure (BP / GTS / CAP intervals);
b) procedura di generazione dei messaggi di controllo/propagazione su tratta downlink, es comandi START / STOP e Hibernate; b) procedure for generating control / propagation messages on the downlink section, eg START / STOP and Hibernate commands;
e) procedura di gestione/allocazione dei beacon slots nella supertrama (il primo slot dopo gli slot di segnalazione è riservato per i dispositivi di telecomunicazione WSG); si veda la struttura di super-trama di figura 4. e) management / allocation procedure of the beacon slots in the superframe (the first slot after the signaling slots is reserved for the WSG telecommunication devices); see the super-frame structure of figure 4.
Si noti che, in accordo a questa forma di realizzazione, il protocollo MAC qui descritto può integrare le principali funzionalità dello standard ECMA-368 (supporto di alta velocità di trasmissione e trasmissione in tempo reale), con quelle più specifiche relative allo standard IEEE 802.15.4 (basso consumo di energia, alta scalabilità della rete). It should be noted that, according to this embodiment, the MAC protocol described here can integrate the main functions of the ECMA-368 standard (support of high transmission speed and real-time transmission), with the more specific ones relating to the IEEE 802.15 standard. .4 (low power consumption, high network scalability).
In particolare, la definizione di un'architettura di rete basata sul coordinamento da parte di dispositivi gestori WSC a funzionalità estesa (full-function devices) e dispositivi di rete WSU a funzionalità ridotta (reduced function device) è, per esempio, una caratteristica del sistema di acquisizione 1000 gestibile in modo in parte analogo a quanto previsto dallo standard IEEE 802.15.4. In particular, the definition of a network architecture based on coordination by full-function devices (WSC) and reduced function devices (WSU) is, for example, a characteristic of the 1000 acquisition system manageable in part similar to the IEEE 802.15.4 standard.
Si faccia ora riferimento alle modalità di accesso al Beacon Period da parte dei dispositivi gestori WSC. Tale accesso al Beacon Period da parte dei dispositivi gestori WSC è gestito, per esempio in modo centralizzato da uno dei dispositivi gestori WSC che ha l'incarico di trasmettere il beacon trame in una specifica posizione (beacon slot) all'interno del Beacon Period indicata come Highest Occupied Beacon Slot (HOBS). Now refer to the access modalities to the Beacon Period by the WSC management devices. This access to the Beacon Period by the WSC managing devices is managed, for example in a centralized way by one of the WSC managing devices which has the task of transmitting the beacon frames in a specific position (beacon slot) within the indicated Beacon Period. such as Highest Occupied Beacon Slot (HOBS).
A differenza di quanto prescritto dallo standard ECMA368, l'accesso di un nuovo dispositivo gestore WSC all'uso del Beacon Period è basato su uno scambio di messaggi all'interno di slots di segnalazione con riferimento alla struttura di trama di figura 4. Tale accesso comprendente le fasi di: invio di un messaggio di richiesta di un nuovo beacon slot da parte di un dispositivo gestore WSC e l'attesa di un messaggio di risposta da parte del dispositivo gestore WSC il cui beacon slot occupa la posizione HOBS. Unlike the provisions of the ECMA368 standard, the access of a new WSC manager device to the use of the Beacon Period is based on an exchange of messages within signaling slots with reference to the frame structure of figure 4. This access comprising the steps of: sending a request message for a new beacon slot by a WSC manager device and waiting for a response message from the WSC manager device whose beacon slot occupies the HOBS position.
A tal proposito si faccia riferimento ad un esempio descritto con riferimento alle figure 5A e 5B. Un dispositivo gestore indicato nelle figure 5A-B come "DEV D", effettua una richiesta di inserimento (REQ D) nel Beacon Period utilizzando uno dei due slot di segnalazione allocati prima dell'inizio del Beacon Period (Signalling Slots). In this regard, reference is made to an example described with reference to Figures 5A and 5B. A manager device indicated in figures 5A-B as "DEV D", makes a request for insertion (REQ D) in the Beacon Period using one of the two signaling slots allocated before the start of the Beacon Period (Signaling Slots).
Per la sottorete considerata in questo esempio un altro dispositivo gestore indicato come "DEV C" copre il ruolo di HOBS poiché' il beacon slot ad esso associato è il più vicino al tratto finale del Beacon Period (HOBS Highest Occupied Beacon Slot). La sottotrama VIS-C rappresenta la visione del Beacon Period per il dispositivo gestore DEV C. For the subnet considered in this example, another manager device indicated as "DEV C" covers the role of HOBS since the associated beacon slot is the closest to the final section of the Beacon Period (HOBS Highest Occupied Beacon Slot). The VIS-C subplot represents the Beacon Period vision for the DEV C management device.
Il dispositivo gestore DEV C ha quindi 1'incarico di assegnare il beacon slot immediatamente successivo al proprio al dispositivo gestore DEV D. L'assegnamento ottenuto comunicando ad altri membri autorizzati all'accesso a quel Beacon Period (dispositivi gestori DEV A e DEV B) la posizione del nuovo slot occupato dal dispositivo gestore DEV D. Tale comunicazione avviene tramite lo scambio periodico beacon frames e in particolare modificando opportunamente una porzione del beacon frame denominata Beacon Period Information Element (BPOIE), indicata in figura 5A come BPOIE (C). L'intera operazione ha, per esempio, una durata complessiva di 3x65.5ms (3 supertrame). The DEV C managing device therefore has the task of assigning the beacon slot immediately following its own to the DEV D managing device. The assignment obtained by communicating to other members authorized to access that Beacon Period (DEV A and DEV B managing devices) the position of the new slot occupied by the DEV D management device. This communication takes place through the periodic exchange of beacon frames and in particular by suitably modifying a portion of the beacon frame called Beacon Period Information Element (BPOIE), indicated in figure 5A as BPOIE (C). The whole operation has, for example, a total duration of 3x65.5ms (3 superframes).
La figura 5B mostra la struttura del Beacon Period Information Element trasmesso dal dispositivo gestore DEV D, BPOIE (D), al termine della procedura di assegnazione. Inoltre, la figura 5B mostra le sottotrame VIS-C e VIS-D che rappresentano la visione del Beacon Period per il dispositivo gestore DEV C e per il dispositivo gestore DEV D, rispettivamente, al termine della procedura di assegnazione. Figure 5B shows the structure of the Beacon Period Information Element transmitted by the DEV D management device, BPOIE (D), at the end of the assignment procedure. Furthermore, figure 5B shows the subframes VIS-C and VIS-D which represent the vision of the Beacon Period for the manager device DEV C and for the manager device DEV D, respectively, at the end of the assignment procedure.
Si noti che, come già accennato, i dispositivi di telecomunicazione WSG sono tali da tramettere informazioni di rete impiegando un beacon slot riservato e quindi essi non partecipano alla procedura di accesso al Becon Period descritta per i dispositivi gestori WSC. It should be noted that, as already mentioned, the WSG telecommunication devices are such as to transmit network information using a reserved beacon slot and therefore they do not participate in the Becon Period access procedure described for the WSC management devices.
Secondo un'altra particolare forma di realizzazione, i dispositivi di telecomunicazione WSG e i dispositivi gestori WSC sono rispettivamente dotati di un ricevitore di un sistema di navigazione satellitare, ad esempio, di tipo GPS. According to another particular embodiment, the telecommunication devices WSG and the management devices WSC are respectively equipped with a receiver of a satellite navigation system, for example, of the GPS type.
Invece, tutti o parte dei di rete WSU possono essere privi di un ricevitore di un sistema di navigazione satellitare e possono in alternativa essere dotati di un modulo software di localizzazione in grado di consentire una procedura di autolocalizzazione che non si basa su segnali satellitari . Instead, all or part of the WSU network can be without a satellite navigation system receiver and can alternatively be equipped with a location software module capable of allowing an autolocation procedure that is not based on satellite signals.
In particolare, i dispositivi di rete WSU, non dotati di modulo GPS, possono effettuare delle misure di tempi di arrivo (Time of Arrivai) del segnale cioè misurare l'intervallo di tempo impiegato da un segnale tramesso da un dispositivo gestore WSC o da un dispositivo di telecomunicazione WSG (dei quali è nota la posizione tramite il ricevitore GPS di cui questi sono dotati) per raggiugere il dispositivo sensore considerato . In particular, the WSU network devices, not equipped with a GPS module, can measure the arrival times (Time of Arrivai) of the signal, i.e. measure the time interval used by a signal transmitted by a WSC management device or by a WSG telecommunication device (whose position is known through the GPS receiver they are equipped with) to reach the sensor device considered.
Sulla base di tre o più di tali misure di tempo di arrivo del segnale, il modulo di localizzazione, eseguendo noti algoritmi di triangolazione, può determinare le coordinate geografiche del dispositivo di rete WSU considerato. On the basis of three or more of these signal arrival time measurements, the localization module, by executing known triangulation algorithms, can determine the geographic coordinates of the considered WSU network device.
I dispositivi di rete WSU rendono quindi disponibile al dispositivo di telecomunicazione WSG, tramite i dispositivi gestori WSC la loro posizione rendendo questa informazione disponibile presso l'apparato di controllo o immagazzinamento dati SU, e quindi agli operatori. The WSU network devices then make their position available to the telecommunication device WSG, through the management devices WSC, making this information available to the control or data storage apparatus SU, and therefore to the operators.
La figura 4 mostra all'interno del super-frame CAP la posizione del frame di localizzazione, denominato localization frame destinato a contenere l'informazione relativa alla posizione, mentre alcuni slot di uplink sono dedicati alla trasmissione di dati misurati (per esempio dati sismici - Seismic Data). Figure 4 shows within the CAP super-frame the position of the localization frame, called the localization frame intended to contain the information relating to the position, while some uplink slots are dedicated to the transmission of measured data (for example seismic data - Seismic Data).
Si osservi che nonostante la descrizione sopra riportata faccia riferimento a due modalità di telecomunicazione, a corto raggio e a lungo raggio, il sistema di acquisizione dati 1000 potrebbe operare, in accordo ad un'altra forma di attuazione, secondo una sola di tali modalità di telecomunicazione. Con riferimento al caso in cui sia utilizzata la sola modalità a corto raggio, l'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU è tale da operare a corto raggio e il ruolo svolto dai dispositivi di telecomunicazione WSG può essere svolto da quei dispositivi gestori WSC che occupano un livello gerarchico più alto. Tali dispositivi gestori WSC, di livello gerarchico più alto, sono collegati in modalità a corto raggio con l'apparato di controllo ed immagazzinamento dati SU, senza la necessità di effettuare conversioni fra diverse modalità di telecomunicazione. It should be noted that although the above description refers to two telecommunication modalities, short range and long range, the data acquisition system 1000 could operate, according to another embodiment, according to only one of these telecommunication modalities. . With reference to the case in which only short range mode is used, the SU control and data storage apparatus is such as to operate at short range and the role played by the WSG telecommunication devices can be performed by those WSC management devices that occupy a higher hierarchical level. These management devices WSC, of higher hierarchical level, are connected in short range mode with the control and data storage apparatus SU, without the need to carry out conversions between different telecommunication modes.
Le forme di realizzazione descritte risultano estremamente vantaggiose. The embodiments described are extremely advantageous.
L'impiego di una tecnologia UWB a corto raggio combinato con l'impiego di una tecnologia a lungo raggio consente di gestire l'acquisizione di dati su vasti territori con un numero elevato di sensori (ad esempio, 3000 per Km ), evitando collisioni e con una corretta sincronizzazione dei dati trasmessi. The use of a short range UWB technology combined with the use of a long range technology allows you to manage data acquisition over large territories with a large number of sensors (for example, 3000 per km), avoiding collisions and with correct synchronization of the transmitted data.
L'organizzazione che prevede dispositivi gestori che coordinano i dispositivi di rete, operando anche quindi da aggregatori e ripetitori, per esempio con topologie ad albero o a stella, consente di coprire vasti territori ottimizzando il consumo energetico. The organization that provides management devices that coordinate the network devices, thus also operating as aggregators and repeaters, for example with tree or star topologies, makes it possible to cover large areas by optimizing energy consumption.
In particolare, la gestione/autoconfigurazione efficiente del Beacon Period utilizzata dal sistema di acquisizione dati 1000, consente una riduzione dell'energia assorbita con una conseguente limitazione degli ingombri e dei costi complessivi. In particular, the efficient management / self-configuration of the Beacon Period used by the 1000 data acquisition system allows a reduction in the energy absorbed with a consequent limitation of overall dimensions and costs.
L'utilizzo degli slots di segnalazione per la procedura di registrazione dei dispostivi gestori presenta il vantaggio di mantenere sotto controllo la dimensione complessiva del Beacon Period, evitando quindi complesse e difficilmente controllabili fasi di contrazione ed espansione del Beacon Period. Questo consente da un lato di massimizzare il numero di dispositivi gestori WSC registrabili all'interno del Beacon Period, dall'altro lato di minimizzare il consumo energetico di questi ultimi. The use of the signaling slots for the registration procedure of the managing devices has the advantage of keeping the overall size of the Beacon Period under control, thus avoiding complex and difficult to control phases of contraction and expansion of the Beacon Period. This allows on the one hand to maximize the number of WSC management devices that can be registered within the Beacon Period, and on the other hand to minimize the energy consumption of the latter.
La possibilità di effettuare una procedura di auto-localizzazione da parte dei dispositivi sensori di rete WSU, senza essere dotati di un ricevitore GPS, permette una ulteriore riduzione degli ingombri e dei costi. The possibility of carrying out a self-localization procedure by the WSU network sensor devices, without being equipped with a GPS receiver, allows a further reduction of dimensions and costs.
Alle forme di realizzazione sopra descritte del sistema di acquisizione dati la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potrà apportare numerose aggiunte, modifiche o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dalle annesse rivendicazioni. The skilled person, in order to satisfy specific contingent needs, can make numerous additions, modifications or replacements of elements with other functionally equivalent embodiments to the above-described embodiments of the data acquisition system, without however departing from the attached claims.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IT001993A ITMI20111993A1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | DISTRIBUTED DATA WIRELESS ACQUISITION SYSTEM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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IT001993A ITMI20111993A1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | DISTRIBUTED DATA WIRELESS ACQUISITION SYSTEM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ITMI20111993A1 true ITMI20111993A1 (en) | 2013-05-04 |
Family
ID=45420760
Family Applications (1)
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IT001993A ITMI20111993A1 (en) | 2011-11-03 | 2011-11-03 | DISTRIBUTED DATA WIRELESS ACQUISITION SYSTEM |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2019534A1 (en) * | 2005-12-22 | 2009-01-28 | The Boeing Company | Sensor surveillance network system |
-
2011
- 2011-11-03 IT IT001993A patent/ITMI20111993A1/en unknown
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP2019534A1 (en) * | 2005-12-22 | 2009-01-28 | The Boeing Company | Sensor surveillance network system |
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