MAC protocol for location systems

Abstract

Na ultima década as redes de comunicações sem fios sofreram uma evolução sem precedentes, e as suas características particulares potenciaram a sua aplicação em vários contextos. No caso caso específico da localização em ambientes interiores, pretende-se que através de dados recolhidos por um conjunto de sensores sem fios, seja possível detectar com relativa precisão um objecto móvel devidamente identificado. Este tipo de sistemas permitem por exemplo, monitorizar um paciente de risco num hospital, dando informação precisa do seu paradeiro no momento da ocorrência de algum incidente. Outra possível aplicação será, por exemplo, dentro de uma empresa ou instituição, recolher informação precisa sobre o paradeiro de cada trabalhador, visitante ou produto. Isto permite melhorar a logística a gestão dos recursos. As soluções comuns de localização não endereçam devidamente a problemática de acesso ao meio para a realização de transmissões. Isto tem impacto na eficiência de utilização do canal de comunicações e resulta num número inferior de localizações por unidade de tempo. Estes sistemas revelam assim a necessidade de um protocolo de acesso ao meio específico que permita reduzir o tempo necessário à localização de cada dispositivo móvel permitindo a integração de um número mais elevado dispositivos móveis ou fixos numa rede de localização. Esta tese explora a utilização de Zigbee para implementar um protocolo master/multi-slave (FTT-L) aplicado a um sistema de localização. Este protocolo bem como a sua implementação é descrita neste documento. São também conduzidos vários testes para determinar alguns parâmetros chave. Os resultados são utilizados para derivar o tempo mínimo de localização que é validado experimentalmente.

ABSTRACT: In the last decade the proliferation of wireless communication networks has reached unprecedented values, and their features empowered the application of wireless networks to the most varied contexts. In the specific case of indoor location, the target is to detect with relative precision an identified mobile object with the data collected from a wireless sensor network. This system allows us to monitor a risk patient in an hospital, giving the precise information about its location at the moment of a possible accident. Other possible application is, for example, to gather inside a company or institution the precise location of every worker, visitor or product. This can improve the logistics and the management of the personnel. The common location solutions do not address the problematic of medium access for transmitting messages. This has impact on the transmission channel occupation and indirectly lowers the system efficiency, which results on a smaller number of locations per unit of time. These systems reveal the necessity of a specific protocol for accessing the medium to reduce the necessary time to locate each mobile device, allowing the integration of a larger number of mobile devices or fixed devices in a location network. This thesis explores the use of ZigBee to implement a master/multi-slave protocol (FTT-L) supporting a localization system. This protocol as well as its implementation are described throughout the thesis and an assessment of several key parameters is conducted. Results are used to derive the delay of a localization round, which was validated experimentally.