Medium access control design for distributed opportunistic radio networks

Existing wireless networks are characterized by a fixed spectrum assignment policy. However, the scarcity of available spectrum and its inefficient usage demands for a new communication paradigm to exploit the existing spectrum opportunistically. Future Cognitive Radio (CR) devices should be able to sense unoccupied spectrum and will allow the deployment of real opportunistic networks. Still, traditional Physical (PHY) and Medium Access Control (MAC) protocols are not suitable for this new type of networks because they are optimized to operate over fixed assigned frequency bands. Therefore, novel PHY-MAC cross-layer protocols should be developed to cope with the specific features of opportunistic networks. This thesis is mainly focused on the design and evaluation of MAC protocols for Decentralized Cognitive Radio Networks (DCRNs). It starts with a characterization of the spectrum sensing framework based on the Energy-Based Sensing (EBS) technique considering multiple scenarios. Then, guided by the sensing results obtained by the aforementioned technique, we present two novel decentralized CR MAC schemes: the first one designed to operate in single-channel scenarios and the second one to be used in multichannel scenarios. Analytical models for the network goodput, packet service time and individual transmission probability are derived and used to compute the performance of both protocols. Simulation results assess the accuracy of the analytical models as well as the benefits of the proposed CR MAC schemes.

Sistema inalámbrico de control de iluminación

L’objectiu principal del projecte és dissenyar un sistema de control automàtic de il·luminació en un recinte tancat, mitjançant la detecció de presència d’una persona que entra dins del radi d’actuació del sistema. Utilitzant dues plaques amb capacitat de comunicació inalàmbrica es controlaran dos components, un sensor i un actuador. El sensor té la funció de detectar la presència d’una persona per mitjà d’infraroigs, mentre que l’actuador ens proporciona la funcionalitat d’un interruptor amb el qual pogué actuar sobre la llum, encenent-la o apagant-la en funció de l’estat de detecció.

Relay-assisted transmission and radio resource management for wireless networks

The following paper presents an overview of the Ph.D Thesis1 presented in [1], which compiles all the research done during the period of time between 2004-2007. In that dissertation the relay-assisted transmission with half-duplex relays is analyzed from different points of view. This study is motivated by the necessity of finding innovative solutions to cope with the requirements of next generation wireless services, and with current radio technology. The use of relayed communications represents a change of paradigm of conventional communications, and requires the definition and evaluation of protocols to be applied to single or multiple-user relay communication. With the two fold goal of enhancing spectral efficiency and homogenize service in cellular communications, system design is investigated at physical (type of transmissions of the relay, decoding mode, ..) and upper layers (resource allocation, dynamic link control).

Monitoratge remot d'esdeveniments per al control i supervisió utilitzant "System on chip" i "w-USB"

Aquesta memòria descriu el procés de desenvolupament d'un projecte que consisteix en un conjunt de hardware, “PSoC” (Programmable System on Chip), i un software, C#, mitjançant els quals s'automatitza la gestió de comandes a les taules d'un restaurant. A cada taula trobem un aparell anomenat “WaiterClient”, a través del qual els clients sol·liciten l'atenció d'un cambrer. Aquest hardware té una pantalla on es mostrarà informació i un conjunt de polsadors per demanar. Per una altra banda, trobem un altre aparell, “WaiterServidor”, encarregat de rebre els senyals enviats per wireless des dels “WaiterClients” que hi ha a cada taula. Un cop rebudes, les transmet a un ordinador central per cable sèrie RS-232.

Sensores inalámbricos - monitorización y control remoto

Sistemas empotrados (embedded system).Monitorización y control de sensores inalámbricos.El sistema provee monitorización y control remoto vía internet y telefonía móvil además de acceso local y registros en base de datos.Dotado de un actuador físico para el control de elementos de potencia.

Sistema de control ambiental flexible per a la indústria agroalimentària (SCAFIA)

El present treball està basat en el desenvolupament d¿un sistema que permeti fer una demostració pràctica i útil amb els materials que l¿àrea de sistemes encastats posa a la nostra disposició. De forma resumida es tracta de motes/nodes amb possibilitat de comunicació inhalàmbrica entre ells i un sistema operatiu TinyOS programable amb el llenguatge nesC.

Medium access control messaging scheme for cognitive radio networks

Los sistemas de radio cognitivos son una solución a la deficiente distribución del espectro inalámbrico de frecuencias. Usando acceso dinámico al medio, los usuarios secundarios pueden comunicarse en canales de frecuencia disponibles, mientras los usuarios asignados no están usando dichos canales. Un buen sistema de mensajería de control es necesario para que los usuarios secundarios no interfieran con los usuarios primarios en las redes de radio cognitivas. Para redes en donde los usuarios son heterogéneos en frecuencia, es decir, no poseen los mismos canales de frecuencia para comunicarse, el grupo de canales utilizado para transmitir información de control debe elegirse cuidadosamente. Por esta razón, en esta tesis se estudian las ideas básicas de los esquemas de mensajería de control usados en las redes de radio cognitivas y se presenta un esquema adecuado para un control adecuado para usuarios heterogéneos en canales de frecuencia. Para ello, primero se presenta una nueva taxonomía para clasificar las estrategias de mensajería de control, identificando las principales características que debe cumplir un esquema de control para sistemas heterogéneos en frecuencia. Luego, se revisan diversas técnicas matemáticas para escoger el mínimo número de canales por los cuales se transmite la información de control. Después, se introduce un modelo de un esquema de mensajería de control que use el mínimo número de canales y que utilice las características de los sistemas heterogéneos en frecuencia. Por último, se comparan diversos esquemas de mensajería de control en términos de la eficiencia de transmisión.

Regulación automática mediante una red de sensores inalámbricos de la insolación en un espacio habitable para control de su temperatura

Prototipo de un sistema de automatización de apertura y cierre de una persiana motorizada que permita regular la insolación de un determinado espacio habitable y colaborar a la regulación de su temperatura.

Wireless capsule endoscopy: perspectives beyond gastrointestinal bleeding.

Wireless capsule endoscopy (CE) is a technology developed for the endoscopic exploration of the small bowel. The first capsule model was approved by the Food and Drug Administration in 2001, and its first and essential indication was occult gastrointestinal (GI) bleeding. Over subsequent years, this technology has been refined to provide superior resolution, increased battery life, and capabilities to view different parts of the GI tract. Indeed, cases for which CE proved useful have increased significantly over the last few years, with new indications for the small bowel and technical improvements that have expanded its use to other parts of the GI tract, including the esophagus and colon. The main challenges in the development of CE are new devices with the ability to provide therapy, air inflation for a better vision of the small bowel, biopsy sampling systems attached to the capsule and the possibility to guide and move the capsule with an external motion control. In this article we review the current and new indications of CE, and the evolving technological changes shaping this technology, which has a promising potential in the coming future of gastroenterology.

Control de dispositivos con Android

Este proyecto de final de carrera de la titulación de Ingeniería en Informática de Gestión consiste en el diseño y desarrollo de un sistema de control de dispositivos conectados a Raspberry Pi y gestionados desde un dispositivo Android. Se podrán llevar a cabo diferentes acciones como encender, apagar, programar la calefacción y consultar la temperatura actual remotamente desde un dispostivo conectado a la red wifi doméstica o desde de cualquier red que esté conectada a internet.

Wireless Sensor Networks for Infrastructure Monitoring, TR-611, 2010

A good system of preventive bridge maintenance enhances the ability of engineers to manage and monitor bridge conditions, and take proper action at the right time. Traditionally infrastructure inspection is performed via infrequent periodical visual inspection in the field. Wireless sensor technology provides an alternative cost-effective approach for constant monitoring of infrastructures. Scientific data-acquisition systems make reliable structural measurements, even in inaccessible and harsh environments by using wireless sensors. With advances in sensor technology and availability of low cost integrated circuits, a wireless monitoring sensor network has been considered to be the new generation technology for structural health monitoring. The main goal of this project was to implement a wireless sensor network for monitoring the behavior and integrity of highway bridges. At the core of the system is a low-cost, low power wireless strain sensor node whose hardware design is optimized for structural monitoring applications. The key components of the systems are the control unit, sensors, software and communication capability. The extensive information developed for each of these areas has been used to design the system. The performance and reliability of the proposed wireless monitoring system is validated on a 34 feet span composite beam in slab bridge in Black Hawk County, Iowa. The micro strain data is successfully extracted from output-only response collected by the wireless monitoring system. The energy efficiency of the system was investigated to estimate the battery lifetime of the wireless sensor nodes. This report also documents system design, the method used for data acquisition, and system validation and field testing. Recommendations on further implementation of wireless sensor networks for long term monitoring are provided.

Control remoto del robot ABB IRB 120 por tecnología Wifi

Durante toda la evolución de la tecnología, se han empleado aparatos interconexionados por cables. Los cables limitan la libertad de movimiento del usuario y pueden captar interferencias entre ellos si la red de cableado es elevada. Mientras avanzaba la tecnología inalámbrica, se ha ido adaptando al equipamiento electrónico a la vez que se iban haciendo cada vez más pequeños. Por esto, se impone la necesidad de utilizarlos como controles a distancia sin el empleo de cables debido a los inconvenientes que estos conllevan. El presente trabajo, pretende unificar tres tecnologías que pueden tener en el futuro una gran afinidad. · Dispositivos basados en el sistema Android. Desde sus inicios, han tenido una evolución meteórica. Se han ido haciendo cada vez más rápidos y mejores. · Sistemas inalámbricos. Los sistemas wifi o bluetooth, se han ido incorporando a nuestras vidas cada vez más y están prácticamente en cualquier aparato. · Robótica. Cualquier proceso de producción incorpora un robot. Son necesarios para hacer muchos trabajos que, aunque el hombre lo puede realizar, un robot reduce los tiempos y la peligrosidad de los procesos. Aunque las dos primeras tecnologías van unidas, ¿quién no tiene un teléfono con conexión wifi y bluetooth?, pocos diseños aúnan estos campos con la Robótica. El objetivo final de este trabajo es realizar una aplicación en Android para el control remoto de un robot, empleando el sistema de comunicación inalámbrico. La aplicación desarrollada, permite controlar el robot a conveniencia del usuario en un entorno táctil/teledirigido. Gracias a la utilización de simulador en ambos lenguajes (RAPID y Android), ha sido posible realizar la programación sin tener que estar presente ante el robot objeto de este trabajo. A través de su progreso, se ha ido evolucionando en la cantidad de datos enviados al robot y complejidad en su procesamiento, a la vez que se ha mejorado en la estética de la aplicación. Finalmente se usó la aplicación desarrollada con el robot, consiguiendo con éxito que realizara los movimientos que eran enviados con la tablet programada.

Control de la temperatura i el llum mitjançant dispositius sense fils

El concepte Internet de les Coses va néixer fa molt poc, cap a l’any 2010, i es refereix a la connexió d’objectes a Internet, de manera que puguin interactuar en xarxa entre ells o amb les persones per transmetre o rebre informació, i realitzar, així, les accions programades en funció de les dades disponibles. Des de llavors la gran majoria d’institucions, tant públiques com privades, s’han interessat en aquest concepte, ja que pot suposar un augment molt important de la qualitat de vida de les persones, un estalvi de recursos i beneficis econòmics. D’aquí neix aquest Treball Final de Grau, ja que des de la Fundació Eduard Soler de Ripoll tenen el desig d’introduir-se en aquest camp. L’objectiu principal d’aquest Treball Final de Grau és crear una xarxa sense fils que pugui controlar la temperatura i la il·luminació de l’edifici C de la Fundació Eduard Soler i que, a més, es pugui connectar a Internet. Una de les conclusions a què he arribat gràcies a aquest treball és que la utilització d’eines de baix cost (Arduino, Xbee, MySQL, PHP...) permet introduir-se en l’apassionant món de l’Internet de les Coses i, a més, aconseguir molt bons resultats.

Energy harvesting methods for wireless sensor nodes in heavy-duty vehicles

The number of autonomous wireless sensor and control nodes has been increasing rapidly during the last decade. Until recently, these wireless nodes have been powered with batteries, which have lead to a short life cycle and high maintenance need. Due to these battery-related problems, new energy sources have been studied to power wireless nodes. One solution is energy harvesting, i.e. extracting energy from the ambient environment. Energy harvesting can provide a long-lasting power source for sensor nodes, with no need for maintenance. In this thesis, various energy harvesting technologies are studied whilst focusing on the theory of each technology and the state-of-the-art solutions of published studies and commercial solutions. In addition to energy harvesting, energy storage and energy management solutions are also studied as a subsystem of a whole energy source solution. Wireless nodes are also used in heavy-duty vehicles. Therefore a reliable, long-lasting and maintenance-free power source is also needed in this kind of environment. A forestry harvester has been used as a case study to study the feasibility of energy harvesting in a forestry harvester’s sliding boom. The energy harvester should be able to produce few milliwatts to power the target system, an independent limit switch.

Control of a line robot system with Embedded Linux

Many, if not all, aspects of our everyday lives are related to computers and control. Microprocessors and wireless communications are involved in our lives. Embedded systems are an attracting field because they combine three key factors, small size, low power consumption and high computing capabilities. The aim of this thesis is to study how Linux communicates with the hardware, to answer the question if it is possible to use an operating system like Debian for embedded systems and finally, to build a Mechatronic real time application. In the thesis a presentation of Linux and the Xenomai real time patch is given, the bootloader and communication with the hardware is analyzed. BeagleBone the evaluation board is presented along with the application project consisted of a robot cart with a driver circuit, a line sensor reading a black line and two Xbee antennas. It makes use of Xenomai threads, the real time kernel. According to the obtained results, Linux is able to operate as a real time operating system. The issue of future research is the area of embedded Linux is also discussed.