O foco deste trabalho consiste na WSAN, sendo esta um conjunto de elementos dispersos numa área geográfica, denominados por Nó Sensor e Actuador (NSA).
Esta dissertação não se baseou apenas no carácter teórico do tema, existindo também uma forte componente de implementação e ensaio experimental. Com auxílio de aparelhos específicos (analisador espectral e osciloscópio) compreendeu-se por exemplo a interligação dos vários módulos inseridos no transreceptor (TH7122), nomeadamente no desencadeamento do sinal na parte de recepção, passando pelos diversos blocos (LNA, misturador, amplificador de frequência intermédia) até à fase de desmodulação do sinal, sendo esse sinal estudado no regime temporal e na frequência.
No decorrer deste projecto, mais precisamente na elaboração da placa de comunicação (primeira versão), não se incluiu a malha de adaptação entre a fase de entrada/saída do transreceptor e a antena (conector do tipo SMA de carácter resistivo 50 Ω), o que justifica um nível acrescido de atenuação do sinal.
A metodologia associada ao orçamento da ligação rádio (link budget) permite estimar o nível de potência necessário ao estabelecimento da comunicação entre o emissor e o receptor. Devido à complexidade do meio ambiente (para a propagação do sinal), é necessário ter em conta muitos factores referentes à área geográfica onde a rede vai ser inserida, nomeadamente efeitos causados pela vegetação, reflexão, refracção e difracção.
Relativamente ao método para a comunicação entre Nós, utilizou-se a priori a comunicação série. Em virtude da modulação escolhida ser ASK e a comunicação série ser pull-up (está a VCC quando não está a comunicar), inverteu-se o significado dos bits de comunicação (bit 1 da comunicação série passou para o sinal 0), permitindo assim diminuir o consumo energético do transreceptor.
Utilizando o método descrito anteriormente de comunicação com bits invertidos, verificou-se que este apresentava uma enorme taxa de erros. Portando, teve-se que encontrar uma solução mais fiável. Para tal, não basta apenas enviar os dados úteis, mas um pacote de dados. Composta principalmente por uma rajada de bits, sendo esta responsável pelo estabelecimento de uma tensão de referência essencial para a desmodulação da informação transmitida (data slicer), símbolo de início, para sincronizar o transmissor e o receptor. Codificação da mensagem para um bom balanceamento do sinal DC, tamanho da mensagem e enviar dados para auxiliar na verificar da integridade das mensagens. Ao enviar pacotes de dados, com a forma descrita, garante uma comunicação fidedigna. No qual, o receptor consegue saber se a mensagem enviada está correcta, devido a inclusão já mencionada, do tamanho e dos dados referentes à integridade da mensagem.
Devido à utilização de um vasto conjunto de componentes, realizando o manuseamento/controlo individualmente e em pequenos grupos (MCU e um módulo de
84 comunicação), obteve-se facilmente resultados pretendidos. Verificou-se/concluiu-se que com a integração, referente à programação de todos os componentes inseridos na placa, aumentou a complexidade do controlo desta, devida a ter que existir uma boa coordenação entre os vários módulos e estes possuírem escassos recursos de hardware. No qual, o pior problema que aconteceu foi a ocorrência do MCU paralisar devido à falta de memória RAM, demorando imenso tempo para descobrir, pois a placa foi projectada para operações remotas, sendo esta distribuída numa determinada área geográfica, não possui a facilidade de debug, como acontece no caso da placa Arduino.
Para solucionar o problema referente ao MCU, teve-se que utilizar os LEDs inseridos na placa para realizar o debug do programa, complementando esta abordagem com a utilização da comunicação série. No qual recorre-se à placa Arduíno para realizar o debug do programa, comunicando com o computador (através do Serial Monitor). Conclui-se que deve-se utilizar especialmente numa primeira abordagem programas simples e aumentar gradualmente a sua complexidade e recorrer a métodos alternativos para contornar as principais carências. Ao realizar uma Web page teve-se que passar o código HTML da página da memória RAM para a memória flash.
Após a fase de projecto, desenvolvimento, fabricação da placa e solda dos componentes. Verificou-se que muitas placas não tinham o comportamento desejado. Realizando uma análise superficial sobre o assunto, avaliando as premissas, tais como, os componentes utilizados estarem localizados em locais seguros e em óptimas condições de armazenamento, quando existe o manuseamento do componente (na operação de solda) utiliza-se a pulseira (anti-estática) com ligação à terra. Concluiu-se que existiu uma incorrecta operação de solda. Este facto deve-se essencialmente aos componentes utilizados serem muito pequenos, como por exemplo o transreceptor TH7122, existindo um aquecimento excessivo do componente ao ser rigoroso na operação de solda, acabando por danificá-lo.
Relativamente a trabalhos futuros, pode haver um estudo mais detalhado do NSA realizado neste documento. Determinando por exemplo o alcance máximo das placas realizadas, realizar um estudo comparativo para diferentes frequências de comunicação (40 MHz versus 868 MHz), testar a performance do receptor (do transreceptor TH7122) calculando a sua sensibilidade, BER recorrendo por exemplo a um gerador de modulação e um gerador de sinal vectorial.
Outra área de interesse é a elaboração de uma versão melhorada da placa em estudo, utilizando essencialmente todos os componentes à excepção do MCU, devido a possuir poucos recursos de memória do tipo flash e SRAM, limitando a operação dos outros componentes.
85 Aproveitar o vasto potencial do transreceptor TH7122, de modo a abranger toda a gama de frequências de comunicação suportada por este, desde os 27 até aos 930 MHz, recorrendo, por exemplo, a interruptores programáveis.
Melhorar as características essencialmente de recepção do transreceptor, devido às características de transmissão em inúmeros casos já conseguem transgredir as regras estipuladas pela autoridade reguladora (ANACOM), como acontece para a banda ISM de 434MHz, cujo limite máximo é de 10 dBm, e o NSA em estudo consegue emitir uma potência de 12,35 dBm.
Para melhorar as condições de recepção, recorrer por exemplo a uma configuração que melhore a sensibilidade do receptor, nomeadamente na introdução de um filtro passa-banda de banda estreita antes do circuito já realizado.
Pode-se utilizar o trabalho já realizado e implementar uma rede de sensores e actuadores numa área específica.
87