Efeito das colis˜ oes

As colis˜oes de pacotes, levam a que as mensagens transmitidas n˜ao cheguem aos destinos correctamente. Neste sistema, as colis˜oes levam a que a mensagem recebida fique completa- mente inutiliz´avel como mostra a figura6.37.

O cen´ario utilizado ´e o seguinte:

• Transceiver 1: Pronto a transmitir pacotes de 50ms em 50ms com dura¸c˜ao de 50ms. • Transceiver 2: Transmite frames para o transceiver 3 a cada 50 ms.

• Transceiver 3: Recebe as frames recebidas para ele direccionadas.

Pode verificar-se que quando ocorrem colis˜oes, isto ´e, quando o transceiver 1 e 2 transmi- tem simultaneamente, a mensagem recebida pelo transceiver 3, ´e in´util.

Figura 6.37: Transmiss˜ao cont´ınua de pacotes pelos transceivers. A azul, o sinal relativo `a transmiss˜ao do transceiver 1, a roxo, a transmiss˜ao do transceiver 2, e a amarelo, o sinal recebido e desmodulado do transceiver 3.

6.4

Considera¸c˜oes finais

Os resultados obtidos, para os transceivers desenvolvidos s˜ao bastante promissores. No total foram constru´ıdos cinco prot´otipos, em que dois deles correspondem a uma primeira vers˜ao, e os restantes `a vers˜ao final do projecto. Os resultados apresentados, dizem respeito aos ´ultimos trˆes transceivers constru´ıdos, sendo que os resultados referentes ao hardware s˜ao ainda assim idˆenticos para os primeiros dois.

Para n˜ao extender em demasia o comprimento deste cap´ıtulo, apenas se apresentou as formas de onda de maior relevˆancia. Assim, n˜ao foram discutidos os resultados relativos `as aplica¸c˜oes pr´aticas implementadas nos cap´ıtulos4 e 5. Sendo dif´ıcil de apresentar resultados sobre estas aplica¸c˜oes, adicionais ao apresentados nos cap´ıtulos a que se referem, apenas ´e referido que as aplica¸c˜oes funcionaram correctamente, como se pode ver nas figuras associadas `

as aplica¸c˜oes.

Embora n˜ao tivesse sido testado, este prot´otipo est´a projectado para permitir comu- nica¸c˜ao, ainda com modula¸c˜ao FSK, a frequˆencias de transmiss˜ao superiores a 10.7 MHz. Foi observado que o amplificador sintonizado introduz alguma distor¸c˜ao no sinal, o que se pode dever ao elevado ganho do amplificador, que coloca o amplificador a operar em regi˜oes n˜ao lineares. No entanto, ao modificar a sintonia da malha LC do amplificador, e reduzir o ganho introduzido, ´e poss´ıvel que o sinal n˜ao seja t˜ao distorcido.

O resto dos blocos do transceiver, operam de acordo com o esperado, no entanto foi verificado, que os mixers associados ao bloco transmissor, n˜ao apresentam o ganho como indicado no datasheet. Uma das raz˜oes poss´ıveis para tal, ´e a baixa frequˆencia dos sinais utilizados, pois os mixers est˜ao projectados para operar a relativamente maiores frequˆencias. A compara¸c˜ao de transmiss˜oes a 30 kbps e 100 kbps, permite tirar diversas conclus˜oes acerca das propriedades do transceiver desenvolvido. Na transmiss˜ao a 100 kbps, j´a ´e poss´ıvel

6.4. Considera¸c˜oes finais

verificar uma certa dificuldade em desmodular os sinais correctamente. Isto deve-se em parte `

a frequˆencia reduzida do FSK de banda base. O aumento desta frequˆencia, por exemplo para 2MHz, permitiria, em princ´ıpio, transmiss˜oes a 200 kbps, o dobro do m´aximo obtido nesta implementa¸c˜ao. As frequˆ` encias escolhidas para o FSK de banda base, no caso da transmiss˜ao de 100 kbps, por cada per´ıodo de bit, apenas seis a oito per´ıodos ocorrem no sinal FSK. Ao aumentar a frequˆencia, permitiria um maior n´umero de amostras do sinal FSK, que posteriormente ser´a transladado para IF. Isto possibilitaria tamb´em um melhoramento das caracter´ısticas do sinal recebido, como os tempos de subida e descida, resultando num diagrama de olho do sinal mais aberto. No entanto, a frequˆencia do sinal FSK de banda base ´e limitada pelas frequˆencias poss´ıveis de gerar no microcontrolador.

Em rela¸c˜ao `a qualidade de sinal, verificou-se, de acordo com os resultados obtidos, que o corpo humano possui menos atenua¸c˜ao que o ar. Foi conseguido obter um n´ıvel da RSSI aceit´avel, em aproximadamente todo o corpo. No entanto, ´e curioso verificar que nas extremi- dades do corpo humano, sejam m˜aos ou p´es, o sinal recebido possui menos atenua¸c˜ao que no caso em que o transceiver receptor ´e colocado sobre o peito. Foi verificado tamb´em, embora que apenas `a primeira vista e minimamente aprofundado, que o n´ıvel da RSSI possui uma rela¸c˜ao com o PER. Para valores da RSSI superiores a 1.2 V, o PER ´e praticamente 0

A implementa¸c˜ao das camadas f´ısica e de dados, por software no microcontrolador, acar- reta alguma s desvantagens, como o tempo necess´ario de processamento das mensagens e set-up para recep¸c˜ao de pacotes. Para determinar o n´ıvel m´edio do sinal, no in´ıcio da re- cep¸c˜ao de pacote, ´e necess´ario retirar diversas amostras, e efectuar uma m´edia de medidas, que demoram um per´ıodo de tempo consider´avel. Isto para permitir, que mesmo utilizando velocidades reduzidas de transmiss˜ao, seja poss´ıvel determinar com algum grau de precis˜ao, o n´ıvel m´edio do sinal. O problema que surge, ´e que este tempo, apenas associado ao micro- controlador, ´e o mesmo para transmiss˜oes a 30 kbps e 100 kbps. Por essa raz˜ao, foi necess´ario aumentar o campo do Preamble, no ´ultimo caso, para o microcontrolador ter tempo suficiente para permitir a determina¸c˜ao do n´ıvel m´edio.

Devido ao tempo de processamento, foi tamb´em necess´ario aumentar o tempo do espa¸camento entre frames (IFS), pois caso contr´ario n˜ao era poss´ıvel receber correctamente as frames de Acknowledge, que s˜ao transmitidas nesse per´ıodo.

Relativamente ao CSMA implementado, ainda que os testes realizados utilizaram apenas 3 transceivers, podemos concluir que os resultados obtidos foram os previstos, mostrando a correcta implementa¸c˜ao do algoritmo.

Cap´ıtulo 7

Conclus˜ao e Trabalho Futuro

Este cap´ıtulo encerra assim esta disserta¸c˜ao e encontra-se dividido em duas parte: Con- clus˜ao e Trabalho Futuro. Na primeira, ´e feito um resumo geral do trabalho, dos resultados alcan¸cados e s˜ao identificadas algumas limita¸c˜oes do sistema desenvolvido. Na ´ultima, s˜ao apresentadas poss´ıveis linhas de trabalho futuras, de modo a melhorar o sistema desenvolvido.

7.1

Conclus˜ao

Ao longo do documento, no final de cada cap´ıtulo foram apresentadas as respectivas considera¸c˜oes e melhorias futuras. De seguida, ser˜ao apresentadas as conclus˜oes sobre o trabalho de um modo mais geral.

Esta disserta¸c˜ao teve dois objectivos principais, sendo o primeiro o desenvolvimento de um transceiver para comunica¸c˜ao por acoplamento capacitivo sobre o corpo humano, e o segundo, a constru¸c˜ao de um protocolo de rede que permitisse a interac¸c˜ao entre os v´arios transceivers numa rede.

Come¸cou-se por explicar a arquitectura do transceiver tomado por base, na constru¸c˜ao do transceiver neste trabalho. Posteriormente, efectuou-se uma descri¸c˜ao da arquitectura do sistema proposto, `a qual se seguiu uma explica¸c˜ao detalhada de todos os blocos do transceiver. Nesta implementa¸c˜ao, seguiu-se tamb´em a arquitectura dos receptores super-heterodinos, para permitir a comunica¸c˜ao a diversas frequˆencias.

Relativamente ao protocolo de rede, foram apresentadas as camadas f´ısica e MAC a serem implementadas. No final da implementa¸c˜ao da camada f´ısica, foi notado a necessidade de efectuar algumas modifica¸c˜oes para ultrapassar um problema associado com o receptor IF SA636, e tamb´em de modo a permitir uma recep¸c˜ao transparente ao utilizador, no que diz respeito ao firmware. Constru´ıdos os novos transceivers, com as modifica¸c˜oes efectuadas, foi implementada a camada MAC. Nesta camada, o maior foco atribuiu-se `a constru¸c˜ao de mecanismos de acesso ao meio adequados para uma BAN. Foi tamb´em implementado a troca de mensagens Acknowledges, de confirma¸c˜ao de tramas. Foram tamb´em apresentadas aplica¸c˜oes pr´aticas, fazendo uso das respectivas camadas. ´E de salientar, o desenvolvimento de uma aplica¸c˜ao de transferˆencia de ficheiros, que atrav´es dos transceivers ligados a dois computadores, ´e onde se realizou a transferˆencia de ficheiros a um ritmo superior a 30 kbps efectivos.

Por ´ultimo, s˜ao apresentados os resultados, onde estes comprovam que os objectivos foram alcan¸cados com sucesso. Foram apresentados passo a passo, os resultados dos processos

referentes `a transmiss˜ao e recep¸c˜ao do transceiver a 10.7 MHz, atrav´es da exposi¸c˜ao das formas de onda e espectros dos sinais mais relevantes. Na camada f´ısica, atrav´es da transmiss˜ao e recep¸c˜ao de pacotes, com verifica¸c˜ao de erros, verificou-se que este sistema tem capacidade de alcan¸car praticamente todo o corpo, bem como comunicar atrav´es de dois corpos. Na camada MAC, verificou-se o correcto funcionamento do protocolo CSMA/CA implementado, onde se verifica tamb´em uma grande margem para o melhorar no futuro.

Em suma, este trabalho de disserta¸c˜ao representa uma contribui¸c˜ao para futuros estudos e implementa¸c˜oes de novos transceivers que comuniquem por acoplamento capacitivo sobre o corpo humano. Este tipo de sistema, representa uma alternativa `as tecnologias actualmente utilizadas nas BAN. A natureza n˜ao radiante destes sistemas, aumenta tamb´em o interesse do estudo deste tipo de sistemas devido ao aumento significativo de seguran¸ca associado.