Instituto Politécnico da Guarda Escola Superior de Tecnologia e Gestão Departamento de Engenharia Informática. WebSensing

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Instituto Politécnico da Guarda

Escola Superior de Tecnologia e Gestão | Departamento de Engenharia Informática

WebSensing

Plataforma de transmissão de vídeo e rede de sensores

Pedro Manuel Pinto Teixeira

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Escola Superior de Tecnologia e Gestão | Departamento de Engenharia Informática

Web

Sensing

Relatório do projecto,

Licenciatura em Engenharia Informática, 2005/2006

Autor

Pedro Manuel Pinto Teixeira Instituto Politécnico da Guarda ppinto@ipg.pt

Orientador IPG

Mestre Sérgio Augusto Bernardes Duarte Instituto Politécnico da Guarda

Escola Superior de Tecnologia e Gestão – Departamento de Informática sduarte@ipg.pt

Orientador DEI Dr. Jorge Sá Silva Universidade de Coimbra

Departamento de Engenharia Informática sasilva@dei.uc.pt

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Aos meus pais

À minha irmã

A ti, Carla

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Escola Superior de Tecnologia e Gestão | Departamento de Informática

Resumo

Palavras-Chave:Streaming de vídeo, Contiki, Redes de Sensores sem fios, Embedded Sensor Board Na investigação e desenvolvimento de muitas tecnologias torna-se necessário a existência de uma plataforma de apoio que permita realizar testes reais e aplicar alguns conceitos teóricos.

A plataforma WebSensing pretende criar uma “base” onde seja possível testar transmissões de vídeo para diferentes dispositivos, assim como a transmissão de parâmetros do ambiente (temperatura, movimento) capturados por cada nó sensor. O streaming de dados é realizado através de uma webcam que exerce a função de captura de imagem e por mecanismos programados na plataforma, que permitem adaptar o fluxo de dados aos mais diversos dispositivos. No futuro pretende-se que cada nó sensor, através da câmara integrada, tenha a capacidade de envio de imagem para os mais diversos dispositivos.

Abstract

Keywords: Vídeo Streaming, Contiki, Network wireless sensor, Embedded Sensor Board

In the research and development of many technologies it is crucial the existence of a support platform that enables the accomplishment of real tests and the application of theoretical concepts.

The WebSensing platform allows the creation of a “base” where it will be possible to verify transmissions of video to several kinds of devices, as well as the transmission of environment parameters (temperature, movement) captured by each sensor node. The data streaming is sent through a webcam, that performs the image capture and by mechanisms integrated in the platform, that allow the adequacy of the data captured to several devices.

In the future it is intended that each sensor node, using the integrated camera, will have the ability of sending images to the several devices.

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Índice

1. INTRODUÇÃO ... 1 1.1 AMBIENTE DO PROJECTO ... 1 1.2 OBJECTIVOS DO PROJECTO ... 2 1.3 ESTRUTURA DO RELATÓRIO ... 3 2. PROTOCOLOS E TECNOLOGIAS ... 4

2.1 WHYCRY –“O PONTO DE PARTIDA” ... 4

2.2 VÍDEO ... 5

2.2.1 Transmissão de vídeo para diferentes dispositivos ... 5

2.2.2 Dispositivos e formatos de vídeo ... 7

2.2.3 Técnicas para transmissão de vídeo ... 8

2.2.4 Softwares existentes para envio/recepção de vídeo ... 9

2.3 JAVA MEDIA FRAMEWORK ... 14

2.3.1 Classes e Objectos do JMF ... 17

2.3.2 Real-Time Transport Protocol (RTP) ... 20

2.3.3 Real-Time Control Protocol (RTCP) ... 22

2.3.4 Instalação da API e registo de dispositivos ... 23

2.3.5 Suporte JMF no Netbeans ... 25

2.4 ARQUITECTURA J2ME ... 26

2.4.1 Configurações ... 28

2.4.2 Perfis ... 29

2.4.3 Kilo Virtual Machine ... 31

2.5 SENSORES ... 32

2.5.1 Introdução ... 32

2.5.2 Nós sensores ... 32

2.5.3 Redes de Sensores sem fios (RSSFs)... 33

2.5.4 Plataforma ScatterWeb ... 34

2.5.5 IP em sensores ... 37

2.5.6 Sistema Operativo e IP em sensores ... 37

3. PLATAFORMA WEBSENSING ... 39

3.1 REDE DE SENSORES – TESTBED ... 40

3.1.1 Instalação de aplicações ... 40

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3.2 CAMSEE (J2SE) ... 46

3.3 CAMSEEMOBILE (J2ME) ... 58

3.3.1 Serviço Webcam ... 59

3.3.2 Serviço Sensor ... 63

3.4 WEBSERVICE ... 67

3.4.1 Serviço Webcam ... 68

3.4.2 Serviço SENSOR-ESB ... 68

3.4.3 Serviço WEBCAM + SENSOR ... 69

3.4.4 Serviço Mobile WEBCAM + SENSOR ... 70

3.5 WEBSERVER EMBUTIDO NO SENSOR ... 70

4. CONCLUSÕES ... 73 4.1 TRABALHO EFECTUADO ... 73 4.2 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 73 4.3 TRABALHO FUTURO ... 74 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 75 ANEXO A ... 78

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Índice de figuras

FIGURA 1–APARELHO WHYCRY ... 5

FIGURA 2–TRANSMISSÃO DE VÍDEO PARA DIFERENTES DISPOSITIVOS ... 6

FIGURA 3–USB VERSUS FIREWIRE ... 7

FIGURA 4–APLICAÇÃO YAWCAM ... 10

FIGURA 5–APLICAÇÃO DORGEM ... 11

FIGURA 6–APLICAÇÃO WINDOWS MEDIA ENCODER ... 12

FIGURA 7 -VIDEOLAN ... 13

FIGURA 8–MODELO BÁSICO DO FUNCIONAMENTO DA JMFAPI ... 14

FIGURA 9-JAVA MEDIA FRAMEWORK ... 15

FIGURA 10–ESQUEMA BÁSICO DE PROCESSAMENTO DE UM STREAM DE DADOS ... 17

FIGURA 11-ESTADOS DE UM PLAYER ... 18

FIGURA 12–CLASSE DO JMF PARA SINCRONIZAÇÃO DE DADOS ... 20

FIGURA 13–ARQUITECTURA RTP ... 22

FIGURA 14-PROGRAMA DE INSTALAÇÃO DA APIJMF2.1.1E ... 23

FIGURA 15–OPÇÕES DE INSTALAÇÃO DO JMF ... 24

FIGURA 16-LOCALIZAÇÃO DO UTILITÁRIO JMFREGISTRY ... 24

FIGURA 17-DISPOSITIVOS DETECTADOS PELO UTILITÁRIO JMFREGISTRY ... 25

FIGURA 18-ADD LIBRARY’S NO NETBEANS ... 25

FIGURA 19- ADICIONAR SUPORTE PARA JMF AO PROJECTO ... 26

FIGURA 20–DISTRIBUIÇÕES JAVA ... 27

FIGURA 21–ARQUITECTURA DO J2ME ... 27

FIGURA 22–PLATAFORMA JAVA... 29

FIGURA 23– CICLO DE VIDA DE UM MIDLET ... 31

FIGURA 24–PERFIS,CONFIGURAÇÕES E MÁQUINAS VIRTUAIS ... 31

FIGURA 25-HARDWARE BÁSICO DE UM NÓ SENSOR ... 32

FIGURA 26 -STARTERKIT RESERACH LINE ... 35

FIGURA 27–PLATAFORMA ESB ... 36

FIGURA 28 -PLATAFORMA WEBSENSING ... 39

FIGURA 29–TESTBED REDE DE SENSORES ... 40

FIGURA 30–INSTALAÇÃO CYGWIN ... 41

FIGURA 31–INSTALAÇÃO MSPGCC ... 41

FIGURA 32–INSTALAÇÃO CONTIKI ... 42

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FIGURA 34–FRONT-END DA APLICAÇÃO CAMSEE ... 47

FIGURA 35–WEBCAM PREVIEW ... 48

FIGURA 36–JMFSTUDIO... 49

FIGURA 37–FICHEIRO DE CONFIGURAÇÃO (CAMSEE.CONF) ... 50

FIGURA 38–CONFIGURAÇÃO DO SERVIÇO FICHEIRO ... 55

FIGURA 39–CONFIGURAÇÃO DO SERVIÇO RTP ... 56

FIGURA 40–CONFIGURAÇÃO SENSOR NA PLATAFORMA DESENVOLVIDA ... 57

FIGURA 41–APLICAÇÃO CAMSEE MOBILE ... 58

FIGURA 42-DEFINIÇÃO DO URL PARA IMAGEM ... 59

FIGURA 43–VISUALIZAÇÃO DA IMAGEM NO DISPOSITIVO MÓVEL ... 60

FIGURA 44–GCF(GENERIC CONNECTION FRAMEWORK) ... 61

FIGURA 45–CONFIGURAÇÃO DE DADOS DO SENSOR (CAMSEE MOBILE) ... 64

FIGURA 46–INFORMAÇÃO FORNECIDA PELO SENSOR (CAMSEE MOBILE) ... 65

FIGURA 47–DETECÇÃO DE ERROS NA CONFIGURAÇÃO (CAMSEE MOBILE) ... 66

FIGURA 48–SERVIÇO WEBCAM ... 68

FIGURA 49–SERVIÇO WEBCAM @ESBSENSOR ... 69

FIGURA 50–SERVIÇO WEBCAM +SENSOR ... 69

FIGURA 51-SERVIÇO MOBILE WEBCAM+SENSOR ... 70

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Índice de tabelas

TABELA 1–FORMATOS COMUNS DE VÍDEO ... 15

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Acrónimos

Acrónimo Descrição

AM Aplication Manager AWT Abstract Window Toolkit.

API Application Programming Interface ASF Advanced Systems Format

CDC Connected Device Configuration CLDC Connected Limited Device Configuration CST Computer System & Telematics

DEI Departamento de Engenharia Informática DSP Digital Signal Processing ESB Embedded Sensor Board ESTG Escola Superior de Tecnologia e Gestão FP Foundation Profile

FPS Frames por Segundo

FTP File Transfer Protocol GCF Generic Connection Framework GPRS General Packet Rádio Service GSM Global System for Mobile Communications HTTP Hypertext Transfer Protocol

HTTPS Hypertext Transfer Protocol Secure IBM International Business Machines

IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers IETF Internet Engineering Task Force

IP Internet Protocol

IPG Instituto Politécnico da Guarda IPv4 Internet Protocol version 4 IPv6 Internet Protocol version 6 J2ME Java Micro edition

JMF Java Media Framework

JPEG Join Photographic Experts Groups JTAG Join Test Action Group

JVM Java Virtual Machine KVM Kilo Virtual Machine

LAN Local Área Network

LIIA Laboratório de Internet e Informática Aplicada MIDP Mobile Information Device Profile

MIPS Million Instruction per second MP4 MPEG-4 Part 14

MPEG Moving Pictures Experts Groups PBP Personal Basis Profile

PDA Personal Digital Assistant PDAP Personal Digital Assistant profile PP Personal Profile QoS Quality of Service

RFC Request for Comments RSSFs Redes Sensores sem Fios RTCP Real Time Control Protocol RTP Real Time Protocol

SLIP Serial Line Interface SUN Sun Microsystems, Inc. TCP Transmission Control Protocol

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TTL Time to Live

UC Universidade de Coimbra UDP User Datagram Protocol UIP Micro Internet Protocol URL Universal Resource Locator USB Universal Serial Bus VLC VideoLan

VoiP Voice Over Internet Protocol WAN Wide Área Network

WEB World Wide Web