Note d application: Les différentes topologies de réseaux de capteurs sans fil
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- Clotilde Soucy
- il y a 8 ans
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1 : Les différentes capteurs NA_002R1.1 Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 1 /
2 DOCUMENT N Document Version 1.1 Référence externe Date de publication Auteur JONATHAN DINIS Code Chantier Code Projet Libellé Projet VALIDATION Fonction Destinataires Pour validation Rédacteur Jonathan Dinis Lecteur Damon Parsy Valideur Philippe Fromon Pour info Fonction DIFFUSION Destinataires Pour action Associé Damon Parsy Fondateur BeanAir Prestataire 1 Pour info Mises à jour Version Date Auteur Evolution et Statut /03/09 Jonathan Dinis Création du document /04/3009 Damon PARSY Mise à jour SI Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 2 /
3 Sommaire 1. LES TOPOLOGIES DE RESEAUX SANS FIL Le réseau étoile Le réseau arbre («cluster» en anglais) le réseau maillé («Mesh» en anglais) CONNECTIVITE AVEC LES SYSTEMES D INFORMATION DU CLIENT Réseau ZIGBEE / Ethernet APPLICATION MULTI-RESEAUX / ETHERNET réseau / GPRS APPLICATION MULTI-RESEAUX / GPRS... Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 3 /
4 1. LES TOPOLOGIES DE RESEAUX SANS FIL 1.1 LE RÉSEAU ÉTOILE Une architecture de réseau étoile est composé d un coordinateur du réseau de capteurs BeanGateway et d une pluralité de nœuds capteurs BeanDevice. Le réseau étoile est particulièrement adapté à deux types d applications : Transmission RF en dynamique : l absence de nœuds de routage permet de réduire fortement le temps de latence due aux mécanismes de re-routage des données de mesure. Transmission RF en champs libre, où très peu d obstacles sont présents. Exemple d application : Réseau étoile sur un parc éolien Chaque aérogénérateur étant équipé d un capteur de courant (BeanDevice AN Capteur de courant à effet Hall avec sortie 4-20 ma). Un coordinateur BeanGateway /GPRS permet de rapatrier les données de mesure de courant par puis de les transmettre par GPRS vers un serveur Web distant et sécurisé. Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 4 /
5 Application Réseau étoile sur site isolé Web Server Vertical M2M (PC connecté à Internet) Transmissions par protocole ZigBee Transmission GPRS GPRS Autonome sur batterie BeanDevice AN-420 (Plateforme d acquisition de signaux 4-20 ma) Capteur de courant avec sortie 4-20 ma 1.2 LE RESEAU ARBRE («CLUSTER» EN ANGLAIS) Un réseau arbre est composé d une «route principale» par laquelle transitent toutes les informations échangées entre les capteurs BeanDevice et le BeanGateway. Ce type de réseau est constitué de la façon suivante : Des capteurs BeanDevice qui enregistrent et transmettent les informations des capteurs Des routeurs BeanMote qui constituent la route principale d échange d informations. Un coordinateur du réseau de capteur BeanGateway qui organise et transmet les informations en provenance du réseau vers l application de supervision du réseau (BeanScape ). Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 5 /
6 Réseau arbre Exemple d application : fabrication de composants MEMS BeanDevice T-Si (capteur de température de technologie Silicium) Salle de contrôle BeanScape (visualisation et configuration du réseau de capteurs ) Connexion Ethernet (Coordinateur du réseau de capteurs ) BeanMote ( Routeurs ) Protocole ZigBee Sens de circulation des informations BeanDevice Hi-Inc (inclinomètre de technologie MEMS) 1.3 LE RESEAU MAILLE («MESH» EN ANGLAIS) Le principal point fort d un réseau Mesh est de s adapter rapidement vis-à-vis de l environnement du client. Une topologie de réseau maillé offre la possibilité de faire circuler les données de mesure en empruntant plusieurs chemins possibles. Exemple d application : Instrumentation d un réseau Mesh sur un parc de machines industrielles Dans cette application de réseau mesh sur un parc de machines industrielles, le local est composé de murs à travers lesquels les ondes radio ne peuvent circuler. En ajoutant des routeurs, il est des lors possible de contourner les obstacles. Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 6 /
7 Réseau Maillé Exemple d application : Parc de machines Salle de contrôle BeanMote ( Routeurs ) Connexion Ethernet BeanScape (visualisation et configuration du réseau de capteurs ) (Coordinateur du réseau de capteurs ) Murs très épais Machine 1 Machine 2 Machine 3 Protocole ZigBee BeanDevice (Plateforme d acquisition ) Machine 4 Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 7 /
8 2. CONNECTIVITE AVEC LES SYSTEMES D INFORMATION DU CLIENT 2.1 RESEAU ZIGBEE / ETHERNET Cette installation permet de visualiser et de configurer le réseau de capteurs à partir d un poste de contrôle distant. Le schéma ci-dessous représente la chaîne de transmission de mesure d un réseau / Ethernet. Connexion directe au PC ZigBee /Ethernet BeanScape (visualisation et configuration Du réseau de capteurs ) Protocole Connexion Ethernet Réseau de capteurs (Coordinateur du réseau) Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 8 /
9 2.2 APPLICATION MULTI-RESEAUX ZIGBEE / ETHERNET Application Multi-réseaux ZigBee /Ethernet BeanScape (visualisation et configuration des différents réseaux) Connexion Ethernet (Coordinateur du réseau N 1) Réseau N 1 de capteurs Borne Wifi Switch Ethernet (Coordinateur du réseau N 2) Réseau N 2 de capteurs Réseau N 3 de capteurs Serveur PC portable (en connexion Wifi) (Coordinateur du réseau N 3) Le BeanScape peut aisément gérer plusieurs réseaux de capteurs. Chaque réseau de capteurs sera identifié par une adresse unique de «PAN ID» (Personnal Area Network). Dans cette configuration il est nécessaire de passer par un Switch Ethernet afin de partager les différents branchements Ethernet. Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 9 /
10 2.3 RESEAU ZIGBEE / GPRS Application réseau ZigBee /GPRS Web Server Vertical M2M (PC connecté à Internet) Borne Wifi Connexion Ethernet ou Wifi Connexion Internet Réseaux Opérateurs GPRS GPRS Autonome sur batterie Réseau de capteurs PC portable (en connexion Wifi) Sur un réseau hybride GPRS/, les relevés de mesure sont effectués en local au niveau du réseau. Ils sont ensuite centralisés au niveau du BeanGateway puis transmis par GPRS à longue distance vers une application de serveur WEB sécurisé. Ce type de réseau hybride est adapté à deux types d applications : Application sur site isolé : l ensemble du réseau de capteurs peut fonctionner de façon autonome sur batteries Application non intrusive vis-à-vis du SI du client Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : 10 /
11 2.4 APPLICATION MULTI-RESEAUX ZIGBEE / GPRS Application Multi-réseaux ZigBee /GPRS Web Server Vertical M2M (PC connecté à Internet) Borne Wifi Connexion Ethernet ou Wifi Connexion Internet Réseaux Opérateurs GPRS GPRS Autonome sur batterie GPRS Autonome sur batterie Réseau N 1 de capteurs Réseau N 2 de capteurs Réseau N 3 de capteurs PC portable (en connexion Wifi) GPRS Autonome sur batterie Sur ce type de réseau, le client peut disposer de plusieurs sites distants. Chaque site est doté d un réseau /GPRS. Chaque réseau étant identifié par le biais de son adresse PAN ID. Réf : 5827_0000 Date de publication : 23/03/2009 Modèle : SES_V120 Page : /
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