quadrirrotores com seus módulos configurados como dispositivos finais (ED1 e ED2).
Figura 5.2: Componentes da Rede e a estrutura utilizada na realização dos testes
5.3
Descrição dos Cenários e o Local dos experimentos
O local ideal para a realização dos experimentos é o local onde o sistema final será utilizado, ou seja, o próprio Centro de Lançamento Barreira do Inferno (CLBI), pois os testes refletiriam as condições específicas de interferência e meio de comunicação do lugar em que a rede multi VANTs será operada. No entanto, por questões logísticas, os testes iniciais de campo foram executados com a Estação Base (NC) no Campus Central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e os VANTs sobre a Parque das Dunas, próximo à Via Costeira, em Natal-RN. As Figuras 5.3 e 5.4, mostram a região onde foram realizados os testes.
Os experimentos foram realizados em dois cenários, utilizando configurações diferen- tes da Baud Rate nos dispositivos XBee. No primeiro cenário, os testes foram realizados com a Baud Rate de 115.200 bps. Todos os nós têm a mesma capacidade de transmissão, sendo o envio de dados ponto a ponto e bidirecional, entre os nós dos quadrirrotores e a Estação Base (NC). No segundo cenário, a Baud Rate dos nós roteadores foi de 115.200 bps. Enquanto os nós, NC e EDs foram alterados para 38.400 bps, possibilitando realizar testes de transmissão de pacotes entre os nós NC e ED com um salto entre hub1 ou hub2. Em todos os cenários, a rede foi configurada da seguinte maneira. Primeiro o nó NC é adicionado à rede utilizando o X-CTU via interface USB, em que a Baud RateR configurada no Xbee deve ser a mesma no software. Após o nó coordenador inciar a rede, é possível configurar os parâmetros, modo de operação entre outras características da mesma. O próximo passo é adicionar todos os nós dentro da mesma rede utilizando um Personal Area Network (PAN) ID único. Posteriormente, os nós Xbee adicionados à rede, assumem as funções de roteador ou de dispositivo final.
46 CAPÍTULO 5. PROTOCOLO DE TESTES
Figura 5.3: Local dos testes: Estação Base na UFRN e os VANTs sobrevoando o Parque das Dunas, próximo a Via Costeira em Natal-RN. Foto adaptada do Google Maps
Figura 5.4: Área onde foram realizados os testes, com poucas nuvens, ventos constantes, sempre no final da tarde. Parque das dunas - RN. Foto: câmera Drone DJI
5.3. DESCRIÇÃO DOS CENÁRIOS E O LOCAL DOS EXPERIMENTOS 47
Cenário 1 - Configuração ideal, Baud Rate com 115.200 bps
A rede foi montada na configuração mostrada na Figura 5.5 onde, a Estação Base com o modulo Xbee, configurado como coordenador da rede (NC), ficou em solo. O primeiro VANT, foi adicionado à rede como roteador (hub1), sobrevoando a uma altitude de 80 metros do solo e sua posição variou entre 400 metros a 600 metros de distância da Estação Base. Os demais VANTs foram adicionados como dispositivos finais (ED), sobrevoando a uma altitude também de 80 metros do solo com sua posição variando entre 900 metros e 1100 metros de distância da Estação Base (NC). Todos os módulos Xbee foram configurados com baud rate de 115.200 bps. Os VANTs durante os testes fizeram o trajeto em espiral em velocidade constante. A variação da distância entre os nós da Rede e o NC é devido ao movimento em espiral.
Em cada teste, 500 (quinhentos) pacotes de 256 Bytes foram transmitidos, totalizando 128.000 Bytes, que corresponde ao tamanho de uma imagem de 100 KBytes. O tipo da transmissão foi Bidirecional1, assim o tráfego na rede simula a transmissão de diversos pacotes fim a fim. Com esse tipo de transmissão, nós intermediários enviam pacotes para duas transmissões simultâneas, ocupando a rede com dados que podem ser comparados a mensagens de dados, controle e confirmação. Nesse ambiente foram executados os Throughpute Radio Range Test com o Software X-CTU R
. Assim foi possível analisar: Tempo de envio dos pacotes, velocidade da transmissão dos dados, potência do sinal, quantidade de pacotes perdidos e enviados com sucesso. Os métodos e o procedimento para realizar os testes estão descritos na próxima sessão.
Figura 5.5: Cenário 1: Configuração ideal, Baud Rate com 115.200 bps em todos os nós.
1Bidirectional: processo que envia dados simultaneamente em duas direções; do dispositivo local para
48 CAPÍTULO 5. PROTOCOLO DE TESTES
Cenário 2 - Configuração para testes de tolerância a falha
Esse cenário teve o objetivo de repetir as medições do cenário 1, assim como observar o comportamento da rede na falha do nó hub. Com o novo arranjo continuamos com um coordenador (NC) em solo, entretanto, mas agora, dois VANTs assumem papel de rotea- dores (hub1 e hub2) que mantém sua formação próxima um do outro, o primeiro voando a 70 metros de altitude e o segundo a 80 metros de altitude e ambos com distâncias que variam de 400 metros a 600 metros da Estação Base. Um terceiro VANT (ED) é adici- onado à rede como dispositivo final, voando a 80 metros de altura e distante 900 a 1110 metros da Estação Base. Durante a execução do experimento retirou-se um roteador da rede forçando a rede se rearranjar e descobrir um novo caminho para o envio de pacotes, como mostra a Figura 5.6. Nesse formato os módulos Xbee coordenador e o dispositivo final foram configurados com baud rate de 38.800 bps e os roteadores com 115.200 bps. Assim com uma taxa de modulação menor e dois hubs na rede, foi possível realizar os testes de Tolerância a Falha. Durante uma transmissão de dados o nó hub roteador era desligado, assim a rede se reorganizava e o salto da rede passava a ser pelo outro hub de backup, formando uma nova rota para a transmissão de dados. Assim, foi observado o comportamento da rede, durante uma transmissão com falha do hub.
Figura 5.6: Cenário 2 - Configuração para os testes de tolerância a falha