Diseño e implementación de un protocolo de comunicación domótico para interacción entre sensores y actuadores
En la actualidad, los escenarios donde los seres humanos habitan, son cada vez más inteligentes, las personas desean mejorar su confort incorporando elementos que le faciliten o hagan más agradable su estancia en el hogar. Por este motivo, el usuario requiere que estos elementos sean: fáciles, rá...
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| Other Authors: | |
| Format: | bachelorThesis |
| Language: | spa |
| Published: |
2018
|
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| Online Access: | http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/31488 |
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|---|---|
| author | Suquinagua Otavalo, Raúl Benito Muñoz Abad, Edgar Osvaldo |
| author2 | Astudillo Salinas, Darwin Fabián |
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| author_sort | Suquinagua Otavalo, Raúl Benito |
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| description | En la actualidad, los escenarios donde los seres humanos habitan, son cada vez más inteligentes,
las personas desean mejorar su confort incorporando elementos que le faciliten o hagan más
agradable su estancia en el hogar. Por este motivo, el usuario requiere que estos elementos sean:
fáciles, rápidos y seguros de integrar al entorno.
En este trabajo, se implementó un protocolo sobre la capa de aplicación del modelo TCP/IP. El
protocolo permite la interacción entre los sensores y actuadores (nodos cliente) que se ejecutan
en una red domótica. En cada capa se usa un protocolo específico: 1.) en la capa física se
usa el estándar IEEE 802.11 y define aspectos básicos como la potencia del transmisor y la
sensibilidad del receptor; 2.) en la segunda capa se usa CSMA/CA como método de acceso al
medio, permitiendo que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión; 3.) en
la capa de red, la interacción entre los nodos está configurada en modo malla, en donde cada
nodo usa un identificador de 32 bits basado en su dirección MAC, propio del protocolo; 4.) la
capa de transporte es configurada utilizando TCP, para garantizar que los datos se entregarán
de manera confiable; por último, 5.) en la capa de aplicación se utiliza el protocolo MQTT.
Para probar el rendimiento del protocolo desarrollado, se fabricaron prototipos de los nodos:
actuador y sensor. También, se desarrolló una aplicación para dispositivos móviles basados en
Android, de manera que el usuario pueda controlar y gestionar la red desde su dispositivo.
Además, se plantea que el envío de mensajes del protocolo propuesto sea seguro y soporte
ataques de carácter malicioso, para lo cual, se usa el algoritmo de encriptación AES-256.
Las ventajas principales del protocolo planteado con respecto a los protocolos destinados al
área de la domótica son: 1.) la manera simple en que se realiza la transferencia de información
utilizando el protocolo MQTT, minimizando la sobrecarga de la red; 2.) la fácil incorporación
de los nodos a la red, utilizando la aplicación del dispositivo móvil; y, por último, 3.) la comunicación a largo alcance y escalabilidad en la red, gracias a que la topología usada permite que los nodos realicen multi-salto. |
| format | bachelorThesis |
| id | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-31488 |
| institution | Universidad de Cuenca |
| language | spa |
| publishDate | 2018 |
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| spelling | oai:dspace.ucuenca.edu.ec:123456789-314882020-08-03T17:13:44Z Diseño e implementación de un protocolo de comunicación domótico para interacción entre sensores y actuadores Suquinagua Otavalo, Raúl Benito Muñoz Abad, Edgar Osvaldo Astudillo Salinas, Darwin Fabián Minchala Avila, Luis Ismael Electronica Domotica Red De Malla Aes Mqtt Protocolo De Comunicacion En la actualidad, los escenarios donde los seres humanos habitan, son cada vez más inteligentes, las personas desean mejorar su confort incorporando elementos que le faciliten o hagan más agradable su estancia en el hogar. Por este motivo, el usuario requiere que estos elementos sean: fáciles, rápidos y seguros de integrar al entorno. En este trabajo, se implementó un protocolo sobre la capa de aplicación del modelo TCP/IP. El protocolo permite la interacción entre los sensores y actuadores (nodos cliente) que se ejecutan en una red domótica. En cada capa se usa un protocolo específico: 1.) en la capa física se usa el estándar IEEE 802.11 y define aspectos básicos como la potencia del transmisor y la sensibilidad del receptor; 2.) en la segunda capa se usa CSMA/CA como método de acceso al medio, permitiendo que múltiples estaciones utilicen un mismo medio de transmisión; 3.) en la capa de red, la interacción entre los nodos está configurada en modo malla, en donde cada nodo usa un identificador de 32 bits basado en su dirección MAC, propio del protocolo; 4.) la capa de transporte es configurada utilizando TCP, para garantizar que los datos se entregarán de manera confiable; por último, 5.) en la capa de aplicación se utiliza el protocolo MQTT. Para probar el rendimiento del protocolo desarrollado, se fabricaron prototipos de los nodos: actuador y sensor. También, se desarrolló una aplicación para dispositivos móviles basados en Android, de manera que el usuario pueda controlar y gestionar la red desde su dispositivo. Además, se plantea que el envío de mensajes del protocolo propuesto sea seguro y soporte ataques de carácter malicioso, para lo cual, se usa el algoritmo de encriptación AES-256. Las ventajas principales del protocolo planteado con respecto a los protocolos destinados al área de la domótica son: 1.) la manera simple en que se realiza la transferencia de información utilizando el protocolo MQTT, minimizando la sobrecarga de la red; 2.) la fácil incorporación de los nodos a la red, utilizando la aplicación del dispositivo móvil; y, por último, 3.) la comunicación a largo alcance y escalabilidad en la red, gracias a que la topología usada permite que los nodos realicen multi-salto. Nowadays, the scenarios where human beings live are getting smarter. People want to improve their comfort by incorporating elements that facilitate or do more pleasant their stay. For this reason, the user requires that these elements be: easy, fast and safe to integrate into the environment. In this work, a protocol was implemented on the application layer of the TCP / IP model. The protocol allows the interaction between sensors and actuators (client nodes) that run in a home automation network. A specific protocol is used in each layer: 1.) the IEEE 802.11 standard is used in the physical layer and defines basic aspects such as transmitter power and receiver sensitivity; 2.) in the second layer, CSMA / CA was used as medium access method, allowing multiple stations to use the same transmission medium; 3.) in the network layer, the interaction between the nodes is configured in mesh mode, where each node uses a 32-bit identifier based on its MAC address, typical of the protocol; 4.) the transport layer is configured using TCP, to ensure that the data is delivered reliably; finally, 5.) in the application layer the MQTT protocol is used. To test the performance of the developed protocol, prototypes of the nodes were manufactured: actuator and sensor. An application was also developed for mobile devices based on Android, so that the user can control and manage the network from his device. In addition, it is proposed that the sending messages of the proposed protocol be secure and support attacks of a malicious nature, for which the AES-256 encryption algorithm is used. The main advantages of the proposed protocol with respect to other protocols in the home automation area are: 1.) the simple way in which the information transfer is carried out through the MQTT protocol, minimizing the network overload; 2.) The easy incorporation of the nodes to the network using the mobile device application; and, finally, 3.) long-range communication and scalability in the network because the topology used allows the nodes to perform multi-hop. Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones Cuenca 2018-10-26T12:20:36Z 2018-10-26T12:20:36Z 2018-10-25 bachelorThesis http://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/31488 spa TET;73 application/pdf application/pdf |
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