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

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1 Escola Superior de Tecnologia e Gestão Departamento de Engenharia Informática WebSensing Plataforma de transmissão de vídeo e rede de sensores Pedro Manuel Pinto Teixeira Setembro de 2006

2 Escola Superior de Tecnologia e Gestão Departamento de Engenharia Informática WebSensing Relatório do projecto, Licenciatura em Engenharia Informática, 2005/2006 Autor Pedro Manuel Pinto Teixeira ppinto@ipg.pt Orientador IPG Mestre Sérgio Augusto Bernardes Duarte 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 Guarda, 29 de Setembro de 2006

3 Aos meus pais À minha irmã A ti, Carla

4 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.

5 Índice 1. INTRODUÇÃO AMBIENTE DO PROJECTO OBJECTIVOS DO PROJECTO ESTRUTURA DO RELATÓRIO PROTOCOLOS E TECNOLOGIAS WHYCRY O PONTO DE PARTIDA VÍDEO Transmissão de vídeo para diferentes dispositivos Dispositivos e formatos de vídeo Técnicas para transmissão de vídeo Softwares existentes para envio/recepção de vídeo JAVA MEDIA FRAMEWORK Classes e Objectos do JMF Real-Time Transport Protocol (RTP) Real-Time Control Protocol (RTCP) Instalação da API e registo de dispositivos Suporte JMF no Netbeans ARQUITECTURA J2ME Configurações Perfis Kilo Virtual Machine SENSORES Introdução Nós sensores Redes de Sensores sem fios (RSSFs) Plataforma ScatterWeb IP em sensores Sistema Operativo e IP em sensores PLATAFORMA WEBSENSING REDE DE SENSORES TESTBED Instalação de aplicações Instalação do Contiki no sensor vi

6 3.2 CAMSEE (J2SE) CAMSEEMOBILE (J2ME) Serviço Webcam Serviço Sensor WEBSERVICE Serviço Webcam Serviço SENSOR-ESB Serviço WEBCAM + SENSOR Serviço Mobile WEBCAM + SENSOR WEBSERVER EMBUTIDO NO SENSOR CONCLUSÕES TRABALHO EFECTUADO CONSIDERAÇÕES FINAIS TRABALHO FUTURO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANEXO A vii

7 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 FIGURA 5 APLICAÇÃO DORGEM FIGURA 6 APLICAÇÃO WINDOWS MEDIA ENCODER FIGURA 7 - VIDEOLAN FIGURA 8 MODELO BÁSICO DO FUNCIONAMENTO DA JMF API FIGURA 9 - JAVA MEDIA FRAMEWORK FIGURA 10 ESQUEMA BÁSICO DE PROCESSAMENTO DE UM STREAM DE DADOS FIGURA 11 - ESTADOS DE UM PLAYER FIGURA 12 CLASSE DO JMF PARA SINCRONIZAÇÃO DE DADOS FIGURA 13 ARQUITECTURA RTP FIGURA 14 - PROGRAMA DE INSTALAÇÃO DA API JMF2.1.1E FIGURA 15 OPÇÕES DE INSTALAÇÃO DO JMF FIGURA 16 - LOCALIZAÇÃO DO UTILITÁRIO JMF REGISTRY FIGURA 17 - DISPOSITIVOS DETECTADOS PELO UTILITÁRIO JMF REGISTRY FIGURA 18 - ADD LIBRARY S NO NETBEANS FIGURA 19 - ADICIONAR SUPORTE PARA JMF AO PROJECTO FIGURA 20 DISTRIBUIÇÕES JAVA FIGURA 21 ARQUITECTURA DO J2ME FIGURA 22 PLATAFORMA JAVA FIGURA 23 CICLO DE VIDA DE UM MIDLET FIGURA 24 PERFIS, CONFIGURAÇÕES E MÁQUINAS VIRTUAIS FIGURA 25 - HARDWARE BÁSICO DE UM NÓ SENSOR FIGURA 26 - STARTERKIT RESERACH LINE FIGURA 27 PLATAFORMA ESB FIGURA 28 - PLATAFORMA WEBSENSING FIGURA 29 TESTBED REDE DE SENSORES FIGURA 30 INSTALAÇÃO CYGWIN FIGURA 31 INSTALAÇÃO MSPGCC FIGURA 32 INSTALAÇÃO CONTIKI FIGURA 33 PASTA ESB DENTRO DO CONTIKI viii

8 FIGURA 34 FRONT-END DA APLICAÇÃO CAMSEE FIGURA 35 WEBCAM PREVIEW FIGURA 36 JMF STUDIO FIGURA 37 FICHEIRO DE CONFIGURAÇÃO (CAMSEE.CONF) FIGURA 38 CONFIGURAÇÃO DO SERVIÇO FICHEIRO FIGURA 39 CONFIGURAÇÃO DO SERVIÇO RTP FIGURA 40 CONFIGURAÇÃO SENSOR NA PLATAFORMA DESENVOLVIDA FIGURA 41 APLICAÇÃO CAMSEE MOBILE FIGURA 42 - DEFINIÇÃO DO URL PARA IMAGEM FIGURA 43 VISUALIZAÇÃO DA IMAGEM NO DISPOSITIVO MÓVEL FIGURA 44 GCF (GENERIC CONNECTION FRAMEWORK) FIGURA 45 CONFIGURAÇÃO DE DADOS DO SENSOR (CAMSEE MOBILE) FIGURA 46 INFORMAÇÃO FORNECIDA PELO SENSOR (CAMSEE MOBILE) FIGURA 47 DETECÇÃO DE ERROS NA CONFIGURAÇÃO (CAMSEE MOBILE) FIGURA 48 SERVIÇO WEBCAM FIGURA 49 SERVIÇO ESB SENSOR FIGURA 50 SERVIÇO WEBCAM + SENSOR FIGURA 51 - SERVIÇO MOBILE WEBCAM + SENSOR FIGURA 52 SERVIDOR WEB EMBUTIDO NO SENSOR (LIGAÇÕES CORRENTES AO SENSOR) ix

9 Índice de tabelas TABELA 1 FORMATOS COMUNS DE VÍDEO TABELA 2 FORMATOS COMUNS DE ÁUDIO x

10 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 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 xi

11 TTL UC UDP UIP URL USB VLC VoiP WAN WEB WME Time to Live Universidade de Coimbra User Datagram Protocol Micro Internet Protocol Universal Resource Locator Universal Serial Bus VideoLan Voice Over Internet Protocol Wide Área Network World Wide Web Windows Media Encoder xii