Assign Host Ip

Rules for assigning Network ID:

Hosts that are located on the same physical network are identified by the network ID, as all host on the same physical network is assigned the same network ID. The network ID is assigned based on the following rules:

The network ID cannot start with 127 because 127 belongs to class A address and is reserved for internal loop-back functions.
All bits of network ID set to 1 are reserved for use as an IP broadcast address and therefore, cannot be used.
All bits of network ID set to 0 are used to denote a specific host on the local network and are not routed and therefore, aren’t use

problems with classful adresing

Problems with Classful Addressing:

The problem with this classful addressing method is that millions of class A address are wasted, many of the class B address are wasted, whereas, number of addresses available in class C is so small that it cannot cater the needs of organizations. Class D addresses are used for multicast routing and are therefore available as a single block only. Class E addresses are reserved.

Since there are these problems, Classful networking was replaced by Classless Inter-Domain Routing (CIDR) in 1993. We will be discussing Classless addressing in next post.

problems with classful adresing

IP Address

La direccion IP es una direccion que contiene informacion de como alcanzar un dispositivo final(host) especifico, en especial fuera de una LAN. una direccion IP es unica y cuenta con 32 bits.

Generalmente se utiliza la notacion decimal separada por punto(dotted decimal notation) para representarlas.

IP Address

Clases de direcciones (Classful Addressing)

Las direcciones ip se dividen en 5 sub-clases:

• Class A
• Class B
• Class C
• Class D
• Class E

Cada una de estas clases tiene un rango valido de direcciones IP. Las clases D y E estan reservadas para "multicast" y propositos experimentales.

El orden de los bits en los octetos determina la clase de la direccion IP.

La direccion IPv4 se divide en dos partes:

Identificador de red

Identificador de Host

IP Address

Clases de direcciones (Classful Addressing)

Las direcciones ip se dividen en 5 sub-clases:

• Clase A
• Clase B
• Clase C
• Clase D
• Clase E

Cada una de estas clases tiene un rango valido de direcciones IP. Las clases D y E estan reservadas para "multicast" y propostios experimentales.

El orden de los bits en los octetos determina la clase de la direccion IP.

La direccion IPv4 se divide en dos partes:

Identificador de red

Identificador de Host

IP Address

A traves de la clase de la direccion IP se puede determinar los bits utilizados para identificar la red y los hosts, asi como el numero total de redes y hosts posibles.

Cada administrador de red asigna una direccion IP a cada dispositivo conectado a su red.

IP Address

Para determinar la cantidad total de hosts, 2 direcciones IP son descartadas, la primera direccion IP de cada red se utiliza para definir la red y la ultima como broadcast IP (0 y 255).

IP Address

Las direcciones Ip pertenecientes a clase C, son utilizadas para redes pequeñas.

El orden mas alto de bits del primer octeto será siempre 110, los 21 bits restantes determinaran la red y los 8 bits finales el host en la red.

La subred predeterminada para la clase C es 255.255.255.x y los rangos aceptables para esta clase seran desde 192.0.0.x – 223.255.255.x

• The network ID is 24 bits long.
  • The host ID is 8 bits long. 2^8 – 2 = 254 hos

Asignar IP a Host

Rangos de direcciones IP especiales:

127.0.0.0 – 127.0.0.8 : Loop-back

0.0.0.0 – 0.0.0.8 : Utilizados para comunicarte en tu red actual

169.254.0.0 – 169.254.0.16 : Vinculan direcciones locales
 

Reglas para asignar IP a host

Dentro de una red, cada IP debe ser unica, no se pueden utilizar la totalidad de bits como 0 ya que esto es el identificador de red, ni en el que todos sean 1 porque sera reservado para broadcast.

Loopback address

127.0.0.1

La direccion 127.0.0.1 es llamada una direccion loopback. los paquetes enviados a esta direccion nunca llegan a la red, sino que son retroalimentados a la tarjeta de interfaz de red unicamente.

Subnetting Challenge

Ha sido seleccionado como el tecnico asignado para la instalacion de una red nueva a un cliente. Debera crear subredes desde el espacio de red 192.168.0.0/24 que cumplan con los siguientes requerimientos:

• Asigna la primer subred a LAN-A.

Requiere un minimo de 50 Host IP

• Asigna la segunda subred a LAN-B

Requiere un minimo de 40 Host Ip 

Requiere 2 subredes adicionales no utilizadas para la futura expansion de la red principal.

Práctica 4 (Addendum)

Introducción:

Ha sido seleccionado como el ingeniero a implementar las conexiones y configuración de 3 routers que permitirán la comunicación de las ciudades de Mexicali, Tijuana y Ensenada

Desarrollo de la práctica.

• Asigna la primer subred a Mexicali.

Requiere un minimo de 300 Host IP

• Asigna la segunda subred a Tijuana

Requiere un minimo de 200  Host Ip 

• Asigna la segunda subred a Ensenada

Requiere un minimo de 70  Host Ip 

Definir la "máscara de subred" de la dirección IP considerando lo anterior y que se requieren por lo menos 5 subredes adicionales en cada ciudad.

Práctica 4 (Addendum)

Introducción:

Ha sido seleccionado como el ingeniero a implementar las conexiones y configuración de 3 routers que permitirán la comunicación de las ciudades de Mexicali, Tijuana y Ensenada

Desarrollo de la práctica.

• Asigna la primer subred a Mexicali.

Requiere un minimo de 300 Host IP

• Asigna la segunda subred a Tijuana

Requiere un minimo de 200  Host Ip 

• Asigna la segunda subred a Ensenada

Requiere un minimo de 70  Host Ip 

Definir la "máscara de subred" de la dirección IP considerando lo anterior y que se requieren por lo menos 5 subredes adicionales en cada ciudad.

Sensores

Los sensores captan el valor de la variable de proceso y envían una señal de salida predeterminada.

El sensor puede formar parte de otro instrumento (por ejemplo, un transmisor) o bien puede estar separado. También se denomina detector o elemento primario por estar en contacto con la variable, con lo que utiliza o absorbe energía del medio controlado para dar al sistema de medición una indicación en respuesta a la variación de la variable.

Sensores

Los transductores reciben una señal de entrada función de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida.

Son transductores, un relé, un elemento primario, un transmisor, un convertidor PP/I (presión de proceso a intensidad), un convertidor PP/P (presión de proceso a señal neumática), etc.

Sensores

• Transductores de Temperatura
• Transductores de Esfuerzo y Deformación
• Transductores de Posición y Movimiento
• Transductores de Flujo y Presión
• Transductores Ópticos
• Transductores Ultrasónicos

Cuando se hace referencia a la clasificación en función de la variable del proceso, es necesario identificar específicamente el tipo de las señales medidas siendo independiente del sistema empleado en la conversión de la señal de proceso.

Obteniendo la siguiente clasificación:

Clasificación de Sensores

• Tipo de señal eléctrica que generan
• Principio de funcionamiento
• Rango de valores que proporcionan
• Nivel de integracion
• Tipo de variable física medida

Smart sensors

Tipo de señal eléctrica que generan

• Analógicos: proveen de un valor analógico. Es necesario utilizar circuitos de acondicionamiento con el objeto de que esta genera una señal normalizada (siguiendo pautas de organismos como IEC, IEEE)
  (0-10V, 4-20mA)

​

• Digitales: que proporcionan un valor lógico (OFF/ON) o binario (1/0). Entre los sensores del tipo digital se encuentran los que permiten detectar la presencia de objetos, y los que permiten medir el nivel de presión en un circuito, (presostatos).

Sensores por su conexión

• Dos hilos

• Tres hilos

• Cuatro hilos

SENSORES DE DOS HILOS

• Estos son sensores mecánicos convencionales, tales como: interruptores, botones, rodillos, etc.
  Se conectan en serie con la carga a controlar. Aquellos que se alimentan con corriente continua deben respetar la polaridad de la alimentación. 

SENSORES DE TRES HILOS

Dependiendo de su polarización se clasifican en dos tipos:

• PNP. Generan una señal POSITIVA, por lo que el tercer hilo, (el conectado a la carga, generalmente el relevador), cierra a NEGATIVO después de pasar por la carga. Este tipo de sensor es el más usado.

• NPN. Generan una señal NEGATIVA, por lo que su tercer hilo, (el conectado a la carga, generalmente el relevador), se cierra a POSITIVO después de pasar por la carga.

Grados de protección ambiental IP

Grados de protección ambiental IP (norma IEC 144).
IP 55 enclosures that demonstrates almost complete protection from particles and a good level of protection against water.

Ejemplo sensor inteligente

Omega Layer-N Wireless IIoT Smart Environmental Sensors

• SS-001: Temperature, Humidity, Barometric Pressure, and Light sensors

• Free Layer N Standard Cloud service accessible from any connected device1
• Easy setup with one-button pairing
• Transmits up to 1.2 km with standard AA batteries2

Omega Layer N

Introducción a redes de sensores inalámbricos

La manera mas común de procesamiento de información ha sucedido en dispositivos de propósito general, desde laptops a smartphones.

En múltiples aplicaciones, tales como en oficinas, el propósito principal esta orientado hacia el usuario del sistema.

En otras clases de aplicaciones, el entorno físico es el principal enfoque de la atención.

El cómputo es utilizado para poder controlar procesos físicos, por ejemplo, cuando se controla un proceso quimico en una fabrica podríamos utilizar el procesamiento para asegurar una temperatura y presión correctas.

Introducción a redes de sensores inalámbricos

En este escenario el computo esta integrado con el control; es decir esta embebido en un sistema fisico. A diferencia de los sistemas previos, los sistemas embebidos no se basan en la interaccion humana sino que buscan realizar una funcion sin interaccion humana, estan íntimamente atados con la tarea de control en un contexto de un sistema mayor.

Se estima que el 98% de los dispositivos de cómputo estan siendo utilizados en este contexto.

Introducción a redes de sensores inalámbricos

Embedded systems:

“Information processing systems embedded into a larger product”

-ETH Zurich EE281
No es la principal razón de compra, es valor agregado.

Información: conjunto organizado de datos

Introducción a redes de sensores inalámbricos

Networked embedded computing systems/IoT:

Computing systems embedded within things/gadgets connected to the network.

Stanford EE281

Introducción a redes de sensores inalámbricos

Su impacto en nuestra vida diaria esta creciendo continuamente a un paso acelerado.

Es algo anormal encontrar un hogar donde el cómputo embebido no este presente para controlar una lavadora, un celular, etc.

En estas aplicaciones, los sistemas embebidos se releacionan con sistemas de interacción humana.

Introducción a redes de sensores inalámbricos

En la actualidad no solo dispositivos grandes como lavadoras tienen sistemas embebidos, pero tambien los pequeños, como articulos de supermercado o material en el proceso productivo.

Eventualmente, estaremos en continua interacción con ellos en nuestra vida diaria realizando una visión de "inteligencia ambiental" donde múltiples dispositivos se van a entrelazar y procesar informacion de múltiples fuentes para conectar procesos físicos a usuarios humanos.

Introducción a redes de sensores inalámbricos

Sistema cyber-físico:

Conexión del mundo digital y el físico

Industria 4.0:

Recopilación de información de procesos de producción

Introducción a redes de sensores inalámbricos

Arquitectura de un nodo sensor genérico

Un nodo sensor, también conocido como mote (principalmente en América del Norte), es un nodo en una red que es capaz de realizar algún procesamiento, reuniendo información sensible y comunicando con otros nodos conectados en la red.

Es el bloque de construccion en una red de sensores inalámbricos (WSN: Wireless sensor network)

Arquitectura de un nodo sensor genérico

Al seleccionar los componentes de hardware para un nodo sensor inalambrico, los requerimientos de la aplicación van a jugar un factor decisivo en terminos del tamaño, costo y consumo energético.

Ejemplo, para un caso extremo se puede requerir que el nodo sensor sea menor a 10cm^2, peso menor a 100g, menor a 1 dolar de costo y disipe menos de 100 μW.

Arquitectura de un nodo sensor genérico

Un nodo sensor genérico se encuentra compuesto de 5 componentes principales:

• Controlador: Un controlador para procesar los datos relevantes y ejecutar codigo arbitrario.
• Memoria: Para almacenar programas y datos intermediarios.

• Sensores y actuadores: Interaccion con el medio físico para observar y controlar parámetros.

Arquitectura de un nodo sensor genérico

Un nodo sensor genérico se encuentra compuesto de 5 componentes principales:

• Comunicación: Vuelve a los nodos en una red, requiere un dispositivo para enviar y recibir información por un medio/canal inalámbrico.
• Alimentación eléctrica: usualmente en la forma de baterías recargables, se requiere para proveer energía a los demás dispositivos.

Controlador del nodo sensor

El controlador es el núcleo del nodo sensor.

Recolecta datos de los sensores, procesa los datos, decide cuando y a donde enviarlos, recibe datos de otros sensores y decide el comportamiento de un actuador.

Debe ejecutar varios programas, desde procesamiento de señales hasta protocolos de comunicacion.

Es el CPU del nodo, estas tareas de procesamiento pueden realizarse en multiples arquitecturas del controlador, variando su desempeño en terminos de flexibilidad, desempeño y eficiencia.

El microcontrolador requiere desarrollo de software, el ASIC (Application-specific integrated circuit) de hardware.

Por el resto del curso, asumiremos una arquitectura basada en la utilización de microcontroladores.

Controlador del nodo sensor

Como ingenieros.....creamos

Describir en equipos 1 aplicación documentada y 1 no documentada (propuesta por ustedes) de una red inalámbrica de sensores/dispositivos:

• Industria

• Casa habitación/sociedad en general.

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Como ingenieros.....creamos

En una presentación deberá:

• Describir la problemática a resolver (puede incluirse material audiovisual complementario)
• Identificar los dispositivos con los que se resolvio/resolverá
• Detallar la estructura/arquitectura del nodo sensor
• Identificar la arquitectura de la red

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Utilizando firebase para el prototipado de IoT

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Firebase ofrece multiples servicios de la nube tales como almacenamiento, autenticación y hospedaje de aplicaciones web. Utilizaremos 2 servicios: Hospedaje y "Realtime Database"

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Una base de datos en tiempo real es un sistema que utiliza procesamiento en tiempo real para manejar la carga de trabajo cuyo estado esta en constante cambio.

Esto difiere de las bases de datos tradicionales que contienen datos persistentes, que no se ven afectados por el tiempo.

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

En el caso de Firebase, los clientes estan conectados a la base de datos y mantienen un canal bidireccional a traves de websocket.

Si un cliente agrega informacion a la base de datos, esta informará a los clientes conectados enviandoles los datos nuevos.

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Complemento actividad en equipos

Para las aplicaciones no documentadas definir cuales serán los datos a almacenar en formato JSON, con que frecuencia y realizar un script en lenguaje que funcione como prototipo de la implementación del sistema (envío de datos en el tiempo adecuado y respaldo en archivo de texto).

Conceptos a investigar:

Tipos de bases de datos, Formato JSON.

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

Arquitectura de redes inalámbricas de sensores

En una presentación deberá:

• Describir la problemática a resolver (puede incluirse material audiovisual complementario)
• Identificar los dispositivos con los que se resolvio/resolverá
• Detallar la estructura/arquitectura del nodo sensor
• Detalla la estructura de los datos
  • ​Definir en formato JSON las propiedades de los datos  a entregar por el nodo sensor
  • Definir la frecuencia de envio de la información
• Desarrollar scripts de prueba de concepto (nodemcu o python)
• Identificar la arquitectura de la red
• Documentar el acceso a la información

La actividad será subida individualmente a blackboard en el siguiente formato:

No de matricula – Titulo_Actividad

Low-cost wireless sensor network applied to real-time monitoring and control of water consumption in residences (2019)

Acceso a la información (Interfaz Visual)

Detallar la estructura/arquitectura del nodo sensor

Identificar la arquitectura de la red

Requerimientos finales (Proyecto Introductorio)

En una presentación deberá:

• Describir la problemática a resolver (puede incluirse material audiovisual complementario)
• Identificar los dispositivos con los que se resolvio/resolverá
• Detallar la estructura/arquitectura del nodo sensor
• Detalla la estructura de los datos
  • ​Definir en formato JSON las propiedades de los datos  a entregar por el nodo sensor
  • Definir la frecuencia de envio de la información
• Desarrollar scripts de prueba de concepto
• Identificar la arquitectura de la red
• Documentar el acceso a la información

La actividad será subida individualmente a blackboard en el siguiente formato:

No de matricula – Titulo_Actividad