Wireless Technology Standards
A legismertebb a vezeték nélküli technológiák lehet azonosítani: Wi-Fi, Wi-Max, Bluetooth, Wireless USB és egy viszonylag új technológia - ZigBee, melyet eredetileg a hangsúly az ipari alkalmazásokra.
1. ábra - vezeték nélküli szabványok
Mindegyik technológiák saját, egyedi jellemzői (lásd. 2. ábra), amelyek megfelelő alkalmazása.
Próbáljuk megfogalmazni a követelményeket kell kielégíteni vezeték nélküli technológia sikeres alkalmazása az iparban. Tegyük fel, hogy van némi ipari létesítmény, amely több elektromos szivattyú, a készülék információszerzés feldolgozás különböző érzékelők, például a nyomás, a hőmérséklet, áramlás, többek között távirányítással telepítve, és a távoli kezelő ellenőrző állomáson. Szivattyúvezérlés végezzük, az üzemeltető panel és a kontroll szobában tett folyamatos monitoring rendszer.
2. ábra - Főbb jellemzői a népszerű vezeték nélküli szabványok
Nyilvánvaló, hogy a legjobb megoldás szempontjából az egyszerűség és a kényelem, ez lenne az unió valamennyi részt vevő eszközök az információcsere egyetlen adathálózat, hogy működik az azonos szabvány. Mivel az ipari létesítmény lehet telepített eszközök különböző összetettségű, ezért a költségek, a hardver és szoftver rendszer, amely minden egyes készülék hozzáférést biztosít a adathálózati kellően olcsó. Mint kommunikációs technológia kell a szükséges tartomány és sebességét kapcsolatokat. És ha figyelembe vesszük, hogy az ipari üzem lehet egészíteni új csomópontok (például szivattyú vagy más eszköz információszerzés), majd a kommunikációs technológia megkívánja, hogy a skála. És, természetesen, kommunikációs technológia biztosítja, megbízhatósága és biztonsága információcsere. Ez az eset tipikus példája egy elosztott rendszer, ahol az egyes csomópontok, mint szellemi, végzi a helyi feladatok automatizálása, valamint kommunikáció a csomópontok „gyenge” - főleg a hálózaton továbbított operatív menedzsment és módosítani az állítható változók Állapotjelentések gépek és a folyamat. Minden csomópont például alapján a frekvenciaváltó saját kommunikációs csatornákat folyamat érzékelők, valamint a szükséges átviteli nagy adatfolyamok rendelkezésre.
Elemzés a vezeték nélküli technológia [1], [2], [3] azt mutatja, hogy a magas technológia Wi-Fi, Wi-Max, Bluetooth, Wireless USB elsősorban a karbantartás számítógép-perifériák és multimédiás eszközök. Ők vannak optimalizálva átviteli nagy mennyiségű információ nagy sebességgel működő elsősorban a topológia az „pont-pont” vagy „csillag”, és kevés segítséget végrehajtására komplex elágazó ipari hálózatok nagy csomópontok száma. Ezzel szemben, a ZigBee technológia meglehetősen szerény árak adatátviteli sebesség és a távolság csomópontok között, de a következő fontos abból a szempontból, az ipari alkalmazások előnyeit.
1. összpontosít domináns alkalmazása az elosztási rendszerben a több mikroprocesszoros az információk gyűjtése az intelligens érzékelők, ahol a kérdések csökkenthetjük az energiafogyasztást és a CPU erőforrások fontosak.
2.Predostavlyaet szervezésének lehetőségét önkonfiguráió hálózatok komplex topológia, amely az üzenetek automatikusan határozza meg nem csak a több karbantartást vagy ki / be kapcsoló a berendezések (csomópontok), hanem a kommunikáció minősége közöttük, ami automatikusan határozza meg a hardver szinten.
3.Obespechivaet skálázhatóság - automata üzembe helyezése a csomópont vagy csoport a csomópontok után azonnal a tápegységet a csomópont.
4.Garantiruet nagy hálózat megbízhatóságát választásával egy alternatív útvonalat, ha üzenetküldés leállások / kudarcok egyes egységek.
5.Podderzhivaet mechanizmusok beágyazott hardveres titkosítás AES-128 üzeneteket, így a lehetőséget, hogy illetéktelenek hozzáférjenek a hálózathoz.
Szervezése a ZigBee hálózat
ZigBee - egy viszonylag új vezeték nélküli szabvány, amelyet eredetileg egy eszköz továbbítja kis mennyiségű adatot rövid távolságokra minimális energiafogyasztás. Valójában ez a szabvány írja le a szabályokat a szoftver és hardver, amely megvalósítja a vezeték nélküli kommunikációs eszközök egymással.
ZigBee protokoll stack hierarchikus modell elvére épül egy hét rétegű modell adatkommunikációs protokollok az OSI (Open System Interconnection) nyílt rendszerek. A köteg magában szintek IEEE 802.15.4 szabvány, végrehajtásáért felelős a kommunikációs csatorna, és a szoftver hálózati rétegekhez és alkalmazásokhoz támogatás szintek által meghatározott ZigBee specifikáció [1]. Modell ZigBee kommunikációs szabvány végrehajtás a 3. ábrán látható.
3. ábra - Multi-modell szabvány ZigBee kommunikációs
IEEE 802.15.4 szabvány két alsó verem rétegből áll: egy közepes hozzáférés (MAC) és a fizikai réteg adat a terjedési közegben (PHY), azaz alacsonyabb vezeték nélküli adatátviteli protokoll [2]. ZigBee Alliance meghatározza szoftververem szinteket a szintű adatkapcsolat (Data Link Control) arra a szintre, eszközprofilokat (ZigBee profilok). Fogadása és továbbítása az adatok az éteren keresztül végezzük egy fizikai réteg PHY, amely meghatározza a dolgozó frekvenciasáv, moduláció típusát, a maximális sebesség, a csatornák száma (1. táblázat). PHY Level következő aktiválással kikapcsolását a adóvevő kimutatjuk az energiát kapott jel működteti a csatorna kiválasztása gyakorisága a fizikai csatorna, kommunikáció minőség jelzése átvételekor egy adatcsomag tiszta csatorna értékelést. Fontos megérteni, hogy a 802.15.4 szabvány - a fizikai rádió (rádió adó-vevő chip), és a ZigBee - egy logikai hálózat és szoftver stack, hogy biztosítsák a biztonság és a routing funkciókat.
A MAC réteg különféle mechanizmusokat a hálózathoz való hozzáférés, támogatja a hálózati topológia származó „pont-pont”, hogy „mnogoyacheykovaya hálózat”, garantált adatcsere (ACK, CRC), támogatja a streaming és adatcsomag.
Ahhoz, hogy megakadályozzák a nem kívánt kölcsönhatások időosztásos alapján CSMA-CA protokoll (multiple access hordozó érzékelő környezet és ütközések megelőzése).
Időosztásos ZigBee alapul használatát szinkronizálási módot, amelyben a szolga hálózati eszközök, a legtöbb időt a „alvó” állapotban, „felébreszteni” rendszeresen megkapja a szinkronizáló jelet a hálózati koordinátor, amely lehetővé teszi az eszközök tudni, hogy milyen időpontban a helyi hálózaton belül sejt adatátvitelre. Ez a mechanizmus alapja állapotának meghatározására egy kommunikációs csatorna megkezdése előtt átviteli jelentősen csökkentheti (de nem zárhatja ki) az ütközés okozta egyidejű továbbítására több adat eszközök. 802.15.4 szabvány alapján fél-duplex adatátvitel (a készülék képes akár adatokat küldeni vagy fogadni), hogy megakadályozza, hogy a használata CSMA-CA kimutatására szolgáló eljárás az ütközések - csak ezek megelőzésére.
koordinátor, router és végpont eszköz: három típusú eszközök vannak elrendezve a köteg leírás. Koordinátor inicializálja a hálózatot kezeli a helyek, információkat tárol minden egyes csomóponthoz beállításokat, beállítja a frekvencia csatorna számát és hálózati azonosító PAN ID, és a folyamat forrása lehet, a vevő és a relé üzeneteket. A router feladata a választott útvonal szállítási üzenetet továbbított a hálózaton át egyik csomópontról a másikra, és a folyamat is lehet a forrás, a vevő vagy átjátszó üzeneteket. Ha az útválasztók megfelelő eszközöket, el tudja dönteni egy optimalizált útvonal egy bizonyos ponton, és tárolja őket későbbi használatra a routing táblákat. A terminál nem vesz részt a hálózat irányítására és üzeneteket továbbítani, mivel csak a forrás / vevő üzeneteket.
4. ábra - ZigBee hálózat topológiák