Mavzu: ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyalari Bajardi: Ahrorov Habibullo Tekshirdi: Alimdjanov Xayot Reja: Simsiz lokal tarmoq texnologiyalari: o’tmish va kelajak

Download 143,87 Kb.
bet	3/4
Sana	15.05.2024
Hajmi	143,87 Kb.
	#235429

1 2 3 4

Bog'liq
Simsiz

Kam quvvat iste'moli: ZigBee-ning kam uzatish tezligi tufayli uzatish kuchi atii 1 mVt ni tashkil qiladi va uxlash rejimi qabul qilinadi, quvvat sarfi past, shuning uchun ZigBee qurilmasi juda tejamkor. ZigBee qurilmalari faqat ikkita beshinchi batareyalar bilan 6 oydan 2 yilgacha umr ko'rishi mumkinligi taxmin qilinmoqda, bu esa boshqa simsiz qurilmalardan foydalana olmaydi.

Kam kechikish: aloqa uzilishlari va uyqu holatidagi kechikish juda past. Qidiruv qurilmasining odatiy kechikishi - 30mm, uyquni faollashtirish vaqti - 15ms, faol qurilmadagi kanalga kirish kechikishi - 15ms. Shuning uchun ZigBee texnologiyasi vaqtni tanqidiy simsiz boshqarish (masalan, sanoat nazorati dasturlari) bilan ishlaydigan dasturlar uchun javob beradi.

Katta tarmoq sig'imi : Zigbi shlyuzi tarmog'iga 80 tagacha moslama va bitta usta moslama joylashishi mumkin va tarmoq tarkibi moslashuvchan.

Ishonchli: To'qnashuvni oldini olish strategiyasi qabul qilingan va aloqa xizmatlari uchun ajratilgan vaqt oralig'i ajratilgan tarmoqli kengligini talab qiladigan, raqobat va uzatiladigan ma'lumotlarning to'qnashuvidan qochgan holda ajratilgan. MAC qatlami ma'lumotlar uzatishning to'liq tasdiqlangan rejimidan foydalanadi va har bir uzatiladigan paket qabul qiluvchidan tasdiqni kutishi kerak. Agar transfer paytida muammo bo'lsa, uni qayta yuborishingiz mumkin.

Xavfsizlik : ZigBee autentifikatsiya va autentifikatsiyani qo'llab-quvvatlaydigan Cyclic Redundancy Check (CRC) asosida paketlarning yaxlitligini tekshirish funktsiyasini ta'minlaydi. Har bir dastur xavfsizlik xususiyatlarini moslashuvchan ravishda aniqlay oladi.

ZigBee simsiz uzatish texnologiyasi
Ma'lumotlarni simsiz uzatish ZigBee texnologiyasi bozorga BlueTooth va Wi-Fi simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyalari paydo bo'lgandan keyin kiritilgan. ZigBee texnologiyasining paydo bo'lishi, birinchi navbatda, ba'zi ilovalar uchun (masalan, yoritish yoki garaj eshiklarini masofadan boshqarish yoki datchiklardan ma'lumotlarni o'qish uchun) simsiz uzatish texnologiyasini tanlashning asosiy mezonlari apparatning kam quvvat sarflanishi va uning arzonligi bilan bog'liq. Bu past tarmoqli o'tkazuvchanlikka olib keladi, chunki aksariyat hollarda datchiklar o'rnatilgan batareyadan ishlaydi, uning ishlash muddati bir necha oy va hatto yillardan oshishi kerak. Aks holda, har oy garaj eshigi ochiladigan datchik uchun batareyani almashtirish foydalanuvchining simsiz texnologiyalarga bo'lgan munosabatini tubdan o'zgartiradi. O'sha paytda mavjud bo'lgan BlueTooth va Wi-Fi simsiz texnologiyalari ushbu mezonlarga javob bermay, yuqori tezlikda ma'lumotlarni uzatishni ta'minlab, quvvat sarfini va apparat xarajatlarini yuqori darajada ta'minladi. 2001 yilda IEEE 802.15 № 4 ishchi guruhi quyidagi talablarga javob beradigan yangi standartni yaratish ustida ish boshladi:

simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini amalga oshiradigan apparatning juda kam quvvat sarfi (batareyaning ishlash muddati bir necha oydan bir necha yilgacha bo'lishi kerak);
axborot uzatish past tezlikda amalga oshirilishi kerak;
apparatning arzonligi.

Natijada IEEE 802.15.4 standarti ishlab chiqildi. Ko'pgina nashrlarda IEEE 802.15.4 standarti ZigBee texnologiyasiga ishora qiladi va aksincha, ZigBee IEEE 802.15.4 standartidir. Biroq, bunday emas. Shakl. 5 IEEE 802.15.4 standarti, ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi va oxirgi foydalanuvchi o'rtasidagi o'zaro ta'sir modelini ko'rsatadi.

IEEE 802.15.4 standarti, ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi va oxirgi foydalanuvchining o'zaro ta'sir modeli.
IEEE 802.15.4 standarti o'zaro ta'sir modelining faqat ikkita pastki qatlamining o'zaro ta'sirini belgilaydi: fizik qatlam (PHY) va uchta litsenziyasiz chastota diapazoni uchun radio kirishni boshqarish qatlami: 2,4 gigagerts, 868 MGts va 915 MGts. 2-jadvalda ushbu chastota diapazonlarida ishlaydigan uskunalarning asosiy xususiyatlari ko'rsatilgan.
MAC qatlami Carrier Sense Multiple Access to Collision Avoidance (CSMA-CA) usuli yordamida radiokanalga kirishni boshqarish, shuningdek ma'lumotlar tarmog'idan ulanish va uzilishni boshqarish hamda uzatilayotgan ma'lumotlarning simmetrik himoyasini ta'minlash uchun javobgardir. kalit (AES-128).
O'z navbatida, ZigBee alyansi tomonidan taklif qilingan ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi o'zaro ta'sir modelining qolgan qatlamlarini belgilaydi, ular tarmoq sathini, xavfsizlik qatlamini, dastur tuzilmasi qatlamini va dastur profil qatlamini o'z ichiga oladi. Tarmoq qatlami, ZigBee simsiz texnologiyasi, qurilmani kashf qilish va tarmoq konfiguratsiyasi uchun javobgardir va shakl 3da ko'rsatilgan uchta tarmoq topologiyasini qo'llab-quvvatlaydi. 6.

Tarmoq topologiyasining uchta variant

ZigBee simsiz texnologiyalarini turli xil dasturlarga integratsiyalashuvining arzonligini ta'minlash uchun IEEE 802.15.4 standartidagi apparatni jismoniy tatbiq etish ikki versiyada amalga oshiriladi: cheklangan xususiyatli qurilmalar (RFD) va to'liq ishlaydigan qurilmalar (FFD). Shaklda ko'rsatilgan tarmoq topologiyalaridan birini amalga oshirishda. 6, tarmoq koordinatori vazifasini bajarishi uchun kamida bitta FFD qurilmasi talab qilinadi. 3-jadvalda FFD va RFD qurilmalari tomonidan bajariladigan funktsiyalar berilgan.

Jadval 3. FFD va RFD qurilmalari tomonidan bajariladigan funktsiyalar ro'yxati

RFD moslamalarining arzonligi tarmoq koordinatori yoki FFD qurilmasi bilan o'zaro aloqani tashkil qilishda funktsiyalar to'plamini cheklash orqali ta'minlanadi. Bu, o'z navbatida, shaklda ko'rsatilgan o'zaro ta'sir modelining to'liq bajarilmasligida aks etadi. 5, shuningdek, minimal xotira talablariga ega.
Qurilmalarni RFD va FFDga bo'lishdan tashqari, ZigBee Alliance uchta turdagi mantiqiy qurilmalarni belgilaydi: ZigBee Koordinatori (Koordinator), ZigBee Router va ZigBee Terminal Device. Muvofiqlashtiruvchi tarmoqni ishga tushirishni, tugunlarni boshqarishni amalga oshiradi, shuningdek tarmoqqa ulangan har bir tugunning sozlamalari to'g'risidagi ma'lumotlarni saqlaydi. ZigBee yo'riqchisi tarmoq orqali yuborilgan xabarlarni bitta tugundan ikkinchisiga yo'naltirish uchun javobgardir. Terminal qurilmasi deganda tarmoqqa ulangan har qanday terminal qurilmasi tushuniladi. Yuqorida muhokama qilingan RFD va FFD qurilmalari aniq terminal qurilmalaridir. Tarmoq qurishda mantiqiy qurilmaning turi oxirgi foydalanuvchi tomonidan ZigBee alyansi tomonidan taklif qilingan ma'lum bir profilni tanlash orqali aniqlanadi (5-rasm). "Har birida har biri" topologiyasiga ega bo'lgan tarmoqni qurishda, bitta tarmoq tugunidan boshqasiga xabarlarni uzatish turli marshrutlar bo'ylab amalga oshirilishi mumkin, bu esa tarqatilgan tarmoqlarni (bir nechta kichik tarmoqlarni bitta yirikga - klaster daraxtiga birlashtirib) barpo etishga imkon beradi. masofa va xabarlarni ishonchli etkazib berishni ta'minlash.
ZigBee tarmog'i orqali uzatiladigan trafik, qoida tariqasida, davriy, vaqti-vaqti bilan va takrorlanadigan (axborot xabarlarini yuborish orasidagi kichik vaqt oralig'i bilan ajralib turadi) ga bo'linadi.
Vaqti-vaqti bilan trafik, masalan, simsiz sensorlar yoki hisoblagichlardan masofadan turib ma'lumot olishlari kerak bo'lgan dasturlar uchun odatiy holdir. Bunday dasturlarda datchiklardan yoki hisoblagichlardan ma'lumot olish quyidagicha amalga oshiriladi. Avval aytib o'tganimizdek, ushbu misolda simsiz sensor bo'lgan har qanday terminal qurilmasi ish vaqtining katta qismi uchun "uyqu" rejimida bo'lishi va shu bilan juda kam quvvat sarfini ta'minlashi kerak. Axborotni uzatish uchun terminal qurilmasi ma'lum vaqtlarda "uxlash" rejimidan chiqadi va simsiz o'lchagich ulangan (ZigBee koordinatori yoki ZigBee yo'riqchisi) tarmoqni boshqarish moslamasi tomonidan uzatiladigan maxsus signalni (mayoqni) radiodan qidiradi. Havoda maxsus signal (mayoq) mavjud bo'lganda, terminal qurilmasi tarmoqni boshqarish moslamasiga ma'lumot uzatadi va darhol keyingi aloqa seansiga qadar "uxlash" rejimiga o'tadi.
Vaqti-vaqti bilan harakatlanish keng tarqalgan, masalan, masofadan yoritishni boshqarish moslamalari uchun. Koridorda yoritishni yoqish uchun buyruq yuborish uchun, old eshikka o'rnatilgan harakat sensori ishga tushirilganda, zarur bo'lgan vaziyatni tasavvur qiling. Bunday holda buyruq quyidagicha uzatiladi. Tarmoqni boshqarish moslamasi harakat sensori ishga tushirilishi to'g'risida signal olganda, terminal qurilmasiga (simsiz kalit) ZigBee simsiz tarmog'iga ulanish uchun buyruq beradi. Keyin terminal qurilmasi (simsiz kalit) bilan aloqa o'rnatiladi va yoritishni yoqish buyrug'ini o'z ichiga olgan axborot xabari uzatiladi. Buyruqni olgandan so'ng, ulanish to'xtatiladi va simsiz kalit ZigBee tarmog'idan uziladi.
Terminal qurilmasini ZigBee tarmog'iga faqat buning uchun zarur bo'lgan daqiqalarda ulash va ajratish terminal qurilmasining "uxlash" rejimida o'tkazadigan vaqtini sezilarli darajada oshirishi va shu bilan minimal quvvat sarfini ta'minlashi mumkin. Maxsus signalni (mayoqni) ishlatish usuli juda ko'p energiya talab qiladi.
Ba'zi dasturlarda, masalan, xavfsizlik tizimlarida datchiklarni ishga tushirish to'g'risida ma'lumot uzatish deyarli bir zumda va kechiktirmasdan amalga oshirilishi kerak. Ammo shuni hisobga olishimiz kerakki, ma'lum bir vaqt ichida bir nechta sensorlar bir vaqtning o'zida "ishlashi" mumkin, bu tarmoqdagi takrorlanadigan trafikni hosil qiladi. Ushbu hodisaning ehtimoli kichik, ammo xavfsizlik tizimlarida uni e'tiborsiz qoldirish qabul qilinishi mumkin emas. ZigBee simsiz tarmog'ida bir vaqtning o'zida bir nechta xavfsizlik sezgichlari (terminal qurilmalari) ishga tushirilganda simsiz tarmoqqa uzatiladigan xabarlar uchun har bir sensordan ma'lumotlarni uzatish maxsus ajratilgan vaqt oralig'ida ta'minlanadi. ZigBee texnologiyasida ajratilgan vaqt oralig'i Kafolatlangan vaqt oralig'i (GTS) deb nomlanadi. ZigBee texnologiyasida shoshilinch xabarlarni uzatish uchun kafolatlangan vaqt oralig'ini taqdim etish qobiliyatining mavjudligi bizni ZigBee-da QoS usulini (xizmat ko'rsatish sifati) amalga oshirish to'g'risida gaplashishga imkon beradi. Shoshilinch xabarlarni uzatish uchun kafolatlangan vaqt oralig'ini ajratish tarmoq koordinatori tomonidan amalga oshiriladi (6-rasm, PAN koordinatori).
O'zaro ta'sir modelini amalga oshiradigan ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasining apparat qismini ishlab chiqishda deyarli barcha ishlab chiqaruvchilar barcha jihozlarni bitta chipga joylashtirish kontseptsiyasiga rioya qilishadi. Shakl. 7-da ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini apparatni amalga oshirish kontseptsiyasi ko'rsatilgan.

ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini apparatli amalga oshirish kontseptsiyasi
Simsiz tarmoqni (masalan, "yulduzcha" topologiyasiga ega tarmoq) ZigBee texnologiyasi asosida qurish uchun ishlab chiquvchi kamida bitta tarmoq koordinatorini va kerakli sonli terminal qurilmalarini sotib olishi kerak. Tarmoqni rejalashtirayotganda, tarmoq koordinatoriga ulangan maksimal faol nuqtalarning maksimal soni 240 dan oshmasligi kerakligini yodda tuting. Bundan tashqari, ZigBee chip ishlab chiqaruvchisidan tarmoqni rivojlantirish, sozlash va maxsus dasturlar va profillar yaratish uchun dasturiy vositalarni sotib olish kerak. ZigBee chiplarini deyarli barcha ishlab chiqaruvchilari bozorda, odatda, faqat ROM va RAM miqdorida farq qiluvchi mahsulotlarning butun turini taklif qilishadi. Masalan, 128KB ROM va 8KB operativ xotiraga ega mikrosxemani koordinator, yo'riqnoma va so'nggi qurilma vazifasini bajarishi uchun dasturlash mumkin.
Har qanday murakkablikdagi simsiz ZigBee tarmoqlarini yaratish uchun dasturiy ta'minot va texnik vositalar to'plamini o'z ichiga olgan disk raskadrovka to'plamining yuqori narxi ZigBee texnologiyasining Rossiya bozorida ommaviy tarqalishini to'xtatuvchi omillardan biridir. Shuni ta'kidlash kerakki, ZigBee simsiz uzatish texnologiyasining paydo bo'lishi har yili talab oshib borayotgan xususiy uylar va binolarni aqlli boshqarish tizimini yaratish bo'yicha bozor ehtiyojlariga aniq javob bo'ldi. Yaqin kelajakda xususiy uylar va binolar uyning hayotini ta'minlash tizimlarini nazorat qiluvchi va boshqaradigan ko'plab simsiz tarmoq tugunlari bilan jihozlanadi. Ushbu tizimlarni o'rnatish istalgan vaqtda va qisqa vaqt ichida amalga oshirilishi mumkin, chunki bu binoda kabel o'tkazishni talab qilmaydi.
Keling, ZigBee texnologiyasini birlashtiradigan dasturlarni sanab o'tamiz:

Uylar va binolarning hayotini ta'minlash uchun avtomatizatsiya tizimlari (elektr rozetkalarini, kalitlarni, reostatlarni va boshqalarni masofadan boshqarish).
Iste'molchilar elektronikasini boshqarish tizimlari.
Turli xil hisoblagichlarni (gaz, suv, elektr energiyasi va boshqalar) avtomatik o'qish tizimlari.
Xavfsizlik tizimlari (tutun detektorlari, kirish va xavfsizlik sezgichlari, gaz va suv oqish detektorlari, harakatlanish detektorlari va boshqalar).
Atrof muhitni nazorat qilish tizimlari (harorat, bosim, namlik, tebranish va boshqalar uchun sensorlar).
Sanoat avtomatlashtirish tizimlari.

XULOSA
Xulosa qilib shuni ta’kidlash kerakki, simsiz aloqa texnologiyasi rivojlanishi natijasida qimmat bo’lgan simli va sun’iy yo’ldoshli aloqa tizimlaridan kam foydalanilib, iqtisodiy jihatdan tejamkorlikka erishish mumkin. Bunday texnologiyalarni qo’llash orqali foydalanuvchi mobil va statsionar holatda, ixtiyoriy geografik muhitda ham aloqa almashinuvini va boshqa aloqa xizmatlaridan samarali foydalana oladi va vaqtdan ham, iqtisodiy jihatdan yutuqqa erishiladi.
ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyalari haqida qisqacha ma'lumot shuni ko'rsatadiki, hatto tajribali ishlab chiquvchilar uchun ham u yoki bu texnologiyaga faqat texnik hujjatlar asosida shubhasiz ustunlik berish qiyin.
Shuning uchun tanlov yondashuvi bir nechta parametrlarni har tomonlama tahlil qilishga asoslangan bo'lishi kerak. BlueTooth, Wi-Fi va ZigBee texnologiyalarining qiyosiy xususiyatlari

Download 143,87 Kb.

1 2 3 4

Download 143,87 Kb.