Сымсыз байланыс технологиялары. Жылдамдығы төмен IEEE 802.15.4 (ZigBee) стандартты торабы

Лекция №3

Жылдамдығы төмен IEEE 802.15.4 (ZigBee) стандартты торабы

Жоғарғы жылдамдықты технологиялардың керектігі айдан анық, бірақ кейбір кезде онша жоғары емес жылдамдықтар жеткілікті болады, егер құрылғылар максимал қарапайым, арзан, энергияны өте аз қажет ететін және торапқа қосылу механизмі күрделі емес болса. Интерактивті ойындарға 250кбит/с дейін, қосылу жылдамдығы әр түрлі ақпарат жинау жүйелеріне және диспетчеризацияға тарату жылдамдығы 20кбит/с жетеді. Осы қойылатын талаптарды шешу үшін төмен жылдамдықты САТТ-ның IEEE 802.15.4 стандарты жасалынды. Оны жасауға мына компаниялар альянсы- Inven Sys, Honeywell, Mitsubishi electric, Motorolla, Philips қатысты. Олар өзін ZigBee деп атады (Zig-Zag сөзінен, және Bee-ара). Тораптың топологиясы араның бір гүлден екінші гүлге ұшқандағы зиг заг тәріздес траекториясына ұқсайды.

IEEE 802.15.4 стандарты үш диапазонда жұмыс істейді: Европаға арналған бір каналды 868,0-868,6 Мгц 10 каналды 902-928 Мгц (ортаңғы жиіліктің қадамы 2Мгц,төменгісі 906 Мгц) және 16 канал диапазоны 2400-2483,5 Мгц (ортаңғы жиіліктің қадамы 5Мгц, ең төменгісі 2405 Мгц шамасында) (кесте 4)

Кесте 4

IEEE 802.15.4 торабындағы жиілік диапазоны және ақпарат тарату жылдамдығы

Жиілік диапазоны, МГц	Чиптік жылдамдық, Кчип/с	Модуляция	Биттік жылдамдық, кбит/с	Символдар жылдамдығы, Ксимволов/с
868-868,6		BPSK
902-928		BPSK
2400-2483,5		O-QPSK		62,5

Радиоканалда тура ретпен (DSSS) спектрді кеңейтудің кең жолақты тарату әдісі қолданылады. Реттік кеңеюдегі дианазондардың модулияциясы 868/915 және 2450 Мгц әртүрлі. 2450 Мгц диапазонында модуляцияланбаған мәліметтер 4 биттік тораптарға бөлінеді. Әрбір топ бір 16 квазиортагональды 32 биттен (чиптен) тізбектелген ұзындықпен ауыстырылады. Модуляциясы фазалы квадраттық (QPSK) ысырумен. 868/915 Мгц диапазонында мәліметтер ағыны дифференциялдық кодтауға ұшырайды және ұзындығы 15 биттік кеңейту тізбегінде әрбір бит ауыстырылады. Әрі қарай түрленген мәліметтер ағыны радиоканалға беріледі, екі позициялы фазалық модуляцияға ұшырайды.

IEEE 802.15.4 стандарты екі типті құрылғыдан тұрады, олар - толық функционалды (FFD) және аз функционалды (RFD).

Олардың бір-бірінен айырмашылығы FFD кез келген құрылғымен (байланыс тұрғызылады), ал RFD тек қана FFD мен ғана қосылады. Әрбір пикоторапта (PAN) өзінің құрылғысы PAN координаторы болу керек. Оның функциясын FFD да орындайды. Бір торапта бір FFD және бірнеше RFD болады, олар «жұлдыз» типті топологиясын құрайды. Егер торапта бірнеше FFD болса, онда топология күрделене түседі және бір рангты торап құрылады (тек құқықты құрылғылар торабы pear-to-pear), әрқайсысы бір-бірімен (сур.4) немесе бірнеше жұлдыз тектес кластерлердің жиынтығынан тұрады (сур.5), бірақ кез келген жағдайда тек қана бір FFD тораптың координаторы функциясын атқарады.

Сур. 4. «жұлдыз» және «теңбе тең» типті IEEE 802.15.4 торабының топологиясы

Сур. 5. IEEE 802.15.4 торабындағы бірнеше кластерлердің бірігуі

Стандартта бір PAN-де ғана емес, бірнеше әртүрлі көршілес PAN-дардың арасындағы әрекеттесу қарастырылған (сол үшін адресация жүйесін дамыту керек). Тораптың ішінде координатор PAN әрбір құрылғыға 16 разрядтан аспайтын қысқа адрестер тағайындайды.

Берілген стандарт ZigBee альянсімен осы спектрдің технологияларының вакуумын толтыруға арналған, оның жасаушылары қымбат емес, аз қуатты қоректенетін әмбебап функциясы бар сымсыз тораптарды қолдайды.

1.1.3 Локальді сымсыз тораптар (IEEE 802.11 және DECT стандарттары)

Соңғы 15 жылдың ішінде (WLAN) ақпарат таратқыш локальді сымсыз тораптар тез дамып, жетіліп келе жатыр. Осы жүйелердің қамтылу облысы немесе диапазоны 160 - метрге дейін жетеді, ол оның санына және тосқауылдың болуына байланысты, өткізу мүмкіндігі мыс сымдармен жеткізілетін бөлектелген жолынан кем түспейді. Қосымша қол жету нүктелері, оның жұмыс істеу зонасын үлкейтумен қатар еркін қозғалады, тораптың қамту зонасын кеңейтуге болады. WLAN тораптары сенімділігі өте жоғары, себебі оның тарихы қорғаныс өндірісінен басталады, ал ол кезде сымсыз тораптардың ақпараттық қауіпсіздігін алдын-ала қарастыру керек болатын. WLAN торабында Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) технологиясының негізі бар, ол мәліметтердің бөгеулерге, бұрмалануға қарсы өте жоғары төзімділігін көрсетеді. Сонымен бірге сымсыз торапты қолданушылар жүйелік идентификатор бойынша аутектификациясынан өтеді, санкциясы жоқ қолданушылар мәліметтерге қол жеткізбейді. Өте маңызды немесе сезімтал мәліметтерді тарату үшін қолданушылар Wired Equivalent Privacy (WEP) режимін қолданады, мұнда сигнал қосымша алгоритммен шифрленеді, ал мәліметтер электрондық кілтпен бақыланады 802.11.6 спецификациясында жұмыс істейтін WLAN торабында тораптың жоғарғы сенімділігін қамтамтамасыздандыру үшін қолданушылардың актентификациясымен бірге 40 және 128 биттік шифрлау алгоритмі қолданылады. Трафикті әдейі немесе әдейі емес әдіс болса да тәжірибе жүзінде тартып алу мүмкін емес. Қолданушылардың саны шектелмеген. Қосымша қол жету нүктелерін орналастырып, олардың санын көбейтуге болады. Бір-біріне бөгет жасамайтын каналдардың саны 3 тен аспайды.

Осы технологиялардың жастығына қарамай жақсы, олар іске кіргізілген практикада кең қолданыс тапқан. Қазіргі кезде қысқаша каналды сымсыз тораптардың IEEE 802.11 және DECT стандарттарымен таныспыз.

Дата добавления: 2014-01-11