25. Беспроводные промышленные сети Bluetooth.

IEEE 802.15.1

Спроектирован для замены кабеля при соединении различных устройств офисной и бытовой техники.

Не лицензируемый частотный ISM диапазон 2,4 ГГц.

Набор пикосетей (piconet), в которых 1 ведущее устройство осуществляет взаимодействие не более чем с 7 ведомыми, ведомые устройства могут взаимодействовать друг с другом только через ведущее. Каждое устройство может одновременно входить в состав 4 пикосетей, но только в одной из них быть ведущим. Такое устройство выполняет роль моста между пикосетями. Несколько взаимодействующих пикосетей образуют «разбросанную сеть» (scatternet).

Трафик организован с временным разделением каналов и дуплексной передачей. Временное разделение осуществляется слотами длиной в 625 мкс. Ведущие устройства могут начинать передачу только в течение интервалов с нечетными номерами, ведомые отвечать в течение четных интервалов. В течение каждого интервала можно передать 366 бит.

Используется широкополосная модуляция типа FHSS. Переход с одной частоты на другую выполняется по случайному закону, который устанавливается для каждого соединения индивидуально, что повышает степень защиты информации. Несущая частота изменяется 1600 раз/с. Скорость передачи 433,9 кбит/с.

Если пикосети расположены близко одна к другой, то чтобы уменьшить вероятность взаимовлияния, используется адаптивный метод скачкообразного изменения частоты AFH.

Каждое Bluetooth-устройство имеет 48-битовый адрес.

Классы передатчиков по мощности:

- класс 1 – до 100 мВт (максимальная дальность на открытом пространстве до 100 м);

- класс 2 – до 2,5 мВт (до 15 м);

- класс 3 – до 1 мВт (до 5 м).

Достоинства технологии Bluetooth:

+ малые размеры оборудования;

+ простота использования;

+ безопасность передачи информации (благодаря аутентификации и кодированию);

+ хорошая поддержка стандартов.

Недостатки технологии Bluetooth:

– относительно большое потребление энергии;

– невозможность построения сетей сложной конфигурации.

Bluetooth решает проблему замены кабелей для устройств, подключаемых к компьютеру, а не проблему создания беспроводной LAN.

26. Беспроводные промышленные сети ZigBee.

IEEE 802.15.4

Стандарт самый новый в серии беспроводных (принят в октябре 2003).

Основная область применения – передача информации от движущихся и вращающихся частей механизмов, промышленные сети управления и мониторинга, беспроводные сети датчиков, отслеживание маршрутов движения и т.д.

Малая дальность действия, низкая цена, низкая потребляемая мощность, низкая скорость передачи, малые габариты.

Отождествляют с промышленными беспроводными сенсорными сетями WSN (Wireless Sensor Network) - сети датчиков на подвижных частях оборудования.

Нелицензируемый частотный диапазон 2,4 ГГц.

Максимальная скорость передачи 250 кбит/с.

Диапазон 2,4 ГГц разделен на 11…26 каналов шириной по 5 МГц каждый.

Мощность передатчика 1 мВт - дальность до 10 м в помещении,

мощность передатчика 10 мВт - дальность до 80 м в помещении и до 1 км в условиях прямой видимости.

Все устройства имеют уникальный 16-битный или расширенный 64-битный адрес.

Для разграничения доступа к радиоканалу используется метод CSMA/CA.

Суперфреймовая структура сообщений.

Суперфрейм с двух сторон ограничивается маячками, делится на 16 равных по длине слотов и посылается сетевым координатором. Маячок помещается на место первого слота каждого суперфрейма. Любые устройства, желающие начать процесс коммуникации в промежуток времени между двумя маячками, должны использовать слотовый механизм доступа CSMA/CA. Передача сообщений должна быть закончена до прихода следующего маячка.

2 механизма доступа к каналу CSMA/CA:

- в сети без маячков – обычный (бесслотовый) механизм доступа CSMA/CA.

- в сети с маячками – слотовый (тактированный) механизм доступа CSMA/CA. Начало слота для каждого устройства синхронизировано с началом передачи маячка сетевым координатором. Устройство не может начать передачу, пока не найдет маячок.

Модель передачи данных

Типы обменных процессов:

1.

Рис. – Устройство -> Координатор

2.

Рис. - Координатор -> Устройство (сеть с маячками)

3.

Рис. - Координатор -> Устройство (сеть без маячков)

3 типа устройств:

- координатор – формирует топологию сети и может устанавливать мосты с другими сетями. В каждой сети только 1 координатор;

- маршрутизатор – работает как промежуточное звено, передавая в нужном направлении данные от других устройств;

- конечное устройство – передает данные координатору или маршрутизатору и не может связываться с аналогичными ему устройствами.

Стандарт различает 2 типа устройств:

- FFD (Full-Function Device) – полнофункциональные устройства, могут работать в качестве координатора сети или в качестве устройства, могут обмениваться информацией с другими FFD или RFD;

- RFD (Reduced_Function Device) – устройства с сокращенным набором функций, могут связываться только с FFD, гораздо проще и дешевле, чем FFD.