Лекции / 10Setiieee802154
.pdfМодуляция IEEE 802.15.4 PHY
•DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum - широкополосная модуляция с прямым расширением спектра) // 868/915 МГц , 2450 МГц
•DSSS + QPSK (Quadrature Phase Shift Keying - квадратурная фазовая манипуляция ) // 868/915 МГц
•UWB (Ultra WideBand - сверхширокополосная радиотехнология для высокоскоростной передачи данных) // <1 ГГц, 3-5 ГГц, 6-10 ГГц
•CSS (Chirp Spread Spectrum - расширение частотного спектра методом линейной частотной модуляции) // 2450 МГц
•QPSK // 780 МГц
•GFSK (Gaussian Frequency-Shift Keying - гауссовская частотная манипуляция) или BPSK (Binary Phase-Shift Keying - двоичная фазовая манипуляция) // 950 МГц
11
Канальный уровень IEEE 802.15.4
•Поддерживает только МАС-подуровень
•Короткий 16-битный адрес или расширенный длиной 64-бита
•Метод доступа к каналу CSMA/ CA двух типов
•Выделение интервала времени для передачи информации каждый узлом
•Протокол обмена с уведомлением о получении
•Шифрование AES 128
•Контроль уровня энергии
•Индикатор качества связи
•Опциональное использование суперфреймов
12
Формат кадров данных
Поля фрейма:
•"Преамбула" и "Старт" – синхронизация
•"Длина" - длина поля MAC подуровня в 8-битовых байтах
•"Управление" - служебная информация об управлении фреймами,
•"Номер" - порядковый номер данных
•"Адрес" – короткий или расширенный адрес
•КС – контрольная сумма
Типы кадров:
•Маячок
•Данные
•Уведомления о получении
•Команды MAC-подуровня
13
Длины полей преамбулы
PHY |
|
Длина |
Продолжительность |
|
|
Мкс |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
868–868.6 МГц BPSK |
4 октета |
|
32 символа |
1600 |
|
|
|
|
|
902–928 МГц BPSK |
4 октета |
|
32 символа |
800 |
|
|
|
|
|
868–868.6 МГц ASK |
5 октетов |
|
2 символа |
160 |
|
|
|
|
|
902–928 МГц ASK |
3.75 октета |
|
6 символов |
120 |
|
|
|
|
|
868–868.6 МГц O-QPSK |
4 октета |
|
8 символов |
320 |
|
|
|
|
|
902–928 МГц O-QPSK |
4 октета |
|
8 символов |
128 |
|
|
|
|
|
2400–2483.5 МГц O-QPSK |
4 октета |
|
8 символов |
128 |
|
|
|
|
|
14
Суперфреймы и маячки
•Суперфрейм ограничивается маячками, делится на 16 равных по длине слотов и посылается сетевым координатором.
•Маячки (beacon) используются для синхронизации присоединенных устройств, для идентификации сети и для описания структуры суперфрейма.
•Маячок помещается на место первого слота каждого суперфрейма.
•Координатор может отключить режим сообщений с маячками.
•Передача сообщений должна быть закончена до прихода следующего маячка.
15
Формат командных кадров и маячков
1.Командный кадр:
2.Кадр маячка:
16
CSMA/CA
1.Сеть без маячков: CSMA/CA в бесслотовом режиме:
2.Сеть с маячками: CSMA/CA в слотовом режиме:
17
Модели передачи данных
1. Передача с маячками
2. Передача без маячков
18
Команды МАС-уровня
• Команда запроса ассоциации позволяет устройству запросить ассоциацию с PAN через координатор, может быть послана только не ассоциированным устройством, которое желает подключиться к PAN.
• Команда отклика ассоциации позволяет координатору переслать результат попытки ассоциации устройству, запросившему ассоциацию.
• Команда запроса данных посылается устройством, чтобы запросить информацию от координатора. Все устройства должны быть способны посылать эту команду.
• Команда запроса маяка используется устройством, чтобы найти все координаторы в пределах его POS во время активного сканирования.
• Команда ресинхронизации координатора посылается координатором после получения команды уведомления об изоляции (отсутствие синхронизации с координатором) от устройства, которое принадлежит PAN, или когда изменяются атрибуты его PAN-конфигурации.
• Команда запроса GTS (Guaranteed Time Slot) используется подключенным устройством, для запроса подключения к новому GTS или отключения существующего GTS от координатора PAN. Её могут посылать только
устройства, которые имеют 16-битный короткий адрес меньше 0xfffe,
является опционной.
19
Сетевой уровень: ZigBee
•Выполняет ретрансляцию передаваемых данных через множество промежуточных узлов в сети.
•Позволяет убирать из сети и добавлять узлы в сеть.
•Позволяет организовывать одноранговые и централизованные сети.
•Возможные топологии: звезда, дерево, ячеистая (mesh). Организуются на сетевом уровне и выше.
•Частный случай: кластерное дерево - является специальным случаем одноранговой сети, в которой большинство устройств являются полнофункциональными.
Пример кластерного дерева
20