12.3. Модель передачі даних.

Модель передачі даних. У IEEE| 802.15.4 існує три типи обмінних|змінних| процесів:

• передача від пристрою|устрою| до мережевого|мережного| координатора;

• передача від мережевого|мережного| координатора до пристрою|устрою|;

• передача між двома одноранговими пристроями|устроями|.

У топології типу «зірка» використовуються тільки|лише| два перші варіанти, оскільки в ній не існує обмінів між одноранговими пристроями|устроями|.

Коли пристрій|устрій| збирається передати|передавати| дані координаторові в мережі|сіті| з|із| маячками, він спочатку намагається|пробує| виявити маячок. Коли маячок знайдено, пристрій|устрій| підстроюється|підбудовує,підстроює| до структури суперфрейма. Пристрій|устрій| передає дані координаторові, використовуючи слотовий| механізм CSMA/CA. У відповідь координатор посилає|відсилає| фрейм повідомлення про отримання|здобуття|. На цьому цикл обміну закінчується. Якщо пристрій|устрій| збирається передати|передавати| дані в мережі|сіті| без маячків, він передає дані, використовуючи безслотовый| метод CSMA/CA.

Рис. 12.2. Процес передачі даних від координатора до пристрою|устрою|

Коли координатор бажає передати|передавати| дані пристрою|устрою| в мережі|сіті| з|із| маячками, він поміщає в маячок інформацію про те, що є|наявний| дані, готові до передачі (рис. 12.2). Пристрій|устрій| періодично аналізує зміст|вміст,утримання| маячка і, якщо в ньому є|наявний| інформація про наявність повідомлення|сполучення|, готового до передачі, пристрій|устрій| передає команду запиту даних, використовуючи слотовий| метод CSMA/CA. Координатор підтверджує прийом запиту даних за допомогою фрейма повідомлення. Услід за цим координатор посилає|відсилає| дані, використовуючи слотовый| метод доступу CSMA/CA. Пристрій|устрій| підтверджує прийом даних відправкою повідомлення.

Якщо координатор збирається передати|передавати| дані без використання маячка, він запам'ятовує дані і чекає запиту від пристрою|устрою|. Пристрій|устрій| може передати|передавати| команду запиту даних координаторові, використовуючи безслотовый| метод CSMA/CA. Координатор спочатку посилає повідомлення про отримання|здобуття| (у тому ж циклі обміну), потім, використовуючи CSMA/CA, посилає|відсилає| дані і отримує|одержує| повідомлення про отримання|здобуття| від пристрою|устрою|.

Структура фреймів була спроектована по критерію мінімальної складності, що забезпечує надійну передачу даних в зашумленому| каналі. Відповідно до моделі OSI|, кожен рівень, що пролягає нижче, додає|добавляє| до протоколу свій заголовок. Стандарт передбачає чотири типи фреймів:

• фрейм маячка;

• фрейм даних;

• фрейм повідомлення про отримання|здобуття|;

• фрейм команд МАС-підрівня|

Фрейм даних (рис. 12.3) починається з преамбули, яка спільно з|із| полем «Старт» служить для синхронізації даних в приймачі, поле «Довжина» містить|утримує| довжину поля MAC| підрівня в 8-бітових байтах (октетах). Поле «Управління» містить|утримує| службову інформацію про управління фреймами, поле «Номер» — порядковий номер даних, поле «Адреса» — адресну інформацію, зокрема 16-бітову коротку або 64-бітову розширену адресу. Завершується фрейм полем контрольної суми КС.

Мал. 12.3. Формат фрейма даних за стандартом IEEE| 802.15.4

Особливістю мереж|сітей| ZigBee| є|з'являється,являється| можливість|спроможність| виконувати ретрансляцію передаваних даних через безліч проміжних вузлів в мережі|сіті|, причому при виході з|із| ладу|строю,буд| або виключенні одного з вузлів мережа|сіть| автоматично знаходить|находить| інший шлях|колію,дорогу| для передачі інформації. При включенні|приєднанні| живлення|харчування| пристрою|устрою| мережа|сіть| наново|заново| включає його в свій склад.

Стандарт розрізняє два типи пристроїв|устроїв|: повнофункціональні пристрої|устрої| (FFD| — Full-Function| Device|) і пристрої|устрою| зі|із| скороченим набором функцій (RFD| — Reduced-Function| Devices|). FFD| можуть працювати в мережі|сіті| з|із| деревовидною топологією як координатор мережі|сіті| або як пристрій|устрій|. FFD| можуть обмінюватися інформацією з|із| іншими FFD| або RFD|, але|та| RFD| можуть зв'язуватися тільки|лише| з|із| FFD|. RFD| набагато простіші і дешевші, ніж FFD|. Будь-яка мережа|сіть| повинна містити|утримувати| принаймні один повнофункціональний пристрій|устрій| FFD|.

Рівень додатків|застосувань| зв'язує стек протоколів з|із| кінцевим|скінченним| додатком|застосуванням| користувача, наприклад ОРС-сервером|, який далі використовується для обміну даними зі|із| SCADA|. Підрівень підтримки додатків|застосувань| APS| забезпечує інтерфейс між мережевим|мережним| рівнем і рівнем додатків|застосувань| APL| за допомогою загального|спільного| набору сервісів, які використовуються як підрівнем об'єктів пристроїв|устроїв| ZDO|, так і прикладними об'єктами Application| Objects|, визначуваними користувачем. Підрівень APS| розподіляє між кінцевими|скінченними| мережевими|мережними| пристроями|устроями| інформацію, що поставляється додатком|застосуванням|, наприклад команди включення|приєднання|/виключення лампочки в системі автоматизації будівлі.

Об'єкти додатків|застосувань| в ZigBee| виконують наступні|слідуючі| функції, використовуючи загальнодоступний інтерфейс ZDO|:

• контроль і координація різних рівнів протоколу для ZigBee| пристроїв|устроїв|;

• ініціація стандартних мережевих|мережних| функцій.

Одним з компонентів ZigBee| мережі|сіті| є|з'являється,являється| ZigBee-пристрій|. Прикладами|зразками| можуть бути вимикач світла, термостат або віддалена|віддалена| система автоматичного управління, які мають доступ до радіоканалу. У одному і тому ж пристрої|устрої| з|із| одним радіоканалом можуть бути втілені логічно різні функції, наприклад функція вимірювання|виміру| ваги і функція вимірювання|виміру| температури.

Декілька взаємодіючих пристроїв|устроїв| можуть утворювати автоматизовану систему управління, наприклад АСУ «Розумний будинок|дім,хата|». У такій системі підрівень APS| моделі OSI| забезпечує розподіл інформації, що поставляється призначеними для користувача додатками, між пристроями|устроями|. Такою інформацією можуть бути, наприклад, команди «Увімкнути світло», що посилаються від додатку різним пристроям|устроям| по радіоканалу.

Рівень підтримки додатків APS| для реалізації своїх функцій використовує комунікаційні структури: профілі, кластери і кінцеві|скінченні| точки. Профіль описує колекцію (набір) пристроїв|устроїв|, використовуваних для деякого застосування, і, неявно, схему повідомлень|сполучень| між цими пристроями|устроями|. Наприклад, в ZigBee| є|наявний| профілі для системи домашньої|хатньої| автоматизації і профілі для комерційних, промислових і систем. Всі профілі використовують стандартні типи повідомлень|сполучень|, формати повідомлень|сполучень| і процедури їх обробки.

Рис. 12.4. Приклад|зразок| зв'язування кінцевих|скінченних| точок в ZigBee-мережі|

В межах| профілів пристрої|устрої| обмінюються між собою за допомогою кластерів, які можуть виходити або входити в пристрій|устрій|. Кластер — це повідомлення|сполучення| або колекція повідомлень|сполучень|, до складу яких можуть входити команди і відповіді на них. Наприклад, в профілі для домашньої|хатньої| автоматизації є|наявний| спеціалізований кластер для управління освітленням. У його склад можуть входити команди «Увімкнути\вимкнути». До складу кластера може входити набір команд для конфігурації пристрою|устрою|. Кожен кластер має свій ідентифікатор і є|з'являється,являється| унікальним тільки|лише| в межах певного профілю.

Кінцева|скінченна| точка вказує об'єкт в межах пристрою|устрою|, з|із| яким взаємодіє додаток. Наприклад, кінцева|скінченна| точка Ер1 (ЕР — End| Point|) може призначатися для управління світлом в цеху і коридорі (рис.12.4), кінцева|скінченна| точка Ер7 — для управління системою вентиляції і кондиціонування, кінцева|скінченна| точка 1 другого пристрою|устрою| — для управління системою охорони будівлі. Кінцеві|скінченні| точки виконують функцію адресації і дозволяють визначити, якому пристрою|устрою| призначено послане|надіслати| повідомлення|сполучення|. В межах одного пристрою|устрою| вони мають індекси від 1 до 240. Без кінцевих|скінченних| точок управляти декількома об'єктами в межах одного пристрою|устрою| було б неможливо, оскільки адресується |з'являється,являється| тільки|лише| пристрій|устрій|, а кінцеві|скінченні| точки — це суб-адреси| з|із| номерами від 1 до 240.

Зв'язки між кінцевими|скінченними| точками зберігаються у вигляді таблиці зв'язків, яка запам'ятовується в пристрої|устрої|, від якого виходять команди управління, якщо пристрій|устрій| має достатню для цього кількість|місткість| пам'яті. Таблиця зв'язків може також зберігатися в допоміжному пристрої|устрої|.

Прагнучи забезпечити сумісність пристроїв|устроїв| різних виробників в ZigBee-системі|, стандарт пропонує стандартні профілі, які містять|утримують| стандартні набори кластерів. У разі, коли стандартні профілі не задовольняють потребам системного інтегратора, він може створити свій, призначений для користувача, профіль, включаючи визначення кластерів.

ЛЕКЦІЯ 13. МЕРЕЖА WI-FI| І IEEE| 802.11