Программно-аппаратное обеспечение беспроводной ЛВС системы контроля

Информация » Беспроводная система контроля подвижного железнодорожного состава » Программно-аппаратное обеспечение беспроводной ЛВС системы контроля

Страница 1

Архитектура стека ZigBee

Стек протоколов ZigBee построен по принципу иерархической семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах OSI (Open System Interconnection). Стек включает в себя уровни стандарта IEEE 802.15.1, отвечающие за реализацию канала связи, и программные сетевые уровни и уровни поддержки приложений, определенные спецификацией Альянса ZigBee [1].

Архитектура стека ZigBee/802.15.4 представлена на рисунке 1. Стандарт IEEE 802.15.4 определяет уровень доступа к среде (MAC) и физический уровень передачи данных в среде распространения (PHY), т.е. нижние уровни протокола беспроводной передачи данных [2]. Альянс определяет программные уровни стека ZigBee от уровня канала передачи данных (DLC) до уровня профилей устройств (ZigBee Profiles).

Прием и передача данных по радиоканалу осуществляется на физическом уровне PHY, определяющем рабочий частотный диапазон, тип модуляции, максимальную скорость, число каналов: O-QPSK - квадратичная фазовая манипуляция со смещением для диапазона 2,4 ГГц (16 каналов, 250 Кбит/с), BPSK - двоичная фазовая манипуляция для частот 915 МГц (10 каналов, 40 Кбит/с) и 868 МГц (1 канал, 20 Кбит/с). Уровень PHY осуществляет активацию/ дезактивацию приемопередатчика, детектирование энергии принимаемого сигнала на рабочем канале, выбор физического частотного канала, индикацию качества связи при получении пакета данных и оценку свободного канала для реализации протокола CSMA-CA (протокол множественного доступа к среде с контролем несущей и предотвращением коллизий). Важно понимать, что стандарт 802.15.4 - это физическое радио (микросхема радиоприемопередатчика), a ZigBee - это логическая сеть и программный стек, обеспечивающие функции безопасности и маршрутизации.

Далее в структуре стека ZigBee следует уровень контроля доступа к среде IEEE 802.15.4 MAC (рисунок 6.13). Характеристики MAC уровня:

— 64-битная IEEE адресация, 16-битная адресация внутри локальных сетей (теоретически максимальное количество устройств в сети , организация простых сетей при использовании 16-битной локальной адресации с более чем 65 тыс. (216) устройств). Способы адресации:

— идентификаторы: сетевой ID + ID устройства (топология «Звезда»);

— идентификатор Отправителя/Получателя (передача между равноправными узлами);

— вхождение в сеть/выход из сети, автоматическая/полуавтоматическая организация сети;

— формат пакетов сообщений сети ZigBee, максимальная полезная загрузка одного пакета данных составляет 104 байта данных, максимальная длина кадра равна 127 байт;

— уровни безопасности:

— свободный доступ к сети;

— список контроля доступа;

— таймеры определения задержек при передаче и актуальность пакетов данных;

— шифрование с использованием 128 битного симметричного ключа AES;

— механизм доступа в сеть, функции временного разделения и гарантированных временных интервалов, доступ к каналу посредством протокола CSMA-CA;

— поддержка сетевых топологий, включая соединения типа «точка — точка», «звезда», многоячейковой и кластерной топологий;

— оповещение о поступлении пакета данных, подтверждение приема (АСК), 16 битный контроль ошибок (CRC);

— поддержка трех классов устройств;

— пакетный/потоковый режимы передачи.

Механизмы доступа в сеть

Оптимизация энергопотребления является приоритетной задачей при построении ZigBee сетей. Одним из решений этой задачи является стратегия связи, основанная на передаче данных только при их поступлении и последующее ожидание подтверждения в случае успешного приема пакета со стороны адресата. При этом каждое устройство может инициировать передачу в любой момент. Очевидным недостатком данного метода является вероятность интерференции при одновременной передаче данных несколькими устройствами. Однако возможность наложения сводится к минимуму благодаря крайне малой длительности активного цикла устройства, случайности момента передачи и, как правило, небольшим объемам передаваемой информации. Надежность соединения повышается за счет использования протокола CSMA-CA.

Стратегия простого множественного доступа применима только к соединениям типа «точка — точка» или «звезда». Она подходит не всем приложениям. Для предотвращения нежелательного взаимодействия возможно использование протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA). Технология ZigBee/802.15.4 гарантирует временные интервалы по принципу схожему с технологией TDMA, но использование данного разделения возможно только совместно с режимом синхронизации и временного разделения, что является более сложным и менее энергоэффективным алгоритмом по сравнению с обычным TDMA доступом [].

Страницы: 1 2 3 4 5 6

Актуальное на сайте:

Судовые документы, необходимые для перевозки угля
Судовые документы: · Свидетельство о соответствии судна требованиям правила 54 гл. II-2 МК СОЛАС · Свидетельство о пригодности судна для перевозки навалочного груза Свидетельство о соответствии судна требованиям правила 54 гл. II-2 МК ...

Расчет производственной программы по количеству воздействий
Коэффициент технической готовности стр. 23 [4] £t = 1 / (1 + (lcc * d)/ 1000) (14) £t = 1 / (1 + 150 * (0,65 / 1000) = 0,84 Коэффициент использования парка стр. 20 [2] £и = (Дрг / Ди) * £t * Ки (15) Где: Дрг – ...

Влияние технического состояния сборочной единицы на безопасность движения
От исправности и четкости работы контакторов зависит надежность и безотказность работы ТПС. Поэтому все контакторы должны обеспечивать хороший контакт, четкую работу системы дугогашения и привода, быть надежно закреплены и защищены от про ...

Автомобильные дизельные топлива

Для автомобильных дизельных двигателей выпускаются топлива на базе керосиновых, газойлевых и соляровых дистилляторов прямой перегонки нефти. Для снижения содержания серы используют гидроочистку и депарафинизацию.

Продолжить чтение »