Ma `lumot

IEEE 802.15.4 standarti: o'quv qo'llanma / primer

IEEE 802.15.4 standarti: o'quv qo'llanma / primer


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

IEEE 802.15.4 - bu arzon narxlardagi, kam quvvatli simsiz ulanish tarmoqlari uchun OSI modelidagi ramka va pastki qatlamlarni ta'minlash uchun ishlab chiqilgan standart.

IEEE 802.15.4 MAC va PHY qatlamlarini taqdim etadi, yuqori qatlamlarni Thread, Zigbee, 6LoWPAN va boshqa ko'plab yuqori standartlar uchun ishlab chiqilishini qoldiradi.

Natijada, IEEE 802.15.4 boshqa standartlar e'tiborini jalb qilmaydi, ammo shunga qaramay u ko'plab standartlar uchun asos bo'lib xizmat qiladi va shunga ko'ra, birinchi qarashda ko'rinadiganidan ancha kengroq joylashtirilgan.

Kam quvvat 802.15.4-ning asosiy elementlaridan biridir, chunki u uzoq sensorlar batareyalar quvvati bilan ishlashi kerak bo'lgan ko'plab sohalarda ishlatiladi, ehtimol yillar davomida e'tibor bermasdan.

IEEE 802.15.4 asoslari

IEEE 802.15.4 standarti simsiz shaxsiy tarmoq WPAN uchun quyi tarmoq qatlamlarini ta'minlashga qaratilgan. Asosiy talablar - bu qurilmalar o'rtasida arzon va past tezlikda hamma joyda aloqa qilish.

IEEE 802.15.4 IEEE 802.11 kabi tez-tez ishlatiladigan oxirgi foydalanuvchilarga yo'naltirilgan tizimlar bilan raqobatlashishni maqsad qilmaydi, bu erda xarajatlar unchalik katta bo'lmagan va undan yuqori tezlik talab qilinadigan va quvvat unchalik muhim bo'lmasligi mumkin. Buning o'rniga IEEE 802.15.4 infratuzilmasi juda kam bo'lgan yaqin atrofdagi qurilmalarning juda arzon narxlardagi aloqasini ta'minlaydi.

IEEE 802.15.4 kontseptsiyasi taxminan 10 metrgacha bo'lgan masofani uzatish va ma'lumotlarni uzatishning maksimal tezligi 250 kbps / s ni tashkil qiladi. Narxlarni pasaytirish yuqori darajada o'rnatilgan qurilmalar echimlarini talab qiladi deb o'ylab, IEEE 802.15.4-ning umumiy kontseptsiyasi bunga mos ravishda ishlab chiqilgan.

IEEE 802.15.4 standarti

IEEE 802.15.4 standarti bir qator versiyalardan o'tdi. Bunga qo'shimcha ravishda, IEEE 802.15.4 standartining turli xil fizik qatlamlarini va boshqalarni hisobga olish uchun bir qator variantlari mavjud. Ular quyida jadvalda keltirilgan.


IEEE 802.15.4 standart xulosasi
IEEE 802.15.4 versiyasiTafsilotlar va sharhlar
IEEE 802.15.4 - 2003 yilBu IEEE 802.15.4 standartining dastlabki chiqarilishi edi. Ikkita turli xil PHY-ni taqdim etdi - biri 868 va 915 MGts past chastota diapazonlari uchun, ikkinchisi esa 2,4 gigagerts uchun.
IEEE 802.15.4 - 2006 yilIEEE 802.15.4 standartining 2006 yildagi chiqarilishi quyi chastota diapazonlarida erishiladigan ma'lumotlar tezligini oshirishni nazarda tutgan. Standartning ushbu versiyasi PHY-ni 868 va 915 MGts uchun yangilagan. Bundan tashqari, ishlatilishi mumkin bo'lgan to'rtta yangi modulyatsiya sxemalari aniqlandi - uchta past chastota diapazonlari uchun, ikkinchisi esa 2,4 gigagerts uchun.
IEEE 802.15.4aIEEE 802.15.4 standartining ushbu versiyasida ikkita yangi PHY aniqlandi. Ulardan biri UWB texnologiyasidan foydalangan, ikkinchisi esa 2,4 gigagertsli chastotada tarqaladigan spektrdan foydalanish uchun mo'ljallangan.
IEEE 802.15.4c2,4 GGts, 868 MGts va 915 MGts, UWB va Xitoyning 779-787 MGts chastotasi uchun yangilanishlar.
IEEE 802.15.4d2,4 gigagertsli, 868 MGts, 915 MGts va yaponcha 950 - 956 MGts chastotali.
IEEE 802.15.4eUshbu versiya ISA SP100.11a dasturini qo'llab-quvvatlash uchun IEEE 802.15.4 uchun MAC yaxshilanishlarini aniqlaydi.
IEEE 802.15.4fBu UWB, 2,4 gigagertsli diapazon va 433 MGts uchun yangi PHYlarni aniqlaydi
IEEE 802.15.4gBu aqlli mahalla tarmoqlari uchun yangi PHYlarni aniqlaydi. Ular orasida energetika sohasi uchun aqlli tarmoq dasturlari kabi dasturlar bo'lishi mumkin. U 902 - 928 MGts chastotasini o'z ichiga olishi mumkin.

Standartning yangi versiyalari har qanday yuqori qatlam standartlaridan foydalanish uchun mavjud bo'lsa-da, Zigbee hali ham IEEE 802.15.4 standartining 2003 yildagi dastlabki versiyasidan foydalanadi.


IEEE 802.15.4 dasturlari

IEEE 802.15.4 texnologiyasi turli xil yuqori qatlam standartlari uchun ishlatiladi. Shunday qilib, asosiy fizik va MAC qatlamlari allaqachon aniqlangan bo'lib, ular yuqori qatlamlarni ishlatilayotgan tizim tomonidan ta'minlanishiga imkon beradi.


IEEE 802.15.4 olingan standartlar
Ilova yoki tizimIEEE 802.15.4 ilovasi yoki tizimining tavsifi
ZigbiZigbee Zigbee Alliance tomonidan qo'llab-quvvatlanadi va yorug'lik, isitish va boshqa ko'plab dasturlarni o'z ichiga olgan boshqaruv dasturlari uchun past quvvatli radio tizim uchun zarur bo'lgan yuqori darajalarni ta'minlaydi.
Simsiz HARTWirelessHART - bu 2,4 gigagertsli ISM diapazonida foydalanish uchun HART Communication Foundation tomonidan ishlab chiqilgan ochiq standart simsiz tarmoq texnologiyasi. Tizim pastki qatlamlar uchun IEEE802.15.4 dan foydalanadi va vaqtni sinxronlashtirgan, o'zini o'zi tashkil etuvchi va o'z-o'zini tiklaydigan mash me'morchiligini ta'minlaydi.
RF4CERF4CE, iste'molchilar elektroniği uchun radio chastotasi Zigbee alyansi bilan birlashdi va audio-vizual dasturlar uchun, asosan qutilarga, televizorlarga va shunga o'xshashlarga o'rnatilgan ichki dasturlar uchun past quvvatli radio boshqaruvini ta'minlashga qaratilgan. Mavjud boshqaruv bilan taqqoslaganda, u rivojlangan aloqa va vositalarni va'da qiladi.
MiWiMiWi va unga qo'shilgan MiWi P2P tizimlari Microchip Technology tomonidan ishlab chiqilgan. Ular ma'lumotlar uzatishning past tezligi va qisqa masofaga, arzon tarmoqlarga mo'ljallangan bo'lib, ular sanoat monitoringi va boshqaruvi, uy va binolarni avtomatlashtirish, masofadan boshqarish va hisoblagichlarni avtomatik o'qish kabi dasturlarga mo'ljallangan.
ISA100.11aUshbu standart ISA tomonidan ochiq standart simsiz tarmoq texnologiyasi sifatida ishlab chiqilgan va u sanoat avtomatizatsiyasi uchun simsiz tizim sifatida tavsiflanadi, shu jumladan jarayonlarni boshqarish va boshqa tegishli dasturlar.
6LoWPANBu juda noodatiy nom "IPv6 orqali past quvvatli simsiz shaxsiy tarmoq tarmoqlari" ning qisqartmasi bo'lib, bu IEEE 802.15.4 bazasidan foydalanadigan, ammo Ipv6 ko'rinishidagi paketli ma'lumotlardan foydalanadigan tizim.

IEEE 802.15.4 standarti pastki darajadagi tizim sifatida IEEE 802.15.4 texnologiyasidan foydalanadigan ba'zi bir yuqori darajadagi standartlar va Zigbee kabi tizimlar kabi taniqli bo'lmasligi mumkin, ammo bu juda muhimdir. U turli xil tizimlarni qamrab oladi va shu sababli yangi yondashuvni ta'minlaydi - faqat pastki qatlamlarni ta'minlaydi va boshqa tizimlarga tegishli dastur uchun moslangan yuqori qatlamlarni taqdim etish imkoniyatini beradi.

IEEE 802.15.4 chastotalari va chastota diapazonlari

IEEE 802.15.4 chastota diapazonlari butun dunyo bo'ylab mavjud litsenziyasiz bepul radiostansiyalarga mos keladi. Mavjud diapazonlardan 2,4 gigagertsli chastota (2 400 MGts) global miqyosda mavjudligini hisobga olgan holda eng keng tarqalgan bo'lib foydalanilmoqda va bu ko'plab iqtisodiy tejamkorliklarni keltirib chiqaradi.


IEEE 802.15.4 chastotali kanal haqida ma'lumot
Chastota diapazoni (MGts)Kanallar mavjudO'tkazish imkoniyati mavjud (kbps)Mintaqadan foydalanishga ruxsat beriladi
868 - 868.6120Evropa
902 - 92810 (2003 yil)
30 (2006 rel)
30AQSH
2 40016250Global

Raqamli dividend va boshqa mamlakatlar IEEE 802.15.4ni qabul qilish va ulardan foydalanish kabi muammolar natijasida yangi ajratmalar paydo bo'lganda, boshqa chastotalar va diapazonlar ko'rib chiqilmoqda. Bunga quyidagilar kiradi: Xitoyda 314-316 MGts, 430-434 MGts va 779-787 MGts chastotalar va Yaponiyada 950 MGts-956 MGts chastota diapazoni. IEEE 802.15.4 ning UWB variantlari uchun boshqa chastotalar ham ko'rib chiqilmoqda.

IEEE 802.15.4 modulyatsiya formatlari

2003 yilda chiqarilgan asl standartda IEEE 802.15.4 uchun ikki xil modulyatsiya sxemalari mavjud edi. Ushbu ikkala havo interfeysi yoki radio interfeysi konfiguratsiyasi to'g'ridan-to'g'ri ketma-ket tarqaladigan spektrga, DSSS texnikasiga asoslangan. Pastroq chastota diapazonlari uchun kanalning kengligi kichikroq bo'lsa, ma'lumotlarning tezligi pastroq bo'ladi, 2,4 gigagerts chastotada ishlatiladigan format ma'lumotlarni 250 kbit / s gacha uzatish imkoniyatini beradi.

2006 yilda 802.15.4 standartining chiqarilishi havo interfeysining bir qator yo'nalishlari va modulyatsiya sxemalarini yangiladi. To'rt xil fizik qatlam aniqlangan edi. Uchtasi DSS yondashuvini ikkilik yoki ofsetli to'rtburchak fazani almashtirish klavishi yordamida, BPSK va OQPSK dan foydalangan. Ixtiyoriy jismoniy qatlam yondashuvi amplituda sift klavishi yordamida aniqlandi, ASK.

IEEE 802.15.4 MAC-ga umumiy nuqtai

IEEE 802.15.4 MAC qatlamining maqsadi PHY yoki fizik qatlam va dastur qatlami o'rtasida interfeysni ta'minlashdir. IEEE 802.15.4 dastur qatlamini belgilamaganligi sababli, bu odatda Zigbee, RF4CE, MiWi va boshqalar kabi dastur tizimidir.

IEEE 802.15.4 MAC ikkita element yordamida dastur qatlamiga interfeysni taqdim etadi:

  • MAC boshqaruv xizmati: Bunga MAC Layer Management Entity, MLME deyiladi. U qatlamlarni boshqarish funktsiyalari chaqirilishi yoki ularga kirishi mumkin bo'lgan xizmat interfeyslarini taqdim etadi. IEEE 802.15.4 MAC MLME shuningdek, MAC qatlami uchun ob'ektlar ma'lumotlar bazasini boshqarish uchun javobgardir. Ushbu ma'lumotlar bazasi MAC qatlami PAN ma'lumot bazasi yoki PIB deb nomlanadi. MLME shuningdek ma'lumotlar tashish faoliyati uchun MCPS xizmatlaridan foydalanish huquqiga ega.
  • MAC ma'lumot xizmati: Ushbu MAC umumiy port qatlami, MCPS deb nomlangan. IEEE 802.15.4 MAC tarkibidagi ushbu tashkilot tengdoshli MAClar o'rtasida ma'lumotlar tashish xizmatlarini taqdim etadi.

IEEE 802.15.4 tarmoq topologiyalari

IEEE 802.15.4 doirasida ishlatilishi mumkin bo'lgan tarmoq topologiyasining ikkita asosiy shakli mavjud. Ushbu tarmoq topologiyalari turli xil ilovalar uchun ishlatilishi va turli xil afzalliklarni taklif qilishi mumkin.

Ikkita IEEE 802.15.4 tarmoq topologiyasi:

  • Yulduzli topologiya: Nomi IEEE 802.15.4 tarmoq topologiyasining boshlang'ich formatini nazarda tutganidek, boshqa barcha tugunlar aloqa qiladigan PAN koordinatori deb nomlangan bitta markaziy tugunga ega.
  • Peer to Peer tarmoq topologiyasi: Ushbu tarmoq topologiyasi shaklida hali ham PAN koordinatori deb ataladigan narsa mavjud, ammo aloqa turli tugunlar o'rtasida bo'lishi mumkin va koordinator orqali emas.

Tarmoqda mavjud bo'lishi mumkin bo'lgan har xil turdagi qurilmalarni aniqlashga arziydi. Uch turi mavjud:

  • FFD: To'liq ishlaydigan qurilma - to'liq darajadagi funktsional imkoniyatlarga ega bo'lgan tugun. U ma'lumotlarni yuborish va qabul qilish uchun ishlatilishi mumkin, ammo boshqa tugunlardan ma'lumotlarni yo'naltirishi mumkin.
  • RFD: Redukted Function Device - funksionalligi pasaytirilgan qurilma. Odatda bu sensor yoki kalit bo'lishi mumkin bo'lgan tugun tugmasi. RFD faqat FFD bilan gaplashishi mumkin, chunki ularda yo'riqnoma funktsiyasi mavjud emas. Thee qurilmalari juda kam quvvatli qurilmalar bo'lishi mumkin, chunki ular boshqa trafikni yo'naltirishga hojat yo'q va ular ishlatilmaganda uxlash rejimiga o'tkazilishi mumkin.

    Ushbu RFDlar ko'pincha bolalar qurilmalari sifatida tanilgan, chunki ular bilan aloqa qilish uchun boshqa ota-ona qurilmalari kerak.

  • Koordinator: Bu IEEE 802.15.4 tarmog'ini boshqaradigan tugun. Bu FFDning maxsus shakli. Oddiy FFD funktsiyalaridan tashqari u IEEE 802.15.4 tarmog'ini o'rnatadi va tarmoq koordinatori yoki menejeri vazifasini bajaradi.

Ushbu ta'riflar dastlab Zigbee-da foydalanish uchun yaratilgan, ammo ulardan foydalanish endi IEEE 802.15.4 tarmoq terminologiyasi bilan kiritilgan.


IEEE 802.15.4 yulduz topologiyasi

Yulduzli topologiyada har xil tugunlar faqat markaziy PAN koordinatori bilan gaplashishi shart. Tugunlar FFD bo'lsa ham va yulduzlar tarmog'ining topologiyasida bir-birining chegarasida bo'lsa ham, ular faqat koordinator tuguni bilan aloqa qilishlari mumkin.

Yulduzli tarmoq topologiyasiga ega bo'lish, bosib o'tiladigan umumiy masofani cheklaydi. Bu bitta hop bilan cheklangan.


IEEE 802.15.4 peer to peer topology

Peer to peer yoki p2p tarmoq topologiyasi yulduz tarmoq topologiyasiga nisbatan bir qator afzalliklarni beradi. Tarmoq koordinatori bilan aloqa qilishdan tashqari, qurilmalar ham bir-biri bilan aloqa qilish imkoniyatiga ega. FFDlar ma'lumotlarni yo'naltirishga qodir, RFDlar esa oddiy aloqani ta'minlay oladilar.

Ma'lumotlarni FFD tugunlari orqali yo'naltirish mumkinligi tarmoqni qamrovini ko'paytirishni anglatadi. Faqatgina umumiy masofani oshirish mumkin emas, balki asosiy tarmoq koordinatoridan niqoblangan tugunlar o'zlarining ma'lumotlarini u bilan bog'lanishlari mumkin bo'lgan boshqa FFD tugunlari orqali yo'naltirishlari mumkin.

Simsiz va simli aloqa mavzusi:
Mobil aloqa asoslari2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT simsiz telefonlarNFC - Dala yaqinidagi aloqaTarmoq ishi asoslari CloudEthernetSerial ma'lumoti nimaUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNVVD-WAN
Simsiz va simli aloqaga qaytish


Videoni tomosha qiling: IEEE Wireless Personal Area Networks - Part 1 (May 2022).