Interfețe de comunicație -...
Transcript of Interfețe de comunicație -...
Interfețe de comunicație
•Interfețe seriale•Interfețe paralele•Interfețe fără fir
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 1
Interfețe fără fir
IrDA
Bluetooth
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
ZigBee
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 2
IrDA (1)
•Consorțiul IrDA – Infrared Data Association, www.irda.orgStandarde elaborate pentru comunicarea între un calculator și perifericeVersiunea 1.0 (1994) provine de la interfaţa HP-SIR (Hewlett-Packard Serial Infra Red)Ideea: înlocuirea interfeței seriale → comunicație asincronă, maxim 115.200 biți/sRatele de transfer au crescut la 16 Mbiți/s, 100 Mbiți/s şi 1 Gbit/s
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 3
IrDA (2)
•Interfața fizicăImpulsuri de lumină invizibilă (infraroșu)
Lungimea de undă: 850 .. 900 nm•Lumina vizibilă: 400 nm (violet) .. 700 nm (roșu)
Distanța: ~ 1 m (putere redusă: 0,2 m)
Unghiul conului de lumină: 15 .. 30
Comunicație bidirecțională semiduplex
Viteza inițială: 9.600 biți/s•Viteza este negociată între echipamente
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 4
IrDA (3)
Categorii de viteze: SIR, MIR, FIR, VFIR, UFIR,Giga-IR
SIR (Serial InfraRed): vitezele permise de interfața RS-232 (2,4 Kbiți/s .. 115,2 Kbiți/s)
MIR (Medium Infrared): 576 Kbiți/s .. 1,152 Mbiți/s
FIR (Fast InfraRed): 4 Mbiți/s
VFIR (Very Fast InfraRed): 16 Mbiți/s
UFIR (Ultra Fast InfraRed): 96 Mbiți/s
Giga-IR: 512 Mbiți/s și 1 Gbit/sSisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 5
IrDA (4)
•ModulațiaFiecărui bit i se alocă un interval de transmisie
(celulă de bit)•Pentru 9600 biți/s → 104,2 s•Pentru 1,152 Mbiţi/s → 1,157 s
RZI (Return to Zero Invert)•Pentru viteze de până la 1,152 Mbiți/s•Bit 0: impuls cu durata de între 1,41 s și 3/16 din
celulă•Bit 1: absența impulsului•Pentru șiruri lungi de 1, se inserează impulsuri → “bit
stuffing”
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 6
IrDA (6)
PPM (Pulse Position Modulation)•Pentru viteza de 4 Mbiți/s (FIR)
•Poziția impulsului în celulă codifică o secvență de biți
•Varianta utilizată: 4 poziții, celule cu 2 biți codificați → 4PPM
•Intervalul pentru un simbol: 4 x 125 ns = 500 ns
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 8
Biți codificați Simbol 4PPM
0 0 1 0 0 0
0 1 0 1 0 0
1 0 0 0 1 0
1 1 0 0 0 1
IrDA (7)
RLL (1, 13) (Run Length Limited) •Pentru viteza de 16 Mbiți/s (VFIR)
•Asigură un consum eficient de energie
•Factorul de umplere mediu: 26%
Codificarea 8b/10b•Pentru viteza de 96 Mbiți/s (UFIR)
ASK (Amplitude-Shift Keying)•Pentru vitezele de 512 Mbiți/s și 1 Gbit/s (Giga-IR)
•Modulația în amplitudine a unui semnal purtător
•Se utilizează variantele 2-ASK și 4-ASK
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 9
IrDA (9)
•IrPHY (Infrared Physical Layer)
Nivelul fizic
Specificații pentru transmițătoare și receptoare
•IrLAP (Infrared Link Access Protocol)
Nivelul legăturii de date
Bazat pe protocolul HDLC (High-level Data LinkControl)
Descoperirea dispozitivelor care pot comunica
Rezolvarea conflictelor de adresareSisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 11
IrDA (10)
Inițierea comunicației între un dispozitivprimar și un dispozitiv secundar•Conexiuni punct la punct sau punct la multipunct
•Ajustarea parametrilor comunicației în funcție de posibilitățile dispozitivului secundar
Transferul datelor •Detectarea erorilor de transfer
•Retransmisia datelor eronate
Controlul fluxului de date
Deconectarea Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 12
IrDA (11)
•IrLMP (Infrared Link Management Protocol)Protocolul LM-MUX (Link Management
Multiplexer) •Permite mai multe canale logice multiplexate
•Conexiuni LSAP (Link Service Access Point)
Protocolul LM-IAS (Link Management Information Access Service) •Permite interogarea unui dispozitiv de către un altul
pentru determinarea serviciilor disponibile
•Parametrii pentru stabilirea conexiunii sunt descriși ca atribute ale unui obiect
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 13
IrDA (12)
•TinyTP (Tiny Transport Protocol)Controlul fluxului de date la nivel de aplicație, deasupra protocolului LM-MUX •Controlul fluxului de date la nivelul IrLAP pentru
un canal multiplexat poate conduce la blocaje
Transportul mesajelor prin segmentare și re-asamblare
•IrCOMMEmularea porturilor seriale RS-232 și paralele Aplicațiile existente pot utiliza conexiuni IrDA
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 14
IrDA (13)
•IrOBEX (IrDA Object Exchange Protocol)Protocol binar care permite transferul simplu al
obiectelor de date între dispozitive
Obiectele sunt definite în mod flexibil: fișiere, informații de diagnostic, cărți de vizită etc.
•IrTran-P (Infrared Transfer Picture)Comunicație pentru aparate foto digitale
SCEP (Simple Command Execute protocol) stabilește o sesiune bazată pe IRCOMM
bFTP (Binary FTP) transferă un fișier în formatul UPF (Uni Picture Format)
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 15
IrDA (14)
•Echipamente IrDACamere digitale
Imprimante
Calculatoare portabile (laptop, PDA)
Telefoane mobile
Aparate ale electronicii de consum
•AvantajeCosturi reduse
Energie consumată redusă
Viteză ridicată
14.11.2017 Sisteme de calcul dedicate (03-4) 16
Interfețe fără fir
IrDA
Bluetooth
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
ZigBee
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 17
Bluetooth (1)
•Specificații elaborate la firma Ericsson
•Specificații formalizate de Bluetooth Special Interest Group (1998), www.bluetooth.org
•Permite comunicarea pe distanțe scurte între dispozitive mobile prin unde radio
•Un canal radio este partajat de un grup de dispozitive sincronizate piconetMaster (M): asigură ceasul pentru sincronizare
cu perioada de 312,5 s; fantă: 2x312,5 = 625 s
Slave (S): maxim 7 dispozitiveSisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 18
Bluetooth (2)
•Datele sunt transmise în pacheteDurata pachetelor: 1, 3 sau 5 fante
Master: transmite în fantele cu număr par și recepționează în fantele cu număr impar
•Se utilizează un semnal purtător modulat de către datele care trebuie transmiseSalt de frecvență: frecvența este comutată de
1600 ori pe secundă permite evitarea interferențelor
•Transmisie duplex cu divizarea timpului (TDD –Time Division Duplex)
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 19
Bluetooth (3)
•Semnale de ceasFiecare dispozitiv Bluetooth are propriul ceas intern
Dispozitivul M setează frecvența tuturor dispozitivelor S cu care comunică•Preambulul fiecărui pachet conține informații
pentru sincronizarea ceasurilor
•Se memorează diferența între frecvențe; nu se modifică frecvențele de ceas ale dispozitivelor S
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 20
Bluetooth (4)
•Frecvențe radioSe utilizează banda de frecvență alocată pentru echipamente industriale, științifice și medicale (ISM – Industrial, Scientific andMedical)2,400 .. 2,480 GHz ca și IEEE 802.11Banda de frecvență este împărțită în 79 de canale, cu lățimea de 1 MHz fiecare•23 de canale în Franța, Spania, Japonia
Frecvența este comutată în mod pseudo-aleator
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 21
Bluetooth (5)
•Clase de dispozitiveDefinite pe baza puterii transmițătoruluiClasa 1: maxim 100 mW; ~ 100 mClasa 2: maxim 2,5 mW; ~ 10 mClasa 3: maxim 1 mW; ~ 1 m
•Versiuni ale standardelor BluetoothVersiunile 1.0 și 1.0B (1999)
•Probleme de interconectare între echipamenteVersiunea 1.1 (2002)
•Standardul IEEE 802.15.1-2002•S-au corectat erorile din versiunea 1.0B•Posibilitatea utilizării canalelor necriptate
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 22
Bluetooth (6)
Versiunea 1.2 (2003)•Standardul IEEE 802.15.1-2005•Conectarea mai rapidă între dispozitive•Viteze de până la 721 Kbiți/s• Îmbunătățirea calității legăturilor audio prin
retransmisia pachetelor eronate
Versiunea 2.0 + EDR (2004)•Modul EDR (Enhanced Data Rate): 2 sau 3 Mbiți/s•Modulaţia GFSK (Gaussian Frequency-Shift Keying) și
PSK (Phase-Shift Keying), cu variantele DQPSK (Differential Quadrature PSK) și 8-DPSK (Eight-Differential PSK)
•Energie consumată mai redusă
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 23
Bluetooth (7)
Versiunea 2.1 + EDR (2007)•Reîmprospătarea dinamică a cheilor de criptare
•SSP (Secure Simple Pairing): conectarea mai sigură și mai simplă între dispozitive
Versiunea 3.0 + HS (2009)•Modul HS (High Speed): viteze de până la 24 Mbiți/s
•Facilitatea AMP (Alternate MAC/PHY): vitezele superioare se obțin prin alte medii de comunicație
•Posibilități: 802.11 sau UWB (Ultra-Wideband)
•Varianta UWB, dezvoltată de WiMedia Alliance, a fost abandonată
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 24
Bluetooth (8)
Versiunea 4.0 (2010)•Conține specificațiile pentru Classic Bluetooth,
Bluetooth HS și Bluetooth Low Energy•Bluetooth HS se bazează pe mediul MAC/PHY
802.11•Bluetooth Low Energy se bazează pe tehnologia
Bluetooth ULP (Ultra Low Power) dezvoltată de Nokia prin Wibree Forum
•Numele Bluetooth ULP și Wibree au fost abandonate
•Nume de marketing utilizat: Bluetooth Smart•Versiunea 4.0 conține modificările necesare pentru
facilitarea modurilor Bluetooth Low EnergySisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 25
Bluetooth (9)
Bluetooth Low Energy•Bluetooth LE, BLE, Bluetooth Smart•Subset al standardului Bluetooth 4.0•Utilizează o nouă stivă de protocoale •Două tipuri de implementări: mod unic, mod dual•Mod unic: este implementată numai noua stivă de protocoale
BLE•Mod dual: funcționalitatea BLE este integrată într-un controler
Bluetooth clasic
•Bluetooth Smart Ready: indică un dispozitiv cu modul dual, compatibil cu dispozitive clasice și BLE
•Bluetooth Smart: indică un dispozitiv cu modul unic BLE
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 26
Bluetooth (10)•Energia consumată este o fracțiune din cea a variantei
Bluetooth clasice
•Utilizează aceeași bandă de frecvență de 2,4 GHz 40 de canale de 2 MHz, modulația GFSK
•Descoperire simplă a dispozitivelor
•Transferuri de date fiabile prin conexiuni criptate
•Costuri reduse
•Aplicații: asistență medicală, sport și fitness, dispozitive de securitate și proximitate
•Profiluri pentru diferite domenii•Aparate medicale: măsurarea tensiunii arteriale, a glicemiei
•Echipamente pentru sport și fitness
•Senzori de proximitate
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 27
Bluetooth (11)
Versiunea 4.1 (2013)•Actualizare software a specificațiilor 4.0
• Îmbunătățiri: suport crescut pentru standardul de comunicație LTE; posibilitatea unor roluri multiple ale dispozitivelor
Versiunea 4.2 (2014) • Introduce facilități pentru IoT (Internet of Things)
•Extensia lungimii pachetelor de date pentru Bluetooth LE
•Conexiuni securizate pentru Bluetooth LE
•Conectivitate IP pentru dispozitive Bluetooth Smart prin profilul IPSP (Internet Protocol Support Profile)
•Opțiune de conectare IPv6 pentru implementări IoT
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 28
Bluetooth (12)
Versiunea 5 (2016) •Noile facilități sunt destinate în primul rând
tehnologiei IoT
•Pentru transmisiunile Bluetooth LE, comparativ cu versiunile 4.x:•Distanța este mai mare de patru ori
•Viteza este dublă
•Funcții pentru servicii fără conectare destinate conexiunilor Bluetooth LE •Informații dependente de locație
•Navigație
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 29
Bluetooth (13)
•AvantajeSpecificații deschise răspândire largă
Utilizare simplă: profiluri; rețea ad-hoc
Banda de frecvență nu necesită licență
Comparativ cu IrDA: distanță mai mare; dispozitivele se pot afla în încăperi diferite
Comparativ cu IEEE 802.11: cost și energie consumată mai reduse
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 30
Bluetooth (14)
•DezavantajeProbleme de securitate
Comparativ cu IrDA: •Cost și energie consumată mai mare
•Viteze mai reduse
•Rata de erori mai mare
Comparativ cu IEEE 802.11: •Viteze mai reduse
•Distanțe mai mici
•Nivel de securitate mai redus Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 31
Interfețe fără fir
IrDA
Bluetooth
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
ZigBee
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 32
IEEE 802.11 (1)
•Set de standarde elaborate de grupul de lucru 11 al comitetului de standarde IEEE LAN/MAN (IEEE 802)
•Versiunea de bază curentă: IEEE 802.11-2007
•IEEE 802.11a .. IEEE 802.y: amendamente ale standardului original IEEE 802.11-1997
•Cele mai utilizate: 802.11b, 802.11g
•Comunicație în benzile de: 2,4; 3,6; 5 GHz
•Diferite tehnici de modulare
•Același protocol de bazăSisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 33
IEEE 802.11 (2)
•Standardul original IEEE 802.11-1997 Rate de transfer de 1 și 2 Mbiți/s
Transmisie în infraroșu – neimplementată
Transmisie radio cu spectru distribuit •Salt de frecvență (frequency-hopping): modificarea
rapidă a frecvenței semnalului purtător •Secvență directă (direct-sequence): modulația fazei
semnalului purtător cu un semnal de zgomot
Banda de frecvență ISM de 2,4 GHz
Protocolul de acces CSMA-CA (Carrier SenseMultiple Access with Collision Avoidance)
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 34
IEEE 802.11 (3)
•IEEE 802.11b-1999Rate de transfer: 1; 2; 5,5; 11 Mbiți/sRata de transfer tipică: ~5 Mbiți/sDistanța (interior): ~30 m la 11 Mbiți/sTransmisie: spectru distribuit cu secvență directă în banda de 2,4 GHz•Codificare prin coduri complementare CCK
(Complementary Code Keying)•Un simbol: opt perechi de biți; pentru fiecare
pereche se utilizează modulația prin decalare de fază în cuadratură QPSK (Quadrature PSK)
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 35
IEEE 802.11 (4)
Configurație punct la multipunct: un punct de acces comunică cu mai mulți clienți
Selecția adaptivă a vitezei: reducerea ratei de transfer la scăderea calității semnalului•La vitezele de 1 și 2 Mbiți/s se utilizează modulația
DQPSK (Differential QPSK) din standardul original
Extensii 802.11b+: rata maximă 22 Mbiți/s•Utilizează o codificare elaborată de Texas Instruments
•Simbolul care codifică un bit depinde de biții precedenți
•Modulație 8-PSK
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 36
IEEE 802.11 (5)
•IEEE 802.11g-2003 Rate de transfer: •1; 2 Mbiți/s (DQPSK)•5,5; 11 Mbiți/s (CCK)•6; 9; 12; 18; 24; 36; 48; 54 Mbiți/s (OFDM –
Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)
Rata de transfer tipică: ~19 Mbiți/sDistanța (interior): ~30 m la 54 Mbiți/sCompatibilitate cu echipamentele 802.11b•Prezența unui echipament 802.11b reduce viteza
întregii rețele 802.11g
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 37
IEEE 802.11 (6)
Banda de frecvență de 2,4 GHz
Modulația OFDM (Orthogonal Frequency-Division Multiplexing)•Se utilizează 48 de semnale sub-purtătoare
ortogonale eliminarea interferențelor
•Pentru fiecare sub-purtătoare se utilizează o tehnică de modulație QAM (Quadrature AmplitudeModulation), cu variantele 16-QAM sau 64-QAM
Echipamente duale 802.11b/g
Interferențe posibile cu alte echipamente
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 38
IEEE 802.11 (7)
•IEEE 802.11n-2010 Rate de transfer mai ridicate (maxim 600 Mbiți/s cu patru șiruri de date) Distanțe de până la două ori mai mari (~70 m)Benzile de frecvență de 2,4 GHz și 5 GHzÎn banda de 5 GHz se utilizează canale cu lățimea de 40 MHz se poate dubla rata de transfer În banda de 2,4 GHz se utilizează canale cu lățimea de 20 MHz
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 39
IEEE 802.11 (8)
Tehnologia MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)•Multiplexare spațială: transmiterea a 2-4 șiruri de date în
același canal antene multiple de transmisie și recepţie
• În general: N transmițătoare, M receptoare (NxM)
•Configurație obligatorie: 2x2
•Configurație opțională: 4x4 600 Mbiți/s (canale de 40 MHz)
14.11.2017 Sisteme de calcul dedicate (03-4) 40
IEEE 802.11 (9)
Modulație OFDM mai eficientă•52 de semnale sub-purtătoare maxim 65 Mbiți/s
pentru un șir de date (faţă de 54 Mbiți/s )
Protocol îmbunătățit: confirmare pe blocuri•Se transmite un singur cadru ACK pentru mai multe
cadre recepționate•Dimensiunea cadrului ACK este de 8 B (față de 128 B)
Agregarea cadrelor: creșterea dimensiunii maxime a cadrelor de la 2304 B la 8 KB sau 64 KBReducerea intervalului de gardă între simboluri:
de la 800 ns la 400 ns
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 41
IEEE 802.11 (10)
Aplicații:•Transferul datelor multimedia (MM) și
audiovizuale
•Transferuri simultane de voce și date MM
•Transferul unor șiruri video multiple
•Partajarea conexiunilor la Internet
•Creșterea calității audio la aplicațiile VoIP și creșterea numărului de apeluri simultane
•Creșterea calității recepției la telefoane
•Creșterea ariei de acoperire a rețelelor fără fir
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 42
IEEE 802.11 (11)
•IEEE 802.11ac-2013Se bazează pe versiunea 802.11nPermite utilizarea canalelor cu lățime mai mare (80 MHz, 160 MHz) în banda de 5 GHz•Se pot utiliza și canale de 20 MHz sau 40 MHz•Un canal de 80 MHz: două canale de 40 MHz
adiacente•Un canal de 160 MHz: două canale de 80 MHz,
adiacente sau nu
Se utilizează modulația OFDM•Numărul de semnale sub-purtătoare depinde de
lățimea canalului (40 MHz: 128; 160 MHz: 512)Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 43
IEEE 802.11 (12)
Se va transmite același preambul în fiecare sub-canal de 20 MHz compatibilitate
Număr mai mare de șiruri spațiale (până la 8)
Tehnologia MU-MIMO (Multi-User MIMO): antenele sunt distribuite pe mai multe puncte de acces și terminale radio independente
Transmițătoare multiple și receptoare multiple pot transmite/recepționa semnale separate simultan în aceeași bandă
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 44
IEEE 802.11 (13)
•Wi-Fi Alliance (www.wi-fi.org)Consorțiu de firme cu scopul de a asigura
compatibilitatea produselor bazate pe standardul IEEE 802.11Certificarea produselor pe baza unor proceduri
de test
14.11.2017 Sisteme de calcul dedicate (03-4) 45
IEEE 802.11 (14)
•AvantajePrețul seturilor de circuite este în scădere
Compatibilitate între echipamente
Securitate ridicată prin sistemul WPA2•DezavantajeEnergie consumată relativ ridicată
Necesitatea configurării pentru validarea securității și selectarea unui alt canal
Distanța relativ redusă
Posibilitatea interferenței cu alte echipamente Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 46
Interfețe fără fir
IrDA
Bluetooth
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
ZigBee
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 47
IEEE 802.15.4 (1)
•Standard pentru rețele personale fără fir cu rate de transfer reduseLR-WPAN (Low-Rate Wireless Personal AreaNetwork)Obiective principale: transferuri fiabile; cost foarte scăzut; consum de energie redusSpecifică nivelul fizic (PHY) și nivelul MAC(Media Access Control)Nivelele superioare (de rețea, al aplicațiilor) nu sunt definite de standardul 802.15.4
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 48
IEEE 802.15.4 (2)
•Componentele unei rețele 802.15.4 (PAN)Două sau mai multe dispozitive care comunică pe
același canal fizic
Dispozitiv: cu funcții complete (FFD); cu funcții reduse (RFD)
Un dispozitiv FFD poate comunica cu alte dispozitive FFD sau dispozitive RFD
Un dispozitiv RFD poate comunica numai cu un dispozitiv FFD
Coordonator PAN: utilizat pentru inițierea, terminarea sau rutarea mesajelor din rețea
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 49
IEEE 802.15.4 (3)
•Topologii de rețea
Fiecare rețea PAN are un identificator
Fiecare dispozitiv dintr-o rețea are o adresă unică de 64 biți
Topologie stea: toate dispozitivele comunică cu coordonatorul PAN •Aplicații: automatizarea
locuinței; asistență medicală
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 50
IEEE 802.15.4 (4)
Topologie de la egal-la-egal (“peer-to-peer”): un dispozitiv poate comunica cu oricare alt dispozitiv din aria de acoperire
Permite realizarea unor rețele mai complexe de tip plasă •Aplicații: control industrial;
rețele de senzori; securitate; agricultură
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 51
IEEE 802.15.4 (5)
•Benzi de frecvențăISM (2,4 GHz): 16 canale; 250 Kbiți/s868 MHz (Europa): 3 canale; 20 Kbiți/s915 MHz (SUA, Canada): 30 canale; 40 Kbiți/s
•Banda ISM (2,405 .. 2,4835 GHz)Canale cu lățimea de 5 MHz (efectiv, 2 MHz)Transmisie radio cu spectru distribuit: pentru fiecare simbol (4 biți) se selectează una din 16 secvențe pseudo-aleatorii de zgomot
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 52
IEEE 802.15.4 (6)
Modulația: variantă a modulației QPSK, O-QPSK (Offset Quadrature Phase-ShiftKeying)Rata binară maximă efectivă: aprox. jumătate din cea specificată de 250 Kbiți/s
•Alte caracteristici:Protocol de acces la canale: CSMA-CAProtocol cu confirmare fiabilitateIndicator al calității legăturii (LQI – Link Quality Indicator)
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 53
Interfețe fără fir
IrDA
Bluetooth
IEEE 802.11
IEEE 802.15.4
ZigBee
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 54
ZigBee (1)
•Specificații: ZigBee 2012Elaborate de ZigBee Alliance
•Se bazează pe specificațiile standardului IEEE 802.15.4Se adaugă la nivelele definite (fizic, MAC) un
nivel de rețea și un nivel de securitate
Permite realizarea unor rețele fără fir cu topologia plasă
Include mecanisme de reducere a energiei consumate
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 55
ZigBee (2)
•Rețele cu topologia plasă
Nodurile pot comunica între ele prin noduri intermediare
Pot exista căi de comunicație multiple între două noduri redundanță
Identificator al rețelei (PAN ID): valoare de 16 biți
Identificator al nodului
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 56
ZigBee (3)
•Tipuri de noduriCoordonator: •Formează rețeaua•Permite adăugarea nodurilor în rețea•Gestionează securitatea•Opțional: poartă de acces la Internet
Ruter: dirijează mesajele la destinațieDispozitiv: execută funcții specificeExemplu: coordonator “hub”; ruter termostat; dispozitiv senzor de mișcare
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 57
ZigBee (4)
•Nivelul de securitateGenerează chei criptografice
Se utilizează algoritmul AES-128
•Opțiuni de implementareZigBee: rețele de dimensiuni mai mici, cu sute de dispozitive
ZigBee PRO: rețele de dimensiuni mari, cu mii de dispozitive
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 58
ZigBee (5)
•Standarde ZigBee pentru diferite domeniiAutomatizarea clădirilor
Automatizarea locuințelor
Asistență medicală
Servicii de telecomunicații
Furnizarea energiei (Smart Energy)
Controlul iluminatului (Light Link)
Telecomenzi RF
Sisteme de calcul dedicate (03-4) 14.11.2017 59