ПРОТОКОЛЫ СВЯЗИДЛЯ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ

Ливнов ВиталийHead of IoT Department

Digital Cloud Technologies

Протоколы связи

Пров

одны

е:Ethernet X10 1-Wire

Бесп

рово

дны

е:Bluetooth с низким энергопотреблением Wi-Fi IrDA (Infra red Data Association). ZigbeeZ-Wave

Проводные протоколы связи. Ethernet

Ethernet - основной стандарт для организации высокоскоростного обмена информацией между различными устройствами

•хорошо документирован•встроен в огромное количество контроллеров,

микропроцессоров, отдельных чипов, готовых устройств• порт Ethernet интегрируется в бытовую

технику, телевизоры, плееры, ресиверы, ПК. • обладает хорошей помехозащищенностью• Мин. скорость передачи данных

10/100 Мбит/с - достаточно для любых задач автоматизации.

Проводные протоколы связи. X10

X10 – разработанная в 1975 году технология по-прежнему находит применение в различных системах автоматизации.

•передача по электросети. •Данные передаются короткими

импульсами высокой частоты и синхронизированы с моментом прохождения тока нуля.• За один такой переход передается 1 бит

=> скорость передачи в сети X10 является крайне низкой.

Проводные протоколы связи. 1-Wire

1-Wire (англ. один провод) •двунаправленная шина связи для устройств

с низкоскоростной передачей данных (обычно 15,4 Кбит/с, максимум 125 Кбит/с в режиме overdrive)•данные передаются по цепи питания

(используются два провода — один для заземления, а второй для питания и данных; в некоторых случаях используют и отдельный провод питания).

Беспроводные протоколы связи

• беспроводная связь для IoT характеризуется периодической передачей небольшого количества информации между датчиком и центральным устройством.

• Отвечает требованиям: – сверхмалое энергопотребление, – низкая стоимость– компактные размеры.

Беспроводные протоколы связи

Применяется • в бытовых приборах, • устройствах автоматики, • дистанционном управлении, • человеко-машинных интерфейсах (HID),• интеллектуальных счетчиках, • платежных системах и др.

Bluetooth с низким энергопотреблением

• В декабре 2009 года выпущена версия спецификации со сверхмалым пиковым, средним и энергопотреблением в режиме простоя.

• Во многих случаях устройства смогут работать более года на одной миниатюрной батарейке типа таблетка без подзарядки.

Bluetooth с низким энергопотреблением

• Применимо для небольших датчиков, работающих непрерывно (например, датчик температуры), общающиеся с другими устройствами, такими как сотовый телефон или КПК

приложения для удаленного управления, медицинского наблюдения, спортивных датчиков и других устройств.

- Низкая скорость передачи данных- Невозможность создания

ячеистых сетей

Wi-Fi• В стандарт IEEE 802.11 (Wi-Fi) был введен ряд

усовершенствований, которые позволили снизить мощность потребления.

• Технология оптимизирована для передачи большого объема данных с высокой скоростью.

• не подходит для работы от батарейного питания.

• требуется специальные программные драйвера,

• функциональность таких устройств ограничена.

IrDA (Infra red Data Assotiation)

• IrDA позволяет соединяться при помощи ИК-излучения.

• ИК-диапазон (850–900 nm с 880nm "пиком") с малой мощностью потребления

• связь на коротком расстоянии до 1 метра в режиме точка-точка.

• низкое потребление и экономичность. • не требует сертификации FCC

(Федеральной Комиссии по Связи).

Zigbee

Протоколы ZigBee разработаны для использования во встроенных приложениях, требующих низкую скорость передачи данных и низкое энергопотребление.

Цель ZigBee — это создание недорогой, самоорганизующейся сети с ячеистой топологией, предназначенной для решения широкого круга задач.

Созданная в итоге сеть потребляет очень мало энергии — индивидуальные устройства согласно данным сертификации ZigBee позволяют энергобатареям работать 2 года.

Zigbee

Варианты топологий сетей ZigBee

Типовые области приложения Zigbee

• рациональное освещение, • продвинутый температурный контроль, • охрана и безопасность, • фильмы и музыка.

Домашние развлечения и контроль

• датчики воды и энергии, • мониторинг энергии, • датчики задымления и пожара, • рациональные датчики доступа и

переговоров.

Домашнее оповещение

Типовые области приложения Zigbee

• мобильная оплата, • мобильный мониторинг и контроль, • охрана и контроль доступа, • охрана здоровья .

Мобильные службы

• мониторинг энергии, HVAC, света, • контроль доступа.

Коммерческое строительство

• контроль процессов, промышленных устройств,• управление энергией и имуществом.

Промышленное оборудование

Z-Wave

• Z-Wave представляет собой полностью беспроводную технологию, в основе которой лежит ячеистая сеть (mesh - сеть).

• Каждое устройство и приемник и передатчик:– повышается надежность сети (при выходе из строя

одного устройства, сигнал пойдет через соседнее)– зона покрытия расширяется простым добавлением

новых устройств - повторителей сигнала. – не нужны дополнительные репитеры и

усилители сигнала– при мизерной излучаемой мощности

одного Z-Wave устройства, можно покрыть Z-Wave сетью большие площади помещений, домов.

Z-Wave

Топология сети Z-Wave• Виды устройств:– Контроллер (1+)– Маршрутизатор– Дочернее устройство

Сравнительные характеристики беспроводных протоколов связи

Протокол Частота Владелец протокола

Может использоваться в умном доме для

Не может использоваться для

Базовый радиостандарт

Топология сети Поддержка IPv6

Wi-Fi b/g/n 2,4 ГГц Открытый протокол

Обеcпечения доступа в интернет компонентам системы и передачи потокового видео с камер

IEEE 802.11 Звезда Да

Bluetooth 4.0 2,4 ГГц, может работать одновременно с Wi-Fi

Открытый протокол

В настоящее время протокол не используется в умном доме

IEEE 802.15.4 Точка – точка Нет

Сравнительные характеристики беспроводных протоколов связи

Протокол Частота Владелец протокола

Может использоваться в умном доме для

Не может использоваться для

Базовый радиостандарт

Топология сети Поддержка IPv6

ZigBee 2,4 ГГц, может работать одновременно с Wi-Fi

ZigBee Alliance (Лицензия «зашита» в кристалл)

Может применяться в для связи с датчиками.

Передачи потокового видео

IEEE 802.15.4 Ячеистая Нет, поддержку IP имеет спецверсия ZigBee IP

Z-Wave 868,42 МГц (Европа), 869 МГц (Россия), может работать одновременно с Wi-Fi

Z-Wave Alliance (Лицензия платная)

Может применяться в для связи с датчиками. Особенно эффективен для небольших систем

Передачи потокового видео и аудио

ITU-T G.9959 Ячеистая Да, на прикладном уровне