Adatátviteli rendszerek Vezeték nélküli kommunikációs interfészek Dr. habil Wührl Tibor Óbudai Egyetem, KVK Híradástechnika Intézet

Vezeték nélküli kommunikációs megoldások Az átviteli közeg a „szabad tér”, „éter”… Lehetséges átviteli megoldások: Optikai Kis hatótávolságú, rövid hatótávolságú Infra tartományban működő optikai átvitel (IrDa, www.irda.org); Nagyobb hatótávolság, például „LaserBit” Rádiós Rövid hatótávolságú, „personal”; helyi „LAN”; Nagy területi lefedés, Országos lefedés, világ méretű lefedés, …világűr. Itt a megoldások / felhasználások száma szinte végtelen!

Kis hatótávolságú rádiós interfészek PAN (Personal Area Network) Bluetooth

Bluetooth

Bluetooth Rétegstruktúra

Bluetooth ISM sávban (2,4GHz 2,402GHz – 2,480GHz 79x1MHz sáv) szórt spektrumú adás. Csatorna hozzáférés egy előre definiált hopping szekvencia szerint.

Bluetooth Basic Rate (BR) GSFK (Gaussian FSK) 1Msym/s szimbólum seb. ‚1’ –> fvivő + fd ‚0’ -> fvivő – fd

Bluetooth Enhanced Data Rate (EDR) A moduláció a csomagküldés közben változik. Access code és a Packet helader BR szerint GFSK 2Mbit/s -> π/4-DQPSK

Bluetooth Enhanced Data Rate (EDR) 3Mbit/s -> 8DPSK

Bluetooth Keret, és vivőfrekvencia tolerancia maszk

Bluetooth Fejléc bitek átvitele: Payload bitek átvitele:

Bluetooth „Data whitening”: „HEC”: „CRC”:

Bluetooth Címzés (BD_ADDR) IEEE802-2014 szerint 48bit, EUI-48 formátum: "Guidelines for 48-bit Global Identifier (EUI-48)"

Bluetooth Access code • device access code (DAC); • channel access code (CAC) (CONNECTION állapotban használt); • inquiry access code (IAC);

Bluetooth A csomagok szállítása az eszközök között úgynevezett „piconet”-en keresztül történik. Basic piconet; Adapted piconet. Felderítés és csatlakozás: Inquiry scan; Page scan.

Bluetooth Általános keret

Bluetooth Két fontos réteg: L2CAP HCI

Bluetooth L2CAP – Logical Link and Adaption Protocol Csatorna-orientált, mely ekvivalens entitások, eszközök közt épít ki csatornát. A csatornát a CID (Channel Identifier) azonosítja. Adatok szegmentálása (max 64k); Adatszegmensek összeillesztése; QoS menedzsment a felsőbb rétegek felé; Logikai csatorna multiplexálás.

Bluetooth HCI – Host Controller Interface

Bluetooth HCI példa: (bluetooth_kommunikacio.pcapng) Create Connection (HCI_CMD); Command Status (HCI_EVT); Vendor Specific (HCI_EVT); Connect Complette (HCI_EVT). 14. Remote Name Request (HCI_CMD); 17. Command Status (HCI_EVT); 22. Remote Name Request Complete (HCI_EVT).

Bluetooth Adatátvitel támogatás Telephony Control Protocol (TCS); Audio/video control transport protokol (AVCTP); Audio/video distribution transport protocol (AVDTP); Object exchange protocol (OBEX) IrDA-ból átvett protokoll (objektum áttolás „push”; file átvitel; nyomtatás; phonebook hozzáférés).

Bluetooth OBEX példa (bluetooth_kommunikacio.pcapng) 78. Connect 82. Success 83.-tól 1022byte méretű csomagok, melyben az OBEX data 1008 byte. 617. OBEX Put Final 619. Succes; 620. Disconnect.

Zigbee IEEE 802.15.4 Alapok letétele 1998-ban, első szabványosítás 2003-ban történt. Revízió 2006-ban. Zigbee-t felkérték, hogy a GPL-lel tegye összhangba a felhasználhatóságot, amit megtagadtak. (Bluetooth GPL licencelt megvalósításokkal rendelkezik)

Zigbee Rádiós kapcsolat az ISM sávban: 868 MHz (868,00 – 868,6 MHz) EU (20 kbit/s) 915 MHz sáv – USA (40 kbit/s) 2,4GHz sáv (2400 – 2483,5 MHz) (max. 250kbit/s) Nem a magas adatátviteli sebesség a cél, hanem a kis teljesítmény igény és alacsony áraon gyártható interfész! Tipikus áthidalt távolság 30m (szabad térben max 200m).

Zigbee Moduláció: BPSK – Binary Phase Shift Keying – 868/915 MHz; O-QPSK – Offset Quadrature Phase Shift Keying 2,4GHz. Adási idő:

Zigbee Lehetséges topológiák:

Zigbee Közeghozzáférés „Beacon enabled mode” A CAP alatt az eszközök CSMA/CA-val kommunikálhatnak.

Zigbee A „Beacon enabled” üzemmódban a node GTS (Garanteed TimeSlot) kérhet. A CFP (Connection Free Period) nem használja a CSMA/CA-t.

Zigbee Közeghozzáférés „Non-Beacon enabled mode” A koordinátor nem küld „Beacon”-t, így a kommunikáció nem szinkronizált. A node-ok pollingozzák a koordinátort. Közeg hozzáférés CSMA/CA

Zigbee Közeghozzáférés összegzés CSMA/CA (kivéve Beacon enabled mode – GTS) Keret nyugtázás (Frame ACK); Hibamentesség ellenőrzés Frame Check Sequence (FCS) mechanizmus, 16 bit Cyclic Redundancy Check (CRC)-vel.

Zigbee Keretszervezés

Zigbee 2,4GHz

Zigbee MAC keret

Zigbee Eszköz azonosítás – címzés IEEE MAC cím: 64 bites egyedi cím; Short address: 16 bites, hálózaton belül értelmezett cím, melyet a koordinátor ad a node-nak amikor az csatlakozik a hálózathoz. A 16 bites cím használata a kommunikációban kisebb overhead-et jelent!

Köszönöm a figyelmet!