ZigBee alapú adatgyűjtő hálózat tervezése Hevesi Richárd Konzulens: dr. Tóth Csaba (BME MIT)

Adatgyűjtő hálózat Célok Eszközök Alkalmazási terület Különböző típusú, különböző helyeken mért adatok eljuttatása egy központi helyre Eszközök Alacsony fogyasztású szenzorok Vezeték nélküli hálózat Alkalmazási terület Ipari folyamatok monitorozása, ökológiai mérések, épületautomatizálás

Adatgyűjtő hálózat

Feladatok Környezeti monitorozó rendszerekkel kapcsolatos követelmények megfogalmazása Jelenlegi megoldások áttekintése A ZigBee protokoll tanulmányozása Egy ZigBee alapú hálózat megtervezése Mitmót platformra A megtervezett hálózat egyes részeinek implementálása

Követelmények Alacsony fogyasztás Alacsony adatátviteli sebesség A központi számítógépnél van csak lehetőség hálózati tápellátásra Alacsony adatátviteli sebesség Periodikus működés Alacsony kitöltési tényező a fogyasztás minimalizálása miatt Egyszerű konfigurálhatóság Fizikai kiterjedés: néhány száz méter Hibatűrés

ZigBee IEEE 802.15.4 ISM sáv 20/40/100/250 kbit/s CSMA/CA csatorna- hozzáférés Nyugtázás, CRC hibadetektálás Folyamatos vagy periodikus működés Upper Layers (ZigBee) IEEE 802.15.4 MAC IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 868/915 MHz 2400 MHz PHY PHY

ZigBee Szolgáltatások Alkalmazási réteg Útvonal-irányítás Kötés Alkalmazásprofilok Eszközök felderítése Hálózat felderítés ZigBee Device Object

ZigBee Útvonal irányítás Kötés Alkalmazás profil Új útvonalak felderítése az első igény érkezésekor. Útvonal felderítés broadcast üzenetekkel. Kötés Egyszerűbb üzenettovábbítás végpontok között. Kötési táblák a résztvevő csomópontokon, vagy dedikált eszközökön is tárolhatóak. Alkalmazás profil Szabványos kommunikáció az alkalmazások között. Profil- és clusterazonosítókon keresztül valósul meg.

ZigBee Eszközleírók ZDO – ZigBee Device Object Minden csomóponthoz tartozik egy. Az eszköz tulajdonságait, a támogatott alkalmazásokat tartalmazza. ZDO – ZigBee Device Object A csomópont szerepét definiálja. Inicializálja a protokoll vermet. Eszközfelderítést végez. Kötési kérelmeket inicializál.

Mitmót alapú hálózat tervezése Konkrét követelmények Az adatok összegyűjtése a koordinátornál történik. Időnként adattovábbítás egy web- szerverre Alkalmazásprofil Adatok típusa (int, float stb) szerint megkülönböztetett üzenetek XML struktúra

Mitmót alapú hálózat tervezése Síkfőkút projekt

Szoftver A program C nyelven készült Platform Fejlesztőeszközök AVR Mitmót Integration rádiós kártya Fejlesztőeszközök Eclipse Make Subversion

Szoftver Takarékos memóriahasználat Eltérések a szabványtól Feltételes fordítás Eltérések a szabványtól 433 MHz-es frekvenciasáv a használt rádió miatt A szinkronizációhoz szükséges előhang eltér. A periodikus működés nem támogatott. Az alkalmazási réteg nem darabolja az üzeneteket.

Szoftver Megvalósított funkciók Csak egylépéses hálózat kialakítása lehetséges. ZDO inicializálás Alkalmazásokat kezelő keretrendszer Üzenetek multiplexálása a végpontok felé Hálózat-felderítés, csatlakozás Szabványos alkalmazási és hálózati csomagok előállítása, értelmezése Adatgyűjtő alkalmazásprofil Példaprogram

Köszönöm a figyelmüket.

A ZigBee előnyei Hálózati protokoll szinten támogatott az alacsony kitöltési tényezőjű működés. Az alábbi szolgáltatások lehetővé teszik kevés konfigurációt igénylő hálózatok létrehozását: Alkalmazásprofilok Eszközleírók Eszközök felderítése Szabványos

Hiányzó időbélyeg mező Az üzenetek tartalmaznak egy sorszámot, ami használható annak meghatározására, hogy a mérés melyik periódusban történt.

Csomagformátumok

Mitmót