Korszerű mobil rendszerek Dr. Maros Dóra Korszerű mobil rendszerek

Dr. Maros Dóra Szabványosítás

Szabályozási szervezetek Szabványosítási szervezetek Világszervezetek: International Electrotechnical Commission International Telecommunication Union  International Organization for Standardization Európai szervezetek: Comité Européen de Normalisation Électrotechnique; European Telecommunications Standards Institute

Szakmai szervezetek International Federation for Information Processing Institute of Electrical and Electronics Engineers  Internet Engineering Task Force

Nemzetközi Távközlési Únió (www.itu.int) Az ENSZ keretein belül működő szervezet, amely nemzetközi szinten szabályozza a távközlési és informatikai rendszerek egységes működését, összekapcsolhatósági feltételeit. 193 ország tagja az ITU-nak A szabályozások létrehozásában több mint 700 akadémiai (egyetemek) és ipari szereplő is részt vesz. A világ legnagyobb ICT (Information and Communication Technologies) szabályozási szervezete

International Telecommunication Union Nemzetközi Távközlési Únió International Telecommunication Union  Szektorok: ITU-R: Rádiókommunikációs szektor ITU-T: Távközlés szabályozási szektor ITU-D: Távközlés fejlesztési szektor https://www.youtube.com/watch?v=S_BCkvTM4wk

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-R Fő feladatai: Rádiós spektrum menedzselése, harmonizálása, globális szabályozása és felügyelete (földi, tengeri, űr) Műholdas kommunikáció, műholdak működésének szabályozása és felügyelete Területek: fix és mobil telekommunikáció, műsorszórás, GPS, amatőr rádiózás, űrkutatás, meteorológia, veszélyhelyzeti kommunikáció, környezetvédelmi megfigyelések

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-T Fő feladatai: Nemzetközi szabályozások (ITU-T Recommendations) megalkotása a telekommunikáció minden érintett területére. Hálózatok interoperabilitásának (átjárhatóság, együttműködés) biztosítása közös szabályozási környezetre alapulva Területek: hang- (beszéd), audio-, video-, adatátvitel (kódolási eljárások, átviteli megoldások és protokollok)

Nemzetközi Távközlési Únió ITU-D Fő feladatai: A z ICT szempontjából elmaradott térségek (fejlődő országok) felzárkóztatása, technológiák, hálózatok fejlesztése, szakemberek képzése Veszélyhelyzeti kommunikáció (előrejelzés, riasztás, tájékoztatás, mentés) Környezetvédelem, klímaváltozás, fenntartható fejlődés (energiafogyasztás, káros anyagok, újrahasznosítás)

European Telecommunications Standards Institute Európai Távközlési Szabványosítási Intézet (www.etsi.org) European Telecommunications Standards Institute Európai Unió alá tartozó szabványosítási szervezet ICT-hez kapcsolódó szabványokat hoz létre, amelyek nem csak európai országokban érvényesek (pl.GSM) Non-profit szervezet, 5 kontinens, 63 ország, 750 különböző szervezete vesz részt a szabványosításban

European Telecommunications Standards Institute ETSI tevékenységek (www.etsi.org) European Telecommunications Standards Institute Műszaki specifikációk és szabványok Ipari és európai szabályozások Tesztelési eljárások (berendezés és hálózat) Interoperábilitás teszt eljárások

European Telecommunications Standards Institute ETSI szabványok keresése, letöltése European Telecommunications Standards Institute Fontos! Ha technikai specifikációkra vagyunk kíváncsiak MINDIG HITELES FORRÁSOKBÓL DOLGOZZUNK! Azaz vegyük elő az eredeti szabványokat, amelyek ingyenesen letölthetők a szabványosítási szervezetek honlapjairól! Nézzünk néhány példát: www.etsi.org

3GPP a mobil szabványosítás fellegvára Tagjai (6 szabványosítási szervezet): A 3GPP által létrehozott specifikációkat az ETSI szabványként fogadja el! www.3gpp.org A mobil szabványokat inkább itt keressük!

Internet Engineering Task Force www.ietf.org Szlogen: „The goal of the IETF is to make the Internet work better”     Internet szabványok létrehozására alakult nemzetközi szervezet, mérnökökből áll. Technikai megoldások kidolgozása a különböző hálózatok interneten keresztüli kommunikációjának összehangolására Tagjai önkéntesek, bárki csatlakozhat. Szoros együttműködésben az Internet Society-vel Szabványok un. Request for Comments (RFC) dokumentumokban

IETF RFC-k www.ietf.org

Institute of Electrical and Electronics Engineers Eye-triple-E www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers  A világ legnagyobb műszaki-tudományos egyesülete A területen a legújabb tudományos eredmények publikációs helye (konferenciák, cikkek, tanulmányok stb.) Oktatás, tehetséggondozás Technológiai szabványok kidolgozása, ajánlása Bárki beléphet Előnyök: a legújabb trendek, technológiák megismerése, szakmai kapcsolatépítés, publikálás, konferenciák, szakmai segítség

IEEE Xplore http://ieeexplore.ieee.org/ Institute of Electrical and Electronics Engineers  Újságok 1872-től!

IEEE Xplore Standards http://ieeexplore.ieee.org/ xpl/standards.jsp Institute of Electrical and Electronics Engineers 

Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE szabványok www.ieee.org Institute of Electrical and Electronics Engineers  A legismertebb IEEE szabvány az IEEE 802.11 WLAN szabvány

NMHH www.nmhh.hu A hazai elektronikus média és infokommunikációs rendszerek/hálózatok zavartalan (együtt)működésének felügyelete, szabályozása. Az NMHH jogalkotói státuszba került az Elektronikus Hírközlési törvényben (Eht.) foglalt módon. Részt vesz a nemzetközi szervezetek szabályozási munkájában (ITU, ETSI)

Hálózatok-általános fogalmak Dr. Maros Dóra Hálózatok-általános fogalmak

Metropolitan Area Network Távközlési hálózat Földrajzi kiterjedés Wide Area Network Metropolitan Area Network Local Area Network Personal Area Network

Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák mobil alkalmazásoknál

Többszörös hozzáférési technikák FDMA (Frequency Division Multiple Access) TDMA (Time Division Multiple Access) 1 csatorna = 1 időrés CDMA (Code Division Multiple Access) 1 csatorna = 1 kód 1 csatorna = 1 frekvencia Idő Idő Idő Frekvencia Frekvencia Frekvencia NMT 450 GSM UMTS Több felhasználó megosztva használja a rendelkezésre álló frekvenciasávot

Többszörös hozzáférés (Multiple Acces, MA) OFDMA Space Division Multiple Access, SDMA 4G hálózatok és Wlan 4G-5G hálózatok jövő

FDMA és TDMA FDMA: a felhasználók különböző frekvenciasávokat használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására TDMA: a felhasználók különböző időréseket (timeslot) használnak a rendelkezésre álló spektrum megosztására

CDMA adó DS CDMA esetén C1-Cn: csatornakódok A felhasználók ugyanazt a frekvenciasávot használják egy időben, az eredeti infót meg kell szorozni egy kóddal Kódjaik alapján vannak megkülönböztetve C1-Cn: csatornakódok Kiterjesztés Teljesítmény Teljesítmény f(Hz) Háttérzaj s1(t) Pseudo-zaj 1 STX f(Hz) c1(t) Teljesítmény Modulátor Power Teljesítmény f(Hz) f(Hz) s2(t) ∑ f(Hz) Pseudo-zaj 2 c2(t) Teljesítmény Teljesítmény Acos(ωct) f(Hz) sn(t) DS: Direct sequence f(Hz) Pseudo-zaj 3 cn(t)

CDMA vevő DS CDMA esetén A jel szűkítése (despreading) az átviteli csatornán vett jel és a csatorna kódjának XOR logikai leképezésével történik. Átviteli csatornán vett jel Kívánt jel f(Hz) Csatorna nyereség fc = c/2 fc = c/2 A vett jel az összes vivőre ültetett kommunikációs csatorna jelét tartalmazza Sáváteresztő szűrő Demodulátor SRX c1(t) nemkívánt jelek (interferenciák) kívánt jel

CDMA FH-Frequency hopping FH: Több keskenysávú vivőfrekvencia váltogatása az átvitel közben Minden csatornához más frekvencia szekvencia van rendelve, egy időben nem esik egybe uaz. a vivő B csatorna: 7-9-1-14-10-5-13-2-11 C csatorna: 9-2-4-11-8-14-10-6-3

OFDMA vs. FH CDMA OFDMA: más frekvenciák egy időben Pilot frekvenciák Csatorna 1 Csatorna 2 FH CDMA: más frekvenciák különböző időben Csatorna 1: A-F Csatorna 2: C-H Csatorna 3: C-H

Egyvivős (Single Carrier) és többvivős (Multi Carrier) rendszerek FDMA: egy időben más frekvenciasávok TDMA: más időkben vagy CDMA: egy időben, más kódolással OFDMA: egy időben több frekvenciasáv

Duplexelés a rádiós hozzáférésen B(dl):sávszélesség FDD: Két különböző frekvenciasáv a két irányban GSM :200 KHz UMTS: 5 MHz LTE: 20 MHz Downlink fk(dl) B(ul) Uplink fk(ul): középfrekvencia B(dl)=B(ul) fk(dl)-fk(ul)= duplex távolság TDD: Egy frekvenciasáv a két irányra, UL és DL időben változik (UMTS és LTE) Uplink Downlink idő

Duplexelés (ADSL kábel)

FDD vs. TDD f t f t Védőidő: guard time Védősáv: guard band keretidő Csatorna t f Csatorna Duplex távolság Csatorna t Védősáv: guard band

Dr. Maros Dóra Mobil hálózatok

Mobil rendszerek generációi (2G - 3G+)

Mobil hálózatok fejlődése a 3G után

Elektromágneses hullámok spektruma 900 MHz-2,6 GHz

GSM 900, 1800, 1900 sávok (2G)

UMTS frekvenciasávok 2000-ben, új frekvenciasávok Duplexelés Uplink Downlink Sáv UMTS-FDD 1920 - 1980 MHz 2110 - 2170 MHz 60 + 60 MHz UMTS-TDD 1900 - 1920 MHz UL/DL 2010 - 2025 MHz UL/DL 20 + 15 MHz Műhold 1980 - 2010 MHz 2170 - 2200 MHz 30 + 30 MHz 2000-ben, új frekvenciasávok 806 - 960 MHz, 1710 - 1885 MHz (GSM sáv!) 2500 - 2690 MHz DECT GSM 1800 1800 1900 2000 2100 2200 2500 2600 2700 UMTS FDD Műhold UMTS TDD UMTS [MHz] Csatorna távolság: 5,10, vagy 20 MHz Páratlan sávok Páros sávok

LTE frekvenciasávok 40 sáv: 24 FDD 16 TDD

Csatornakapacitás Hartlay-Shannon törvény: C - csatorna átviteli kapacitás [bit/s] B - csatorna sávszélesség [Hz] S - jelteljesítmény [W] N - zajteljesítmény [W] (Interferencia jelek okozzák) Ha azonos jel/zaj viszony fenntartásával növelni akarjuk a csatorna átviteli kapacitását (sebességét) meg kell növelni a csatorna sávszélességét. 2. Ha a csatornát zavaró interferencia túl nagy (csökken S/N értéke), változatlan sávszélesség mellett csökken a csatorna kapacitása.

Cellák A cellák valós mérete függ a forgalomtól, frekvenciasávtól, földrajzi adottságoktól

Antennák és rádiós terjedés Dr. Maros Dóra Antennák és rádiós terjedés

Antennák karakterisztikái Omni-directional antenna (körsugárzó) 360 fokos sugárzás Directional antenna (szektorsugárzó) Egy szektorban sugároz pl. 120 fok, 60 fok

Szektor antennák Dönthető antennák GSM szektorsugárzók

Mikrohullámú antennák Mikrohullámú antennák: kapcsolat a hálózat felé (pár tíz GHz, Mo-on 40 GHz-ig)

Omni antennák Toronyra szerelt omni antenna „Kézi” omni antenna

Több szektorantenna egy irányban 3G/4G antennák Több szektorantenna egy irányban MIMO antennák (LTE)

Beltéri antennák

RSL Teljesítményszint a vevőben (dB) d (távolság az adóantennától) Rádiós átviteli jellemzők I. Rádióhullámok szabadtéri terjedése (Path loss) RSL Teljesítményszint a vevőben (dB) A szabadtéri csillapítás általános leírása: a0 = 20 log (4Πd/λ) a0 = 20 log (df) + 28,14 d (távolság az adóantennától)

Rádiós átviteli jellemzők II. Árnyékolás, shadowing RSL (dB) d = Távolság az adóantennától Átlagérték Árnyékolás okozta változás (lassú fading)

Rádiós átviteli jellemzők III. Többutas terjedés (multipath fading) Verődések okozta változás (gyors fading)

Rádiós átviteli jellemzők IV. Szimbólumok közötti áthallás (ISI) Bithiba a vevőben! 1? 0? A terjedési késleltetésből adódóan (> 1 bitidő) az egymás után küldött szimbólumok azonos időben érnek a vevőbe!

Rádiós átviteli jellemzők V. Interleaving elve Eredeti jelfolyam Kevert jelfolyam Csomagvesztés Rekonstruált jelfolyam Az eredeti jelfolyam azonos hosszúságú blokkokra van osztva, az egymás utáni blokkok elküldése különböző időkben történik!

Hálózati komponensek és QoS Dr. Maros Dóra Hálózati komponensek és QoS

GSM hálózat (2.5 generáció) BTS MS Áramkörkapcsolt (CS) összekötetéshez BSC MSC/ VLR GMSC PLMN, ISDN BTS PCU HLR EIR AUC SGSN GGSN Internet PCU Csomagkapcsolt (PS) összeköttetéshez MS= ME+SIM GERAN Maghálózat (CN:Core Network) Külső hálózatok MS: Mobile Station BTS: Base Transceiver Station BSC: Base Station Controller PCU: Packet Contol Unit MSC: Mobile Switching (Serving) Center GMSC: Gateway MSC VLR: Visitor Location Register HLR: Home Location Register AUC: Authentication Center SGSN: Serving GPRS Support Node GGSN: Serving GPRS Support Node EIR: Equipment Identiy Register

UMTS hálózat (Release 99-kezdeti állapot) Node B UE Áramkörkapcsolt (CS) összekötetéshez RNC MSC/ VLR GMSC PLMN, ISDN Node B HLR EIR AUC SGSN GGSN Internet Csomagkapcsolt (PS) összeköttetéshez UE UTRAN Maghálózat (CN:Core Network) Külső hálózatok UE: User Equipment UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Access Network Node B: B(ázis) csomópont, bázisállomás RNC: Radio Network Controller

UMTS/4G maghálózat fejlődése (Release 4-7) MSC helyett GMSC helyett GERAN MSC server GMSC server Adat & vezérlés Vezérlés EIR PSTN CS MGW MGW UTRAN HSS HLR helyett AUC PS SGSN GGSN IP hálózat IMS MGW MRF MGCF CSCF IMS MGW: Media Gateway (Média átjáró) HSS: Home Subscriber Server (Honos előfizetői szerver) MRF: Media Resource Function (Média erőforrás funkció) CSCF: Call Session Control Function (Hívás felépítés vezérlés funkció) MGCF: Media Gateway Control Function (Média átjáró vezérlés funkció) IMS: IP Multimedia Subsystem (IP multimédia alrendszer)

LTE Advanced architektúra (SAE) (Release 8-) System Architecture Evolved: SAE PDN Gw node: Packet Data Network Gateway Node (IP átjáró az IN-re) SGw node: Serving Gateway node (Belső hálózati IP átjáró)

SAE architektúra Fő részei: Interfészek: maghálózat (Core Network, CN): EPC (Evolved Packet Core) rádiós hozzáférési hálózat Radio Access Network, RAN: E-UTRAN Interfészek: X2: új! eNodeB között ~3G Iur (RNC-k közti interfész) HSPA+-ban van hasonló S1: RAN – EPC közötti Mobility Management Entity (MME), Serving GateWay (S-GW) EPC

QoS osztályok Válaszidő információ adás/vétel között Forgalom osztály Conversational Streaming Interactive Background Késleltetés Válaszidő információ adás/vétel között Válaszidő lekérdezésre A fogadóoldal egy bizonyos időn belül nem fogad újabb adatot << 1 s ~ 1s < 10 s > 10 s Hibatolerancia Igen Nem Mód (tipikus) Áramkör-kapcsolt Csomag-kapcsolt Szolgáltatás Beszéd, Videotelefon Streaming multimedia Web böngészés Adatbázis kezelés…. Email, SMS, MMS…

Párbeszéd (conversational) osztály jellemzői Szimmetrikus forgalom Round Trip Time < 400 ms AMR (Adaptive Multi-rate) codec AMR-WB (AMR Wideband) codec (Release 5) Mintavétel: 16 kHz (8 kHz helyett) Hang és audio jelek minőségi kódolása Sebesség: 24 ÷ 6,6 kbps Video telefon Áramkörkapcsolt: H. 324 Csomagkapcsolt: SIP (Session Initiation Protocol)

Egyéb QoS osztályok jellemzői Streaming osztály Kevésbé szigorú késleltetési előírások Asszimetrikus Szolgáltatások Web broadcast (nagyszámú „hallgatóság” kapcsolódik egy médiaszerverhez) Videoanyag kívánságra (pl. nagy cégek saját oktatóanyagokat tárolnak szerverükön, és azt a mobilon meg lehet nézni) Interactive osztály Tranzakció-orientált szolgáltatás Alkalmazás: nagy adatbázisok kezelése, web böngészés Alkalmazott protokollok: HTTP, DNS stb Jellemzők: asszimetrikus, kis kapcsolási idő, nagy mennyiségű adatletöltés Background osztály Alkalmankénti egyirányú kapcsolat MMS, SMS, E-mail

2G adatátvitel (GPRS és EDGE) Dr. Maros Dóra 2G adatátvitel (GPRS és EDGE)

A GPRS rendszer a következő előnyöket nyújtja Rádiós erőforrások hatékony kihasználása Rugalmas, plusz-szolgáltatások adatmennyiség- és/vagy időtartamfüggő számlázási lehetőségekkel; Gyors felépülési/elérési idő, gyors adatátvitel; Adatcsomagok hatékony továbbítása a GSM hálózaton keresztül, rugalmas erőforrás kihasználás; Egyidejű GSM/GPRS használat egymás zavarása nélkül; Kapcsolódás külső IP-alapú hálózatokhoz, IP alapú szolgáltatások használata.

IP cím hozzárendelése a USER készülékhez

GPRS támogató csomópontok (Node) Az SGSN főbb feladatai a GPRS rendszerben Adatcsomagok irányítása kifelé és befelé az SGSN szolgáltatási területről. A forgalom az SGSN-ről a BSC/RNC-be irányítódik, majd a BTS/NodeB-n keresztül jut el a mobiltelefonra. Azonosítás és titkosítás a rádiós csatornán keresztül; Mobility Management (RA); Logikai összeköttetés menedzselése az MS/UE felé; Kapcsolat (fizikai és logikai) a GSM hálózat elemeivel: Számlázási alapadatok előállítása.

GPRS támogató csomópontok (Node) A GGSN főbb feladatai a GPRS rendszerben: Összeköttetés biztosítása a külső IP-alapú csomagkapcsolt adathálózatokkal (Gateway); Biztonsági funkciók ellátása az Internet irányába; GPRS Session Management IP szinten, kapcsolat felépítése a külső hálózat irányába; Számlázási alapadatok előállítása. QoS beállítása

Átviteli sebesség - kb/s Kódolási sémák Kódolási sémák CS-1 CS-2 CS-3 CS-4 Átviteli sebesség - kb/s 9,05 13,4 15,6 21,4 GPRS kódolási sémák Kódolási sémák MCS-1 MCS-2 MCS-3 MCS-4 MCS-5 MCS-6 MCS-7 MCS-8 MCS-9 Átviteli seb. - kb/s 8,8 11,2 13,6 14,8 17,6 22,4 27,2 29,6 44,8 54,4 59,2 EDGE kódolási sémák

Modulációk (GPRS/EDGE

Dinamikus csatorna kiosztás

GPRS Attach 2. Biztonsági eljárások /autentikáció,IMEI ellenőrzés/ 4. Kapcsolódás elfogadva 5. Kapcsolódás kész 1. Kapcsolódás kérés MS BSS HLR SGSN GGSN 3.Helyadatok frissitése

PDP-context: csomagkapcsolt adat protokoll környezet A PDP (Packet Data Profile) környezet, amely a következőket tartalmazza: az IP protokoll típusát (lehet Ipv4, Ipv6); az IP címet, amelyet a mobil állomás kapott; a kívánt QoS jellemzőt; GGSN átjárónak a címét, amely a külső adathálózathoz hozzáférési pontként szolgál;

PDP-context aktiválása 1. PDP Context aktiválás kérése 2. Biztonsági eljárások 3. PDP context létrehozás kérés 4. PDP context létrehozás válasz 5. PDP context aktiválás nyugtázva MS SGSN GGSN

GPRS Detach (MS kezdeményezi) 2. PDP Context törlés kérése 4. Detach elfogadva 1. Detach kérés MS BSS SGSN GGSN 3. PDP Context törlés válasz

GPRS Detach ( SGSN kezdeményezi) 2. PDP Context törlés kérése 4. Detach elfogadva 1. Detach kérés MS BSS SGSN GGSN 3. PDP Context törlés válasz

Routing Area és Location Area

GPRS Routing Area Update

Intra SGSN Routing Area Update 1. Routeing Area Update kérése 2. Biztonsági eljárások MS BSS SGSN 3. Routeing Area Update elfogadása 4. Routeing Area Update befejezése

Inter SGSN Routing Area Update 11. Helyadatok törlése nyugtázva HLR régi SGSN 9. Helyadatok frissítése 2. SGSN Context kérés 1. Routeing Area Update kérés új SGSN 12. Előfizetői adatok megadása 3. SGSN Context válasz MS BSS GGSN 4. Biztonsági eljárások 5. SGSN Context nyugtázása 6. Csomagok átirányítása 7. Update PDP context kérés 8. Update PDP context válasz 10. Helyadatok törlése 13. Előfizetői adatok megadása nyugtázva 14. Helyadatok frissítése nyugtázva 15. Routeing Area Update elfogadva 16. Routeing Area Update befejezve

3G/4G adatátvitel (HSDPA, HSUPA, HSPA) Dr. Maros Dóra 3G/4G adatátvitel (HSDPA, HSUPA, HSPA)

A HSDPA fő jellemzői Az elérhető adatátviteli sebesség elvi maximuma downlink irányban 14Mbit/s Csökken a hálózatban a késleltetési idő A rendszer 2-3 szoros többletkapacitással rendelkezik.

A HSDPA technikai megoldásai I. Megjelennek a nagysebességű megosztott fizikai csatornák (shared channels). Az átviteli út körülményeinek megváltozásához alkalmazkodni képes adaptív kódolás és moduláció (AMC – Adaptive Modulation and Coding). A sérült adatcsomagok újraküldését a Hybrid ARQ mechanizmus látja el. Azzal, hogy az HARQ mechanizmus egy alacsonyabb rétegbe került, könnyebb kezelni az újraküldési problémákat, melynek köszönhetően az újraküldések ideje nagyban lerövidült.

A HSDPA technikai megoldásai II. A modulációt tekintve nemcsak a QPSK használható, hanem a 16QAM is, amely kétszeres sebességnövekedést eredményez. Kisebb átviteli egység (TTI – Transmission Time Interval) alkalmazásával a rádiós keret ideje 10ms-ról 2ms-ra csökkent. A kisebb időtartamú átviteli ütemezés az előfizetők közötti forgalom elosztásának hatékonyabb eszköze, továbbá az oda-vissza küldés (Round Trip Time) időtartama is nagyban lecsökken. Gyors cellaválasztás: Az UE képes jelezni a hálózat felé, hogy melyik cella tudná őt jobb paraméterekkel kiszolgálni.

Megosztott HSDPA csatornák felhasználása a teljesítmény spektrum kihasználásával

Megosztott csatornák és a gyors ütemezés elve

Gyors újraküldés elve (HARQ)

Sebességosztályok (Release 4-7) 32 QAM-64QAM modulációval nagyobb sebességosztályok is megjelennek (HSPA+) a Release 8-ban

Ideális és zajos csatornák különböző modulációknál

Dr. Maros Dóra Zegbee

SZENZOR ÉS KONTROL HÁLÓZATOK KÖVETELMÉNYEI Egyszerű működés, gyors telepítés Hosszú akkumulátor élettartam Olcsó készülék és telepítés Kis komplexitás és kis méret Szabványosított protokollok

MIÉRT ZIGBEE? Szabványosított Olcsó Széleskörű felhasználás Megbízható és önregeneráló Nagy számú végpont Egyszerű tervezés Kis fogyasztás Biztonságos

Az IEEE 802 család Range WWAN IEEE 802.22 IEEE 802.20 WMAN WiMax WLAN WiFi 802.11 ZigBee 802.15.4 15.4c 802.15.3 802.15.3c Bluetooth 802.15.1 WPAN 0.01 0.1 1 10 100 1000 Data Rate (Mbps)

ZIGBEE ALKALMAZÁSOK ZigBee Wireless Control that Simply Works security lighting control access control energy control TV VCR DVD/CD remote ZigBee Wireless Control that Simply Works PC & PERIPHERALS PERSONAL HEALTH CARE patient monitoring fitness monitoring TELECOM SERVICES asset mgt process control environmental energy mgt security HVAC lighting control access control irrigation m-commerce info services object interaction (Internet of Things)

NÉHÁNY TIPIKUS ALKALMAZÁS Világítás kapcsolás Árnyékolás Fűtés Energia felhasználás, optimalizálás Riasztás etc. Szenzorok, adatgyűjtés Hőmérséklet szab. Nyomás szab. Riasztás etc.

EGYÉB ALKALMAZÁSOK Bevásárló központok, áruházak Épületfelügyelet, fűtés/hűtés szab, stb. TeleKom szolgáltatások/M-commerce (mobil) Smart Metering, okosleolvasók Wireless Sensor Networks (pl. közlekedés) Forgalomirányítás (jelzőtáblák, csomópontok) Torlódások Riasztások stb.

In-Home Patient Monitoring (e-Healh) Páciens életfunkcióinak figyelése Vérnyomás, pulzus stb. Orvosi megfigyelés Idős emberek figyelése Mozgás érzékelés a lakáson belül Világítás lekapcsolása, ha lefekszik Telefonos riasztás, ha rosszul van, elesik, pánikgomb Kórházi alkalmazások Paciens nagyobb mozgási lehetősége Személyzet riasztása graphic graphic

IEEE 802.15.4 készülék típusok The IEEE 802.15.4 standard (2003) két féle típust definiál: Functional Device (FFD) and Reduced Functional Device (RFD). Az RFD egyszerű alkalmazásokban használható, amelyekben kis adatsebesség szükséges és csak egy specifikus FFD-el kommunikál Az FFD PAN koordinátor és egyszerű eszköz is lehet. FFD és RFD is kommunikálhat.

LR-WPAN (low rate) vezeték nélküli (Wireless) PAN (Personal Area Network) Az alkalmazástól függően, a LR-WPAN csillag (star) vagy peer- to-peer topológiában működik A star topológiában az RFD-k egy PAN koordinátorhoz kapcsolódnak. A PAN koordinátor lehet RFD is, de vezérelheti a PAN-t; kezdeményezi, fogadja és route-olja a kommunikációt a hálózatban.

LR-WPAN TOPOLÓGIÁK ÉS JELLEMZŐK A Peer-to-peer topológia támogatja az un. ad-hoc mesh multi-hop hálózatokat. Minden eszköz kommunikálhat egy másik eszközzel (peer- to-peer) a PAN-on belül. Minden eszköznek a LR-WPAN-ban 64-bites egyedi címe van. Ez a cím (vagy egy rövidebb címet, amelyet a PAN koordinátor jelöl ki) használatos a PAN-en belül. Minden PAN-nak egyedi azonosítója van. A PAN azonosítók és a rövid címek lehetővé teszik a kommunikációt a PAN-k eszközei között.

LR-WPAN TOPLÓGIÁK

ZIGBEE SZABVÁNY és STACK ZigBee, 2005 júniusban, IEEE 802.15.4 szabvány verzióként került kibocsátásra Az IEEE 802.15.4 kiegészítése, biztonsági és alkalmazási réteg szolgáltatások tekintetében.

IEEE 802.15.4 SÁVOK 868/868.6 MHz Europa 902/928 MHz Észak Amerika 2400/2483.5 MHz világszerte

ZIGBEE TOPOLÓGIA

ESZKÖZ TÍPUSOK Logical eszközök definiálása (rugalmas) ZigBee koordinátor: Hálózat inicializálása, kapcsolat felépítése, menedzselése a hálózatban. ZigBee router: Üzenetek irányítása (routing) az eszközök (node) között. ZigBee végpont

ADATÁTVITEL TÍPUSAI I. 1.Készüléktől, PAN koordinator felé. 2.PAN koordinator felől, készülékre 3.Peer-to-peer (két készülék között) 1.Készüléktől, PAN koordinator felé

ADATÁTVITEL TÍPUSAI II. 1.Készüléktől, PAN koordinator felé. 2.PAN koordinator felől, készülékre 3.Peer-to-peer (két készülék között) 2.PAN koordinátor felől, készülékre

PEER-TO PEER ADATÁTVITEL Az eszközök bármelyik eszközzel kommunikálhatnak a hatókörükön belül. A peer-to-peer PAN-ban (Personal Area Network) az eszközök vagy folyamatosan veszik az üzeneteket időrés nélküli (un-slotted) az átvitellel, vagy szinkron átvitel van bizonyos időrésekben Virtuális kapcsolat