Korszerű mobil rendszerek

Az előadások a következő témára: "Korszerű mobil rendszerek"— Előadás másolata:

1 Korszerű mobil rendszerek
Dr. Maros Dóra Korszerű mobil rendszerek

2 Dr. Maros Dóra Szabványosítás

3 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

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

5 Nemzetközi Távközlési Únió
( 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

6 International Telecommunication Union
Nemzetközi Távközlési Únió International Telecommunication Union  Szektorok: ITU-R: Rádiókommunikációs szektor ITU-T: Távközlés szabályozási szektor ITU-D: Távközlés fejlesztési szektor

7 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

8 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)

9 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)

10 European Telecommunications Standards Institute
Európai Távközlési Szabványosítási Intézet ( 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

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

12 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:

13 3GPP a mobil szabványosítás fellegvára
Tagjai (6 szabványosítási szervezet): A 3GPP által létrehozott specifikációkat az ETSI szabványként fogadja el! A mobil szabványokat inkább itt keressük!

14 Internet Engineering Task Force
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

15 IETF RFC-k

16 Institute of Electrical and Electronics Engineers
Eye-triple-E 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

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

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

19 Institute of Electrical and Electronics Engineers
IEEE szabványok Institute of Electrical and Electronics Engineers  A legismertebb IEEE szabvány az IEEE WLAN szabvány

20 NMHH 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)

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

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

23 Földrajzi kiterjedéstől függő technológiák mobil alkalmazásoknál

24 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

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

26 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

27 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)

28 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

29 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: C csatorna:

30 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

31 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

32 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

33 Duplexelés (ADSL kábel)

34 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

35 Dr. Maros Dóra Mobil hálózatok

36 Mobil rendszerek generációi (2G - 3G+)

37 Mobil hálózatok fejlődése a 3G után

38 Elektromágneses hullámok spektruma
900 MHz-2,6 GHz

39 GSM 900, 1800, 1900 sávok (2G)

40 UMTS frekvenciasávok 2000-ben, új frekvenciasávok
Duplexelés Uplink Downlink Sáv UMTS-FDD MHz MHz MHz UMTS-TDD MHz UL/DL MHz UL/DL MHz Műhold MHz MHz MHz 2000-ben, új frekvenciasávok MHz, MHz (GSM sáv!) 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

41 LTE frekvenciasávok 40 sáv: 24 FDD 16 TDD

42 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.

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

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

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

46 Szektor antennák Dönthető antennák GSM szektorsugárzók

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

48 Omni antennák Toronyra szerelt omni antenna „Kézi” omni antenna

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

50 Beltéri antennák

51 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)

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

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

54 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!

55 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!

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

57 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

58 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

59 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)

60 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)

61 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

62 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…. , SMS, MMS…

63 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)

64 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,

65 2G adatátvitel (GPRS és EDGE)
Dr. Maros Dóra 2G adatátvitel (GPRS és EDGE)

66 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.

67 IP cím hozzárendelése a USER készülékhez

68 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.

69 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

70 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

71 Modulációk (GPRS/EDGE

72 Dinamikus csatorna kiosztás

73 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

74 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;

75 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

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

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

78 Routing Area és Location Area

79 GPRS Routing Area Update

80 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

81 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

82 3G/4G adatátvitel (HSDPA, HSUPA, HSPA)
Dr. Maros Dóra 3G/4G adatátvitel (HSDPA, HSUPA, HSPA)

83 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.

84 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.

85 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.

86 Megosztott HSDPA csatornák felhasználása a teljesítmény spektrum kihasználásával

87 Megosztott csatornák és a gyors ütemezés elve

88 Gyors újraküldés elve (HARQ)

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

90 Ideális és zajos csatornák különböző modulációknál

91 Dr. Maros Dóra Zegbee

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

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

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

95 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)

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

97 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.

98 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

99 IEEE készülék típusok The IEEE 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.

100 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.

101 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.

102 LR-WPAN TOPLÓGIÁK

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

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

105 ZIGBEE TOPOLÓGIA

106 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

107 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

108 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

109 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