Современные беспроводные интерфейсы передачи данных

3 Современные беспроводные интерфейсы передачи данных.

Первым шагом разработки стал анализ современных беспроводных интерфейсов передачи данных и выбор наиболее подходящего по следующим критериям:

· Требования к минимальному энергопотреблению.

· Требования к питанию

· Скорость передачи данных(1Мбит/с)

· Излучаемая мощность. Вносимые помехи и восприимчивость к сторонним.

· Топология сети и количество устройств в ней

Для анализа были предложены следующие беспроводные интерфейсы передачи данных: Bluetooth, WI-FI, ZigBee, NFC.

3.1 Bluetooth

Производственная спецификация беспроводных персональных сетей (Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами, как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, бесплатной, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 м друг от друга (дальность сильно зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорогое.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «point-to-point», но и соединение «point-to-multipoint».

Скорости передачи:

· Bluetooth 1.2 1мбит/с

· Bluetooth 2.1 + EDR 2-3 мбит/с

· Bluetooth 3.0 + HS до 24 Мбит/с

· Bluetooth 5.0 (LE) до 24 Мбит/с в актвном режиме, 1 мбит/с в энергосберегающем режиме

3.1.1 Для того чтобы оценить энергопотребления была изучена техническая документация модуля Bluegiga BLE113 данного интерфейса (Bluetooth 5.0 (LE))

· Выходная мощность: от -23 до 0 дБм (5мкВт-1 мВт);

· Чувствительность приемника: -93 дБм;

· Встроенная керамическая чип-антенна;

· Диапазон скоростей передаваемых данных: 250 Кбит/с в полосе 4 kHz to 30 kHz

· Энергопотребление: В режиме излучения 18.2 mA,

o в режиме приёма 14.3 мА,

o в спящем режиме 0.4 мкA

· Напряжение питания от 2.0 до 3,6 В.

· Диапазон рабочих температур – 40^ОC… + 85^ОC

· Размеры: 15.75x9.15x2.1 мм

Интерфейсы периферийных устройств: UART И SPI, I2C, PWM (ШИМ) и GPIO, 12-разрядный АЦП

3.2 WI-FI

Технология беспроводной связи, передача данных осуществляется в диапазонах 2400-2483,5 МГц,5150-5350 МГц, 5650-6425 МГц в зависимости от спецификации. Так же в зависимости от спецификации используются различные виды модуляции, кодирование и т.п., из чего следует что характеристики приемо-передающих устройств могут быть разными. Главные преимущества — высокая скорость передачи данных и высокий уровень стандартизации. Передача на расстояние не более 100 м, количество устройств в сети до 32.

Топологии: независимые базовые зоны обслуживания (Independent Basic Service Sets, IBSSs); базовые зоны обслуживания (Basic Service Sets, BSSs); расширенные зоны обслуживания (Extended Service Sets, ESSs). Скорости передачи данных для различных спецификаций:802.11b (2,4 ГГц)-11Мбит/с, 802.11а (5 ГГц)-54 Мбит/с, 802.11n (2,4\5 ГГц)- 150­600 Мбит/с.

Одной из главных особенностей является технология MIMO. Эта технологий позволяет одновременный приема/передачи нескольких потоков данных через несколько антенн.

Рис.6 Реализация технологии MIMO.

Данная технология помогает успешно бороться с переотражениями сигналов, когда точка доступа и клиент не находятся в прямой видимости, увеличивать символьную скорость передачи данных.

Модуль WizFi210 обладает компактными размерами и низкой стоимостью. Главное отличие модуля

WizFi210 заключается в меньшей мощности излучаемого радиосигнала (встроенный усилитель мощности отсутствует) и, как следствие, в меньшем энергопотреблении в режиме передачи и в меньшей дальности действия.

· Стандарт WiFi 802.11b со скоростью обмена данными по до 11 Мбит/с

· рабочий температурный диапазон (от -40° С до +85° С)

· Функция динамического управления питанием (35 мкА в режиме Standby, Receive = 125.0 mA, Transmit = 135.0 mA)

· Рабочая температура: от -40° С до +85° С

· Размеры: 32х23,5х2,9 мм

· Выходная мощность:8 ± 1 dBm

· Чувствительность: -81dBm

· Интегрированная чип-антенна

· Питание: 3.3V

Похожие работы

Разработка локальной сети и защита передачи данных на основе перспективных технологий

Скачать

134036

26

14

... части локальной сети не позволяют останавливаться на известных достигнутых результатах и побуждают на дальнейшее исследование в дипломной работе в направлении разработки локальной сети с беспроводным доступом к ее информационным ресурсам, используя перспективные технологии защиты информации. 2. Выбор оборудования, для перспективных технологий СПД   2.1 Выбор передающей среды Зачастую перед ...

Проблемы телекоммуникаций Банка России

Скачать

65042

0

2

... 20 до 30% от суммы на электронные платежи. Следовательно общая сумма затрат на телекоммуникации РКЦ - ГРКЦ составляет порядка 100 000 Долларов США в год. Пути решения проблемы телекоммуникаций Для решения указанных проблем в соответствии с концепцией развития ЕТКБС ЦБ РФ предполагается: ·     помимо наземных каналов использовать в сети спутниковые каналы; ·     построить магистральную сеть по ...

Использование высоких технологий криминальной средой. Борьба с преступлениями в сфере компьютерной информации

Скачать

430825

6

4

... с применением полиграфических компьютерных технологий? 10. Охарактеризуйте преступные деяния, предусмотренные главой 28 УК РФ «Преступления в сфере компьютерной информации». РАЗДЕЛ 2. БОРЬБА С ПРЕСТУПЛЕНИЯМИ В СФЕРЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ ИНФОРМАЦИИ ГЛАВА 5. КОНТРОЛЬ НАД ПРЕСТУПНОСТЬЮВ СФЕРЕ ВЫСОКИХ ТЕХНОЛОГИЙ 5.1 Контроль над компьютерной преступностью в России Меры контроля над ...

Организация сети передачи данных по энергосетям с применением технологии PLC

Скачать

112728

16

26

... технологии широкополосного доступа - по электросетям. Было разработано оборудование PLC первого и второго поколений. Достигнутая предельная скорость передачи данных не превышала 10-14 Мб/с. Реальная же скорость передачи данных в тестовых сетях PLC с применением этого оборудования отличалась на порядок и составляла 1-2 Мб/с. Кроме этого, абонентское оборудование PLC имело сравнительно высокую ...