802.15.4

De 802.15.4 is een communicatieprotocol gedefinieerd door IEEE. Het is ontworpen voor draadloze netwerken van de familie WPAN LR vanwege hun lage energieverbruik, hun korte range en low-flow apparaten met behulp van dit protocol.

802.15.4 wordt gebruikt door veel implementaties gebaseerd op eigen protocollen, of IP, zoals ZigBee en 6LoWPAN.

LR WPAN kenmerken zijn:

  • de vorming van een soort ster of mesh-netwerk,
  • de toewijzing van een 16-bits of 64-bit adres,
  • het gebruik van CSMA / CA communiceren,
  • laag energieverbruik,
  • Detectie van energie,
  • een indicatie van de verbindingskwaliteit,
  • het gebruik van:
    • 16 kanalen in de frequentieband van 2,4,
    • 10 kanalen in de frequentieband 902,
    • 1 in het kanaal 868 frequentieband.

De IEEE heeft gedefinieerd twee soorten apparaten die kunnen deelnemen aan een netwerk:

  • waarbij de inrichting alle mogelijke functies
  • het apparaat met beperkte functies

FFD kunnen drie functies te bieden in een netwerk: PAN coördinator, router of het apparaat is aangesloten op een sensor.

Het RFD is ontworpen voor eenvoudige toepassingen. Het wordt beschouwd als een inrichting "einde", in de zin dat het niet essentieel is voor het netwerk.

Om te communiceren op hetzelfde netwerk, moet een FFD en RFD dezelfde fysieke kanaal uit die gedefinieerd volgens de geselecteerde frequentieband te gebruiken. De FFD kan de RFD dialoog met FFD alleen tijdens communiceren met RFD en FFD,.

Netwerktopologie

802.15.4 zo stelt de exploitatie van een ster-topologie, gaas en boom. De apparaten worden gedefinieerd op het MAC-niveau, zoals:

  • netwerk-coördinatoren,
  • van FFD apparaten,
  • RFD van inrichtingen.

De fysieke laag

De fysieke laag omvat de draadloze zender / ontvanger met een lage controlemechanisme. Lage frequenties zorgen voor een groter bereik als gevolg van lagere propagatie verlies. De grootste oorzaak van de hogere productie, een lagere latency en kortere werkcycli.

Het medium access layer

De kenmerken van de MAC-laag zijn het beheer tag, het toegangskanaal handling, GTS, validatie van frames, enz. De MAC-laag maakt het ook mogelijk het gebruik van de veiligheid mechanismen die verband houden met de implementatie van toepassingen.

Er zijn echter twee modi van de MAC-laag, afhankelijk van de gebruikte topologie en de noodzaak van gegarandeerde rate, namelijk:

  • non-beacon methode met CSMA / CA,
  • het baken-modus, het verzenden van regelmatige periode van een baken om apparaten te synchroniseren, zodat een stroom sensor met een GTS.

Samengevat wordt CSMA / CA niet gebruikt baken modus voor het verzenden van het baken, verzenden van de bevestiging.

Network zogenaamde "non-beacon"

Er is een netwerk methode "untagged". Dit betekent dat de standaard coördinator blijft de data wachttoestand.

Het apparaat dat wil verzenden of het kanaal vrij. Als dit het geval is, dan zendt anders wacht het een willekeurige periode.

Wanneer de coördinator data te verzenden naar een apparaat wacht totdat het apparaat in contact komt en verzoekt de data. De coördinator stuurt dan een bevestiging van ontvangst van de aanvraag. Wanneer data in behandeling is, de coördinator zendt de data volgens hetzelfde principe. Als er geen uitstaande gegevens, de coördinator stuurt een lege data frame. De inrichting bevestigt de gegevens.

De niet-beacon modus wordt meestal gebruikt voor sensoren die meestal slapen. Wanneer een gebeurtenis plaatsvindt, de sensoren direct wakker en stuur een alert frame. De coördinator in dit type netwerk moet op netstroom, omdat het nooit slaapt: het is standaard in de luisterruimte staat van een evenement frame of aanwezigheid. In dit type netwerk, is de coördinator niet uitzenden tag en voorkomt synchronisatie van apparaten.

Deze oplossing heeft het voordeel dat het optimaliseren van de batterijlevensduur van de sensoren en gebruik het kanaal wanneer het noodzakelijk is om nuttige data te verzenden. Door nadelen vanwege CSMA / CA toegangskanaal wordt niet gegarandeerd in een periode.

Netwerk met het verzenden baken, genaamd "baken"

Het doel van een netwerk werkt met de periodieke verzending van een baken op de apparaten met de coördinator synchroniseren. In een IEEE 802.15.4-netwerk, alle apparaten werken onafhankelijk. Door nadelen om te communiceren op het netwerk, moeten ze weten wanneer om wakker te zenden. Hiervoor is het noodzakelijk dat zij synchroon ten opzichte van de coördinator ontwaken is verantwoordelijk voor het routeren van data via het netwerk.

Na ontvangst van een baken worden alle inrichtingen geïnformeerd over de duur van het superframe en wanneer ze te versturen. Zij zullen ook een indicatie van wanneer de coördinator gaat in winterslaap en voor hoe lang ontvangen. De apparaten weten dan wanneer ze kunnen gaan in winterslaap of zenden. De reguliere transmissie van een baken worden alle apparaten synchroniseren en veranderingen in het superframe melden.

Bovendien wordt het baken van een coördinator of router zonder CSMA / CA verzonden Inderdaad, moeten alle apparaten wakker momenten voor de uitgifte van het baken en de wachtrij van dat frame te synchroniseren. De inrichting luistert naar de beacon netwerk, synchroniseert het baken en verzendt gegevensframes met de sleuven van het superframe. Het einde van sleuven zijn uitgelijnd tijdens de uitzending van een baken.

Beschrijving van het GLB en het GVB

Modus baken coördinator heeft een periode van activiteit en de winterslaap periode energiebesparing. Het superframe is eigenlijk de coördinator werkende periode is 16 keer slots. Het is opgedeeld in twee delen:

  • vergelijkbaar met het GLB zonder baken mode: alle apparaten kunnen willekeurig verzenden, maar binnen de looptijd van een sleuf,
  • PVC om toegang tot het kanaal op een inrichting voor een bepaalde periode aantal slots waarborgen, genaamd GTS.

Alle apparaten die willen communiceren tijdens het GLB tussen twee tags zijn in concurrentie met anderen via CSMA / CA. Aangezien de sensoren slechts kunnen overbrengen van een nieuw slot zal het tijdsinterval tussen twee pogingen om het kanaal worden uitgelijnd met de sleuven. De transmissie wordt beperkt door de grootte van het CAP. Als het apparaat niet kon geven tijdens het GLB, zal het wachten op de volgende superframe voor toegang tot het kanaal. Evenzo, als het aantal sleuven nodig voor de transmissie van gegevens groter is dan het aantal resterende slots in de CAP, dan zal het apparaat Verz het volgende superframe.

Alle transacties moeten worden ingevuld voor de volgende baken netwerk.

De coördinator kan delen van het superframe wijden aan toepassingen. Deze delen zijn gegarandeerd tijdsloten genoemd. De GTS vormen de PSC. Deze sleuven zijn gereserveerd vanaf de laatste slot van het superframe en terug te keren naar het baken. De coördinator mogen toewijzen aan zeven GTS. GTS kan meer dan één slot in beslag nemen. Maar een voldoende groot gedeelte van het GLB moet worden beperkt tot de komst van de nieuwe apparaten in het netwerk te voorspellen.

Met behulp van de PSC en GTS

De toekenning van een GTS volgt op een verzoek van een apparaat tijdens het GLB. Informatie over het boeken van een GTS is opgenomen in de volgende beacon, het adres van de inrichting betreft, de duur van de GTS en start sleuf. Een tijdslot wordt vervolgens aan ieder GTS volgens de FIFO-methode, en worden "geplaatst" vanaf het einde van het superframe.

De afgifte van een GTS ofwel op verzoek van de inrichting of omdat de coördinator niet meer aan de inrichting te bereiken.

Het label en de coördinator van de duur activiteit configureren

De coördinator bepaalt de volgorde van de tag en de superframe voor elk netwerkapparaat. Het doel is om knooppunten in een netwerk "sleep" om energie te besparen. De tag configuratie kan de intervallen activiteit van het superframe van elke inrichting, zodat er geen overlap.

Een baken wordt periodiek verzonden en wordt bepaald door de coördinator. De duur van het superframe en het baken verzenden periode varieert tussen 15.38 ms en 252 s. De leegloopperiode wordt gedefinieerd als het verschil tussen het interval tussen de overdracht van bakens en de duur van het superframe.