ZigBee alapú adatgyűjtő hálózat tervezése

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

2. Adatgyűjtő hálózat • Célok • 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

3. Adatgyűjtő hálózat

4. 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

5. Követelmények • Alacsony fogyasztás • 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

6. 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

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

8. ZigBee • Útvonal irányítás • 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.

9. ZigBee • Eszközleírók • 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.

10. 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

11. Mitmót alapú hálózat tervezése • Síkfőkút projekt

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

13. Szoftver • Takarékos memóriahasználat • 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.

14. 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

15. Köszönöm a figyelmüket.

16. 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

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

18. Csomagformátumok

19. Mitmót