Материал: конспект-лекций

фазою опорного сигналу перетворювачів. На рис. 6.33 подано більш розгорнуту схему (з ураху-

ванням квадратурних компонент). З розгляду рис. 33 видно, що рівень вихідного сигналу відпові-

дного перетворювача квадратури залежатиме від співвідношення фаз опорного і квадратурного сигналів. Таким чином, на виході суматора формується погоджена з квадратурними компонентами загальна для всіх каналів фаза.

Ефективність прийому рознесених сигналів залежить від кількості гілок, які розносяться (із збільшенням кількості якість прийому зростає). Вона зростає також залежно від того, наскільки незалежні сигнали в цих гілках рознесення.

На рис. 34 подано графіки ймовірності помилкового прийому Pn одиночного символу від співвідношення сигнал/шум (h2 ) для різної кратності рознесеного прийому.

227

Рис. 34. Графіки достовірності прийому сигналу при різній кількості гілок рознесення

двократного прийому, всі подальші добавки гілок рознесення дають позитивний внесок, але все менший.

рознесення з різним коефіцієнтом кореляції r

З графіків видно, що прийом некорельованих ( r 0 ) рознесених сигналів дає значний виграш по відношенню до корельованих (r 1). Навіть у каналах з досить високою кореляцією (r 0,5)

цей виграш є значним. Таким чином, рознесений прийом має сенс використовувати навіть у тих ви-

падках, коли між рознесеними каналами є значна кореляція.

228

Різновидом методу рознесеного прийому є використання широкосмугових сигналів (ШСС),

серед яких найбільшого поширення набули методи прямого розширення спектра (DSSS — Direct Sequence Spread Spectrum) та сигнали з перескоками частоти (ППРЧ — псевдовипадкові перескоки робочої частоти), (FHSS — Frequency Hopping Spread Spectrum). Ці сигнали використовуються в системах Wi-Fi, зокрема вони рекомендовані в стандартах ІЕЕЕ 802.11.

За останні роки все більше фірм, які зайняті виготовленням телекомунікаційного обладнан-

ня, вчених, фахівців звертають увагу на необхідність використання просторово-поляризаційних ресурсів для забезпечення якості вирішення задач доступу в різних технологіях, що погоджуються з концепцією створення фіксовано-мобільних систем (FMS).

229

Лекція_11_ ZigBee

1 Технология ZigBee

ZigBee® – это открытый стандарт беспроводной связи для различных систем автоматиза-

ции: «Умный дом», «Интеллектуальное здание», системы управления технологическими и бизнес процессами, системы безопасности и так далее.

Технология ZigBee позволяет создавать самоорганизующиеся и самовосстанавливающиеся беспроводные сети с автоматической ретрансляцией сообщений. Сети ZigBee при относительно небольших скоростях передачи данных обеспечивают гарантированную доставку пакетов и защи-

ту передаваемой информации.

Стандарт ZigBee предусматривает использование частотных каналов в диапазонах 868

МГц, 915 МГц и 2,4 ГГц. Наибольшие скорости передачи данных и наивысшая помехоустойчи-

вость достигаются в диапазоне 2,4 ГГц. Поэтому большинство производителей микросхем выпус-

кают приемопередатчики именно для этого диапазона, в котором предусмотрено 16 частотных ка-

налов с шагом 5 МГц.

Скорость передачи данных вместе со служебной информацией в эфире составляет 250

кбит/c. При этом средняя пропускная способность узла для полезных данных, в зависимости от загруженности сети и количества ретрансляций, может лежать в пределах 5 ... 40 кбит/с.

Расстояния между узлами сети составляют десятки метров при работе внутри помещений и сотни метров на открытом воздухе. За счет ретрансляций зона покрытия сети может значительно увеличиваться.

Немного истории

В самых разных отраслях имеется потребность в создании беспроводных сетей с большим числом датчиков и исполнительных механизмов, где не требуется высоких скоростей передачи данных, а на первый план выступают надежность, устойчивость (способность к самовосстановле-

нию) и простота развертывания и эксплуатации.

Важнейшими требованиями к таким сетям являются также:

длительная работа источников питания датчиков,

низкая стоимость,

компактность,

возможность создания ячеистых сетей для связи между большим числом устройств.

Такое сочетание требований привело к созданию стандартов IEEE 802.15.4 и ZigBee, обес-

печивающих простые, устойчивые, масштабируемые, многошаговые беспроводные сети с воз-

можностью поддержки самых разных приложений.

230

Альянс ZigBee®, учрежденный в 2002 году, представляет собой сообщество компаний (бо-

лее 300), объединившихся с целью разработки эффективных протоколов для беспроводной сети и обеспечения совместимости устройств различных производителей.

Спецификация ZigBee® Pro Feature Set 2006 была принята альянсом в октябре 2007 года.

Она обладает следующими преимуществами по сравнению с предшествующей версией специфи-

кации:

Новая спецификация позволяет создавать сети с количеством узлов до нескольких тысяч.

Это достигается благодаря стохастической адресации, новым механизмам маршрутизации Many- to-One и Source Routing, а также возможности выявления асимметричных связей в сети.

Для обеспечения совместимости устройств различных производителей в спецификации

ZigBee® PRO разработаны стандартные профили приложений и библиотека стандартных класте-

ров.

Введен целый ряд новых механизмов, позволяющих сделать сеть ZigBee более защищенной и надежной.

Значительно увеличен срок службы батарей конечных дочерних устройств за счет исполь-

зования механизма, который позволяет родительским узлам представлять в сети дочерние устрой-

ства во время их сна.

Предусмотрено автоматическое изменение частотного канала сети в случае возникновения

помех.

Достоинства применяемых сетевых решений:

низкая цена;

безопасность;

надежность и самовосстановление;

гибкость;

практически не ограниченная возможность расширения;

низкое энергопотребление;

простота и дешевизна развертывания;

встроенный интеллект настройки сети и маршрутизации.

Сетевые протоколы

Стандарты IEEE 802.15.4 и ZigBee 2007 Specification определяют стандартизированные протоколы, которые обеспечивают сетевую инфраструктуру, необходимую для беспроводных се-

тевых приложений с большим числом датчиков и исполнительных механизмов.

IEEE 802.15.4 определяет физический и MAC уровни, а ZigBee определяет сетевой уровень и уровень приложений.