ZigBee alapú adatgyűjtő ZigBee alapú adatgyűjtő hálózat tervezésehálózat tervezése

Hevesi RichárdHevesi RichárdKonzulens: Konzulens: dr. dr. Tóth CsabaTóth Csaba (BME MIT) (BME MIT)

Adatgyűjtő hálózatAdatgyűjtő hálózat

CélokCélok Különböző típusú, különböző helyeken mért Különböző típusú, különböző helyeken mért

adatok eljuttatása egy központi helyreadatok eljuttatása egy központi helyreEszközökEszközök Alacsony fogyasztású szenzorokAlacsony fogyasztású szenzorok Vezeték nélküli hálózatVezeték nélküli hálózatAlkalmazási területAlkalmazási terület Ipari folyamatok monitorozása, Ipari folyamatok monitorozása, ökológiai ökológiai

mérésekmérések, épületautomatizálás, épületautomatizálás

Adatgyűjtő hálózatAdatgyűjtő hálózat

FeladatokFeladatok

Környezeti monitorozó rendszerekkel Környezeti monitorozó rendszerekkel kapcsolatos követelmények kapcsolatos követelmények megfogalmazásamegfogalmazásaJelenlegi megoldások áttekintéseJelenlegi megoldások áttekintéseA ZigBee protokoll tanulmányozásaA ZigBee protokoll tanulmányozásaEgy ZigBee alapú hálózat megtervezése Egy ZigBee alapú hálózat megtervezése Mitmót platformraMitmót platformraA megtervezett hálózat egyes részeinek A megtervezett hálózat egyes részeinek implementálásaimplementálása

KövetelményekKövetelmények

Alacsony fogyasztásAlacsony fogyasztás A központi számítógépnél van csak lehetőség A központi számítógépnél van csak lehetőség

hálózati tápellátásrahálózati tápellátásraAlacsony adatátviteli sebességAlacsony adatátviteli sebességPeriodikus működésPeriodikus működés Alacsony kitöltési tényező a fogyasztás Alacsony kitöltési tényező a fogyasztás

minimalizálása miattminimalizálása miattEgyszerű konfigurálhatóságEgyszerű konfigurálhatóságFizikai kiterjedés: néhány száz méterFizikai kiterjedés: néhány száz méterHibatűrésHibatűrés

ZigBeeZigBee

IEEE 802.15.4IEEE 802.15.4 ISM sávISM sáv 20/40/100/250 kbit/s20/40/100/250 kbit/s CSMA/CA csatorna- CSMA/CA csatorna-

hozzáféréshozzáférés Nyugtázás, CRC Nyugtázás, CRC

hibadetektáláshibadetektálás Folyamatos vagy Folyamatos vagy

periodikus működésperiodikus működés

IEEE 802.15.4 MAC

Upper Layers (ZigBee)

IEEE 802.15.42400 MHz

PHY

IEEE 802.15.4868/915 MHz

PHY

ZigBeeZigBee

SzolgáltatásokSzolgáltatások Alkalmazási rétegAlkalmazási réteg Útvonal-irányításÚtvonal-irányítás KötésKötés AlkalmazásprofilokAlkalmazásprofilok Eszközök felderítéseEszközök felderítése Hálózat felderítésHálózat felderítés ZigBee Device ObjectZigBee Device Object

ZigBeeZigBee

Útvonal irányításÚtvonal irányítás Új útvonalak felderítése az első igény érkezésekor.Új útvonalak felderítése az első igény érkezésekor. Útvonal felderítés broadcast üzenetekkel.Útvonal felderítés broadcast üzenetekkel.KötésKötés Egyszerűbb üzenettovábbítás végpontok között.Egyszerűbb üzenettovábbítás végpontok között. Kötési táblák a résztvevő csomópontokon, vagy Kötési táblák a résztvevő csomópontokon, vagy

dedikált eszközökön is tárolhatóak.dedikált eszközökön is tárolhatóak.Alkalmazás profilAlkalmazás profil Szabványos kommunikáció az alkalmazások között.Szabványos kommunikáció az alkalmazások között. Profil- és clusterazonosítókon keresztül valósul meg.Profil- és clusterazonosítókon keresztül valósul meg.

ZigBeeZigBee

EszközleírókEszközleírók Minden csomóponthoz tartozik egy.Minden csomóponthoz tartozik egy. Az eszköz tulajdonságait, a támogatott Az eszköz tulajdonságait, a támogatott

alkalmazásokat tartalmazza.alkalmazásokat tartalmazza.ZDO – ZigBee Device ObjectZDO – ZigBee Device Object A csomópont szerepét definiálja.A csomópont szerepét definiálja. Inicializálja a protokoll vermet.Inicializálja a protokoll vermet. Eszközfelderítést végez.Eszközfelderítést végez. Kötési kérelmeket inicializál.Kötési kérelmeket inicializál.

Mitmót alapú hálózat tervezéseMitmót alapú hálózat tervezése

Konkrét követelményekKonkrét követelményekAz adatok összegyűjtése a koordinátornál Az adatok összegyűjtése a koordinátornál történik.történik.Időnként adattovábbítás egy web- Időnként adattovábbítás egy web- szerverreszerverreAlkalmazásprofilAlkalmazásprofil Adatok típusa (int, float stb) szerint Adatok típusa (int, float stb) szerint

megkülönböztetett üzenetekmegkülönböztetett üzenetekXML struktúraXML struktúra

Mitmót alapú hálózat tervezéseMitmót alapú hálózat tervezése

Síkfőkút projektSíkfőkút projekt

SzoftverSzoftver

A program C nyelven készültA program C nyelven készültPlatformPlatform AVR MitmótAVR Mitmót Integration rádiós kártyaIntegration rádiós kártya

FejlesztőeszközökFejlesztőeszközök EclipseEclipse MakeMake SubversionSubversion

SzoftverSzoftver

Takarékos memóriahasználatTakarékos memóriahasználat Feltételes fordításFeltételes fordításEltérések a szabványtólEltérések a szabványtól 433 MHz-es frekvenciasáv a használt rádió 433 MHz-es frekvenciasáv a használt rádió

miattmiatt A szinkronizációhoz szükséges előhang eltér.A szinkronizációhoz szükséges előhang eltér. A periodikus működés nem támogatott.A periodikus működés nem támogatott. Az alkalmazási réteg nem darabolja az Az alkalmazási réteg nem darabolja az

üzeneteket.üzeneteket.

SzoftverSzoftver

Megvalósított funkciókMegvalósított funkciók Csak egylépéses hálózat kialakítása lehetséges.Csak egylépéses hálózat kialakítása lehetséges. ZDO inicializálásZDO inicializálás Alkalmazásokat kezelő keretrendszerAlkalmazásokat kezelő keretrendszer Üzenetek multiplexálása a végpontok feléÜzenetek multiplexálása a végpontok felé Hálózat-felderítés, csatlakozásHálózat-felderítés, csatlakozás Szabványos alkalmazási és hálózati csomagok Szabványos alkalmazási és hálózati csomagok

előállítása, értelmezéseelőállítása, értelmezése Adatgyűjtő alkalmazásprofilAdatgyűjtő alkalmazásprofil PéldaprogramPéldaprogram

Köszönöm a figyelmüket.Köszönöm a figyelmüket.

A ZigBee előnyeiA ZigBee előnyei

Hálózati protokoll szinten támogatott az Hálózati protokoll szinten támogatott az alacsony kitöltési tényezőjű működés.alacsony kitöltési tényezőjű működés.Az alábbi szolgáltatások lehetővé teszik Az alábbi szolgáltatások lehetővé teszik kevés konfigurációt igénylő hálózatok kevés konfigurációt igénylő hálózatok létrehozását:létrehozását: AlkalmazásprofilokAlkalmazásprofilok EszközleírókEszközleírók Eszközök felderítéseEszközök felderítéseSzabványosSzabványos

Hiányzó időbélyeg mezőHiányzó időbélyeg mező

Az üzenetek tartalmaznak egy sorszámot, Az üzenetek tartalmaznak egy sorszámot, ami használható annak meghatározására, ami használható annak meghatározására, hogy a mérés melyik periódusban történt.hogy a mérés melyik periódusban történt.

CsomagformátumokCsomagformátumok

MitmótMitmót