Развертывание беспроводных сетей на базе модулей IP-Link компании Helicomm
В области беспроводных телекоммуникаций существует огромное разнообразие приложений, в которых передаются относительно небольшие объемы информации и не требуется высокая скорость передачи данных. Однако эти приложения предъявляют другие критичные требования: низкое энергопотребление, простота развертывания и эксплуатации сети, невысокая стоимость конечного решения, защита данных, большое количество узлов в сети, надежность. Именно для таких приложений и был разработан стек протоколов беспроводной связи ZigBee/802.15.4.
Стандарт 802.15.4, разработанный в 2001 году институтом инженеров электротехники и электроники IEEE, определяет два нижних уровня протокола беспроводной передачи данных: физический уровень передачи данных в среде распространения (PHY) и уровень доступа к среде (MAC). Спецификация ZigBee, разработанная созданным в 2002 году альянсом ZigBee, определяет программные сетевые уровни и уровни поддержки приложения .
Область применения технологии ZigBee чрезвычайно широка и охватывает распределенные системы самого различного назначения . До появления ZigBee ниша радиоинтерфейсов для реализации подобных систем была свободна и ее заполняли другие устройства и технологии. Во-первых, это микросхемы радиотрансиверов, не привязанные жестко к каким-либо стандартам. При их использовании разработчики вынуждены были создавать собственные протоколы передачи данных и программные стеки для организации беспроводных сетей. Это сказывалось на конечной стоимости и сроках разработки изделий и не позволяло даже думать о глобальной совместимости устройств. Во-вторых, можно было использовать другие стандарты беспроводной связи (Bluetooth, WLAN). Ближайшим конкурентом ZigBee является Bluetooth. Однако технология Bluetooth изначально разрабатывалась для передачи больших объемов информации (голоса, видео, данных) с высокой скоростью передачи данных и предназначалась главным образом для создания беспроводных компьютерных систем и вычислительных сетей. Bluetooth имеет очень сложный протокол, который делает процесс развертывания беспроводной сети весьма трудоемкой задачей и требует достаточно больших для встраиваемых систем ресурсов памяти. Кроме того, микросхемы Bluetooth слишком дороги для организации на их основе крупных сетей разнообразных устройств в масштабе предприятия или здания. Все это не позволяет с максимальной эффективностью использовать Bluetooth для низкоскоростных беспроводных приложений с невысоким трафиком и малым энергопотреблением.
Технология ZigBee избавила разработчиков от описанных выше проблем и положила начало новому этапу в развитии низкоскоростных беспроводных телекоммуникаций. Глобальная совместимость, простота установки и обслуживания, малое энергопотребление, большое количество узлов в сети, функции маршрутизации и ретрансляции пакетов данных – эти особенности ZigBee-совместимых устройств наряду с простотой схемотехники конечных решений и наличием готового программного обеспечения стека протоколов все чаще заставляют разработчиков отказываться от проводов и проводных сетей и переходить к использованию беспроводной технологии ZigBee для реализации своих приложений. В связи с тем, что подробное описание спецификации ZigBee/802.15.4 приведет к значительному увеличению объема данной статьи, заинтересовавшимся рекомендуем посетить сайт www.zigbee.org, а также ознакомиться с публикациями [1-4]. Далее на примере модулей IP-Link компании Helicomm будет показано, каким образом осуществляется развертывание беспроводной сети на базе ZigBee-совместимых устройств.
В середине 2005 года компания Helicomm анонсировала линейку модулей IP-Link, совместимых со стандартом беспроводных сетей ZigBee/802.15.4. Эти модули интегрируют в себе микроконтроллер, радиотрансивер, антенну, программный стек ZigBee и представляют собой, таким образом, законченный беспроводной интерфейс, который может использоваться как готовая платформа для создания распределенных беспроводных систем. Это решение практически не требует использования внешних компонентов и позволяет заказчикам существенно упростить процесс разработки, снизить стоимость своих изделий, сократить время их выхода на рынок. К настоящему времени серия IP-Link насчитывает семь модификаций модулей, отличающихся друг от друга типом микроконтроллера и радиотрансивера.
