«

»

Przegląd standardu IEEE 802.15.4 (WPAN)

Standard 802.15.4 definiuje warstwę fizyczną i dostępu do medium bezprzewodowych sieci prywatnych (WPAN) o niskiej przepływności, niskim zużyciu energii oraz z wykorzystaniem prostych urządzeń o niewielkim koszcie wytworzenia. Ważniejszymi założeniami standardu są też małe rozmiary urządzeń, duży stopień koegzystencji i bardzo niskie wymagania związane z utrzymaniem [1].

Warstwa fizyczna standardu odpowiada w szczególności za aktywację i dezaktywację modułu nadawczo-odbiorczego, detekcję energii w kanale, ustalanie jakości łącza, ocenę zajętości kanału, wybór częstotliwości oraz transmisję i odbiór danych. Definiowane są tu głównie pasma 780MHz, 868MHz, 915MHz, 950MHz oraz 2,4GHz. Spośród wymienionych pasm tylko 868MHz oraz 2,4GHz są dostępne do użytku w Europie. W kanałach tych pasm dla 802.15.4 sprecyzowane jest używanie trzech sposobów rozpraszania widma: PSSS (ang. parallel sequence spread spectrum) z wykorzystaniem modulacji ASK (ang. Amplitude-Shift Keying) i BPSK (ang. Binary Phase Shift Keying), DSSS (ang. direct sequence spread spectrum) z wykorzystaniem modulacji O QPSK (ang. Offset Quadrature Phase Shift Keying) i BPSK oraz CSS (ang. chip spread spectrum) z wykorzystaniem modulacji DQPSK (ang. Differential Quaternary Phase Shift Keying) [1, 2].

Najważniejszymi możliwościami gwarantowanymi przez standard są połączenia w topologii gwiazdy lub „każdy z każdym”, unikalny sześćdziesięcio-cztero bitowy rozszerzony adres sieciowy lub skrócony szesnasto bitowy, dostęp do kanału na zasadzie kontroli zajętości nośnika z unikaniem kolizji (CSMA-CA) lub systemu ALOHA oraz protokół pełnego potwierdzenia niezawodności transferu [1, 2].

Należy zaznaczyć, że topologia „każdy z każdym” definiowana w standardzie umożliwia utworzenie sieci rozproszonych, jednak kontrolę nad tego typu operacjami należy przeprowadzić w wyższych warstwach protokołów opierających się na 802.15.4. Przykładem protokołów obsługujących sieć mesh opierających się na standardzie 802.15.4 są ZigBee oraz 6LoWPAN [1, 2].

W sieciach standardu 802.15.4 wyróżnia się dwa typy urządzeń: o pełnej funkcjonalności FFD (ang. full-function device) oraz o zredukowanej funkcjonalności RFD (ang. reduced-function device). Urządzenia klasy FFD mają możliwość przesyłania informacji pochodzącej z jednego urządzenia do drugiego oraz mogą zostać koordynatorem sieci. Urządzenia klasy RFD wykorzystywane są gdy istnieje potrzeba zastosowania prostego rozwiązania typu pojedynczy sensor. W każdej sieci musi występować urządzenie główne zwane koordynatorem. Koordynatorem może być każde urządzenie o pełnej funkcjonalności jednakże najczęściej dodatkowo spełnia on również funkcje bramy sieciowej lub/i komputera osobistego [1, 2].

 


[1]          IEEE, Opis standardów 802.xx, [Dostęp: 10.12.2012], http://www.ieee.org/
[2]          IEEE 802.15.4 Low-Rate Wireless Personal Standard, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York, 2011.

O autorze

Artur Wiśniewski

Absolwent Elektrotechniki na Politechnice Poznańskiej. Zagorzały orędownik technik bezprzewodowych w automatyce. Łącząc przyjemne z pożytecznym od pięciu lat zajmuje się tematyką inteligentnych domów. Zamiłowania do muzyki i motoryzacji splotły jego ścieżkę z poznańską firmą Car Audio System gdzie niegdyś zajmował się nagłośnieniem. Obecnie specjalista ds. układów elektrycznych w znanym koncernie branży home appliance.


KOPIOWANIE ZAWARTOŚCI NINIEJSZEJ WITRYNY JEST BEZWZGLĘDNIE ZABRONIONE.

KAŻDY ODKRYTY PRZYPADEK WYKORZYSTANIA POWYŻSZEJ TREŚCI BEZ ZGODY TWÓRCÓW WISNIEWSKI.WF BĘDZIE SKUTKOWAĆ POSTĘPOWANIEM SĄDOWYM.