Łączność bezprzewodowa

Przemysłowe sieci informatyczne
Komunikacja bezprzewodowa
wybrane przykłady
OPRACOWAŁ TOMASZ KARLA
Różne technologie bezprzewodowe
- Bluetooth
- WiFi
- ZigBee
- modemy GSM
- modemy radiowe
Wybrane urządzenia
SATEL SATELLINE-EASy
Częstotliwość pracy : 330 ... 420 MHz
Interfejsy: Port1: RS-232 fixed
Port2: LVTTL, TTL or RS-232 / 422
Prędkość transmisji: Radio 19200 / RS 38400
bps
Wybrane urządzenia
SATEL SATELLAR-2DS
Częstotliwość pracy : 360 ... 485 MHz
Interfejsy: Ethernet, RS-232
Prędkość transmisji: Radio 38400 bps / RS 57600 bps
Dodatkowe cechy:
- modularność (możliwość rozszerzenia o moduły
GSM czy GPS)
- szyfrowanie transmisji, firewall
Wybrane urządzenia
Moxa OnCell G3150
Częstotliwość pracy : GSM/GPRS/EDGE850/900/1800/1900-MHz
Interfejsy: Ethernet, RS-232, RS-422, RS-485
Prędkość transmisji: Edge 237 Kbps DL 237 Kbps
UL, GPRS 85.6 Kbps DL, 43 Kbps UL
Dodatkowe cechy:
- możliwość tunelowania danych za pomocą
SMSów
- 2 wejścia cyfrowe, 1 przekaźnik
Wybrane urządzenia
Moxa W406
Częstotliwość pracy : GSM/GPRS/EDGE-850/900/1800/1900-MHz
CPU: EP9302 ARM9 32-bit RISC CPU, 200 MHz
OS: WinCE 6.0/Embedded Linux with MMU, v. 2.6.23
Interfejsy: Ethernet, RS-232, RS-422, RS-485
Prędkość transmisji: Edge 237 Kbps DL 237 Kbps UL, GPRS 85.6 Kbps DL, 43 Kbps UL
Dodatkowe cechy:
- możliwość tworzenia prostych algorytmów do obsługi wejść/wyjść cyfrowych i
komunikacji,
- obsługa USB i kart pamięci,
- 4 wejścia cyfrowe, 4 przekaźniki, sygnalizacja diodami LED
Przykład laboratoryjny: obiekt
P2
P3
P4
Zbiornik
2 (ZB2)
Zbiornik
3 (ZB3)
Zbiornik
4 (ZB4)
P1
Zbiornik
1 (ZB1)
Z2
Z1
Z12
Z13
Z14
Z21
Z23
Z4
Z3
Z24
Z31
Z32
Z34
Z41
Z42
Z43
ZBx – zbiornik
Px – pompa
Zx – zawór
główny
Zxy – zawór
przelewowy
Przykład laboratoryjny: obiekt
Obiekt składa się z 4 zbiorników (ZBx).
Każdy zbiornik posiada połączenia z trzema pozostałymi zbiornikami poprzez jeden zawór główny (Zx)
oraz znajdujące się za nim zawory przelewowe (Zxy).
Do każdego zbiornika podłączona jest pompa (Px).
Układ jest zamknięty, nie posiada dodatkowych dopływów ani odpływów.
Aby mógł nastąpić dopływ cieczy do zbiornika, musi być aktywna jego pompa oraz otwarte zawory z
innych zbiorników, które pozwolą na przepływ cieczy z nich do zbiornika docelowego.
Sterowanie poziomami wody polega na regulacji przepływu między zbiornikami za pomocą
otwierania/zamykania zaworów oraz włączania/wyłączania pomp (0 jako zawór zamknięty/pompa
wyłączona lub 1 jako zawór otwarty/pompa włączona).
Gdy wszystkie zawory są otwarte i wszystkie pompy pracują, suma odpływów i dopływów się zeruje w
każdym ze zbiorników, co powoduje utrzymanie stałego poziomu cieczy w zbiornikach.
Przykład laboratoryjny: układ sterowania
Układ składający się z 5 stacji:
Struktura komunikacyjna:
-1 stacja zawierająca obiekt sterowania
Obiekt
-4 stacje regulatorów
Komunikacja między stacjami z wykorzystaniem
technologii bezprzewodowych w dwóch wariantach:
Regulator
ZB1
Regulator
ZB2
Regulator
ZB3
-komunikacja radiowa,
-tunelowanie SMS
Pomiary poziomu wody w zbiornikach
Sterowania zaworami/pompą
Regulator
ZB4
Przykład laboratoryjny:
cechy wybranych technologii bezprzewodowych
RADIOMODEMY
MODEMY GSM Z TUNELOWANIEM SMS
- natychmiastowa transmisja,
- długi czas dochodzenia SMS (typowo od 10 do 20
sekund),
- duża częstotliwość wysyłania kolejnych pakietów,
- bardzo łatwo o kolizję sygnałów na danym paśmie
transmisyjnym,
- duży zasięg,
- wszystkie urządzenia muszą obsługiwać jedno
wybrane pasmo,
- ograniczona częstotliwość wysyłania kolejnych
pakietów,
- niemal gwarantowane dostarczenie wiadomości,
- możliwość docierania pakietów w nieprawidłowej
kolejności,
- bardzo duży zasięg, wiele częstotliwości
- możliwość obsługi przez zwykły telefon
komórkowy
Przykład laboratoryjny:
wybrane problemy i rozwiązania
RADIOMODEMY
MODEMY GSM Z TUNELOWANIEM SMS
- kolizja na paśmie:
- odbiór SMSów w złej kolejności:
◦ Opracowanie mechanizmu unikania kolizji
(przekazywanie tokena, stałe okna czasowe
transmisji, master-slave)
- rozpoznawanie jednostki nadawczej:
◦ Dodatkowa identyfikacja pakietów, opracowanie
wymaganej struktury przesyłanych danych
◦ Dobranie czasu wysyłania kolejnych pakietów
zgodnie z zaobserwowanymi opóźnieniami w
transmisji,
◦ Numerowanie/oznaczanie czasu nadawania
kolejnych pakietów w celu wykrywania złej
kolejności,
- rozpoznawanie jednostki nadawczej:
◦ Dodatkowa identyfikacja pakietów, opracowanie
wymaganej struktury przesyłanych danych
Przykład laboratoryjny:
wskazówki do pracy w środowisku MATLAB/Simulink
W czasie laboratorium należy:
1. Przygotować modele z wykorzystaniem toolboxa Simulink Desktop Real-Time.
2. Ustawić stały krok symulacji równy 1s.
3. W zależności od wykorzystanej metody komunikacji bezprzewodowej należy ustawić interwał
wysyłania danych na 1s dla radiomodemów i co najmniej 10s w wypadku modemów GSM. Bloki
odbierania danych powinny być ustawione na interwał 1s.
Przykład laboratoryjny:
wskazówki do pracy w środowisku MATLAB/Simulink
Przydatne bloki Simulink:
- blok MATLAB Function: blok, w którym można pisać
własne skrypty, można deklarować wejścia i wyjścia bloku,
- blok Enabled Subsystem: blok subsystemu (można w nim
umieszczać inne bloki), którego elementy są uruchamianie
tylko w momencie podania niezerowego sygnału na port
włączenia subsystemu (górny port), przydatne do
włączania bloku wysyłania danych w ściśle określonych
momentach,
- blok Transport Delay, który wprowadza opóźnienie
sygnału (przydatne w określaniu przedziałów czasowych
dla komunikacji),
- blok Memory, który zapamiętuje dane do niego
wprowadzone, może posłużyć jako blok z wartościami
początkowymi w pętlach algebraicznych
Dziękuję za uwagę