V tomto seriálu vás seznámíme s touto zajímavou technologií, s jejími parametry, nastavením potřebných zařízení a také s jejím využitím v reálných aplikacích. Dnešní díl je zaměřen na seznámení se základními parametry této technologie.

Základní parametry

  • Transceivery s vestavěným operačním systémem velikosti SIM karty.
  • ISM pásmo 868 MHz, 916 MHz a 433 MHz.
  • MESH sítě (max. 240 směrovacích uzlů).
  • RF dosah: desítky metrů v budovách, až 500 m v otevřeném prostoru.
  • Nízká proudová spotřeba.
  • Přenosová rychlost vhodná pro řízení zařízení a sběr dat (19 836 kb/s).
  • Délka vysílání paketu – max 50 ms.
  • Paketově orientovaná komunikace (max. 64 uživatelských bajtů /RF paket).
  • Bez licenčních poplatků.

Software

Z výroby je v transceiverech nahrán operační systém, který lze v případě potřeby upgradovat za pomoci aplikace, kterou výrobce poskytuje pro vývoj bezplatně.

Pásmo

V naší lokalitě (Česká republika, Slovensko) se pro přenos využívá bezlicenční pásmo – obvykle 868 MHz, případně 433 MHz. V některých zahraničních lokalitách je povoleno pásmo 916 MHz.

Topologie

V síti IQRF je jedno řídicí zařízení – koordinátor – které synchronním způsobem komunikuje s ostatními zařízeními v síti – tzv. nody. Koordinátor dává pokyn ke sběru dat z nodů či zasílá řídicí příkazy na nody. Síť se skládá vždy z 1 koordinátoru a až z 239 nodů. Všechna zařízení v jedné síti IQRF pracují na stejném kanálu. Zařízení v síti IQRF pracují v topologii mesh (každé zařízení slyší signál od více sousedů).

Směrování v síti

Směrování v síti IQRF řídí protokol IQMESH. Obecně lze říci, že vyřešit směrování v mesh síti je algoritmicky náročné, protože pokud mají jednotlivé směrovače znát přesný vektor, kterým jsou data dopravována sítí, a mají-li být schopny reagovat na aktuální změny v síti, rušení, změny podmínek vysílání, jedná se o poměrně složitý proces. V případě IQMESH protokolu je použito tzv. synchronizované zaplavení. Během výstavby sítě jsou jednotlivým nodům přiřazena virtuální směrovací čísla, která určují jejich pořadí při vysílání. Zjednodušeně řečeno – každý nod, který je současně směrovacím uzlem, opakuje vysílaný signál ve svém časovém intervalu. Tím se předchází kolizím a je zajištěna vysoká spolehlivost doručení.

Dosah

Dosah 500 m ve volném prostoru je možné využívat, avšak je nutno počítat s neočekávaným rušením nebo zhoršením přenosových podmínek. Proto není určitě vhodné vytvářet síť řetězením nodů s odstupy 500 m. K maximálnímu využití výhod topologie mesh a s tím spojené spolehlivosti se doporučuje vytvářet sítě tak, aby každý nod slyšel signál vždy od více sousedních nodů. Tím je zajištěno v případě lokálního rušení signálu doručení z jiného zdroje.

Spotřeba

Bezdrátové transceivery IQRF dovolují pracovat v různých režimech lišících se velikostí spotřeby. Obecně však patří mezi zařízení s nízkou spotřebou. Každý transceiver je napájen ze zdroje 3,1 – 5,3 V. Pokud je transceiver napájen z baterie nebo akumulátoru, je třeba pro aplikaci určit výdrž baterie na základě proudové spotřeby v jednotlivých provozních stavech.

Režimy

  • Sleep mód: 2,9 µA (všechny periferie včetně RF obvodu jsou vypnuty)
  • Run mód:
    • RF sleep: 1,6 mA
    • RF ready: 3,0 mA
  • RX mód:
    • STD: 12,3 mA
    • LP: 234 µA
    • XLP: 16 µA
  • TX mód: 8.3 mA – 19 mA (v závislosti na použitém vysílacím výkonu)

Při výpočtu výdrže baterie je nutno počítat nejen s dobou, během které transceiver „spí“, vysílá či naslouchá, ale je nutno počítat také se samovybíjením baterie, což je významné zejména při počítání doby výdrže během „spánku“. Někdy je doba výdrže baterie při určitém režimu využívání teoreticky delší, než je reálná doba života dané baterie.

Rychlost

Data jsou přenášena rychlostí 19,836 kb/s. Tato rychlost je naprosto dostačující pro sběr „malých“ dat ze senzorů či k řízení zařízení. Není vhodná na přenos velkých datových objemů typu video.

Délka paketu

V paketu IQRF lze přenášet až 64 bajtů uživatelských dat. Odvysílání paketu trvá podle obsahu dat od 30 do 50 ms. Při návrhu aplikace, která bude danou síť IQRF využívat, je nutno počítat s dobou nutnou na odvysílání dat všemi směrujícími nody v síti, případně s cestou dat s odpovědí zpět celou sítí.

V příštím dílu Vás seznámíme s tím, jak síť IQRF postavit a jak ji připojit do počítačové sítě.

Ivona Spurná
PR & EDU Specialist
IQRF Smart School Project Manager
ivona.spurna@microrisc.com