Беспроводная система контроля подвижного железнодорожного состава

Итак, каждому фиксированному значению будет соответствовать упорядоченный ряд значений контролируемых параметров, причем число таких рядов определяется объемом и длительностью испытаний. Своевременное регулирование, например, параметров матрицы галогеновых ламп при теплопрочностных испытаниях позволяет избежать перегрузок и разрушения испытуемой конструкции. При вибрационных же испытаниях упорядоченный по убыванию ряд выявляет основные источники повышенной вибрации, которые целесообразно устранять в соответствующем порядке.

5.2 Экспресс-анализ измерительной информации при натурных испытаниях (информационное обеспечение экспериментальных исследований)

По окончании одного цикла контроля после регулирования всех п параметров осуществляют построение упорядоченного ряда значений интенсивностей

, (18)

где - значение интенсивности импульсной последовательности, r-е (r= ) по величине в упорядоченном ряду и соответствующее i-му (i=) параметру.

По виду ряда (18) и его характеристикам можно произвести оценку состояния всего комплекса из п контролируемых параметров и, таким образом, сформировать профиль вагона по нагреву букс, силе удара колеса о рельс или уровню спектра. Основными характеристиками упорядоченного ряда служат:

размах

д = л(1) - л(m), (19)

математическое ожидание

(20)

и дисперсия

(21)

Как известно, размах является быстро вычислимой оценкой упорядоченного ряда определения отклонения, математическое ожидание дает среднее значение интенсивностей импульсных последовательностей, а дисперсия - их разброс.

По истечении определенного времени контроля

, (22)

где s -- , l ? п,l - число циклов контроля; Тks - время, затраченное на s-й цикл контроля, когда можно сформировать l упорядоченных рядов, аналогичных (18). Этот, статистический материал используют для построения статистических моделей п контролируемых параметров, по совокупности которых производят оценку и прогнозирование состояния подвижной единицы.

С этой целью формируют матрицу упорядоченных значений интенсивностей импульсных информационных последовательностей размерности (lxп) следующего вида:

(23)

где - значение интенсивности импульсной последовательности, соответствующее i-му параметру и r-е по величине в упорядоченном ряду, полученном в результате s-ro (s = ) цикла контроля; r =; i =.

По матрице (23) вычисляют путем прямого подсчета для каждого i-го объекта количество попаданий значения интенсивности импульсной последовательности на r-е место в упорядоченном ряду (в r-й столбец в матрице), в результате чего можно записать матрицу вида

(24)

интенсивности i-й импульсной последовательности на r-е место.

Затем вычисляют частоты попадания значения интенсивности i-й импульсной последовательности на r-е место в упорядоченном ряду. Для этого определяют частоту попадания значения интенсивности i-й импульсной последовательности на r-е место в упорядоченном ряду как отношение числа ki(r) размещений значений интенсивностей в r-м столбце всех l упорядоченных строк матрицы к общему числу строк l:

(25)

Полученные значения удобно записать в виде следующей матрицы частот:

в которой каждая строка представляет собой статистическую модель i-го объекта, обычно отображаемую в виде эмпирической гистограммы плотности распределений частот (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Эмпирическая гистограмма плотности распределения частот интенсивности импульсной последовательности для i-го параметра.

По данным матрицы (26) можно получить семейство п подобных эмпирических гистограмм, каждую из которых затем идентифицируют стандартным законом распределения F(лi). Чтобы отнести эмпирическую функцию распределения к одному из известных законов распределения, необходимо для каждой из некоторого набора теоретической функции распределения получить значения теоретических вероятностей Рr(лi) и определить меру расхождения между теоретическим и полученным эмпирическим распределениями по одному из критериев согласия, например, по критерию ч2 Пирсона

(27)

Вычисленные аналогичным образом значения статистики ч2 для различных стандартных теоретических законов распределения сравнивают между собой. По минимуму значения критерия согласия выявляют стандартное распределение, наиболее адекватно описывающее полученное эмпирическое распределение, и принимают его в качестве статистической модели объекта F(лi).

Для формирования статистической модели каждого i-го параметра получают уточняющие характеристики в виде оценок математического ожидания М[лi] и дисперсии D[лi]:

(28)

Результаты l циклов контроля позволяют произвести оценку и прогнозирование состояния фюзеляжа ЛA по п параметрам на определенном интервале времени. Для этого осуществляют вычисление по полученным статистическим моделям F(лi) вероятностей принятия контролируемыми параметрами объектов экстремальных значений и затем строят порядковую статистическую модель, представляющую собой упорядоченный ряд вида

(29)

где - вероятность принятия i-м контролируемым параметром экстремального значения.

Таким образом, полученные статистические модели контролируемых параметров в виде идентифицированных законов распределений могут быть использованы как типовые шаблоны для представления профиля подвижной единицы по тепло-прочностному и вибрационному состояниям. Экстремальные значения упорядоченных рядов вида (29) позволяют определять наиболее аварийные участки ходовой части вагона и проводить мероприятия по ремонту аварийных элементов, либо заменить их на новые. Кроме того, использование карты топологического расположения источников информации первого рода и значений соответствующих контролируемых параметров, представленных в виде упорядоченных рядов, позволяет выявлять градиентные значения и строить эквипотенциальные линии теплового, механического и вибрационного нагружений исследуемого образца, а совокупность упорядоченных значений контролируемых параметров за определенный интервал времени отражает динамику поведения ходовой части подвижной единицы.

6. Проектирование локально-вычислительной сети разрабатываемой системы контроля

6.1 Обзор существующих беспроводных сетей передачи информации (БСПИ)

Различных спецификаций стандартов беспроводных сетей семейства 802.1x существует великое множество (для обозначения одних только разновидностей стандарта 802.11 используются практически все буквы английского алфавита). Тем не менее, все они подразделяются на четыре большие категории WPAN, WLAN, WMAN, WWAN (рисунок 6.1) [12].

Рисунок 6.1 - Классификация БСПИ по географической протяженности.

Проведем краткий обзор существующих беспроводных сетей передачи информации (БСПИ) и выберем стандарт(ы), удовлетворяющие требованиям ТЗ и способные решить поставленную задачу. Для проектировки ЛВС вагона, а затем и состава, необходимо рассмотреть технологии как персональных (WPAN), так и локальных (WLAN) беспроводных сетей и сделать вывод о целесообразности применения той или иной иерархии разрабатываемой системы контроля.

6.1.1 Стандарты Bluetooth и HomeRF

HomeRF -- это название созданной в марте 1998 года группы производителей компьютерного и бытового оборудования (Home Radio Frequency Working Group). Как следует из названия, стандарт HomeRF задумывался как беспроводная домашняя СПИ, аналог известной проводной Ethernet-подобной сети HomePNA (Home Phone Line Networking Alliance), в качестве носителя использовавшей уже проложенную телефонную линию. Для нормальной работы сети HomeRF необходим host-компьютер (или устройство, выполняющее его функции).

Идеология Bluetooth иная это универсальный радиоинтерфейс, связывающий друг с другом самые разные устройства и не требующий дорогой аппаратной поддержки. Рынок такого рода приложений пока во много раз превосходит рынок действительно сетевых устройств. Возможно, именно поэтому прекрасно проработанный для применения именно для сетевых задач стандарт HomeRF пока не нашел массового применения. С одной стороны его вытесняют простейшие Bluetooth-устройства, с другой -- системы стандарта IEEE 802.11, которые за последние пять лет существенно подешевели, лишив тем самым HomeRF основного перед ними преимущества -- низкой стоимости. Поэтому более детально рассмотрим именно стандарт Bluetooth.

Основные характеристики технологий Bluetooth и HomeRF приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Показатель	HomeRF	Bluetooth
Вид модуляции	Шумоподобный сигнал, метод частотных скачков	Шумоподобный сигнал, метод частотных
Число скачков в секунду	50	1600
Мощность передатчика, мВт	100	100
Скорость обмена данными, Мбит/с	1 или 2*	1
Способ модуляции	Двух- или четырехуровневая ЧМ	Двухуровневая ЧМ
Количество устройств в сети	До 127	Не ограничено
Защита информации	Blowfish data security	40- и 64-битное шифрование
Радиус действия, м	50	10 - 100

* Возможно, до 10.

Спецификация Bluetooth описывает пакетный способ передачи информации с временным мультиплексированием. Радиообмен происходит в полосе частот 2400-2483,5 МГц (в США и ряде других стран - безлицензионный диапазон). В радиотракте применен метод расширения спектра посредством частотных скачков и двухуровневая частотная модуляция с фильтром Гаусса (binary Gaussian Frequency Shift Keying).

Метод частотных скачков подразумевает, что вся отведенная для передачи полоса частот подразделяется на определенное количество подканалов шириной 1 МГц каждый. Канал представляет собой псевдослучайную последовательность скачков по 79 или 23 радиочастотным подканалам (табл. 2.2). Каждый канал делится на временные сегменты продолжительностью 625 мке, причем каждому сегменту соответствует определенная несущая (подканал). Передатчик «перескакивает» с несущей на несущую синхронно с приемником в последовательности, определяемой номером канала. За секунду может происходить до 1600 частотных скачков. Такой метод обеспечивает конфиденциальность и некоторую помехозащищенность передач. Последняя обусловлена тем, что если переданный по какому-либо подканалу пакет не был принят, то приемник сообщает об этом, и передача пакета повторяется на одном из следующих подканалов, уже на другой частоте.

Протокол Bluetooth поддерживает соединения типа точка-точка и точка-многоточка. Два или более использующих один и тот же канал устройства образуют пикосеть (piconet). Одно из устройств работает как основное (master), а остальные -- как подчиненные (slaves). В одной пикосети может быть до семи активных подчиненных устройств, при этом остальные подчиненные устройства находятся в состоянии «парковки», оставаясь синхронизированными с основным устройством. Взаимодействующие пикосети образуют «распределенную сеть» (scatternet).

В каждой пикосети действует только одно основное устройство, однако подчиненные устройства могут входить в различные пикосети. Кроме того, основное устройство одной пикосети может являться подчиненным в другой (рисунок 6.2). Пикосети не синхронизированы друг с другом по времени и частоте каждая из них использует свою последовательность частотных скачков. В одной же пикосети все устройства синхронизированы по времени и частотам. Псевдослучайная последовательность скачков уникальна для каждой пикосети и определяется адресом ее основного устройства. Длина цикла псевдослучайной последовательности -- 227 элементов.

Рисунок 6.2 - Пикосеть с одним подчиненным устройством (а), несколькими (б) и распределенная сеть (в).

Протоколы верхних уровней, как правило, реализуются программно. Основные протоколы взаимодействия, входящие в Bluetooth рассмотрены на рисунке 6.3.

Рисунок 6.3 - Стек протоколов Bluetooth.

* протокол управления соединением (Link manager protocol). Используется для установления связи, управления и защиты информации;

* протокол управления логическим соединением и адаптации (Logical link control and adaptation protocol L2CAP). Обеспечивает мультиплексирование, сегментацию и перекомпоновку пакетов;

* протокол определения служб (SDP). Позволяет идентифицировать тип и характеристики взаимодействующего устройства;

* протокол RFCOMM. Основан на стандарте ETSI TS 07.10, поддерживает интерфейс RS-232, обеспечивая эмуляцию последовательного порта;

* протокол управления телефонией (TCS). Служит для организации соединения между устройствами для передачи голоса и данных;

* протокол обмена объектов OBEX. Является основой для работы различных пользовательских приложений через канал Bluetooth (например, электронной почты). Он же обеспечивает совместное использование Bluetooth и других коммуникационных интерфейсов, например IrDA (Infrared Data Association).

Одно из необходимых условий успеха такой технологии, как Bluetooth, - недорогая программно-аппаратная реализация. В структуру устройств Bluetooth входят радиомодуль-трансивер, контроллер связи (baseband-процессор) и управляющее связью устройство, собственно реализующее протоколы Bluetooth верхних уровней, а также интерфейс с терминальным устройством. Причем если трансивер и контроллер связи (в первых чипсетах для Bluetooth) - это специализированные микросхемы (интегральные или гибридные), то устройство управления связью реализуют на стандартных микроконтроллерах, сигнальных процессорах либо его функции поддерживают центральные процессоры мощных терминальных устройств (например, ноутбуков). Кроме того, в устройствах Bluetooth применяют интегральные схемы (ИС), используемые в других приложениях, поскольку диапазон 2 МГц освоен достаточно хорошо, а заложенные в Bluetooth технические решения сами по себе особой новизны не содержат (схема модуляции -- широко распространена, технология расширения спектра методом частотных скачков хорошо отработана, мощность мала).

Завершая рассмотрение стандарта Bluetooth, выделим основные особенности:

Говоря о технологии Bluetooth, стоит подчеркнуть ее интеграцию с Интернетом, что может стать качественно новым этапом в развитии всемирной сетевой инфраструктуры. Причина этого -- в совокупности достоинств технологии, главные из которых:

* небольшой радиус действия, что означает относительно малую мощность передатчика и низкую потребляемую мощность (от 1 до 100 мВт в зависимости от класса устройства и радиуса действия);

* высокая устойчивость к интермодуляционным помехам и отсутствие влияния устройств Bluetooth на обычную бытовую электронику;

* низкая стоимость.

6.1.2 Высокоскоростные персональные сети стандарта IEEE 802.15.3(3а)

Стандарт IEEE 802.15.3 описывает работу малой БСПИ - пикосети (piconet). Пикосеть в стандарте IEEE 802.15.3 это так называемая ad hoc -- система, в которой несколько независимых устройств могут непосредственно взаимодействовать друг с другом. Радиус зоны действия одной пикосети, как правило, не превышает 10 м. Основные требования к ней высокая скорость передачи данных, простая инфраструктура, легкость установления соединения и вхождении в сеть, наличие средств защиты данных и предоставление для определенных типов данных соединения с гарантированными параметрами передачи (гарантия качества обслуживания, QoS).

Пикосеть (рисунок 6.5) может объединять несколько устройств, одно из которых выполняет функции управления (координатор пикосети - piconet coordinator, PNC). Стандарт также предусматривает возможность формирования так называемых дочерних пикосетей и описывает взаимодействие между независимыми соседними пикосетями.

Рисунок 6.5 - Структура пикосети IEЕЕ 802.15.3.

В пикосети возможен обмен как асинхронными, так и изохронными (потоковыми) данными. К последним относятся, например, звук и видео. Весь информационный обмен в пикосети основан на последовательности суперкадров (superframe -- терминология стандартов IEEE 802.15). Каждый суперкадр (рис. 2.14) включает управляющий сегмент (beacon), интервал конкурентного доступа (contention access period -- САР) и набор временных интервалов (каналов), назначенных определенным устройствам. PCN определяет границы всех интервалов и распределяет каналы между устройствами.

Рисунок 6.6 - Структура суперкадров физического уровня сети IEEE 802.15.3.

Во время САР доступ к каналу предоставляется на основе механизма контроля несущей с предотвращением коллизий -- CSMA/CA (как и в стандарте IEEE 802.11), т.е. кто первый успел занять канал, тот и работает. В этот период передаются команды или асинхронные данные.

Канальные интервалы (СТА) координатор пикосети назначает каждому устройству или группе устройств по предварительному запросу с их стороны. В управляющем сегменте задается момент начала и длительность каждого СТА. Назначение канального интервала для какого-либо устройства означает, что никто другой в этот момент не может работать на передачу. СТА могут динамически распределяться в суперкадре (для асинхронных и изохронных данных) или быть фиксированными (только для изохронных данных).

Скорость 22 Мбит/с является базовой, ее обязаны поддерживать все устройства IEEE 802.15.3. При работе на этой скорости данные не кодируются. В остальных случаях данные перед формированием модуляционных символов кодируются посредством сверточного кодера с трехразрядным сдвиговым регистром (так называемая модуляция посредством решетчатого кода с восемью состояниями). При этом в кодере к исходному набору из 1/3/4/5 бит (при QPSK/16-QAM/32-QAM/64-QAM) добавляется кодовый бит с выхода трехразрядного сдвигового регистра.

Стандарт IEEE 802.15.3 требует, чтобы устройства могли работать в любом из пяти возможных частотных каналов (таблица 6.2). Причем предусматривается два канальных плана -- режим высокой плотности (четыре канала в допустимом диапазоне) и режим совместимости с сетью стандарта IEEE 802.11b (три разрешенных канала). Это означает, что каждое устройство перед началом работы сканирует диапазон, находит свободные каналы, определяет наличие работающей сети 802.11b.

Таблица 6.2

Номер канала	Центральная частота, МГц	Режим высокой плотности	Режим совместимости с IEEE 802.11b
1	2412	*	*
2	2428	*
3	2437		*
4	2445	*
5	2462	*	*

В 2002 году образовалась исследовательская группа Tg3a, в которую вошли представители практически всех крупнейших полупроводниковых и телекоммуникационных фирм. Вскоре появились два конкурирующих предложения по технологии СIIIП-передачи -- на основе ортогональных кодов (так называемый мультиполосный множественный доступ посредством ортогональных несущих, MB-OFDM) и путем расширения спектра сигнала методом прямой последовательности (DS-UWB).

Суть технологии MB-OFDM состоит в том, что весь разрешенный диапазон делится на полосы шириной 528 МГц. В стандартном режиме предусмотрено три полосы, в расширенном -- семь. Каждая полоса, в свою очередь, делится на 128 поднесущих частот с шагом 4,125 МГц. Из них используется 122: 100 для модуляции данных, 12 поднесущих -- пилотные и еще 10 -- защитные. Каждая поднесущая модулируется посредством QPSK. Один OFDM-символ содержит 100 или 200 кодированных бит (100 в случае, когда одинаково модулируются две поднесущие, симметричные относительно центральной). Период следования символов -- 312,5 нс. До сих пор все соответствует обычной OFDM. Мультиполосность означает, что последующий символ может передаваться в иной частотной полосе по жестко определенной схеме для каждого логического канала.

Обмен информацией происходит кадрами (пакетами). Кадр состоит из преамбулы (набора синхронизирующих последовательностей), заголовка (управляющая информация) и поля данных. Преамбула и заголовок всегда транслируются с наименьшей из возможных скоростей -- 55 Мбит/с. Четыре логических канала подразумевают, что в непосредственной близости могут работать, по крайней мере, четыре пикосети. Для этого каждому логическому каналу соответствует уникальный вид синхропоследовательности в преамбуле.

Таким образом, предлагается комбинация OFDM и известного механизма частотных скачков (FH). В результате, в зависимости от скорости кодирования и числа повторов символов и формируется спектр скоростей от 55 до 480 Мбит/с. Изменяя вид модуляции, можно достичь и больших скоростей. Так, применение 16-QAM при той же схеме кодирования даст уже 480*2 = 960 кбит/с. Другой путь заключается в использовании для передачи одновременно трех диапазонов тогда при QPSK и скорости сверточного кодирования 3/4 достигается спорость 480*3 = 1440 Мбит/с.

Сторонники технологии DS-UWB предлагают для расширения спектра классический метод прямой последовательности. При этом каждый бит заменяется специальной кодовой последовательностью длиной до 24 бит. Предусмотрено два вида модуляции -- двоичная фазовая BPSK (один бит на символ) и так называемая 4ВОК-модуляция (модуляция на основе четырех ортогональных двоичных кодов). Известный вариант ВОК-метод ССК, основной вид модуляции в стандарте IEEE 802.11b). 4ВОК фактически вариант квадратурной модуляции, один 4ВОК-символ содержи 2 бита.

Весь диапазон вещания разбит на две зоны: 3,1-4,85 ГГц (нижний диапазон) и от 6,9 до 9,7 ГГц (верхний диапазон). В каждом диапазоне предусмотрено но шесть каналов пикосети (с шагом 39 МГц в нижнем диапазоне начиная с 3900 МГц и с шагом 78 МГц -- в верхнем начиная с 7800 ГГц). Только четыре канала нижнего диапазона с центральными частотами 3939,3978,4017 и 4056 МГц считаются обязательными для поддержки каждым устройством, остальные каналы дополнительные. Частота следования модуляционных символов в каждом канале равна 1/3 его центральной частоты. В зависимости от скорости предварительного кодирования, вида модуляции и длины кодовой последовательности скорость передачи данных может составить 28, 55, 110, 220, 500, 660, 1000 и 1320 Мбит/с.

Freescale Semiconductor, дочерняя компания фирмы Motorola, недавно выпустила чипсет XS110 из трех микросхем трансивера с ВЧ-трактом, baseband-процессора (коммуникационный процессор, выполняющий все преобразования физического уровня, включая ЦАП/АЦП) и МАС-контроллера. Максимальная скорость, обеспечиваемая модемом на основе этого чипсета, -- 114 Мбит/с (т.е. речь идет о версии стандарта на основе технологии DS-UWB). Энергия, потребляемая чипсетом, -- 750 мВт, напряжение питания 3,3 В. Общая мощность излучения в полосе частот 3,1 10,6 ГГц -- менее 1 мВт. Микросхемы изготовлены на основе 0,18-мкм КМОП- и SiGe-технологии.

Подводя итог, выделим отличительные особенности стандарта 802.15.3(3а):

· высокая скорость передачи данных (до 1400 Мбит/с),

· свободное взаимодействие устройств внутри пикосети (простая инфраструктура),

· небольшой радиус зоны действия одной пикосети,

· легкость установки соединения,

· наличие средств защиты,

· относительно большое энергопотребление чипсета (750 мВт)

6.1.3 Низкоскоростные сети стандарта IEEE 802.15.4 (ZigBee)

Стандарт IEEE 802.15.4 (ZigBee) предусматривает работу в трех диапазонах: один канал 868,0-868,6 МГц (для Европы), 10 каналов в диапазоне 902-928 МГц (шаг центральных частот 2 МГц, самая нижняя из них -- 906 МГц) и 16 каналов в диапазоне 2400-2483,5 МГц (шаг центральных частот 5 МГц, самая нижняя из них - 2405 МГц) (таблица 6.3).

Таблица 6.3

Частотный диапазон, МГц	Чиповая скорость, Кчип/с	Модуляция	Битовая скорость, кбит/с	Скорость символов, Ксимволов/с
868-868,6	300	BPSK	20	20
902-928	600	BPSK	40	40
2400-2483,5	2000	O-QPSK	250	62,5

В радиоканале использован метод широкополосной передачи с расширением спектра прямой последовательностью (DSSS).

В диапазоне 2450 МГц поток немодулированных данных разбивается на группы по четыре бита. Каждая группа заменяется одной из 16 квазиортогональных последовательностей длиной 32 бита (чипа). Модуляция данных -- квадратурная фазовая (QPSK). Четные чипы квазиортогональной последовательности (начиная с нулевого) модулируют синфазный (I) канал, нечетные -- квадратурный (Q) канал. В результате последовательность в квадратурном канале смещена относительно синфазного на период одного чипа, поэтому модуляция называется Offset-QPSK (QPSK со сдвигом). Длительность импульса после квадратурного модулятора вдвое больше, чем длительность одного чипа (форма импульса половина периода синусоиды с частотой, вдвое меньшей частоты чипов).

В диапазоне 868/915 МГц поток данных подвергается дифференциальному кодированию по схеме , . Здесь и - биты до и после кодирования соответственно. Далее происходит замена каждого бита расширяющей последовательностью длиной 15 бит («1» заменяется на , «0» -- на инверсную последовательность ). Далее преобразованный поток данных передастся в радиоканал посредством двухпозиционной фазовой модуляции (BPSK). Форма импульса при этом соответствует так называемому приподнятому косинусу, в данном случае -- функции вида , где , .

Протоколы ZigBee, разработанные с учетом максимального энергосбережения, позволяют своим устройствам находиться в спящем режиме основную часть времени. Только изредка, на долю секунды, им достаточно включать приемник и проверять -- не обращается ли к ним кто-нибудь. Продолжительность "сна" между такими включениями может достигать минут и даже часов. При этом стандарт позволяет соединять устройства, чувствительные к задержкам связи -- беспроводные джойстики, геймпады для игровых приставок и т. д.

Сеть стандарта IEEE 802.15.4 содержит два типа устройств -- так называемые полнофункциональные (FFD) и устройства с уменьшенной функциональностью (RFD). Их основное отличие: FFD могут устанавливать соединения с любыми устройствами, RFD - только с FFD. В каждой пикосети (PAN) должно быть устройство - координатор PAN. Его функции может выполнять только FFD.

Сеть, состоящая из одного FFD и нескольких RFD, образует топологию типа «звезда». Если в сети FFD несколько, топология может быть более сложной -- типа одноранговой сети (сети равноправных устройств, peer-to-peer) «каждый с каждым» (рисунок 6.7) или объединение нескольких звездообразных кластеров (рисунок 6.8). Но в любом случае одно из FFD выполняет функцию координатора сети. Каждому устройству сети присваивается 64-разрядный адрес. Отметим, что стандарт предусматривает взаимодействие устройств не только в рамках одной PAN, но и между различными соседними PAN (для чего и нужна развитая система адресации). Для упрощения обмена внутри сети координатор PAN может присвоить устройствам более короткие 16-разрядные адреса. В этом случае для межсетевого взаимодействия используются 16-разрядные идентификаторы сетей, также назначаемые координатором. Отличительной особенностью ZigBee-сетей является способность к "саморемонту" при отключении отдельных узлов (например, когда батарейки сели).



Рисунок 6.7 - Топология сети IEEE 802.15.4 типа «звезда» и «равный с равным»

Информационный обмен в пикосети происходит посредством последовательности суперфреймов. В общем случае суперфрейм включает управляющий интервал (beacon), за ним следует интервал конкурентного доступа (САР) в соответствии с механизмом CSMA/CA и период назначенного доступа. Последний содержит набор временных интервалов, назначенных определенным устройствам, чувствительным к задержкам, для передачи данных (гарантированные тайм-слоты, GTS), например для связи беспроводного манипулятора «мышь» с компьютером. Управляющий интервал передаст только координатор PAN. Отметим, что в суперфрейме может не быть ни управляющего интервала, ни GTS. В общем, структура суперфреймов аналогична принятой в стандарте IЕЕЕ 802.15.3 (рисунок 6.6).

Каждое устройство передает информацию посредством фреймов (пакетов). Они могут быть четырех типов -- управляющие (beacon frame), фреймы данных, фреймы подтверждения приема данных и фреймы команд МАС-уровня. Фреймы физического уровня (рисунок 6.9) содержат заголовок с синхропоследовательностью и информацией о размере фрейма (до 127 байт) и собственно поле данных -- пакет МАС-уровня. Последний содержит заголовок со всей необходимой информацией о фрейме (тип, наличие криптозащиты, необходимость подтверждения приема и т. п.), адреса и идентификаторы устройства отправителя и получателя, собственно иоле данных и проверочную контрольную сумму (рисунок 6.10). Сама процедура обмена информацией может использовать пакеты подтверждения приема данных (если потеря пакета критична).

Рисунок 6.8 - Объединение нескольких кластеров в сети IEEE 802.15.4.

Заголовок синхронизации	Заголовок физического уровня	Поле данных
Преамбула	Маркер начала фрейма	Длина фрейма	Зарезервировано
4 байта	1 байт	7 бит	1 бит	Произвольно

Рисунок 6.9 - Структура пакетов физического уровня стандарта IEEE802.15.4

Заголовок MAC-уровня	Поле данных	Проверочная последовательность
Контроль кадра	Номер последовательности	Идентификатор сети назначения	Идентификатор устройства назначения	Идентификатор сети источника	Адрес источника
		Адресные поля
2 байта	1 байт	0 / 2 байта	0 / 2 / 8 байт	0 / 2 байта	0 / 2 / 8 байт	Произвольно	2 байта

Рисунок 6.10 - Структура пакетов МАС-уровня стандарта IEEE 802.15.4

Разработчики утверждают, что алгоритмически простейшая ZigBee-схема примерно в пятьдесят раз проще стандартного Bluetooth-девайса, а цена ее аппаратной части не превышает 6 долларов. Примерно как средняя мышь.

Для IEEE 802.15.4 (ZigBee) чипсеты производит уже достаточно широкий ряд производителей. Характерен продукт той же компании Freescale Semiconductor -- однокристальный модем МС13192 для диапазона 2,4 ГГц (рисунок 6.11). Это -- законченное решение беспроводного модема. Устройство содержит интерфейс с микроконтроллером и может применяться во множестве задач.

Рисунок 6.11 - Однокристальный модем MC13192 компании Freescale Semiconductor.

Подводя итог, выделим отличительные особенности стандарта ZigBee:

· низкая скорость передачи данных (до 250 Кбит/с);

· средний радиус зоны действия одной пикосети;

· возможность создания mesh-cетей (до 65000 устройств);

· низкая стоимость систем вследствие дешевизны составляющих, отсутствие затрат на кабель;

· работа от одной батарейки в течение нескольких лет;

· простота процедуры ввода в эксплуатацию;

· надежность многоячейковой сети, обеспечиваемая возможностью самовосстановления путем поиска запасных путей для передачи данных;

· масштабируемость за счет увеличения расстояния посредством ввода дополнительных ячеек;

· возможность шифрования данных;

· стандартизованный протокол -- сеть может использоваться различными приложениями;

· обеспечение совместимости устройств различных производителей благодаря наличию стандартных профилей.

6.1.4 Локальные сети под управлением IEEE 802.11

Первым стал утвержденный 16 сентября 1999 года стандарт IEEE 802.11b. Он описывал физический и МАС-уровни беспроводных сетей для работы в диапазоне 2,4 ГГц. Стандарт определял работу на скоростях 1 и 2 Мбит/с с модуляцией только методом DSSS. Самое же главное -- он предусматривал скорости обмена до 11 Мбит/с (а опционально - и до 33 Мбит/с). Передача данных на скоростях 5,5 и 11 Мбит/с происходит посредством модуляции комплементарных кодовых последовательностей ССК (основной вид модуляции). Кроме того, предусматривалась и работа на скоростях 22 и 33 Мбит/с посредством пакетного бинарного сверточного кодирования (РВСС).

Стандарт IEEE 802.11а, описывающий работу в диапазоне 5 ГГц, был принят одновременно с IEEE 802.11b. В нем использован принципиально иной, чем в IEEE 802.11b, механизм модуляции/мультиплексирования, а именно частотное мультиплексирование посредством ортогональных несущих (OFDM). Данный метод, в частности, достаточно хорошо зарекомендовал себя в системах цифрового телевизионного вещания DVB.

В IEEE 802.11а каждый пакет передается посредством 52 ортогональных несущих, каждая с шириной полосы порядка 300 кГц (20 МГц/64). Ширина одного канала 20 МГц. Несущие модулируют посредством BPSK, QPSK, 16- и 64-позиционной квадратурной амплитудной модуляции (QAM). В совокупности с различными скоростями кодирования (1/2 и 3/4, для 64-QAM - 2/3 и 3/4) образуется набор скоростей передачи 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 и 54 Мбит/с. Напомним, скорость кодирования -- это отношение числа бит в пакете до и после кодера. Скажем, скорость кодирования равная 1/2 означает, что каждый входной бит после кодирования превращается в два бита.

Диапазон 5,1-5,9 ГГц хорош тем, что там гораздо проще найти широкую полосу для системы связи. В США для безлицензионной работы в этом диапазоне выделены полосы 5,15-5,35 и 5,725-5,825 ГГц -- всего 300 МГц по сравнению с 83 МГц в диапазоне 2,4 ГГц. Вместо трех неперекрывающихся каналов в диапазоне 2,4 ГГц для сетей IEEE 802.11b только в нижнем поддиапазоне 5,15-5,35 ГГц имеются восемь неперекрывающихся каналов (рисунок 6.12). Аналогичная ситуация в Европе и в России (однако в нашей стране отсутствуют безлицензионные диапазоны) -- в более высокочастотной области места больше. В частности, если в Москве диапазон 2,4 ГГц занят операторами достаточно давно, то область 5 ГГц еще только начинают осваивать, хотя свободных поддиапазонов там уже практически нет.

Рисунок 6.12 - Спектральная маска и распределение неперекрывающихся каналов в диапазоне 5,15-5,35 ГГц для стандарта IEEE 802.11а. Мощность (дБ) определяется относительно пиков функции sin(x)/x.

Кроме того, диапазон 2,4 ГГц перегружен различными системами -- тут и беспроводные телефоны, и устройства Bluetooth (IEEE 802.15.1), и многочисленное оборудование стандарта IEEE 802.11b. Взаимных помех избежать тяжело. Сравнительные испытания убедительно показывают, что в одних и тех же условиях устройства IEEE 802.11а по скорости обмена превосходят оборудование IEEE 802.11b (рис. 2.27). И до недавнего времени казалось, что будущее принадлежит сетям стандарта IEEE 802.11а. Однако возник ряд вопросов.

Прежде всего, как быть с уже существующими сетями (и оборудованием) в диапазоне 2,4 ГГц? Как обеспечить столь необходимую всем обратную совместимость? С этой проблемой производители справились, разработав двухдиапазонные чипсеты.

Однако к моменту, когда данные решения стали технологически возможны и читабельны, в Европе был разработан свой стандарт 5 ГГц - HiperLan2. Кроме того, работы по ускорению стандарта IEEE 802.11b в диапазоне 2.4 ГГц пришили к появлению повой версии IEEE 802.11g, предусматривающей скорости до 54 Мбит/с.

Новая спецификация по сути представляет собой перенесение схемы модуляции OFDM, прекрасно зарекомендовавшей себя 802.11а, из диапазона 5 ГГц в область 2,4 ГГц при сохранении возможностей устройств стандарта 802.11b. Это возможно, поскольку в стандартах 802.11 ширина одного канала в диапазоне 2,4 и 5 ГГц схожа 22 МГц по уровню 30 и 20 дБ соответственно. Правда, по уровню -28 дБ маска канала в IEEE 802.11а допускает спектральную волосу шириной 40 МГц, что может создать проблемы, безусловно, преодолимые.

Подводя итог, выделим отличительные особенности стандартов семейства 802.11:

· высокая скорость передачи данных (до 100 Мбит/с),

· большой радиус действия (до 460 м при скорости 1 Мбит/с),

· хорошая помехозащищенность,

· возможность применения надстроек (для увеличения скорости передачи данных или повышение безопасности передачи данных),

· высокое энергопотребление чипсетов,

· простота развертывания.

6.1.5 Вывод

В данном разделе было рассмотрено 3 основных стандарта БСПИ, которые по своим пространственным характеристикам могут быть использованы для построение ЛВС разрабатываемой системы контроля. Сведем результаты обзора БСПИ в таблицу и сделаем выводы.

Таблица 6.4

	ZigBee. 802.15.4	Bluetooth. 802.15.1	Wi-Fi. 802.11g
Основная сфера применения	Наблюдение и управление	Замена кабелей	Интернет, видео, данные
Объем памяти в одном устройстве, кбайт	4-32	250+	1024+
Время работы от батареи, дней	100-1000+	1-7	0,1-5
Устройств в одной сети	255-65000+	7	30
Скорость, кбит/с	20-250	720	54000+
Дальность действия, м	1-75+	1-10+	100+
Ключевые особенности	Надежность, малое энергопотребление, дешевизна	Дешевизна, удобство	Скорость, гибкость

Как видно, из всех рассмотренных технологий, менее всего нам подходят стандарты семейства 802.11 из-за большого энергопотребления чипсетов, что неприемлемо для беспроводной системы контроля. Кроме этого, против использования этого стандарта в промышленных целях выступает относительная дороговизна системы и отсутствие предусмотренных способов расширения сети (кроме усилителей сигнала и направленных антенн).

Другой стандарт БСПИ Bluetooth в целом удовлетворяет требованиям ТЗ, но уже порядком устарел, уступив нишу низкоскоростных сетей контроля стандарту ZigBee.

Таким образом, стандарт ZigBee в наибольшей степени удовлетворяет требованиям ТЗ для построения ЛВС разрабатываемой системы контроля. Кроме того, встроенная поддержка сетей со сложной топологией (таких как ячеистые сети) на уровне стека ZigBee, позволит создавать общую динамическую сеть для всего состава.

Рассмотрим подробнее этот стандарт, а именно структуру стека, чтобы затем перейти к написанию алгоритма и проектированию ЛВС.

6.2 Программно-аппаратное обеспечение беспроводной ЛВС системы контроля

6.2.1 Архитектура стека ZigBee

Стек протоколов ZigBee построен по принципу иерархической семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах OSI (Open System Interconnection). Стек включает в себя уровни стандарта IEEE 802.15.1, отвечающие за реализацию канала связи, и программные сетевые уровни и уровни поддержки приложений, определенные спецификацией Альянса ZigBee [1].

Архитектура стека ZigBee/802.15.4 представлена на рисунке 1. Стандарт IEEE 802.15.4 определяет уровень доступа к среде (MAC) и физический уровень передачи данных в среде распространения (PHY), т.е. нижние уровни протокола беспроводной передачи данных [2]. Альянс определяет программные уровни стека ZigBee от уровня канала передачи данных (DLC) до уровня профилей устройств (ZigBee Profiles).

Прием и передача данных по радиоканалу осуществляется на физическом уровне PHY, определяющем рабочий частотный диапазон, тип модуляции, максимальную скорость, число каналов: O-QPSK - квадратичная фазовая манипуляция со смещением для диапазона 2,4 ГГц (16 каналов, 250 Кбит/с), BPSK - двоичная фазовая манипуляция для частот 915 МГц (10 каналов, 40 Кбит/с) и 868 МГц (1 канал, 20 Кбит/с). Уровень PHY осуществляет активацию/ дезактивацию приемопередатчика, детектирование энергии принимаемого сигнала на рабочем канале, выбор физического частотного канала, индикацию качества связи при получении пакета данных и оценку свободного канала для реализации протокола CSMA-CA (протокол множественного доступа к среде с контролем несущей и предотвращением коллизий). Важно понимать, что стандарт 802.15.4 - это физическое радио (микросхема радиоприемопередатчика), a ZigBee - это логическая сеть и программный стек, обеспечивающие функции безопасности и маршрутизации.

Далее в структуре стека ZigBee следует уровень контроля доступа к среде IEEE 802.15.4 MAC (рисунок 6.13). Характеристики MAC уровня:

-- 64-битная IEEE адресация, 16-битная адресация внутри локальных сетей (теоретически максимальное количество устройств в сети , организация простых сетей при использовании 16-битной локальной адресации с более чем 65 тыс. (216) устройств). Способы адресации:

-- идентификаторы: сетевой ID + ID устройства (топология «Звезда»);

-- идентификатор Отправителя/Получателя (передача между равноправными узлами);

-- вхождение в сеть/выход из сети, автоматическая/полуавтоматическая организация сети;

-- формат пакетов сообщений сети ZigBee, максимальная полезная загрузка одного пакета данных составляет 104 байта данных, максимальная длина кадра равна 127 байт;

-- уровни безопасности:

-- свободный доступ к сети;

-- список контроля доступа;

-- таймеры определения задержек при передаче и актуальность пакетов данных;

-- шифрование с использованием 128 битного симметричного ключа AES;

-- механизм доступа в сеть, функции временного разделения и гарантированных временных интервалов, доступ к каналу посредством протокола CSMA-CA;

-- поддержка сетевых топологий, включая соединения типа «точка -- точка», «звезда», многоячейковой и кластерной топологий;

-- оповещение о поступлении пакета данных, подтверждение приема (АСК), 16 битный контроль ошибок (CRC);

-- поддержка трех классов устройств;

-- пакетный/потоковый режимы передачи.

6.2.2 Механизмы доступа в сеть

Оптимизация энергопотребления является приоритетной задачей при построении ZigBee сетей. Одним из решений этой задачи является стратегия связи, основанная на передаче данных только при их поступлении и последующее ожидание подтверждения в случае успешного приема пакета со стороны адресата. При этом каждое устройство может инициировать передачу в любой момент. Очевидным недостатком данного метода является вероятность интерференции при одновременной передаче данных несколькими устройствами. Однако возможность наложения сводится к минимуму благодаря крайне малой длительности активного цикла устройства, случайности момента передачи и, как правило, небольшим объемам передаваемой информации. Надежность соединения повышается за счет использования протокола CSMA-CA.

Стратегия простого множественного доступа применима только к соединениям типа «точка -- точка» или «звезда». Она подходит не всем приложениям. Для предотвращения нежелательного взаимодействия возможно использование протокола множественного доступа с временным разделением (TDMA). Технология ZigBee/802.15.4 гарантирует временные интервалы по принципу схожему с технологией TDMA, но использование данного разделения возможно только совместно с режимом синхронизации и временного разделения, что является более сложным и менее энергоэффективным алгоритмом по сравнению с обычным TDMA доступом [].

Временное разделение ZigBee базируется на использовании режима синхронизации, при котором подчиненные сетевые устройства, большую часть времени находящиеся в «спящем» состоянии, периодически «просыпаются» для приема сигнала синхронизации от сетевого координатора, что позволяет устройствам внутри локальной сетевой ячейки знать, в какой момент времени осуществлять передачу данных. Координатор управляет обменом, выделяет каналы и осуществляет вызовы с интервалом от 15 мс до 252 с. Передача сигнальных пакетов определяет пропускную способность, обеспечивает малое время ожидания очереди доступа и выделение 16 временных интервалов одинаковой длительности, на каждом из которых исключены коллизии в сети. Временной интервал доступа для каждого из узлов сети определяется либо координатором, либо посредством механизма CSMA-CA. Интервалы покоя необходимы для реализации энергосберегающих режимов сетевого координатора при работе от автономного источника питания. Недостаток - состояние ожидания сигнала синхронизации приводит к незначительному увеличению энергопотребления из-за наличия небольших временных расхождений, что вынуждает устройства «просыпаться» немного раньше, чтобы не пропустить сигнал. Функция синхронизированного доступа применяется в сетях с расширенной топологией, таких как «кластерное дерево» и «многоячейковая сеть» [].

В таблице 6.5 приводятся различия в пересылках данных между координатором и узлом сети для случаев простого множественного доступа и доступа с функцией синхронизации.

Таблица 6.5

Направление передачи данных	Синхронизированный доступ	Простой множественный доступ
К координатору	- Устройство ожидает сигнальный пакет. - Устройство синхронизируется с сетью. - Устройство передает пакет данных в определенный временной интервал согласно протоколу CSMA-CA. - Координатор передает подтверждение приема данных.	- Устройство передает пакет по мере появления данных согласно протоколу CSMA-CA. - Координатор передает подтверждение приема данных.
От координатора	- Во время сигнального пакета Координатор сообщает о наличии новых данных. -Устройство ждет сигнальный пакет. Если есть новые данные, устройство запрашивает данные в определенный временной интервал согласно протоколу CSMA-CA. - Координатор передает подтверждение получения запроса от устройства. - Координатор пересылает данные в определенный момент времени согласно протоколу CSMA-CA.	- Координатор хранит данные, пока не поступит на них запрос от устройства. - Устройство посылает запрос координатору согласно протоколу CSMA-CA. - Координатор передает подтверждение получения запроса от устройства. - Координатор пересылает данные согласно протоколу CSMA-CA.

Стандартный множественный доступ может иметь место в системах безопасности и охраны зданий при организации ZigBee-сети разнообразных датчиков (проникновения, движения, дыма и т.д.). Условиями применимости можно считать общее время состояния покоя систем порядка 99,9%, переход устройств в активное состояние в псевдослучайные моменты времени для сообщения координатору о своем присутствии в сети. В момент срабатывания датчик сразу переходит в активное состояние и передает сигнал тревоги. При этом координатор, работающий от сети питания, постоянно находится в активном состоянии и принимает сигналы от всех оконечных сетевых устройств.

Синхронизированный доступ позволяет координатору иметь автономное питание благодаря отсутствию случайных пересылок от оконечных устройств. Регистрация в сети в данном случае происходит следующим образом:

- оконечное устройство сразу после подачи питания ждет сигнала синхронизации от координатора существующей сети ZigBee (временной интервал ожидания сигнала 0.015...252 с);

- обмен первичной информацией с координатором и ожидание ответа;

- переход в состояние покоя, «пробуждение» в моменты, определяемые координатором сети ZigBee;

- по окончании сеанса связи с оконечным устройством координатор также переходит в состояние покоя.

Данный способ доступа предполагает незначительное увеличение стоимости времязадающих цепей в каждом из узлов сети. Более длительные интервалы состояния покоя предполагают наличие точных времязадающих цепей, а ранний переход в активное состояние для уверенного приема сигнального пакета увеличивает потребление электроэнергии принимающей стороной. Максимальное значение периода синхронизации (252 с) объясняется стремлением ограничить предельную точность цепи времени.

6.2.3 Профили устройств ZigBee

Создание библиотеки единых профилей устройств, работающих в сети ZigBee, призвано обеспечить совместимость оборудования различных производителей. Пользовательские профили - это набор сервисов, необходимый для устройств определенного типа, например, систем освещения или пожарных датчиков. Они находятся на вершине стека ZigBee и предоставляют типовые программные модули для использования в отдельных приложениях.

Реализация беспроводной сети возможна и без использования стека ZigBee [3]. Любой стек может использовать уровни MAC и PHY стандарта 802.15.4. Может возникнуть вопрос: зачем использовать стек ZigBee, когда можно использовать собственное решение? Несмотря на то, что ряд компаний планирует создание стеков, руководствуясь, например, соображениями безопасности, а производители оборудования и готовых решений, к примеру, не хотят иметь конкурентов своей продукции, большинство осознает те преимущества, которые может предоставить единый стандарт (совместимость, низкая стоимость, широкий выбор поставщиков). Наверняка многие компании предложат свои профили устройств для уровня приложения стека ZigBee, но в случае, когда необходима стопроцентная совместимость в конкретном решении (например, датчики пожарной сигнализации от различных производителей), предполагается использование профилей устройств, определенных Альянсом. Также компании могут создавать открытые индивидуальные профили устройств для свободного использования другими фирмами, но фактически это случается крайне редко.

6.2.4 Сетевые возможности стека

Стек ZigBee поддерживает различные конфигурации сети, в том числе следующие топологии: «точка -- точка», «звезда», «кластерное дерево» и «многоячейковая сеть». Сетевые функции стека включают в себя сканирование сети для обнаружения активных каналов, идентификацию устройств на активных каналах, создание сети на незадействованных каналах и объединение с существующей сетью в зоне персональной беспроводной сети, распознавание поддерживаемых сервисов согласно определенным профилям устройств, маршрутизацию. Это позволяет устройствам автоматически входить в сеть и выходить из нее, исключает нежелательные последствия «сбоя в одной точке» за счет наличия нескольких маршрутов к каждому узлу.

В зависимости от типа, каждое устройство имеет определенные сетевые функции:

- координатор сканирует сеть и определяет свободные каналы для организации сети;

- маршрутизатор (FFD) сканирует сеть, находит активные каналы и пытается войти в состав существующей сети либо создает собственную персональную сеть на правах координатора, если нет активных каналов или не произошло объединение с активной сетью. Если произошло объединение, согласно правилам уже существующей сети координатор примыкающей локальной сети переводится в ранг маршрутизатора и передает всю информацию о локальной сети координатору существующей сети. Из сигнального пакета синхронизации от координатора новообразованный маршрутизатор получает необходимую информацию о временных параметрах сети для обнаружения последующих сигнальных пакетов (рисунок 6.15);

- оконечное RFD устройство всегда пытается войти в существующую сеть.

Все узлы многоячейковой сети способны обнаруживать другие узлы и, распознав друг друга, вычислять оптимальный путь передачи пакетов, максимальную скорость обмена, частоту возникновения ошибок и время ожидания. Рассчитанные значения передаются соседним узлам, а оптимальный путь передачи трафика выбирается исходя из мощности принимаемых сигналов.

Процессы обнаружения узлов и выбора пути идут постоянно, поэтому каждый узел поддерживает текущий список соседей и при изменении их расположения может быстро вычислить наилучший маршрут. Если какой-то узел изымается из сети (для технического обслуживания или вследствие сбоя), соседние узлы быстро изменяют конфигурацию своих таблиц и заново определяют маршруты потоков трафика. Это свойство самовосстановления и преодоления сбоев существенно отличает сети с ячеистой топологией от сетей с жесткой архитектурой.

Из сказанного выше очевидно одно из главных преимуществ технологии ZigBee - возможность создания многоячеистой сети уже на уровне самого стека ZigBee. Кроме этого, увеличенная надежность соединения за счет использования протокола CSMA-CA является очевидным плюсом технологии.

Итак, для проектирования ЛВС разрабатываемой системы контроля возьмем за основу топологию «многоячейковой сети». Учтем, что срок службы автономных источников питания уменьшается за счет применения метода синхронизованного доступа (особенно срок службы источников питания маршрутизаторов), увеличивается сложность определения капалов передачи и происходит задержка (десятки миллисекунд) при каждой пересылке сообщения сетевым узлам. Если со вторым недостатком можно бороться путем увеличения времени ожидания ответа узла, то с первым - только установкой аккумуляторных батарей большей емкости на узел маршрутизатора каждого вагона.

6.2.5 Аппаратное обеспечение ЛВС

Компания Freescale Semiconductor в числе первых предложила законченные решения по реализации беспроводных соединений различной степени сложности на базе стандарта IEEE 802.15.4 [3]. Номенклатура продукции компании включает микросхемы радиотрансиверов МС13191/2, MC13201/2, MC13211/2, MC1322x работающих в диапазоне 2,4 ГГц ISM (Industrial, Scientific and Medical), и специализированные 8-битные микроконтроллеры MC9S08GB/GT. Это позволяет создавать готовые беспроводные решения 802.15.4/ZigBee на компонентах одного производителя.