Популярные и перспективные стандарты и протоколы беспроводных сенсорных сетей

ZigBee Remote Control

ZigBee Remote Control разработан для устройств радиоуправления, способных к управлению устройствами, находящимися вне поля зрения, двунаправленного обмена данными, продления времени автономной работы. Он был разработан для различной пользовательской электронной аппаратуры, включая HDTV, домашние кинотеатры, аудио аппаратура.

ZigBee Remote Control освобождает разработчиков от необходимости размещать управляющие и управляемыt устройства пределах прямой видимости, расширяет выбор материалов для лицевых панелей устройств - нет необходимости в оптической прозрачности.

ZigBee Remote Control является открытым профайлом спецификации ZigBee RF4CE specification.

Сценарии использования

ZigBee Remote Control предусматривает упрощение работы достаточно большого количества типов устройств. Примерные три сценария использования устройств ZigBee Remote Control:

Домашний кинотеатр:

При запуске DVD в плеере, TV автоматически переключается на нужный сигнальный вход, переходя к просмотру DVD. При этом компоненты аудио системы продолжают работу, освещение в помещении подстраивается под выбранные настройки, при необходимости закрываются шторы или жалюзи.

Управление мультимедийным центром:

Аппаратура воспроизведения в данном случае может находится в другом помещении, чем центр управления.

Для воспроизведения может выбираться различное содержимое - музыка, фотографии, видео.

Возможно удаленное управление при помощи интерфейсных панелей с LCD or DTV/STB GU.

Внутрисхемное удаленное программирование устройств:

Устройства управления могут поставляться без программного кода и могут получать данные о возможностях управляемых устройств непосредственно на месте при первоначальной инициализации.

Для OEM модулей возможны обновления прошивки, добавления новых функций или исправления ошибок, выявленных в процессе эксплуатации.

Функции двунаправленного обмена добавляют следующие потенциальные возможности:

• более управляемые устройства;
• больший контроль над ходом выполнения команд;
• добавляется возможность поиска удаленного устройства;
• возможно управление с удаленного пульта с ЖК или сенсорной панелью;
• прочие интерактивные возможности.

Переход к радиоканалу позволяет:

• разработчикам пользоваться большей свободой выбора в расположении приемника команд;
• устройствами становится легче управлять;
• нет необходимости в обеспечении прямой видимости между устройствами управления;
• способствует уменьшению случаев возвратов товара и звонков в службу поддержки;
• увеличивается дистанция, на которой возможно управление.

Стандартизация команд

• отпадает необходимость поддерживать большую базу данных команд IR управления;
• нет необходимости в нескольких управляющих устройствах, т.к. все устройства поддерживают один и тот же набор команд.

Значительно уменьшается энергопотребление по сравнению с ИК устройствами, соответственно меньше затрат на источники питания.

Поддерживаемые типы устройств:

• телевизионная аппаратура;
• проекторы;
• плееры;
• рекордеры;
• видеоплееры (VCR, DVR, DVD, Blu-ray и др.);
• аудиоустройства;
• домашние кинотеатры;
• игровые консоли;
• приемники спутниковых сигналов;
• мониторы;
• расширители ИК устройств;
• пульты удаленного управления.

Топология сети

Сеть ZigBee RF4CE состоит из узлов двух типов - управляющий узел и целевой (упарвляемый) узел. Целевой узел имеет возможности координатора сети (в данном случае PAN сети) и, соответственно, может инициировать создание сети (RC PAN). Управляющий узел может войти в состав сети целевого узла. Несколько RC PAN сетей составляют общую сеть контроля и узлы из различных RC PAN сетей могут взаимодействовать в рамках данной сети. Для взаимодействия с целевым узлом, управляющий узел переключается на другой радиоканал, получает идентификатор целевой сети RC PAN ID. Затем, используя сетевой адрес регистрируется в целевой сети и взаимодействует с выбранным узлом в целевой сети. На Рис. 3.2 показан пример топологии сети ZigBee RF4CE, включающей в себя три целевых устройства: TV, DVD, CD каждый из которых организует собственную RC PAN. Каждое из целевых устройств имеет в своей сети управляющий узел. Многофункциональный RC способен управлять каждым из трех целевых устройств, вступая в их RC PAN.

Рис. 3.2. Пример топологии сети ZigBee RF4CE, включающей в себя три целевых устройства: TV, DVD, CD каждый из которых организует собственную RC PAN

ZigBee Health Care

Стандарт ZigBee Health Care разработан для обеспечения совместимости, безопасной работы устройств, предназначенных для мониторинга и управления некритичными медицинскими системами, предназначенными для отслеживания хронических заболеваний, общего состояния здоровья, как в бытовых условиях, так и при занятиях спортом.

ZigBee Health Care предоставляет экосистему для осуществления функций автоматизации мониторинга, сбора данных о состоянии здоровья человека с целью предотвращения и раннего обнаружения заболеваний и патологий, вне зависимости от местонахождения человека.

При работе над стандартом ZigBee Health Care, ZigBee Alliance объединил усилия с Continua Health Alliance (открытая коалиция компаний, работающих в области здравоохранения, медицинских приборов персонального пользования). ZigBee Health Care был одобрен Continua, как стандарт энергоэконономных локальных сетей (LAN) в рекомендациях по проектированию the Continua 2010 Design Guidelines.

Aging Independently

• надежный удаленный контроль состояния пациентов;
• сохранение мобильности пациентов;
• сенсоры активности и состояния для домашнего и профессионального применения;
• возможность определения местоположения в реальном времени.

Мониторинг хронических заболеваний

• улучшенная обратная связь для лучшего самостоятельного мониторинга;
• возможно взаимодействие между несколькими устройствами в случае нескольких хронических заболеваний;
• потенциально возможное объединение устройств в большую сеть для профессиональных нужд (например, в рамках поликлиник, больниц или медицинских центров).

Общее здоровье и самочувствие

• носимые сенсоры для контроля во время занятий спортом или фитнесом;
• временные штампы для повышения точности и синхронизации показаний сенсоров;
• оптимизация скорости передачи данных для различного фитнес-оборудования;
• разрешены режимы потоковой передачи, передачи с промежуточным хранением, режим массированной передачи данных.

Поддерживаются следующие типы устройств:

• полная поддержка профилей спецификации IEEE 11073;
• медицинские устройства типа - глюкометров, измерителей пульса, давления, электрокардиографы, весы, термометры, респирометры;
• немедицинские приборы - устройства оповещения окружающих о критическом состоянии человека, персональные мониторы активности человека, напоминатели о необходимости приема препаратов, фитнес-оборудование;
• устройства управления данными, такие, как мобильные телефоны, КПК, персональные компьютеры, ноутбуки;
• домашние приборы накопления данных с использованием автономных устройств, таких, как магнитики на холодильник, дисплеи отображения данных о здоровье.

ZigBee Building Automation

Стандарт, регламентирующий интегрированное и централизованное управление освещением, обогревом, вентиляцией, кондиционированием, охранно-пожарными системами, автоматизацию и согласование управления несколькими системами с сохранением гибкости и безопасности.

Задачи управления:

• интеграция и централизация управления освещением, отоплением, охлаждением и сигнализацией зданий.

Экологичность:

• уменьшение перерасхода энергии путем оптимизации управления HVAC оборудованием;
• учет фактического потребления коммунальных услуг.

Гибкость:

• сохранение возможности реконфигурации системы освещения при изменении конфигурации или функций внутренних помещений.

Системы безопасности:

• организация сети и интеграция данных от различных точек контроля доступа;
• развертывание беспроводной сети мониторинга для повышения степени защиты периметра.

ZigBee Telecommunication Services

Данный стандарт для обеспечения интероперабельности продуктов, нацеленных широкий спектр дополнительных услуг, включая предоставление информации, мобильные игры, основанные на местоположении услуги, безопасные мобильные платежи, мобильная реклама, зоны биллинга, управления для мобильных устройств доступа офис, отдел платежей, и услуг обмена данными между устройствами.

Этот единый стандарт предлагает доступный и простой способ для внедрения инновационных новых услуг, которые касаются почти всех, кто использует мобильные телефоны и другие портативные электронные устройства. Он предлагает различные дополнительные услуги для операторов сетей мобильной связи, учреждений розничной торговли, сферы бизнеса и правительства.

Потребители могут использовать свои мобильные телефоны для оплаты услуг и сервисов, создания собственных игровых и социальных сетей, получения бонусов и скидок от поставщиков товаров и услуг, получения информации о направлении движения при взаимодействии с устройствами спутниковой навигации.

ZigBee Telecom Services поддерживает нужды области разработчиков продуктов, операторов сетей мобильной связи, представителей бизнеса и правительственных структур.

Сервисы доставки информации

Мобильные телефоны, оборудованные SIM картой с поддержкой ZigBee могут получать разнообразную информацию, предлагаемую сетевым оператором:

• погода;
• оповещения о чрезвычайных ситуациях и авариях;
• уведомления местных муниципальных властей;
• информацию о трафике;
• объявления;
• спортивные новости;
• биржевые данные;
• положение внутри помещения (например в гипермаркетах и торговых центрах).

Также возможно использование таких телефонов для оплаты сервисов в ряде областей:

• магазины;
• рестораны;
• парковки;
• кинотеатры под открытым небом;
• междугородних переговоров;
• врачебных услуг.

Локализованные сервисы

Устройства с ZigBee SIM картами могут быть использованы для подсчета пройденного расстояния, определения местоположения внутри зданий без использования GPS. Это может помочь сориентироваться в больших помещениях типа аэропортов, торговых центров дополнении к предоставляемой информацией о предлагаемых услугах.

Мобильные игры

Два и более устройств, оборудованных устройствами ZigBee Telecom Services могут быть объединены в сеть.

Основные черты решений на базе ZigBee Telecom Services:

Масштабируемость:

• поддерживаются сети с количеством узлов до нескольких тысяч;
• возможность выхода в Интернет при помощи шлюзов;
• добавление новых сервисов в устройства.

Стандартизованный набор команд:

• использование отрытого стандарта для интероперабельности и межсетевого взаимодействия;
• поддержка простого обмена данными и контентом при помощи легких и масштабируемых решений;
• возможность использования и подключения устройств поддерживающих другие открытые профили ZigBee.

На физическом уровне предусмотрен механизм предотвращения коллизий и интерференций и анализ занятости канала. Продемонстрирована совместимость с WiFi и Bluetooth устройствами.

Дополнительные сервисы

• локализованная реклама;
• локализованные сервисы;
• голосовая информация;
• общие данные;
• доставка информации;
• безопасные мобильные платежи;
• мобильный офис;
• дополнительная реальность.

ZigBee Retail Services

Retail Services™ - новый стандарт, разрабатываемый с учетом специфики использования в торговой сфере на протяжении всей цепочки от производителя до продавца, с целью получения новых возможностей и сервисов.

В частности, один из секторов применения данного профиля - сфера розничной торговли. Цель - повышение уровня сервиса, предоставляемого клиентам. Профиль будет определять приложения для мобильных терминалов и подключаемых модулей. Также профиль будет определять новую методологию предоставления различных сервисов:

• информация о магазине - ассортимент, способы доставки, обмен данными с клиентами, взаимодействие с платежными системами;
• сервисы, привязанные к помещению - отслеживание, регистрация товара, информация о местоположении;
• закупки на дому - установка беспроводной сети в домах покупателей для осуществления покупок, отслеживания уровня запасов, формирования заказов;
• устройства помощи в розничной торговле - голосовое информирование продавцов и покупателей;
• забота о здоровье - проверка возможного взаимодействия продуктов с принимаемыми лекарственными препаратами, заполнение заказов, проверка доступности товара, оповещения;
• управление цепочками поставок - управление складом, сквозное управление поставками.
• проверка соответствия нормативным требованиям - условия хранения и доставки, отслеживание сроков годности товара для пищевых, фармацевтических и других товаров с ограниченным сроком годности;
• управление энергопотреблением - поддержка разнородных датчиков и возможность интеграции с системой управления зданием.