SPECIÁLIS CÉLÚ HÁLÓZATI MEGOLDÁSOK KÜLÖNLEGES KÖRNYEZETBEN Gyakorlat Németh Zoltán 2016. december 9., Budapest
Áttekintés Előző kérdések: SRD protokollok energiahatékonysága SRD protokollok IoT támogatása X10, vivőáramú kommunikáció CAN Bus, kommunikáció tápvonalon Jelalakok, modulált jel, késleltetések Ad hoc, mesh hálózatok szervezése, AODV TCP implementációk Smart metering megoldások 2
SRD - energiahatékonyság A vizsgált technológiák különböző OSI-réteg funkcionalitás Energiahatékonyság: felhasználói adatcsomagok és vezérlési információk aktív mód - alvó mód figyelembe vétele. 3
SRD IoT támogatás IoT protokollok, sokrétűek, összefoglalás pl.: http://www.postscapes.com/internet-of-things-protocols/ IoT - SRD kommunikációs protokollok: Wireless Hart DigiMesh ISA100.11a Weightless LoRaWAN Thread (multi-layer) Termékek pl.: Moxa (IIoT), Eurotech (sw+sys), Radiometrix (hw) 4
X10 technológia Kérdések: Hogyan működik a 230 V és a kommunikáció szétválasztása? Szűrők alkalmazásával (LPF, HPF). Melyik melyik? Miért működik? Frekvenciafüggő impedancia X = 1, ω = 0 v. jωc f c = 1, miért ennyi? 2πRC Feszültségosztó, pl. R R+jωC 5
X10 technológia Miért szükséges: Alapsávi kódolás (általában) Vágási frekvencia, szinkronizáció Szűrés (külső szempontból)? Túlvezérlés, zavarjel 6
CAN Bus Illesztett lezárások: 120 Ω Miért fontos? Illesztetlenség esetén: Reflektált hullámok keletkeznek Helyfüggő feszültség és impedancia értékek Kontrollálhatatlan jelszint (Nem megtanulandó képletek ebből a tárgyból ) A lezárásnál (l=0) helyettesítve 7
CAN Bus - Illesztetlenség Műszerrel is mérhető A példában 50 Ω az impedancia Megfigyelés: jelszint illesztett lezárás és illesztetlenség esetén 8
Még PHY - jelalakok Információátvitel: vivőjel + moduláció (az átvinni kívánt információnak megfelelően változó) Kérdés: miért van modulációra szükség? Az átvinni kívánt információ nagyon különböző, és ezt függetleníteni kell az átviteli, sugárzási jellemzőktől (pl. jelcsillapodás, adó-vevő paraméterek stb.), különben nehezen lenne tervezhető az átviteli vonal. A jel különböző jellemzője változtatható (amplitúdó, frekvencia, fázis), példa: ASK moduláció Felmerül: adott frekvencián átviteli milyen szimbólumsebesség biztosítható? Szűrők, modulátorok fizikai képességei (pl. végtelen meredekségű szűrő nincs stb.) 9
Még PHY - késleltetés RF késleltetés: nagyobb a vezetékesnél, miből eredhet? Pl. interleaving Miért alkalmazzák? Csomósodott hibák szétterítése az adott üzenetszegmensbe kerülő kevesebb hiba hibajavító kódolással javítható Feladat: adott az interleaving mátrixa (a példában UMTS 1st interleaving), mekkora késleltetést visz a rendszerbe a feladat a következő oldalon 10
Még PHY - késleltetés Adatok: 64 kbps data, TTI: 40 ms, TBS: 7800 bit Mekkora a létrejövő késleltetés? Kb. 120 ms, ha a blokk csak egyben dolgozható fel 11
AODV Ad hoc On-demand Distance Vector Reaktív (nem ismeri előre a topológiát) Útvonalépítés: broadcast ID (növ.), IP egyértelmű RREQ azonosító Útvonal felépítés: elárasztással Felmerülő kérdések? ütközés hibás kapcsolat vissza irány nem összefüggő hálózat időtúllépés 12
TCP és késleltetés Nyugtázás (ACK) késleltetést okoz TCP window size? még nyugtázatlan kiküldött csomagok maximális száma Körülfordulási idő és az ablakméret meghatározza a lehetséges maximális átviteli sebességet R net (Ez a W size RTT 0,75 W max R 0,75 W DIPfull D data IPpayload max D R IPack cont RTT D D értékkel közelíthető.) TCPpayload IPpayload Hasznos adatsebesség a TCP felett (kbps) 500 400 300 200 100 A throughput felső korlátja 384kbps bearerrel különböző ablakméreteknél 0 0 40 80 120 160 200 400 IP szintű RTT (ms) 600 800 1000 8 kbyte 16 kbyte 32 kbyte 64 kbyte Küszöbérték 13
TCP implementációk Kompatibilitás 14
Smart metering Mérőórák kommunikációja az adatgyűjtő egységgel 1.6 2.3 3.3 3.2 Lehetséges terepek : Apartments 1.5 1.4 Air-shaft Staircase 1.8 Elevator 2.1 1.7 Corridor 1.3 1.2 1.1 Electric meter room 2.2 B 3.1 Apartments A Water and heating meter cabinet 15
Smart metering Eszközök pl. 16
Smart metering Eredmények 17
2016. december 9., Budapest KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!