Маршрутизатор в середине сети

MicroLAN

Однопроводной интерфейс 1-Wire, разработанный в конце 90-х годов фирмой Dallas Semiconductor и его применение для систем автоматизации (технология сетей MicroLAN).

Одновременно с ИНФОРМАЦИЕЙ – передается ПИТАНИЕ для всех устройств СЕТИ

 

Концепция
Сеть MicroLAN использует архитектуру с одним ведущим шины и многочисленными ведомыми. Однако используя специальные методы исключения конфликтов на шине возможна работа с несколькими ведущими.

 

MicroLAN использует стандартные КМОП/ТТЛ логические уровни. Напряжение ниже 0.8 В соответствует логическому НИЗКОМУ уровню, а напряжение выше 2.2 В является ВЫСОКИМ логическим уровнем. Сеть использует рабочее напряжение питания 2.8... 6.0 В. Приборы MicroLAN могут использовать режим питания от линии связи.

Скорость передачи данных по сети была оптимизирована для условий работы на больших расстояниях, простоты интерфейса и использования дешевых и широко распространенных компонентов. Скорость передачи данных 16300 bps достаточна для того, чтобы обеспечить адресацию узла и начать передачу данных за время менее 7 мс.

При производстве гарантируется уникальность сетевого адреса для каждого выпускаемого прибора.

-----------------------------

Топология:

------------------------

(л.11.в.2) Интерфейсы микропроцессорных блоков релейной защиты - I 2 C: топология, линии связи, передача одного бита, адресация устройств, скорость передачи, дальность связи.

------------------------

Технология передачи данных внутри одного устройства.

------------------------

Шина I2C поддерживает любую технологию изготовления микросхем (НМОП, КМОП, биполярную).

Две линии, данных (SDA) и синхронизации (SCL) служат для переноса информации. Каждое устройство распознается по уникальному адресу - будь то микроконтроллер, ЖКИ буфер, память или интерфейс клавиатуры - и может работать как передатчик или приёмник, в зависимости от назначения устройства.

------------------------

------------------------

Как SDA, так и SCL являются двунаправленными линиями, подсоединенными к положительному источнику питания через подтягивающий резистор (см. Рис 4). Когда шина свободна, обе линии находятся в ВЫСОКОМ положении. Выходные каскады устройств, подключенных к шине, должны иметь открытый сток или открытый коллектор для обеспечения функции монтажного И. Данные по шине I²C могут передаваться со скоростью до 100 кбит/с в стандартном режиме, и до 400 кбит/с в “быстром” режиме. Количество устройств, подключенных к шине, определяется единственным параметром - емкостью линии (до 400 пф).

---------------------------------

Пересылка бита в шине I²C

Сигналы СТАРТ и СТОП

Пересылка данных по шине I²C

1. Сигнал СТАРТ

2. Старший разряд байта

3. Сигнал подтверждения от приёмника

4. Прием байта завершен. Прерывание внутри приемника

5. Синхролиния удерживается в низком состоянии, пока обслуживается прерывание

6. Сигнал подтверждения от приемника

7. Сигнал СТОП

(доп.в.1) Интерфейсы микропроцессорных блоков релейной защиты – USB: топология, линии связи, передача одного бита, адресация устройств, скорость передачи, дальность связи.

-------------------------

Шина USB

(Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина)

появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 г ода. Разработка стандарта была инициировна весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom и Compaq.

Основная цель стандарта, поставленная перед его разработчиками - создать реальную возможность пользователям работать в режиме Plug&Play с периферийными устройствами.

 

Поддержка USB вышла в виде патча к Windows 95b, в дальнейшем она вошла в стандартную поставку Windows 98.

-------------------------

Plug&Play (Plug - вставлять - подключение устройства к работающему компьютеру, автоматическое распознавание его немедленно после подключения и последующей установки соответствующих драйверов.

Алгоритм:

· подключение флешки к работающему компьютеру,

· передача от флешки имени, типа устройства,

· поиск в базе компьютера, в Интернете драйвера для данного устройства,

· установка драйвера устройства,

· начало работы флешки.

-------------------------

USB1:

· Высокая скорость обмена (full-speed signaling bit rate) - 12 Mb / s

· Максимальная длина кабеля для высокой скорости обмена - 5 m

· Низкая скорость обмена (low-speed signaling bit rate) - 1.5 Mb/s

· Максимальная длина кабеля для низкой скорости обмена - 3 m

· Максимальное количество подключенных устройств (включая размножители) - 127

· Напряжение питания для периферийных устройств - 5 V

· Максимальный ток потребления на одно устройство - 500 mA

-------------------------

(1999)USB2, которая отличается тем, что полоса пропускания шины до 480 Mbits/s

------------------------

(2008) USB 3.0. Спецификация USB 3.0 повышает максимальную скорость передачи информации до 5 Гбит/с — что на порядок больше 480 Мбит/с, которые может обеспечить USB 2.0. Таким образом, скорость передачи возрастает с 60 Мбайт/с до 600 Мбайт/с и позволяет передать 1 Тб не за 8-10 часов, а за 40-60 минут.

 

Версия 3.0 отличается не только более высокой скоростью передачи информации, но и увеличенной силой тока с 500 мА до 900 мА. Таким образом, от одного хаба можно подпитывать большее количество устройств либо избавить сами устройства от отдельных блоков питания.

 

USB 3.0 добавляет ещё четыре линии связи (две витые пары), в результате чего кабель стал гораздо толще. Hовые контакты в разъёмах USB 3.0 расположены отдельно от старых в другом контактном ряду.

------------------------

Топология точка-точка:

-----------------

Кабель:

Standard A – хаб, ведущее устройство (компьютер)

Standard B – ведомое устройство (принтер, …)

------------------------

Есть протокол PnP – подключение устройств к USB порту, - такой же алгоритм для подключаемых к питанию в розетке 220В бытовых устройств

Задачи:

· Передать имя устройства (центральный модуль – получит имя подключенного устройства, будет сформирован список всех подключенных устройств),

· Передать максимальную потребляемую мощность устройства (розетка будет иметь возможность установить защиту – токовую отсечку – с уставкой по току, равной максимальной потребляемой мощности устройства, что даст максимально гибкую настройку защиты под каждое подключенное устройство),

· передать максимальное время непрерывной работы устройства (защита от перегрева устройства).

· Подать питание на устройство (включить напряжение 220 В на данную розетку),

· Система безопасности - разрешить работу (подачу питания) только заданным списком устройств (система безопасности), возможность составить расписание разрешенных устройств (только в указанные промежутки времени), ограничить подключение данного устройства заданным списком розеток.

------------------------

(доп.в.2) Интерфейсы микропроцессорных блоков релейной защиты – беспроводные интерфейсы: Bluetooth, WiFi: топология, линии связи, передача одного бита, адресация устройств, скорость передачи, дальность связи.

-------------------------

Bluetooth (/bluːtuːθ/, переводится синий зуб, в честь Харальда I Синезубого)

 

Харальд I Синезубый Гормссон (датск. Harald Blåtand, норв. Harald Blåtann, англ. Harold Bluetooth; 930-е—1 ноября 986?) — король Дании и Норвегии. По распространённой версии получил прозвище из-за тёмного цвета зубов; слово blå в то время означало гораздо более тёмный цвет, чем синий.

 

— производственная спецификация беспроводных персональных сетей (WPAN — Wireless Personal Area Network).

 

Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как карманные и обычные персональные компьютеры, мобильные телефоны, ноутбуки, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи. Bluetooth позволяет этим устройствам сообщаться, когда они находятся в радиусе до 10 — 100 метров друг от друга (дальность очень зависит от преград и помех), даже в разных помещениях.

-------------------------

Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4—2,48 ГГц).

 

Спектр сигнала формируется по методу FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum — псевдослучайная перестройка рабочей частоты). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование стоит недорого.

 

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот, а в Японии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую.

 

 

При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 Кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования. Без помехоустойчивого кодирования это обеспечивает передачу данных со скоростями 723,2 Кбит/с с обратным каналом 57,6 Кбит/с, или 433,9 Кбит/c в обоих направлениях.

-----------------------------

Технология Bluetooth Low Energy (BLE) - Bluetooth 4.0 является технологией беспроводной связи для ближних коммуникаций, разработанной группой Bluetooth Special Interest Group (SIG). В отличие от предыдущих стандартов - Bluetooth 2.0, Bluetooth 2.1 + EDR, Bluetooth 3.0, стандарт BLE изначально ориентирован на применение в системах сбора данных, мониторинга с автономным питанием. В отличие от технологий сенсорных сетей, таких как, ZigBee, 6LoWPAN или Z-Wave, ориентированных на разветвленные распределенные сети с многочисленными передачами данных между узлами сети, Bluetooth Low Energy рассчитан на топологии типа «точка-точка» и «звезда». Основными областями применения BLE являются устройства обеспечения безопасности, управления электроприборами и отображения показаний, датчики с батарейным питанием, домашние медицинские приборы, спортивные тренажеры.

Особенности, создающие низкое потребление:

- дальность – до 50м

- быстрое время включения - 6 мс

- короткое время передачи данных - 6 мс

- низкая скорость передачи данных - 0.26 Mb/s

---------------------------------

Wi-Fi

 

Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартов IEEE 802.11, «Wi-Fi» — торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвали Wireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.

Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртывание кабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнее время во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определенных условиях скорость работы сети уже превышает 100 Мб/сек.

 

использование радиочастот в полосе 2400—2483,5 МГц (стандарты 802.11b и 802.11g), 5 ГГц (стандарт 802.11a), с мощностью излучения передающих устройств до 100 мВт включительно.

Маршрутизатор в середине сети

WiFi является технологией, в основном предназначенной для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений и построения беспроводных мостов. ( вне помещений работа должна быть лицензирована – необходимо получить разрешение ). Технология Wi MAX, в свою очередь, предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей.

 

Охват и масштабы

Wi-Fi (IEEE 802.11)	WiMAX (IEEE 802.16)
беспроводные решения внутри зданий	беспроводные решения вне зданий
Точка – точка (PtP -Point to point)	Точка – много точек (PtMp – Point to multipoint)
сети небольшого масштаба (примерно 100м)	огромные беспроводные сети (7-10 км)
проблема «скрытого» узла (CSMA\CA)	Отсутствие проблемы «скрытого» узла (DAMA-TDMA)
Простые модуляции (64 бит) в стандартах a,g	Комплексная техника модуляции (256 бит)
Построение беспроводных мостов на дальние расстояния с применением множества ретрансляторов	Дальние беспроводные мосты без применения множества ретрансляторов