Simsiz sensor tarmoqlari, xizmatlari va qo’llanilish soxalari

Sensor tarmoqlarini qo'llash. Simsiz sensorli tarmoqlar (WSN) drayverlari va 
to'siqlari
"Simsiz sensor tarmog'i" (WSN) atamasi taqsimlangan, o'z-o'zini tashkil etuvchi va 
nosozliklarga chidamli miniatyura elektron qurilmalar tarmog'i bo'lgan simsiz 
tizimlarning yangi sinfiga ishora qiladi. 
avtonom manbalar
 oziqlanish. Bunday 
tarmoqning aqlli tugunlari xabarlarni zanjir bo'ylab uzatishga qodir, bu esa past 
transmitter quvvati va natijada tizimning yuqori energiya samaradorligi bilan muhim 
tizim qamrov maydonini ta'minlaydi. 
Hozirgi vaqtda davlatga alohida muhim (yadroviy, davlat, harbiy) ob'ektlarga tutash 
hududlarda bosqinchi mavjudligi, uning harakati va ruxsat etilmagan xatti-harakatlari 
to'g'risida tezkor ma'lumot olish maqsadida hududlarning avtomatlashtirilgan 
monitoringini tashkil etishga katta e'tibor qaratilmoqda. chegara, yoki mas'uliyat zonasida 
joylashgan razvedka bo'linmalari (old bo'limlarni kuzatish, dushmanning orqa aloqalari). 
Ushbu muammolarni oqilona hal qilish uchun hozirgi vaqtda qo'llaniladiganlardan tubdan 
farq qiladigan yangi avlod texnik vositalar va algoritmlardan foydalanish kerak. Ushbu 
sohadagi eng istiqbolli yo'nalish simsiz sensorli tarmoqlarni yaratish deb tan olinishi 
kerak. Ular katta hududlarning umumiy maqsadli monitoringini ta'minlashga imkon 
beradi. 
Ob'ektlarning xavfsizlik tizimlariga kelsak, WSS buzg'unchini aniqlashi va 
tasniflashi, koordinatalarini aniqlashi va uning harakatining traektoriyalarini bashorat 

---

qilishi kerak. Tarqalgan razvedka ma'lumotlariga ega bo'lgan tizim mustaqil ravishda 
axborot oqimlari yo'nalishini o'zgartirishni ta'minlaydi, masalan, ishlamay qolgan yoki 
vaqtincha ishlamayotgan tugunlarni chetlab o'tish, ma'lumotlarning boshqariladigan 
hudud bo'ylab va markaziy nuqtaga ishonchli uzatilishini tashkil qiladi. 
WSN-lar ham istiqbolli bo'lib, ularda har bir sensorning qabul qiluvchisi aslida 
ob'ektni aniqlash sensori bo'ladi (tarmoq qamrovi hududida ob'ekt paydo bo'lishi sababli 
radiokanaldagi tashuvchi darajasini pasaytirish effekti). 
WSN-da uzatiladigan ma'lumotlarning yuqori ishonchliligi va himoyasini ta'minlash 
uchun aloqa kanali xususiyatlarining o'zgarishiga, radio tiqilib qolishiga, ushlash va 
ma'lumotlarni taqlid qilishga chidamli o'z radio protokollarini ishlab chiqish kerak. 
Bunday holda, spektrni yoyish texnologiyalari - DSSS (to'g'ridan-to'g'ri raqamli ketma-
ketlik) va FHSS (chastota sakrash) usullaridan foydalanish maqsadga muvofiqdir. 
Ma'lumot uzatish tashuvchisiga kirish mexanizmlariga kelsak, tizimning yuqori 
energiya samaradorligi va WSNda ma'lumotlarni tarqatish uchun minimal vaqt 
kechikishlari uchun bir-birini istisno qiluvchi talablar mavjud. Asosiy algoritm sifatida 
CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Media Access with Collision Avoidance) dan 
foydalanish o‘zining kamchiligiga ega – tarmoq qurilmalari havoni doimiy tinglash 
rejimida bo‘lishi kerak, bu esa quvvat sarfini oshirishga olib keladi. To'liq asinxron 
tarmoqlarda bu algoritm samarasiz. 
Bunday vaziyatda eng maqbul bo'lgan "uya" CSMA / CA algoritmi bo'lib, u 
sinxronlashtirilgan kirish (TDMA vaqt bo'limi) va raqobat asosida kirish tamoyillarini 
birlashtiradi. 
Simsiz sensor tarmoqlari sohasidagi ochiq standartlar orasida hozirgi kunga qadar 
faqat ZigBee standarti ratifikatsiya qilingan, u simsiz aloqa uchun jismoniy qatlam (PHY) 
va mediaga kirish qatlamini (MAC) tavsiflovchi ilgari qabul qilingan 802.15.4 standartiga 
asoslangan. shaxsiy tarmoq tarmoqlari (WPAN). Ushbu texnologiya dastlab talab 
qilmaydigan vazifalar uchun ishlab chiqilgan 
yuqori tezliklar
 axborot uzatish. Bunday 
tarmoqlarning qurilmalari imkon qadar arzon bo'lishi kerak, juda kam quvvat sarfi.
ZigBee yechimlarining shubhasiz afzalliklari orasida muhim kamchiliklarni ham 
ta'kidlash kerak. Masalan, uch xil toifadagi qurilmalarning mavjudligi (koordinatorlar, 
marshrutizatorlar va terminal qurilmalari) uning alohida elementlari ishlamay qolganda 
tarmoqning nosozliklarga chidamliligini sezilarli darajada kamaytiradi. Bundan tashqari, 
bunday qurilish tizimni loyihalash bosqichida qurilmalarni joylashtirishni rejalashtirishni 

---

talab qiladi, shunga ko'ra, tarmoqning topologiyadagi o'zgarishlarga qarshiligi keskin 
kamayadi. 
Ushbu kamchiliklarning barchasi Mesh tarmoqlaridan mahrum - har bir tugun etkazib 
berish paytida paketlarni uzatishi mumkin bo'lgan ko'p hujayrali peer-to-peer tarmoqlari. 
Bunday tarmoqning tugunlari teng va bir-birini almashtiradi - buning natijasida tizimning 
miqyosi yaxshilanadi va uning xatolarga chidamliligi ortadi. 
Simsiz sensorli tarmoq 
xavfsizlik tizimi
 imkon qadar ko'proq hududni nazorat qilishi 
kerak. Shu munosabat bilan, alohida tarmoq tugunlari o'rtasida radiokanal yaratish uchun 
element bazasini tanlashning asosiy talablaridan biri maksimal aloqa diapazoni 
hisoblanadi. 433 MGts chastota diapazonida ishlash (Rossiyada bepul foydalanish uchun 
ochiq) 2,4 gigagertsli mikroto'lqinli diapazonda ishlashga nisbatan bir qator afzalliklarga 
ega (bular uchun ZigBee qurilmalarining asosiy diapazoni ishlab chiqariladi). Shunday 
qilib, 433 MGts diapazonida ishonchli aloqa diapazoni bir xil transmitter quvvatiga ega 
bo'lgan 2,4 gigagertsli diapazonga qaraganda bir necha baravar katta. Bundan tashqari, 
433 MGts diapazonda ishlaydigan qurilmalar yog'ingarchilik, er o'zgarishi, daraxtlar va 
boshqalar kabi radio to'lqinlari yo'lidagi to'siqlarning ta'siriga nisbatan yaxshi qarshilikka 
ega. 2,4 gigagertsli radio to'lqinlardan ko'ra metro tunnellari, shahar ko'chalari va 
boshqalar. Ma'lumot uzatish tezligida 2,4 gigagertsli diapazonning afzalligi xavfsizlik 
texnologiyalari sohasida muhim emas, chunki uzatiladigan ma'lumotlar miqdori odatda 
ahamiyatsiz va o'nlab baytlar bilan cheklangan (telemetriya bundan mustasno). 
Shunday qilib, ob'ektlarni himoya qilish uchun WSN sayti uchun qabul qiluvchini 
tanlash 433 MGts diapazonida amalga oshiriladi. Transceiverlar yuqori energiya 
samaradorligiga ega bo'lishi kerak (ta'minot kuchlanishi 
3,3 V, kam iste'mol oqimlari), minus 40 ... +85 ° S harorat oralig'ida ishlaydi. 
Ko'pgina ISM qabul qiluvchi IC-lar orasida XE-MICS qabul qiluvchilar alohida o'rin 
tutadi. Simsiz sensor tarmoqlarida foydalanish uchun ushbu kompaniyaning 2 ta chiplari 
mos keladi: XE1203F va 
Bular to'g'ridan-to'g'ri (Nol-IF) konversiya sxemasi bo'yicha qurilgan integral bir 
chipli yarim dupleks qabul qiluvchilar bo'lib, fazali uzilishlarsiz (CPFSK) va NRZ 
kodlashsiz 2 darajali chastotani almashtirishni ta'minlaydi. Shunday qilib, XEMICS qabul 
qiluvchi qurilmalarida amalga oshirilgan tashuvchi modulyatsiyasi turi operatsion 
chastota diapazonidan oqilona foydalanish imkonini beradi. 

---

XE1203F va XE1205F qabul qiluvchilar uchun keng tarqalgan bo'lib, juda kam 
quvvat iste'moli: 2,4 ... 3,6 V kuchlanish oralig'ida ishlash, iste'mol oqimlari:
Kutish rejimida 0,2 mkA; 
Qabul qilish rejimida 14 mA; 
Uzatish rejimida 62 mA (+15 dBm) . 
Operatsion chastota diapazoni: 433-435 MGts. Harorat diapazoni: minus 40. +85°S. 
Qabul qiluvchilarni qabul qiluvchilar 
E'tiqodlar bir-biriga o'xshash va to'g'ridan-to'g'ri chastota konvertatsiya qilish 
sxemasiga muvofiq qurilgan. Ushbu modullarga 500 Gts qadamli sigma-delta PLL 
asosidagi chastota sintezatori o'rnatilgan. 
Qabul qiluvchilar qabul qilingan signal darajasining ko'rsatkichiga ega RSSI (Qabul 
qilingan Signal Strength Indicator), bu chiqish quvvatini dasturlash qobiliyati bilan 
birgalikda quvvatni moslashuvchan boshqarish g'oyasini amalga oshirishga imkon beradi. 
Transceiver FEI chastotasini boshqarish moslamasini (Frequency Error Indicator) o'z 
ichiga oladi, bu sizga qabul qiluvchining mahalliy osilatorining chastota ofseti haqida 
ma'lumot olish va AFCni tashkil qilish imkonini beradi. 
Transceiverlarda, 
shuningdek, 
qabul 
qiluvchi 
ma'lumotlar 
oqimidagi 
dasturlashtiriladigan so'zni (4 baytgacha) aniqlash imkonini beruvchi naqshni aniqlash 
xususiyati mavjud. 
oxirgi xususiyat
 WSN-dagi modullarni aniqlash uchun ishlatilishi 
mumkin, bu uzatiladigan paketdagi qo'shimcha baytlar sonini kamaytiradi. 
Ikki modul o'rtasidagi asosiy farqlar foydalanishda namoyon bo'ladi 
turli 
usullar
 spektrning kengayishi. 
XE1203F qabul qiluvchi qurilmada to'g'ridan-to'g'ri ketma-ketlikning tarqalishi 
spektri (DSSS) apparat bloki mavjud. DSSS rejimi yoqilganda, har bir ma'lumot biti 11 
bitli Barker kodi bilan kodlanadi: 101 1011 1000 yoki 0x5B8h. Barker kodining 
avtokorrelyatsiya funktsiyasi aniq avtokorrelyatsiya cho'qqisiga ega. 
XE1203F dan farqli o'laroq, XE1205F qabul qiluvchi (va unga asoslangan DP1205F 
moduli) tor polosali qurilmadir. 2-bitli konfiguratsiya registri tomonidan o'rnatilishi 

---

mumkin bo'lgan ichki tarmoqli o'tish filtrining eng kichik qiymati 10 kHz (maxsus 
yordamida 
qo'shimcha sozlamalar
, bu qiymat hatto 7 kHz gacha kamayishi mumkin!). Bu 
holda mumkin bo'lgan kanallar soni 
Bu qobiliyat XE1205F ni aniq tor polosali ilovalar uchun ishlatish imkonini beradi. 
Tarmoqni toraytirish, agar ma'lumotlar tezligi va chastotaning og'ishi mos ravishda 4800 
bit va 5 kHz dan oshmasa va mos yozuvlar osilatorining takt chastotasi yuqori 
barqarorlikka ega bo'lgan rezonator tomonidan barqarorlashtirilgan bo'lsa yoki chastotani 
to'g'rilash qo'llanilsa ishlatilishi mumkin. 
Transceiver uzatilgan yoki qabul qilingan ma'lumotlar baytlarini saqlash uchun 16 
baytli FIFO dan foydalanadi. Ma'lumotlar baytlari FIFO buferidan tashqi standart 3-sim 
orqali uzatiladi va qabul qilinadi 
ketma-ket interfeys
 SPI. 
Tor polosali, shuningdek, kanallar o'rtasida almashinishda transmitterni qayta tiklash 
vaqtining pastligi (~150 mks) chastotani sakrash usuli (FHSS) yordamida radio 
tizimlarini qurish uchun XE1205F qabul qiluvchi qurilmasidan foydalanish imkonini 
beradi. Chastotani sakrash usuli uzatish uchun ajratilgan butun tarmoqli kengligi ma'lum 
miqdordagi chastota kanallariga bo'linganligini anglatadi. Kanaldan kanalga o'tishlar 
sinxron ravishda qandaydir ketma-ketlikda (masalan, chiziqli yoki psevdo-tasodifiy) 
sodir bo'ladi. 
XE1205F shuningdek, sinfda yetakchi -121 dBm qabul qiluvchi sezgirligidan ham 
foyda ko'radi. 
Ma'lumot uzatish tezligiga kelsak, Barker kodekidan foydalanganda XE1203F 
modulining imkoniyatlari hatto xavfsizlik tizimlari uchun ham etarli emas - atigi 1,154 
kbps. Bu ko'rsatkich energiya tejovchi WSNni amalga oshirishga imkon bermaydi, 
chunki CSMA/CA protokoli tomonidan taqdim etilgan uyqu vaqti juda qisqa bo'ladi. 
Ob'ektlarni himoya qilish uchun simsiz sensorlar tarmog'i tugunlarining qabul 
qiluvchilari quyidagilarni ta'minlashi kerak: 
kengaytirilgan diapazonga ega tarmoq tarmog'ini yaratish; 
FHSS spektrini yoyish texnologiyalarining jismoniy qatlamini amalga oshirish; 
atrof-muhitga kirish darajasida amalga oshirish - kirish sinxronizatsiyasi bilan "uya" 
CSMA / CA. 

---

Yuqorida aytilganlarga asoslanib, biz ob'ektlarni himoya qilish uchun simsiz sensor 
tarmog'ining jismoniy va MAC darajalarini tashkil qilish uchun XE1205F qabul qiluvchi 
modulidan foydalanish afzalroq degan xulosaga kelishimiz mumkin.