Radiocrafts je firma, která v mnoha oblastech radiofrekvenční techniky přináší průlomová řešení. Tentokrát se zaměřila na stávající bezdrátové technologie LR-WPAN, vycházející z IEEE 802.15.4. To je základ pro Zigbee, ISA100.11a, WirelessHART, MiWi, 6LoWPAN, Thread nebo SNAP. Firma Radiocrafts dokázala, že i takto omezeném prostoru dokáže přinést něco nového, konkrétně menší spotřebu a větší spolehlivost. Pro svůj standard připravila najednou moduly pro integraci, hotové nody i gatewaye a samozřejmě kompletní SDK.
Výhody technologie výstižně popisuje tabulka, které srovnává parametry pro zprávu o délce 12 byte.
Charakteristika RIIOT
Krátké časy Tx / Rx
Delší přenosové časy používané v některých technologiích LPWAN vyžadují velké lithiové baterie (např. AA články) nebo superkondenzátory, aby stačily pokrýt vysoké proudové impulsy během vysílání. RIIoT používá menší výkonové pulsy. To umožňuje nody dimenzovat na knoflíkové lithiové baterie, které nemají rády velké pulsy proudu, a pro ostatní technologie LPWAN tak nejsou vhodné. Délka signálu TX pro 12 bajtů aplikačních dat je 4,5 ms, což je velmi krátká doba v sub-GHz LPWAN přenosových technologiích.
Dlouhý spánek
RIIoT nemá povinnou komunikaci na pozadí, která by vyžadovala časté probouzení. To znamená, že v aplikaci koncového uzlu, kde se provádí zpracování a analýza dat, jsou RF pakety odesílány pouze během alarmů. RF část může spát několik hodin nebo dokonce dní. RIIoT je proto vhodný pro aplikace, kde jsou vyžadovány nízkokapacitní baterie a jednoduchý zdroj.
Nízký proud TX / Rx / Spánek
-
TX 8,5 mA @ 0 dBm
-
TX 19 mA @ 12 dBm
-
TX 26 mA @ 14 dBm
-
RX 6,2 mA
-
Spánek 0,7 uA s krystalovým časovačem spánku
Spolehlivost RIIM & RIIOT
Pro spolehlivost RF sítě RIIoT využívá různé techniky, které snižují zranitelnost vůči rušení. Má implementovány samoopravné algoritmy, které obnovují špatně přijaté pakety. RIIoT má také vestavěný síťový monitor. Sledování sítě zvyšuje spolehlivost, protože neustále kontroluje kvalitu sítě a odesílá alarmy, pokud výkon klesá.
Aby nedošlo k rušení při příjmu informací, měla by být délka signálu co nejkratší. RIIoT toho dosahuje pomocí datových rychlostí 50 nebo 5 kbps, úzkou šířkou pásma a filtrováním přijímaných dat. Kombinace těchto technik výrazně snižuje energetické nároky na vysílání. Frekvenční hopping zvyšuje odolnost vůči rušení. Funkce Ack/Retry (Potvrzení/Opakování) zajišťuje, že jsou přijímána pouze nepoškozená data. Pokud data nejsou přijata, modul bude data opakovat, dokud nebudou správně přijata. Alternativní (méně žádoucí) způsob je zpočátku poslat více dat, než může být zapotřebí, např. odesílat stejná data více než jednou (Sigfox) nebo přidat korekční bity (LoRa).
Topologie a parametry RIIOT sítě
RIIoT poskytuje kompletní RF subsystém, který může být propojen s jakýmkoliv senzorem nebo akčním prvkem. Data se do cloudu vždy přenáší přes gateway. Kompletní síť může být navržena a nastavena během několika dnů. Cloudové připojení je snadno implementovatelné pomocí RIIoT Net Controlleru pomocí standardní Linuxové brány s přístupem na internet.
Vlastnosti:
- Síť založená na IEEE802,15,4 g / e
- Dvě možnosti přenosu dat (5kbps, 50kbps)
- Dvě možnosti výstupního výkonu
- Dvě možnosti frekvence (868 MHz a 915 MHz)
- Dosah High Power - 60 km přímá viditelnost (LoS), 15km ve městě
- Dosah Standard Power - 5 km přímá viditelnost (LoS), 200m ve městě
- Lze připojit až 1000 uzlů (Leaf Node)
- Velmi krátký vysílací impuls - 45 ms / 4,5 ms
- Doba zpoždění: <15ms
- OTA (Over The Air) upgrade
- RIIoT zařízení
Kompletní modul s velmi nízkou spotřebou a s 50 ohm anténním rozhraním. Modul je dodáván ve dvou verzích: Běžné RC1880-SPR a High Power RC1880HP-SPR. Běžná verze má výstupní výkon 14dBm a High Power verze má výstupní výkon 26dBm. Rozdíl ve výstupním výkonu 12 dB znamená přibližně 2,3 x zvýšení rádiového dosahu. Modul může být nastaven tak, aby podporoval buď datovou rychlost 5 kb / s nebo 50 kb / s. Nižší datová rychlost umožňuje delší dosah na úkor delšího Tx pulsu.
Modem může propojit až 65 000 uzlů (Leaf Node) s RC1880-SPR. GPR také obsahuje ICI rozhraní. RC1880 (HP) -GPR má 2 možnosti hardwaru, každý s 2 nastaveními datové rychlosti, stejně jako modul RC1880 (HP) -SPR.
RIIoT Net Controller je middleware pro Linuxové brány, které slouží k propojení aplikace a zákaznické brány se sítí RIIoT. Řídicí jednotka RIIoT je určena pro spolupráci s modulem RIIoT RC1880 (HP) -GPR. Radiocrafts dodává RIIoT Net Controller jako předkompilovanou spustitelnou aplikaci s příklady integračních aplikací. Lze jej snadno integrovat do uživatelské aplikace přes soket. Data a příkazy jsou interpretovány jako objekty JSON.
Mezi hlavní funkce síťového kontroléru patří:
-
Podpora nastavení RF sítě
-
Hlášení stavu sítě
-
Správa low-level sítě prostřednictvím modulu RC1880 (HP) -GPR
-
Převod z RIIoT RF kódováním na data JSON
-
Správa aktualizace firmwaru OTAU
Vývojový kit RIIoT obsahuje veškerý hardware potřebný pro spuštění malé sítě RIIoT z PC. To umožňuje zákazníkovi otestovat síťové schopnosti s minimálními potřebnými prostředky. Ideální volba pro první test v prostředí zákazníka.
Vývojový kit RIIoT obsahuje tři desky s anténami a USB kabel pro připojení k PC:
- RIIoT Gateway Board, vývojová deska s modemem RC1880 (HP) -GPR
- RIIoT Leaf Node Board, vývojová deska s modemem RC1880 (HP) -SPR
- Deska senzoru RIIoT, deska s modemem RC1880 (HP) -SPR a 5 průmyslovými senzory
RIIM Mesh: varianta pro IPv6
Jestliže RIIOT představuje typické řešení LPWAN, určené pro přenos pár byte informací, varianta RIIM umožňuje přenos většího množství dat s lepším zabezpečením s využitím IPv6. Border router RIIM připojuje síť RIIM k Internetu IPv6 přes CoAP. Jakýkoliv uzel v síti může být konfigurován jako border router, pokud má přístup k internetu. Rozdíl mezi border routerem a uzlem je ve firmwaru, který je zaveden pomocí bootloaderu.
Vlastnosti:
- IP Mesh síť založená na IEEE802.15.4 g / e
- Automatické nastavení
- Integrována 6LoWPAN. Protokol IPv6
- Dvě možnosti výstupního výkonu
- Dvě možnosti frekvence ( 868 MHz a 915 MHz )
- 2-Way, symetrická komunikace
- Upgrade vzduchem - Over The Air (OTA)
- Podporováno je až 1000 uzlů
- Velmi krátký vysílací impuls: 8 ms
- Předvídatelná doba zpoždění - menší než vteřina
- Dosah High Power- 20 km přímá viditelnost (LoS), 700 m ve městě
- Dosah Standard Power • 5 km přímá viditelnost (LoS) • 200 m městská
RIIM zařízení
- RC1882-IPM – The RIIM Module
- RC1882-IPM-BR – The Border Router
- RIIM-DK, the development kit
Porovnání RIIM a RIIOT
Hlavní rozdíl je v topologii sítě. RIIoT má topologii hvězda, kdežto RIIM je Mesh síť. Proto se v síti RIIM přiřazuje IP adresa každému senzoru, jelikož každý senzor zároveň funguje jako opakovač. S tím souvisí i zvýšená spotřeba ve spánku. V Mesh síti musí každé zařízení být připraveno na příjem, aby bylo schopné zprávu přeposlat dalšímu zařízení ve svém dosahu. Proto nelze využít mód hlubokého spánku. Můžeme si všimnout i větší délky vysílacího pulsu. Je to dáno tím, že paket obsahuje cestu(IP adresy), přes které zařízení paket procházel.
Typické aplikace
- Kontrola klimatu / životního prostředí
- Poplachové systémy / Prediktivní údržba
- Sledování majetku
- Zemědělství
- Veřejné osvětlení / monitorování potrubí
ICI(i:zi) Intelligent C-programmable I/O
Inteligentní C-programovatelný I / O umožňuje síťovým návrhářům používat obslužné rutiny událostí k vytvoření vlastní aplikace na uzlu RIIoT (RC1880 (HP) -SPR) použitím méně než 100 řádků kódu C. Jedná se o tzv. ovladač událostí, který reaguje na definovaný spouštěč a provádí akce definované uživatelem. Uživatel používá jazyk C pro definování triggeru a akce („if-this-than-that“). Veškerý kód je umístěn v RF modulu. Tato vysoká úroveň abstrakce v ICI umožňuje konstruktérům i bez pochopení operačního real-time systému nebo znalosti architektury čipových sad vytvořit inteligentní síťový uzel.
Inteligentní kódování uzlu může zahrnovat:
- Zahájení vysílání do základnové stanice na základě lokálních spouštěčů (triggerů)
- Propojení s jakýmkoliv senzorem nebo akčním členem, včetně komplexních sběrnicových rozhraní
- Zahájení komplexních řízených událostí nebo přenosových funkcí
- Zpracování lokálních signálů
- Podpora pokročilých bezpečnostních opatření
- Vytvoření lokálních alarmů
- Podpora pokročilého RF protokolu
Příklad kódu ICI
Příklad kódu pro nastavení aplikace s I2C, GPIO a periodickým časovačem
void Setup ()
{
// Rychlost hodin I2C k senzoru SHT35
I2C.init (I2C_400KHZ);
// nastavení tlačítka GPIO a detekce událostí
GPIO.setDirection (GPIO_0, PIN_INPUT);
GPIO.setHandler (GPIO_0, FALLING_EDGE, sendData);
// nastavení pravidelných událostí časovače
readSensorTimer = Timer.create (PERIODIC, 30 * SECOND, readSensor);
Timer.start (readSensorTimer);
}
Celý ekosystém RIIOT a RIIM od Radiocrafts představuje zajímavou alternativu k běžně využívaným RF protokolům tam, kde je při návrhu sítě potřebné vybočit z běžně nastavených mantinelů i tam, kde je kladen důraz na datovou propustnost a bezpečnost.
Více informací získáte na stránkách výrobce: https://radiocrafts.com/products/riiot-parts/
Pro dostupnost, cenu nebo jiné konkrétní informace kontaktujte distributora Ryston Electronics . Popřípadě využijte přímého kontaktu na pana Tomáše Svobodu: tomas.svoboda@ryston.cz
