ЖУРНАЛ СТА 1/2009

98 СТА 1/2009 www.cta.ru Ключевой поток смешивается с ко дируемыми данными по схеме «ис ключающее ИЛИ», в результате чего получается закодированный текст. В методах шифрования имеется мно го нюансов, подробности см. в [14]. B LUETOOTH В настоящее время существуют три широко распространённых стандар та на беспроводные сети: Bluetooth (IEEE 802.15.1), ZigBee (IEEE 802.15.4) и Wi Fi (IEEE 802.11). Обо рудование для этих сетей не требует получения лицензии (что во многих случаях принципиально важно), хо тя необходима регистрация [15]. Технология Bluetooth [2, 16] (www.bluetooth.com) была разработа на на базе стандарта IEEE 802.15.1 специально для замены кабеля при соединении различных устройств офисной и бытовой техники с ис пользованием частотного ISM диа пазона 2,4 ГГц. Спецификация Blue tooth поддерживается организацией SIG (Bluetooth Special Interest Gro up), образованной в 1998 году и объединяющей более 1900 членов. В системах автоматизации Bluetooth удобна для записи программ в ПЛК, дистанционного считывания показа телей с накопителей информации. Она организована в виде пикосетей (piconet), в которых одно ведущее устройство осуществляет взаимодей ствие не более чем с семью ведомы ми. Ведомые устройства могут взаи модействовать друг с другом только через ведущее. Каждое устройство может быть членом четырёх пикосе тей одновременно, но главным мо жет быть только в одной из них. Та кое устройство выполняет роль мос та между пикосетями. Несколько взаимодействующих пикосетей об разуют так называемую scatternet (разбросанную сеть). Трафик в сети организован с вре менным разделением каналов и дуп лексной передачей. Временное раз деление осуществляется интервала ми (временными слотами) длиной в 625 мкс. Ведущие устройства могут начинать передачу только в течение интервалов с нечётными номерами, ведомые — отвечать в течение чётных интервалов. В течение каж дого интервала можно передать 366 битов. В Bluetooth используется широко полосная модуляция типа FHSS. Пе реход с одной частоты на другую вы полняется по случайному закону, ко торый устанавливается для каждого соединения индивидуально. Это по вышает степень защиты информа ции. Несущая частота изменяется 1600 раз в секунду. Скорость переда чи равна 433,9 кбит/с. Если пикосети расположены близ ко одна от другой, то они могут вли ять друг на друга, поскольку между ними нет никакой синхронизации. Чтобы уменьшить вероятность взаи мовлияния, используется адаптив ный метод скачкообразного измене ния частоты AFH. На канальном уровне используют ся два типа пакетов данных: ACL (Asynchronous ConnectionLess — асинхронный без прямого соедине ния каналов) и SCO (Synchronous Connection Oriented — синхронный с прямым соединением). ACL паке ты используются совместно с про веркой контрольной суммы (CRC). Если контрольные суммы приёмни ка и передатчика не совпадают, за прашивается повторная передача па кета. Используются шесть разных ACL пакетов, охватывающих разное количество временных слотов. ACL пакеты используются в том случае, когда целостность данных важнее скорости их доставки. Пакеты SCO поддерживают тра фик реального времени путём резер вирования временных слотов. По вторная передача здесь не допускает ся, хотя имеется «расширенный» ва риант SCO, в котором допускается ограниченное количество повторных передач. Существует три типа SCO пакетов одинаковой длины (HV3, HV2, HV1) по 366 мкс, которые по зволяют передавать данные со ско ростью 64 кбит/с. Каждое устройство стандарта Bluetooth имеет 48 битовый адрес. Большинство устройств Bluetooth имеют мощность передатчика 1 мВт, однако разрешён следующий ряд мощностей, делящий все эти устрой ства на три класса: ● класс 1 — до 100 мВт (максималь ная дальность на открытом про странстве до 100 м); ● класс 2 — до 2,5 мВт (максималь ная дальность на открытом про странстве до 15 м); ● класс 3 — до 1 мВт (максимальная дальность на открытом простран стве до 5 м). Можно назвать следующие досто инства технологии Bluetooth: малые размеры оборудования, простота ис пользования, безопасность передачи информации (благодаря аутентифи кации и кодированию), хорошая поддержка со стороны соответст вующих стандартов. К недостаткам можно отнести относительно боль шое потребление энергии и невоз можность построения сетей сложной конфигурации. Эти особенности связаны с тем, что Bluetooth решает проблему замены кабелей для уст ройств, подключаемых к компьюте ру, а не проблему создания беспро водной LAN. Z IG B EE И IEEE 802.15.4 Стандарт IEEE 802.15.4 [4] являет ся самым новым в серии беспровод ных (принят в октябре 2003 года). На его основе ZigBee Alliance (www.zig bee.org) разработал спецификацию протоколов сетевого и прикладного уровня, которые анонсировал в де кабре 2004 года под названием ZigBee [3]. ZigBee Alliance включает в себя более 180 фирм, работающих совместно над продвижением стан дартов, стека протоколов и приклад ных профилей для потребительского и промышленного сектора экономи ки. Прикладные профили ориен тированы, в частности, на автомати зацию зданий, промышленный мо ниторинг, вентиляцию и кондицио нирование, работу с датчиками. Спецификация ZigBee описывает построение сети, вопросы безопас ности, прикладное программное обеспечение. Основными областями примене ния ZigBee/IEEE 802.15.4 являются передача информации от движущих ся и вращающихся частей механиз мов (конвейеров, роботов), про мышленные системы управления и мониторинга, беспроводные сети датчиков, отслеживание маршрутов движения и местоположения имуще ства и инвентаря, «интеллектуаль ное» сельское хозяйство, системы охраны. В отличие от других беспроводных технологий, где ставится задача обес печить высокую скорость передачи, большую дальность или высокое ка чество обслуживания, ZigBee/IEEE 802.15.4 создавался изначально по критериям малой дальности дейст вия, низкой цены, малой потребляе В ЗАПИСНУЮ КНИЖК У ИНЖЕ Н Е РА © СТА-ПРЕСС