Panel zákazníka
Váš košík
Registrace

Osvědčená řešení bezdrátové komunikace firmy IQRF Tech

2020-12-10

IQRF

Pandemická situace si vynutila zavedení mnoha omezení týkajících se pracovního a společenského života. Zdůraznily se tím výhody vyplývající z možnosti dálkové kontroly výrobků, výrobních a řídicích procesů. Bezdrátová komunikace by však měla probíhat s dodržením co nejvyšších bezpečnostních standardů. To je důležité zejména pro průmyslové aplikace. V nabídce společnosti TME je k dostání široký výběr modulů firmy IQRF Tech s.r.o., která dodává technologii bezdrátové komunikace IQRF. V článku uvádíme odpovědi na otázky:

  • Co je technologie IQRF?
  • Jaké jsou jedinečné vlastnosti technologie IQRF?
  • Jaké jsou výhody použití technologie IQRF?
  • Jak výrobce podporuje zákazníky v procesu vývoje?
  • Kde se používají výrobky firmy IQRF?

Co je technologie IQRF?

IQRF® je bezdrátová komunikační technologie, která je vyvíjena od roku 2004. Pracuje v rádiovém pásmu Sub-GHz (433 / 868 / 916MHz). Umožňuje přenos malého objemu dat při minimální spotřebě energie. V závislosti na zvolené možnosti je spotřeba energie na úrovni několika mA ve standardním provozním režimu nebo cca 250 uA v režimu low power. Díky takto nízké spotřebě energie se tato technologie perfektně osvědčí v aplikacích napájených bateriemi a jiných aplikacích, které vyžadují značné úspory energie.

IQRF

Obr. 1. Grafická prezentace spotřeby energie modulu TR 76D, v závislosti na zvoleném provozním režimu.

Moduly, v závislosti na typu aplikace, mohou pracovat v topologii point-to-point, STAR, peer-to-peer a MESH. V jedné síti může být provozováno až 240 zařízení ve struktuře MESH, což zajišťuje bezpečný a spolehlivý provoz při zachování vysokého pohodli provozu sítě.

Nejdůležitější vlastnosti technologie IQRF

Na trhu je k dispozici široká škála modulů, které umožňují bezdrátové spojení zařízení. Za zmínku však stojí přednosti vyplývající z implementace technologie IQRF:

a) Spolehlivost přenosu dat

Spolehlivost přenosu vyplývá přímo z použití jedinečného a patentovaného protokolu IQMESH. Během fáze vytváření sítě používá protokol asynchronní komunikaci, jejímž cílem je co nejrychlejší přenos paketů informujících o procesu vytváření sítě. Po jejím vytvoření protokol funguje na základě synchronní komunikace. Koordinátor dohlíží na proces přenosu dat v síti. Pokud má síť strukturu MESH, má každý modul umístěný v síti schopnost opakovat (repeatovat) datové pakety v určitých časových intervalech, a to do všech sousedních zařízení. Takové řešení zabrání vzniku kolizí paketů, a zároveň chrání uživatele v případě výskytu dočasné překážky před přerušením komunikace.

b) Fast Response Command (FRC)

Použití protokolu Fast Response Command, zkráceně FRC, umožňuje uživateli načíst informace ze sítě mnohem rychleji. Protokol FRC je totiž předkonfigurovatelný, což znamená, že konfigurace na úrovni koordinátora musí být provedena před jeho skutečným použitím. To určuje typ zpětné vazby. Praktické fungování protokolu je velmi jednoduché. Po správné konfiguraci odešle koordinátor sítě souhrnný paket a síťové uzly umístí požadované informace do souhrnného paketu na přesně určené pozice. Díky tomu obdrží uživatel během několika sekund, v závislosti na velikosti sítě, informaci o stavu parametru, na který byl dotazován. Může to být například stav svítidla (zapnuté/vypnuté), teplota anebo hodnota napětí nebo proudu na určitých součástech. Protokol FRC je velice vhodný pro monitorování definovaných kritických parametrů v dané aplikaci. Z pohledu uživatele je nesmírně důležité, že je možné připravit mnoho různých typů příkazů a odeslat je podle potřeb vyplývajících ze specifičnosti aplikace.

Princip fungování protokolů IQMESH a FRC je ukázán ve videích věnovaných výrobkům založeným na technologii IQRF. Videa jsou k dispozici v informačních listech výrobků v katalogu TME (záložka „Multimédia“).

c) Třístupňové zabezpečení přenosu dat

Prvním stupněm ochrany je uživatelské heslo (access password) přidělované ve fázi vytváření sítě. Aby zařízení mohla být připojena k síti, musí být do modulu implementované 16místné heslo shodné s heslem nacházejícím se v koordinátoru. Pokud se hesla liší, zařízení nebude přidáno do sítě. Jedná se o ochranu před neoprávněným přidáním zařízení do sítě. Druhým stupněm zabezpečení je šifrování sítě označované jako networking encryption. Každý modul je vybavený jedinečným náhodným heslem o délce 192 b, které je generováno individuálně ve fázi výroby. Heslo je bezpečně předáváno modulům, které fungují jako uzel během procesu připojování do sítě, a proto uživatel nemusí řešit nejen síťové šifrování, ale také správu a distribuci síťových hesel. Třetím stupněm zabezpečení je uživatelské heslo, tzv. user key. Jedná se o dobrovolný, třetí stupeň ochrany, který je uskutečňován přidělením dalšího, bezpečnostního, 16 znakového hesla. Díky tomuto řešení mají obzvláště citlivá data další úroveň ochrany.

IQRF

Obr. 2. Šifrování sítě během přenosu dat

d) Protokol Direct Peripheral Access

Vestavěný protokol Direct Peripheral Access, ve zkratce DPA, umožňuje zkrátit čas, který vývojář potřebuje k naprogramování modulu, což také snižuje čas potřebný na uvedení produktu na trh. To je možné díky použití dostupných hardwarových profilů dodávaných výrobcem. Po implementaci tyto profily uskutečňují komunikaci mezi modulem IQRF a externím prvkem pomocí rozhraní SPI nebo UART. Tento programovací postup způsobuje, že úlohou vývojáře systému je primárně připravit logiku akčního člena v zařízení, která je zodpovědná za provádění konkrétních úloh a funkcí. Samozřejmě, že uživatel má stále možnost naprogramovat modul tradičním způsobem a využít veškeré dostupné aplikační prostředí podle svých vlastních preferencí. Rozdíl mezi klasickým programováním a protokolem DPA je znázorněn na následujícím obrázku.

IQRF

Obr. 3. Způsoby programování IQRF modulů. Nalevo je zobrazeno programování pomocí DPA protokolu, napravo – klasické programování aplikační vrstvy.

Aplikace IQRF IDE

Technologie IQRF® je mnohem víc než jen bezdrátový modul. Firma IQRF Tech dodává řadu řešení pro zlepšení pracovní pohody. Prvním z nich je dodávání spolu s moduly aplikace IQRF IDE. Jedná se o bezplatný software, který umožňuje snadnou tvorbu sítě, její vizualizaci a spravování v širokém slova smyslu. Software také umožňuje náhled a čtení přenášených dat. Díky svým pokročilým funkcím je tento software ideálním nástrojem pro vývojáře. Za zmínku stojí, že po vypnutí některých pokročilejších funkcí se také může stát nástrojem prezentace obecného konceptu fungování systému pro klienta. To je možné díky vestavěným a pohodlným funkčním tlačítkům. Díky IQRF IDE je možné provádět aktualizace operačního systému modulů, což zákazníkům umožňuje využívat funkce dostupné v nejnovějších revizích. Aplikace má také vestavěný RF skener pro ověření úrovní rušení a možnost generovat QR kódy, které obsahují informace o modulu používaném v dané síti. Tím se pro uživatele otevírá alternativní možnost přidání zařízení do sítě načtením dříve vygenerovaného QR kódu.

IQRF

Obr. 4. Vizualizace ukázkové sítě, která sestává z 10 uzlů a koordinátoru v aplikaci IQRF IDE. Technologie IQRF umožňuje připojení v rámci sítě modulů pracujících s režimem snížené spotřeby energie a standardním režimem.

Firma IQRF Tech poskytuje ukázkové kódy programů pro vývojáře zdarma. To výrazně ovlivňuje zrychlení vytváření očekávané konečné funkce. Navíc dostupné SDK (Software Development Kit) a IQRF Gateway Daemon pro oblíbené jednodeskové počítače umožňují vytvořit si vlastní přístupové brány, které mohou být vybaveny nestandardními porty, ale také vytvářet produkty a centrální jednotky s pokročilejšími funkcemi. Nabídku společnosti doplňují brány, kabely, antény, konektory, dálková ovládání, jakož i možnost realizace projektu nebo jeho části v rámci služby. Kromě bezplatné aplikace a fragmentů kódů pro vývojáře věnuje výrobce velkou pozornost nejvyšší kvalitě technické podpory, která je poskytována 24 hodiny denně. Po registraci projektu nabízí výrobce možnost bezplatné konzultace projektu (na žádost po předchozím podepsání smlouvy NDA) se zvláštním zaměřením na otázky bezdrátové komunikace.

IQRF

Obr. 5. Obrázek ukazuje způsoby montáže antén. Nalevo je zobrazen pad-hole, ke kterému lze přivést externí anténu, konektor U.FL a anténu zabudovanou do modulu.

Výrobky firmy IQRF Tech jsou vynikající základnou pro tvorbu aplikací pro Internet věcí (IoT) a Průmyslový internet věcí (IIoT). Podporují plnou autonomii vytvářené sítě a současně zajišťují interoperabilitu se všemi existujícími komunikačními standardy, jako jsou LoRa, Wi-Fi, GSM, Bluetooth či Ethernet na úrovni síťové brány. Technologie IQRF se používá v aplikacích souvisejících s ovládáním osvětlení nebo tepelné energie, průmyslovou a stavební automatizací, měřicími systémy a automatizaci výrobních linek. Osvědčí se v projektech vyžadujících zajištění komunikace mezi výrobky nebo stroji (M2M) a dalšími projekty Průmyslu 4.0.

Seznamte se s výrobky firmy IQRF Tech.

Autor: Piotr Antończyk, firma IQRF Tech s.r.o

TAKÉ SI PŘEČTĚTE

Váš prohlížeč již není podporován, stáhněte si novou verzi