Przeglądasz stronę dla klientów z: Poland. Sugerowana wersja serwisu dla Ciebie to USA / US
Panel klienta
W Twoim koszyku
Zarejestruj się

Sprawdzone rozwiązania komunikacji bezprzewodowej od IQRF Tech

2020-12-10

IQRF

Sytuacja związana z pandemią wprowadziła wiele ograniczeń dotyczących życia zawodowego oraz społecznego. To uwidoczniło korzyści wynikające z możliwości zdalnej kontroli produktów, procesów produkcyjnych i sterowania. Komunikacja bezprzewodowa powinna być jednak realizowana z zachowaniem najwyższych standardów bezpieczeństwa. Jest to szczególnie istotne w przypadku aplikacji przemysłowych. W ofercie firmy TME dostępna jest szeroka oferta modułów firmy IQRF Tech s.r.o., która dostarcza technologię komunikacji bezprzewodowej IQRF. W artykule pojawią się odpowiedzi na pytania:

  • Co to jest technologia IQRF?
  • Jakie są cechy unikalne technologii IQRF?
  • Jakie korzyści wynikają z zastosowania technologii IQRF?
  • Jak producent wspomaga klientów w procesie rozwoju?
  • Gdzie produkty firmy IQRF znajdują zastosowanie?

Co to jest technologia IQRF?

IQRF® to technologia komunikacji bezprzewodowej, która jest rozwijana od roku 2004. Pracuje w paśmie radiowym Sub-GHz (433 / 868 / 916MHz). Umożliwia przesył niewielkiej ilości danych przy minimalnym zużyciu prądu. W zależności od wybranej opcji, pobór prądu jest na poziomie kilkunastu mA w standardowym trybie pracy lub około 250uA w trybie low power. Ze względu na tak niskie zużycie prądu, technologia doskonale sprawdza się aplikacjach zasilanych bateryjnie i innych, które wymagają dużej oszczędności energii.

IQRF

Rys 1. Prezentacja graficzna poboru prądu modułu TR 76D, w zależności od wybranego trybu pracy.

Moduły w zależności od typu aplikacji, mogą pracować w topologii POINT – POINT, STAR, PEER to PEER oraz MESH. W ramach jednej sieci może pracować aż do 240 urządzeń w strukturze MESH, zapewniając przy tym bezpieczną i niezawodną pracę, z zachowaniem wysokiego komfortu obsługi sieci.

Najważniejsze cechy technologii IQRF

Na rynku dostępna jest szeroka gama modułów, pozwalających na bezprzewodowe skomunikowanie urządzeń. Warto zwrócić jednak uwagę na korzyści wynikające z wdrożenia technologii IQRF:

a) Niezawodność transmisji danych

Niezawodność transmisji wynika wprost z wykorzystywania unikalnego i opatentowanego protokołu IQMESH. Na etapie tworzenia sieci protokół wykorzystuje komunikację asynchroniczną, której celem jest jak najszybsze rozgłoszenie pakietów informujących o procesie tworzenia sieci. Po jej utworzeniu, protokół działa w oparciu o komunikację synchroniczną. Koordynator nadzoruje proces przesyłu danych w sieci. W przypadku, gdy sieć ma strukturę MESH, każdy z modułów umieszczony w sieci ma możliwość powtarzania (repeatowania) pakietów danych, w ściśle określonych przedziałach czasowych, do wszystkich sąsiadujących urządzeń. Takie rozwiązanie zapobiega powstawaniu kolizji pakietów, a jednocześnie zabezpiecza użytkownika w przypadku pojawienia się chwilowej przeszkody przed zerwaniem komunikacji.

b) Fast Response Command (FRC)

Wykorzystywanie protokołu Fast Response Command, zwanego w skrócie FRC, pozwala użytkownikowi na znacznie szybsze pobieranie informacji z sieci. Protokół FRC jest bowiem prekonfigurowalny, co oznacza, że przed jego faktycznym wykorzystaniem należy przeprowadzić konfiguracje na poziomie koordynatora. W ten sposób określa się typ informacji zwrotnych. Praktyczne działanie protokołu jest niezwykle proste. Po poprawnym skonfigurowaniu, koordynator sieci wysyła pakiet zbiorczy, a węzły sieci umieszczają w pakiecie zbiorczym pożądaną informację w ściśle określonym miejscu. Dzięki temu w kilka lub kilkanaście sekund, w zależności od wielkości sieci, użytkownik otrzymuje informację dotycząca statusu parametru, którego dotyczyło zapytanie. Może to być np. status oprawy oświetleniowej (włączona/ wyłączona), temperatura czy wartości napięcia lub prądu na określonych podzespołach. Protokół FRC idealnie nadaje się do monitorowania zdefiniowanych parametrów krytycznych w danej aplikacji. Z punktu widzenia użytkownika niezwykle istotny jest fakt, że można przygotować wiele komend różnych typów i wysyłać je według potrzeb wynikających ze specyfiki aplikacji.

Zasadę działania protokołów IQMESH oraz FRC zaprezentowano w filmach poświęconych produktom opartym na technologii IQRF. Filmy dostępne są w kartach produktów w katalogu TME (zakładka "Multimedia").

c) Trójstopniowe bezpieczeństwo przesyłu danych

Pierwszym stopniem ochronny jest hasło użytkownika (access password) nadawane na etapie tworzenia sieci. Aby urządzenia mogły zostać przyłączone do sieci, 16-znakowe hasło implementowane do modułu musi być identyczne z hasłem znajdującym się w koordynatorze. Jeżeli hasła będą różne, urządzenie nie zostanie dodane do sieci. Jest to ochrona przed nieuprawionym dodaniem urządzeń do sieci. Drugim poziomem zabezpieczenia jest szyfrowanie sieci nazywane networking encryption. Każdy moduł jest wyposażony w unikalne, losowe hasło o długości 192 b, generowane indywidualnie na etapie produkcji. Hasło jest bezpiecznie przekazywane do modułów pełniących rolę węzła podczas procesu przyłączania do sieci, dlatego użytkownik nie musi zajmować się nie tylko szyfrowaniem sieci, ale także zarządzaniem i dystrybucją haseł sieciowych. Trzecim poziomem zabezpieczenia jest hasło użytkownika zwane user key. Jest to dobrowolny, trzeci stopień ochrony, który realizowany jest poprzez nadanie dodatkowego 16-znakowego hasła zabezpieczającego. Dzięki temu rozwiązaniu dane szczególnie wrażliwe posiadają kolejny poziom ochrony.

IQRF

Rys 2. Szyfrowanie sieci w trakcie przesyłu danych.

d) Protokół Direct Peripheral Access

Wbudowany protokół Direct Peripheral Access nazywany skrótowo DPA, pozwala na skrócenie czasu potrzebnego deweloperowi na oprogramowanie modułu, co skraca też czas wdrożenia produktu na rynek. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu dostępnych profili sprzętowych dostarczanych przez producenta. Po zaimplementowaniu realizują one komunikację pomiędzy modułem IQRF, a elementem zewnętrznym za pomocą interfejsu SPI lub UART. Taka ścieżka programowania powoduje, że rolą dewelopera systemu jest przygotowanie głównie logiki elementu wykonawczego w urządzeniu, odpowiedzialnej za realizację określonych zadań i funkcji. Oczywiście użytkownik ma nadal możliwość programowania modułu w sposób tradycyjny i wykorzystania całość dostępnej przestrzeni aplikacyjnej według własnych preferencji. Różnicę w programowaniu klasycznym oraz z protokołem DPA prezentuje poniższy rysunek.

IQRF

Rys. 3. Sposoby programowania modułów IQRF. Z lewej strony zaprezentowano programowanie z wykorzystaniem protokołu DPA, z prawej strony - klasyczne programowanie warstwy aplikacyjnej.

Aplikacja IQRF IDE

Technologia IQRF® to znacznie więcej niż moduł bezprzewodowy. Firma IQRF Tech dostarcza szereg rozwiązań wpływających na komfort pracy. Pierwszym z nich jest dostarczanie wraz z modułami aplikacji IQRF IDE. Jest to darmowe oprogramowanie, które pozwala na łatwe tworzenie sieci, jej wizualizację i szeroko rozumiane zarządzanie. Oprogramowanie umożliwia także podgląd i odczyt przesyłanych danych. Ze względu na swoją zaawansowaną funkcjonalność, oprogramowanie jest idealnym narzędziem dla deweloperów. Warto zaznaczyć, że po wyłączeniu niektórych bardziej zaawansowanych funkcji, może stać się również narzędziem prezentacji ogólnego konceptu działania systemu dla klienta. Jest to możliwe dzięki wbudowanym i wygodnym przyciskom funkcyjnym. Dzięki IQRF IDE możliwe jest wykonanie aktualizacji systemu operacyjnego modułów, co pozwala klientom korzystać z funkcji dostępnych w najnowszych rewizjach. Aplikacja posiada również wbudowany RF skaner do weryfikacji poziomów zakłóceń oraz możliwość generowania QR kodów, które zawierają informacje dotyczące modułu wykorzystywanego w danej sieci. To otwiera przed użytkownikiem alternatywną możliwość dodawania urządzeń do sieci, poprzez sczytanie wygenerowanego wcześniej QR kodu.

IQRF

Rys. 4. Wizualizacja przykładowej sieci składającej się z 10 węzłów oraz koordynatora w aplikacji IQRF IDE. Technologia IQRF umożliwia łączenie w ramach sieci modułów pracujących z trybem obniżanego zużycia energii oraz standardowym.

Firma IQRF Tech bezpłatnie udostępnienia przykładowe kody programów dla deweloperów. Znacznie wpływa to na przyśpieszenie tworzenia oczekiwanej funkcjonalności końcowej. Dodatkowo, dostępne SDK (Software development Kit) oraz IQRF Gateway Daemon pod popularne komputery jednopłytkowe pozwalają na stworzenie własnych bramek dostępowych, które mogą być wyposażone w niestandardowe porty, a także na tworzenie produktów i jednostek centralnych o bardziej zaawansowanej funkcjonalności. Uzupełnieniem oferty firmy są bramki, kable, anteny, złącza, piloty, a także możliwość realizacji projektu lub jego fragmentu w ramach usługi. Poza darmową aplikacją oraz fragmentami kodów dla deweloperów, producent wielką uwagę przywiązuje do najwyższej jakości wsparcia technicznego, świadczonego przez całą dobę. Po zarejestrowaniu projektu producent oferuje możliwość bezpłatnej konsultacji projektu (na życzenie poprzedzonej podpisaniem umowy NDA), ze szczególnym naciskiem na tematykę komunikacji bezprzewodowej.

IQRF

Rys. 5. Na rysunku przestawiono sposoby montażu anten. Od lewej strony zaprezentowano pad-hole, do której można doprowadzić antenę zewnętrzną, złącze U.FL oraz antenę wbudowaną w moduł.

Produkty firmy IQRF Tech są doskonałą bazą do tworzenia aplikacji dla Internetu Rzeczy (IoT) oraz Przemysłowego Internetu Rzeczy (IIoT). Wspierają pełną autonomię tworzonej sieci, a jednocześnie zapewniają interoperacyjność ze wszystkimi istniejącymi standardami komunikacji, takimi jak LoRa, Wi-Fi, GSM, Bluetooth czy Ethernet na poziomie bramki sieciowej. Technologia IQRF znajduje zastosowanie w aplikacjach dotyczących sterowania oświetleniem czy energią cieplną, automatyki przemysłowej i budynkowej, systemów pomiarowych i automatyzacji linii produkcyjnych. Sprawdza się w projektach wymagających zapewnienia komunikacji pomiędzy produktami lub maszynami (M2M) oraz innymi projektami z zakresu Przemysłu 4.0

Zachęcamy do zapoznania się z produktami firmy IQRF Tech.

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

PRZECZYTAJ TAKŻE

Twoja przeglądarka nie jest już wspierana, pobierz nową wersję.

Chrome Chrome Pobierz
Firefox Firefox Pobierz
Opera Opera Pobierz
Internet explorer Internet Explorer Pobierz