ANT (síť) - ANT (network)

MRAVENEC
PrůmyslBezdrátové senzorové sítě
Fyzický rozsah100 m

MRAVENEC je proprietární (ale otevřený přístup ) vícesměrové vysílání bezdrátová senzorová síť technologie navržená a uvedená na trh společností ANT Wireless (divize společnosti Garmin Kanada).[1] Používá se především pro sportovní a fitness senzory. ANT byl představen společností Dynastream Innovations v roce 2003, následovaný standardem ANT + s nízkou spotřebou v roce 2004, předtím, než Dynastream koupil Garmin v roce 2006.[2]

ANT definuje bezdrátovou komunikaci zásobník protokolu který umožňuje hardware pracující v 2.4 GHz Pásmo ISM komunikovat stanovením standardních pravidel pro koexistenci, reprezentaci dat, signalizaci, autentizace, a detekce chyb.[3] Je to koncepčně podobné Bluetooth s nízkou spotřebou energie, ale je zaměřen na použití se senzory.

Přehled

Napájení ANT uzly jsou schopné působit jako zdroje nebo propady uvnitř a bezdrátová senzorová síť současně. To znamená, že uzly mohou fungovat jako vysílače, přijímače nebo vysílače a přijímače pro směrování provozu do dalších uzlů. Kromě toho je každý uzel schopen určit, kdy vysílat, na základě aktivity sousedů.[3]

Typické aplikace

ANT je primárně zabudován do sportovních a fitness senzorů, i když může být použit i pro jiné účely. The vysílače a přijímače jsou zabudovány do zařízení, jako je Tepová frekvence monitory, hodinky, měřiče výkonu na kole, kadence metrů a vzdálenost a Rychlost monitory k vytvoření bezdrátové sítě osobní sítě (PAN) monitorující výkon uživatele.[Citace je zapotřebí ] ANT Wireless se pokouší diverzifikovat aplikace protokolu do dalších sektorů, včetně zdravotnictví, automatizace domácnosti a průmyslové aplikace. V listopadu 2020 uvádí web ANT téměř 200 značek využívajících technologii ANT.[4]

Technické informace

ANT lze nakonfigurovat tak, aby strávil dlouhou dobu v „úsporném“ režimu s nízkou spotřebou energie (spotřebovává řádově mikroampér proudu), krátce se probudil ke komunikaci (když spotřeba stoupne na maximum 22 mA (při -5dB ) během příjmu a 13,5 mA (při -5 dB) během přenosu)[5] a vrátit se do režimu spánku. Průměrná spotřeba proudu pro nízké rychlosti zpráv je na některých zařízeních nižší než 60 mikroampérů.[5]

Každý ANT kanál se skládá z jednoho nebo více vysílacích uzlů a jednoho nebo více přijímacích uzlů, v závislosti na topologii sítě. Každý uzel může vysílat nebo přijímat, takže kanály jsou obousměrné.[6]

ANT umožňuje tři typy zpráv: vysílání, potvrzení a shluk. Broadcast je jednosměrná komunikace z jednoho uzlu do druhého (nebo více). Přijímací uzel (y) nevysílá žádné potvrzení, ale přijímací uzel může stále odesílat zprávy zpět do vysílacího uzlu. Tato technika je vhodná pro senzor aplikací a je nejekonomičtější metodou provozu.[6]

Potvrzené zprávy potvrzují příjem dat balíčky. Vysílač je informován o úspěchu nebo selhání, přestože nedochází k žádným opakovaným přenosům. Tato technika je vhodná pro ovládání aplikací.[6]

ANT lze také použít pro hromadné zasílání zpráv; toto je technika přenosu více zpráv využívající úplná data šířka pásma a běží do dokončení. Přijímací uzel potvrdí příjem a informuje o poškozených paketech, které vysílač poté znovu odešle. Pakety jsou kvůli sledovatelnosti pořadově očíslovány. Tato technika je vhodná pro přenos datových bloků, kde je prvořadá integrita dat.[6]

Srovnání s jinými protokoly

ANT byl navržen pro sítě senzorů s nízkou přenosovou rychlostí a nízkou spotřebou, koncepčně podobným způsobem (ale není kompatibilní s) Bluetooth s nízkou spotřebou energie.[3] To je v rozporu s normálními Bluetooth, který byl navržen pro aplikace s relativně vysokou přenosovou rychlostí, jako je streamování zvuku pro náhlavní soupravy s nízkou spotřebou.

ANT používá adaptivní izochronní přenos[7] umožnit mnoha zařízením ANT komunikovat souběžně bez vzájemného rušení, na rozdíl od Bluetooth LE, který podporuje neomezený počet uzlů prostřednictvím scatternets a vysílání mezi zařízeními.

MRAVENECZ-WaveBluetoothBluetooth LEZigBee
StandardizaceProprietárníProprietárníStandardStandardStandard
TopologiePoint-to-point, hvězda, strom, síť[3]PletivoPoint-to-point, scatternetPoint-to-point, star, meshPletivo
Kapela2,4 GHz2,4 GHz a 900 MHz (v jednotlivých zemích se mírně liší)2,4 GHz2,4 GHz2,4 GHz (+ sub-GHz pro ZigBee PRO)
Rozsah30 metrů při 0 dBm[8]10-100 metrů1–100 metrů10–600 metrů ve vzduchu (Bluetooth 5)10–100 metrů
Maximální rychlost přenosu datBroadcast / Ack - 200 Hz[9] × 8 bytů × 8 bitů = 12,8 kbit / s

Burst - 20 kbit / s[9]
Advanced Burst - 60kbit / s[9]

100kbit / s1-3 Mbit / s[8]125 kbit / s, 250 kbit / s, 500 kbit / s, 1 Mbit / s,[8] 2 Mbit / s (Bluetooth 5 rychlostí PHY)250 kbit / s (při 2,4 GHz)
Propustnost aplikace0,5 Hz až 200 Hz (data 8 bajtů)[9]0,7 - 2,1 Mbit / s[8]305 kbit / s[8] (Bluetooth 4.0)
Max. Počet uzlů v piconetu65533 na sdílený kanál (8 sdílených kanálů) [8]232 zařízení na síť1 dřez a 7 aktivních senzorů, více než 200 neaktivních[8]1 umyvadlo a 7 senzorů (ale neomezeně scatternet),[8] síť - 32767[10]hvězda - 65536[8]
BezpečnostníAES-128 a 64bitový klíčAES-12856-128 bitový klíčAES-128AES-128
ModulaceGFSKFSKGFSKGFSKOQPSK

Odolnost proti rušení

MRAVENEC, ZigBee, Bluetooth, Wi-Fi a některé bezdrátové telefony využívají pásmo 2,4 GHz (v případě regionálních variant také 868- a 915 MHz), spolu s proprietárními formami bezdrátový Ethernet a bezdrátové USB.[Citace je zapotřebí ]

Wi-Fi / ZigBee a Bluetooth se používají Spektrum šíření přímé sekvence (DSSS) a Spectrum s frekvenčním skákáním (FHSS) pro zachování systému integrita bezdrátového spojení.[11]

ANT používá adaptivní izochronní síťová technologie k zajištění koexistence s jinými zařízeními ANT. Toto schéma poskytuje možnost, aby se každý přenos uskutečňoval v časovém úseku bez interference v definovaném frekvenčním pásmu. Rádio vysílá na méně než 150 µs na zprávu, což umožňuje rozdělit jeden kanál na stovky časových úseků. Perioda zasílání zpráv ANT (čas mezi každým uzlem vysílajícím jeho data) určuje, kolik časových slotů je k dispozici.[12]

Adaptivní izochronní schéma ANT nevyžaduje hlavní hodiny. Vysílače začnou vysílat v pravidelných intervalech, ale poté upraví časování přenosu, pokud je v určitém časovém úseku zjištěno rušení od souseda. Tato flexibilita umožňuje ANT přizpůsobit se nepřátelským podmínkám, ale zajišťuje, že v případě nepřítomnosti rušení nedojde k žádné režii.[Citace je zapotřebí ]

Pokud je rádiové prostředí velmi přeplněné, může ANT použít kmitočtovou agilitu k povolení aplikace mikrokontrolér - řízený „hop“ na alternativní 1 MHz kanál v pásmu 2,4 GHz, který lze poté rozdělit na časové sloty.[Citace je zapotřebí ]

ANT +

ANT +, představený v roce 2004 jako „první bezdrátový standard s velmi nízkou spotřebou energie“,[2] je funkce interoperability, kterou lze přidat do základního protokolu ANT. Tato standardizace umožňuje síťování blízkých zařízení ANT +, aby se usnadnil otevřený sběr a interpretace dat senzorů. Například zařízení pro sledování kondice s podporou ANT +, jako jsou monitory srdečního tepu, krokoměry, monitory rychlosti a váhové váhy, mohou společně pracovat na sestavování a sledování metrik výkonu.[13]

ANT + je navržen a udržován Aliancí ANT +, kterou spravuje ANT Wireless, divize společnosti Dynastream Innovations vlastněná Garmin.[14] ANT + se používá v řadě monitorovacích zařízení pro fitness společnosti Garmin. Používá ji také společnost Garmin's Chirp, a geocaching zařízení, pro přihlášení a upozornění blízkých účastníků.[15]

Zařízení ANT + vyžadují certifikaci od ANT + Alliance, aby byla zajištěna shoda se standardními profily zařízení. Každý profil zařízení má ikonu, kterou lze použít k vizuální shodě interoperabilních zařízení sdílejících stejné profily zařízení.[4]

Specifikace ANT + je veřejně dostupná. Na DEF CON 2019, Hacker Brad Dixon předvedl nástroj pro úpravu dat ANT + přenášených prostřednictvím USB za podvádění e-cyklistika.[16]

Viz také

Reference

  1. ^ „Garmin zvyšuje své produkty pro zdraví a fitness akvizicí Dynastream“. Informační týden. 12. ledna 2006.
  2. ^ A b Fahmy, Hossam Mahmoud Ahmad (2. března 2016). Bezdrátové senzorové sítě: koncepty, aplikace, experimentování a analýza. Springer. ISBN  9789811004124.
  3. ^ A b C d Lou Frenzel (29. listopadu 2012). „Jaký je rozdíl mezi Bluetooth Low Energy a ANT?“. Návrh elektroniky.
  4. ^ A b „Adresář - TOTO JE ANT“. www.thisisant.com. Citováno 25. dubna 2019.
  5. ^ A b „Údaje severského polovodiče pro nRF24AP1“. Severský polovodič. Archivovány od originál dne 29. října 2007. Citováno 11. prosince 2007.
  6. ^ A b C d Khssibi, Sabri; Idoudi, Hanen; Van Den Bossche, Adrien; Saidane, Leila Azzouz (2013). „Prezentace a analýza nové technologie pro bezdrátovou síť senzorů s nízkým výkonem“ (PDF). International Journal of Digital Information and Wireless Communications. 3 (1): 75–86.[trvalý mrtvý odkaz ]
  7. ^ http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=8774072.NN/&==40 = PN / 8774072[trvalý mrtvý odkaz ][úplná citace nutná ]
  8. ^ A b C d E F G h i Thomas Aasebø. „Učební poznámky pro komunikaci na dálku, Bluetooth, ZigBee a ANT +“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 4. března 2016. Citováno 28. dubna 2015.
  9. ^ A b C d „This is ANT - General Frequently Asked Questions“.
  10. ^ „Slovník pojmů Bluetooth Mesh - limity“. www.bluetooth.com. Citováno 19. července 2017.
  11. ^ Woodings, Ryan; Gerrior, Mark (1. července 2006). „Zabránění rušení v pásmu ISM 2,4 GHz“. EE Times.
  12. ^ http://dkc1.digikey.com/us/en/tod/Dynastream/Protocol-Basics_NoAudio/Protocol-Basics_NoAudio.html[úplná citace nutná ][trvalý mrtvý odkaz ]
  13. ^ „Možnosti připojení vysvětleny“. ANT + vysvětleno. 27. října 2015.
  14. ^ „O nás - TOTO JE ANT“. www.thisisant.com. Citováno 25. dubna 2019.
  15. ^ „Garmin chirp a aliance ANT + | Podpora Garmin“. support.garmin.com. Citováno 25. dubna 2019.
  16. ^ Dixon, Brad (2019). „Podvádění v eSportu Jak podvádět na virtuálních kolech - konference DEF CON 27“. Youtube. DEF CON. Citováno 23. ledna 2020.

externí odkazy