 |
§ 51. Что такое MAC-адрес
|
|
|
|
314
Рис. 9. 3. Способы осуществления связи
с другом устройства на коротком расстоянии (до 10 м), например два мобильных телефона при передаче файлов либо беспроводные наушни- ки и планшет.
Протокол Wi-Fi более производительный, он с большей скоростью позволяет обмениваться данными, например, между планшетом и ноут- буком, но обязательно использует для этого точку доступа. Связь может осуществляться через центральную точку доступа (рис. 9. 3), относи- тельно которой все устройства находятся в зоне прямой видимости, или через промежуточные точки доступа — роутеры.
Недостатком этих протоколов является то, что они потребляют очень много энергии даже в том режиме, когда ничего не делают.
Третий протокол, который мы рассмотрим, — ZigBee, он отличается тем, что был изначально задуман как протокол для малого энергопотреб- ления, например для небольших устройств с автономными источника- ми питания — батарейками.
Основной целью этого протокола является возможность устройств, разбросанных случайным образом, самостоятельно организоваться в сеть и просуществовать как можно дольше, собирая и передавая на центральную точку информацию о событиях, происходящих на иссле- дуемой территории. Например, о замере температуры или об освещён- ности для осуществления так называемого экологического мониторин- га. Большее время жизни для устройств в сети ZigBee достигается за счёт того, что, пока не происходит замер параметра или пока не произошло какое-то событие, каждое устройство в сети спит и практически не по- требляет энергию. Таких устройств в сети, называемых мотами, может
быть очень много, они небольшие по размерам, из-за чего их иногда называют пылинками (есть даже такой термин Smart Dust — умная пыль).
|
|
|
Они могут связываться в так называемую MESH-структуру (меш- структуру), когда каждый мот общается не со старшим в группе, а с рав- ноценным участником, находящимся в зоне прямой видимости. И па- кет данных внутри такой MESH-сети переходит от мота к моту, распро- страняясь там лавинообразно (рис. 9. 4). Это бывает очень удобно. Если у какого-то мота заканчивается энергия в батарейках и он выпадает из сети, то поток информации, который шёл через него, не рвётся, а про- должает перетекать, но уже по другим узлам.
Но конечно, такая уникальная возможность — проявлять необычно устойчивую «живучесть» всей сети на основе протокола связи ZigBee — накладывает и некоторые весьма существенные ограничения. Так, на- пример, нужно разработать алгоритмы маршрутизации потоков данных в сети с учётом того, что некоторые узлы-моты могут спать или даже полностью выпадать из сети.
Некоторые протоколы уже разработаны и запатентованы, но в этом направлении предстоит ещё многое сделать. Протокол ZigBee является одним из наиболее перспективных.
Дальность действия модуля связи Xbee может составлять 1 км. На- пример, если машинки, оснащённые этим модулем, расставить на по- верхности Земли через 1 км и поставить их в ряд 40 тыс. штук, то по-
 |
Рис. 9. 4. MESH-структура
316
следняя машинка окажется на расстоянии 1 км от первой, потому что длину окружно- сти Земли по периметру можно считать равной 40 тыс. км (рис. 9. 5).
|
Рис. 9. 5. Модельное представление длины окружности Земли
|
|
|
? Вопросы и задания
1. Что такое протокол связи? 2. Какие виды протоколов связи вы знаете?
3. Чем отличаются разные протоколы связи друг от друга? 4. Какие бывают уровни протоколов связи?
Задание 1
Используя устройства связи, имеющиеся в вашем распоряжении, про ведите сравнительный анализ способов связи по различным протоко лам. Результаты сведите в таблицу 9. 1.
Таблица 9. 1. Анализ способов связи
| Характеристика | WiFi | Bluetooth | ZigBee |
| Расстояние, покрываемое сетью | |||
| Скорость передачи информации | |||
| Частота | |||
| Количество устройств | |||
| Потребляемая мощность | |||
| Взаимодействие устройств сети, управляемой данным протоколом |
Задание 2
Разработайте описание модели «Умный дом» с вариантами использова- ния возможных средств связи, которые вам знакомы.
§ 51. Что такое MAC-адрес
 |
Для того чтобы устройства, изготовленные разными разработчи- ками, в рамках одного протокола всегда могли связаться друг с другом и понимать отправляемые команды, необходимо разработать единый стандарт. Когда вы со своего мобильного телефона присоединяетесь к точке Wi-Fi, то совершенно не задумываетесь, каким производителем изготовлена эта точка-роутер. Для решения проблемы совмещения и стыковок различных элементов сетей договорились о единых стандар- тах, прописанных в модели взаимодействия открытых систем (ISO).
В модели ISO все функции сети разделены на уровни таким обра- зом, что вышележащие уровни используют услуги по переносу инфор- мации, предоставляемые нижележащими уровнями. Такая структура позволяет модифицировать и даже заменять любой уровень, не затраги- вая остальные. Кроме того, деление на уровни даёт возможность упро- стить реализацию каждого из них.
Всего в модели ISO семь уровней: физический, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления и прикладной. Мы рассмотрим только первые три.
На первом, физическом уровне данные передаются в виде электри- ческих сигналов, т. е. информация кодируется с помощью изменения силы тока в проводнике.
|
|
|
На втором, канальном уровне микросхемы сетевой карты преоб- разуют эти данные в цифровой поток, который уже можно анализиро- вать.
Представьте себе сеть из нескольких устройств, которые подключе- ны проводом к одному компьютеру. Этот компьютер посылает пакет данных, например, устройству 007. В нашем случае 007 — это некий
|
|
|
