На сегодняшний день существует множество технологий организации беспроводных сетей передачи данных, среди которых наиболее известны Wi-Fi 802.11, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, WirelessHART / DUST, ISA 100а, различные версии протоколов 802.15.4, а также некоторые запатентованные версии протоколов ISM-диапазона. Но, из-за сложности и высокого энергопотребления многие протоколы малопригодны для разработки некоторых сетевых приложений автоматизации и мониторинга параметров.

В приложениях с батарейным питанием, с учетом того, что решающими факторами здесь являются время автономной работы и низкие эксплутационные расходы, диапазон доступных беспроводных технологий еще больше сужается. Тем не менее, появились два стандарта беспроводного обмена данными ближнего радиуса действия, которые отвечают указанным требованиям: Bluetooth Low Energy и ANT.

Топология беспроводных сетей

Существует множество способов реализации беспроводных сетей, удовлетворяющих тем или иным требованиям приложения (Рисунок 1). Беспроводной узел в сети (каждый кружок на рисунке) может быть передатчиком, приемником или приемопередатчиком. Некоторые узлы являются только ведомыми (Slave), они только управляются или контролируются. Другие становятся ведущими (Master) или агрегаторами данных, и используются для подключения к внешним коммуникациям. Некоторые узлы могут использоваться в качестве повторителей при передаче данных от одного узла к другому.

Топология «точка-точка» (point-to-point) является простейшей формой сети (Рисунок 1а). Это может быть простое соединение передатчика и приемника или двух приемопередатчиков. Передающим узлом может быть какой-либо датчик, а приемником, например, исполнительное устройство.

Следующая распространенная топология сети - «звезда» (Star) (Рисунок 1б). Несколько узлов подключаются к центральному контроллеру. Следовательно, такое соединение можно определить как «многоточка-точка». Узлы не «общаются» непосредственно друг с другом, обмен данными идет только с центральным контроллером. Топология «звезда» может иметь еще одну конфигурацию, при которой центральный контроллер транслирует данные всем другим узлам. В этом случае соединение определяется как «точка-многоточка».

В сети с топологией «кластерное дерево» (Tree) может быть множество ветвей (Рисунок 1в). Из рисунка видно, что в этом случае обмен данными осуществляется между двумя сетями с топологией «звезда» через центральные контроллеры. Следующая распространенная топология, характерная для беспроводных сетей датчиков, «каждый с каждым» (Mesh) может иметь множество конфигураций (Рисунок 1г). Ключевая особенность такой сети заключается в возможности узлов обмениваться данными непосредственно друг с другом.

Кроме того, в сети с Mesh-топологией большинство узлов или каждый узел могут быть ретрансляторами, что позволяет передавать данные от одного узла к другому, даже если они не имеют непосредственного соединения. Например, расстояние или ограниченная мощность не позволяют узлу F подключиться непосредственно к узлу A, но он может передать данные через другие узлы (скажем, через B или E и C). Особенности этой топологии дают возможность создавать беспроводные сети с большим количеством узлов и очень большой зоной покрытия.

Даже по структурной схеме Mesh-сети видно, что такая топология гарантирует высокую надежность. Если один узел вышел из строя (например, из-за разряда источника питания), или по какой-то причине заблокирован, то для передачи данных в этой сети всегда то можно найти альтернативные пути. Как правило, такие сети более сложны, но дополнительные затраты на их реализацию оправданы надежностью и площадью покрытия.

Все рассмотренные топологии беспроводных сетей имеют в своем составе центральный контроллер (центральный узел). В качестве центрального узла может выступать персональный компьютер, мобильный телефон или специальное устройство - маршрутизатор, которое подключается к локальной сети (LAN) или Интернет.

Приложения

Большинство беспроводных сетевых технологий с ультранизким энергопотреблением находит применение в бытовых и медицинских приборах, в устройствах для фитнеса и спорта. Чаще всего это мобильные компактные устройства с одним элементом питания, которые могут функционировать несколько лет. В возможные сферы их применения входят:

• Потребительская техника:
  • Электронные устройства слежения за людьми или объектами
  • Детекторы приближения в системах идентификации, авторизации и беспроводных замков
  • RFID-подобные устройства
  • Приборы учета с функцией удаленного считывания показаний
  • Игрушки
  • Автомобильные приложения
  • Домашние сети Home Area Networks
  • Человеко-машинные интерфейсы и периферия.
• Медицинские приборы и системы:
  • Приборы удаленного мониторинга здоровья
  • Измерители пульса, температуры и др.
  • Сети Body Area Network.
• Устройства для спорта и фитнеса:
  • Спортивные часы и устройства мониторинга
  • Велосипедные компьютеры
  • Ремешки и пояса с кардиопередатчиком.

Технология Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy (BLE) или Bluetooth 4.0 - является технологией беспроводной связи для ближних коммуникаций, разработанной группой Bluetooth Special Interest Group (SIG) в 1998 году. В отличие от предыдущих стандартов - Bluetooth 2.0, Bluetooth 2.1 + EDR, Bluetooth 3.0, - стандарт BLE изначально ориентирован на применение в системах сбора данных и мониторинга с автономным питанием.

Технология BLE, известная также, как Bluetooth Smart - маркетинговое название для устройств с низким энергопотреблением. Bluetooth, вероятно, можно считать наиболее широко распространенной технологией беспроводной передачи данных на ближние расстояния в связи с использованием в миллиардах мобильных телефонов (в гарнитурах и аксессуарах) и миллионах ноутбуков. Благодаря появлению версии Smart технологию ожидает еще более широкое распространение по всему миру.

Разработка Bluetooth Smart основывалась на комплексе различных технических и радио методов с целью достижения минимального энергопотребления. Протокол обмена данными был изменен для реализации очень коротких рабочих циклов передачи или коротких сигналов передачи между длительными паузами. Сочетание чрезвычайно низкого энергопотребления в режиме «сна» и коротких рабочие циклов передачи позволяет устройству Bluetooth Low Energy функционировать от одной плоской часовой батарейки в течение многих лет.

BLE, как и стандартная Bluetooth, работает в нелицензируемом ISM диапазоне 2.4 - 2.483 ГГц. Однако эта технология использует другой метод псевдослучайной скачкообразной перестройки рабочей частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum). В стандартном протоколе Bluetooth рабочая частота скачкообразно меняется 1600 раз в секунду в пределах 79 каналов шириной 1 МГц. В Bluetooth LE используются 40 каналов шириной 2 МГц, что повышает надежность передачи данных на большие расстояния. Скорость передачи данных Bluetooth может быть 1, 2 или 3 Мбит/с, а максимальная скорость BLE составляет 1 Мбит/с с пропускной способностью сети 260 Кбит/с. BLE также использует GFSK-модуляцию (Gaussian Frequency Shift Keying - Гауссовская частотная манипуляция).

Выходная мощность передатчиков BLE составляет 0 дБ (1 мВт), при этом типичная максимальная дальность связи равна 50 м. Задержка измеряется всего лишь 6 миллисекундами. Сочетание адаптивного метода скачкообразной перестройки частоты (снижающей влияние помех) c 24-разрядными циклическими избыточными кодами и 32-разрядным полем контроля целостности кадров (MIC) улучшает надежность связи. Используется алгоритм шифрования AES-128, а наиболее распространенные топологии сети - «точка-точка» и «звезда».

Однако необходимо принять во внимание один ключевой момент: BLE несовместим со стандартным Bluetooth, устройства BLE не могут взаимодействовать с классическими Bluetooth-устройствами. Тем не менее, если потребуется решить эту проблему, можно воспользоваться двухрежимными устройствами, поддерживающими оба стека протокола.

Двухрежимное устройство представляет собой интегральную микросхему, в которую включены радиочастотные блоки как для стандартного Bluetooth, так и для Bluetooth Low Energy. Каждый из них работает отдельно, но не одновременно, хотя одну антенну они могут использовать совместно. Некоторые производители, такие как Broadcom, CSR, ЕМ Microelectronics, Nordic Semiconductor и Texas Instruments предлагают специализированные двухрежимные микросхемы Bluetooth. Завершенные решения в виде Bluetooth-модулей предлагает компания connectBlue (Рисунок 2).

Технология ANT

ANT представляет собой еще одну беспроводную технологию ближнего действия с ультранизким потреблением, разработанную для создания сенсорных сетей и подобных приложений. Также как и для Bluetooth, используется ISM диапазон 2.4 ГГц. Собственный протокол разработан и продается канадской компанией Dynastream Innovations - дочерней компанией Garmin. До последнего времени технология использовалась, в основном, в сфере спортивных приложений и для создания персональных сетей мониторинга здоровья человека. Однако она применима и для всех приложений описанных выше.

У технологии ANT много общего с Bluetooth LE. Стек протокола ANT также использует технику короткой передачи данных и режим «глубокого сна» для снижения энергопотребления. Каждый беспроводной узел сети ANT может быть ведомым или ведущим, может передавать или принимать данные, а также выполнять функции ретранслятора.

Протокол ANT использует только один канал шириной 1 МГц для нескольких узлов, поэтому он основан на технике мультиплексирования с временным разделением. Каждый узел передает данные только в своем собственном интервале времени. Базовая длительность сообщения составляет150 мкс, в то время как скорость передачи 8-битных сообщений (время между передачами) варьируется и соответствует диапазону частот 0.5 Гц - 200 Гц. Для обнаружения ошибок используются 16-битные циклические избыточные коды (CRC16). Для каждого канала может быть определено до 65536 временных интервалов. Если в канале выявляются помехи, узловые приемопередатчики могут переключать канал. Опять же, используется модуляция GFSK.

Относительно недавно к ANT добавилась ANT+. Это чисто программное расширение исходной технологии, реализующее функцию взаимодействия в управляемой сети, которая упрощает сбор, автоматическую передачу и отслеживание данных от датчиков для мониторинга всех использующихся в сети, узлов и устройств. Еще одной отличительной чертой ANT является система разработки сети беспроводных датчиков SensRcore. Специализированные микросхемы приемопередатчиков выпускаются компаниями Nordic Semiconductor и Texas Instruments (Рисунок 3).

Современные спортивные гаджеты часто оснащают как Bluetooth Low Energy так и ANT+. Обе технологии передают данные на короткое расстояние, потребляя при этом очень мало энергии. Давайте разберёмся, что такое Bluetooth Low Energy (BLE) и ANT+.

В 2003 году ANT+ впервые был использован в датчиках для бега от Nike. Увидев большой потенциал, Garmin приобрёл технологию в 2006 году, и сейчас ANT+ де-факто является стандартом среди спортивных девайсов. Технология ANT+ позволяет датчикам работать на одной миниатюрной батарейке больше года.

Bluetooth в декабре 2009 года в свою очередь выпустили технологию с низким энергопотреблением, известную также, как Bluetooth Smart.

Отличия ANT+ от Bluetooth LE

Фундаментальным отличием этих двух технологий является то, что сигнал с датчиков ANT+ может принимать неограниченное количество девайсов. То есть, если к примеру вы занимаетесь с тренером, то он может видеть на своих часах показатели вашего датчика пульса, каденса, паверметра. Вы также одновременно можете видеть данные на своем велокомпьютере и часах. В то время как, Bluetooth LE позволяет принимать данные от разных датчиков, но только на одно устройство.

Несомненным плюсом Bluetooth является его распространенность на таких девайсах как мобильный телефон и ноутбук. Для того чтобы передавать данные ANT+ на компьютер придётся докупить специальный приёмник по цене $30. Некоторые телефоны имеют встроенный ANT+, но конечно Bluetooth встречается гораздо чаще.

Быстрота передачи данных у обеих систем примерно одинакова. Bluetooth потенциально имеет большую скорость, но она ограничена производителями устройств для экономии энергии.

В 2017 году многие устройства начали выпускать со встроенными и Bluetooth и ANT+. Это пожалуй самое удобное решение.

Если вы собираетесь использовать Zwift, и перед вами стоит выбор какое подключение использовать, то многие велосипедисты советуют именно Bluetooth, так как по их мнению передача данных более стабильна. А в Zwift это очень важно, ведь если ваша мощность падает до нуля даже на одну секунду, вы рискуете отстать от пелотона.

В описании некоторых электронных устройств например телефонов можно встретить поддержку ANT+, закономерно возникает вопрос, что это за возможность и чем наличие ANT+ может помочь пользователю.

ANT+ что это такое

ANT+ это стандарт беспроводной связи (похож на Bluetooth), его назначение передача информации между устройствами с поддержкой ANT+ . Использует ту же частоту, что и Bluetooth. Одно устройство выступает в роли сенсора от которого поступает информация и второе, которое выступает в роли Hub устройства принимающего данные.

Поддержка реализуется в устройствах благодаря применению специального чипа, который позволяет передавать информацию между устройствами, дальность связи около 30 метров.

Альянсом который занимался разработкой этого стандарта, для внедрения была выбрана ниша медицины и домашнего использования. Успешность этого стандарта зависит от количества устройств которые его будут поддерживать, поскольку в альянс входит много знаменитых и влиятельных компаний, таких как HbbTV, EBU, France Televisions, Institut für Rundfunktechnik, OpenTV, Philips, Samsung, SES ASTRA, Sony, TF1, темпы выпуска устройств с поддержкой этого стандарта довольно высоки.

Принцип работы ANT+

Например, у вас дома установлено электронное устройство с поддержкой ANT+ для открытия ворот, на вашем телефоне установлено специальная программа которая использует ANT+ соединение, в случае открытия ворот, на ваш телефон придет сообщение о срабатывании датчика установленного на калитке.

Второй пример использования (в медицине): на больном установлены датчики сигнализирующие о его состоянии, используя соединение ANT+ доктор, медсестра, может находясь в соседнем помещении контролировать состояние больного на телефоне или другом устройстве с которым установлено соединение датчиков состояния по ANT+.

Недостатки ANT+

Некоторые пользователи отмечают сбои в работе ANT+ при одновременном использовании других устройств с подключением по Bluetooth, особенно на одном устройстве, например если вы подключили по ANT+ датчик пульса и занимаетесь спортом, в это же время по Bluetooth подключили беспроводные наушники, поскольку оба устройства используют одинаковую частоту происходит (иногда) потеря пакетов информации.

Будущее этого стандарта, скорее всего узконаправленные ниши, основное преимущество данного стандарта — энергосбережения, поскольку подключение по ANT+ на 70% менее энергоемкое, чем по Bluetooth.

ANT — это протокол беспроводной сенсорной связи с низким потреблением энергии, который работает в определенном диапазоне частот. Он был разработан в 2004 году компанией, которая была поглощена Garmin — производителем GPS-навигационной техники

Сегодня в современных устройствах используется протокол ANT+ (ANT Plus) — беспроводная защищенная передача данных. Используется в первую очередь в медицине и спорте.

Что делает ANT+?

ANT+ во многом напоминает другой известный протокол связи — BlueTooth, однако ANT+ поддерживают не все устройства.

Радиус действия по протоколу ANT+ достигает 30 метров. Для сравнения, радиус действия того же BlueTooth во многих случаях не превышает 10-15 метров.

ANT+ позволяет соединять между собой два компонента. Так, например, с его помощью можно получать информацию от датчиков, установленных в соседней комнате, на смартфон.

Где используется ANT+?

Существуют три основные сферы применения ANT+: медицина, спорт, а также «здоровье дома». Вот некоторые случаи, когда используется передача по текущему протоколу:

• Датчики скорости

• Шагомер

• Пульсометр

• Датчик активности

• Монитор сердечного ритма

• Управление освещением

• Управление музыкальными проигрывателями

• Фитнес-контроль

Чем ANT+ лучше BlueTooth?

Основное преимущество — в энергопотреблении. ANT+ расходует меньше энергии, что положительно сказывается на автономности устройства. По различным данным, экономия энергии может достигать 50-70%.

Второе преимущество — возможен запуск сразу нескольких приложений, которые будут использовать один протокол связи, что может быть очень удобно в отдельных случаях.

(от греч. antheo - выдвигаю). Род пиластра, устроенный в толще передних стен храма; в новой архитектуре - всякая колонна, выдающаяся из стены.

Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка.- Чудинов А.Н. , 1910 .

от греч. antheo , выдвигаю. Пилястр, устроенный в толще передних стен храма; в новой архитектуре: всякая колонна, выдающаяся из стены.

Объяснение 25000 иностранных слов, вошедших в употребление в русский язык, с означением их корней.- Михельсон А.Д. , 1865 .

АНТИ, АНТ

греческое наречие, против, насупротив; или предлог; в сложных словах - антарктический, антимонархический, антипатичный.

Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке.- Попов М. , 1907 .

Смотреть что такое "АНТ" в других словарях:

N025 в полёте Тип экспериментальный Разработч … Википедия

Тип экспериментальный самолёт Производитель ОКБ Туполева … Википедия

Тип скоростной бомбардировщик Разработчик ОКБ Туполева Производитель № 22 им. Горбунова (… Википедия

На испытаниях Тип тяжёлый истребитель Разработчик … Википедия

Тип тяжёлый морской бомбардировщик Разработчик ОКБ Туполева Главный конструктор А. Н. Туполев Первый полёт 19 апреля 1937 Статус разработка прекращена Годы производства 1937 1939 Единиц произв … Википедия

Назначение … Википедия

Тип лёгкий Разработчик ОКБ им. Туполева Главный конструктор А. Н … Википедия

Ант: Ант атолл в Тихом Океане Ант или Анты архитектурный элемент здания АНТ 20 АНТ или Дело АНТа громкое уголовное дело начала 1990 х годов Анты название славянских племен у византийских историков Ант русский рэпер См. также Ant английское слово… … Википедия

Общее название самолётов, разработанных в 1922 1937 под руководством авиаконструктора А. Н.Туполева. В 1940 1970 х гг. самолёты Туполева назывались Ту. * * * АНТ АНТ, общее название самолетов, разработанных в 1922 42 под руководством… … Энциклопедический словарь

Ант. - Ант. Антон имя ант. антоним Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. Ант. Антонина имя … Словарь сокращений и аббревиатур

Книги

• АНТ-4 - самолет-эпоха. Люди и судьбы , М. Б. Саукке. В книге-фотоальбоме ветерана ОКБ им. А. Н. Туполева рассказана история создания и эксплуатации в ВВС и ГВФ этапного для нашей страны уникального самолета АНТ-4. Он послужил основой для…
• Антология фантастического рассказа (аудиокнига MP3) , Ант Скаландис, Елена Хаецкая, Николай Гуданец. В настоящий сборник вошли произведения популярных современных русскоязычных писателей-фантастов Анта Скаландиса (Москва), Елены Хаецкой (Санкт-Петербург) и Николая Гуданца (Рига,…