Wifi en Zigbee - rol in KNX

Transcriptie

1 Wifi en Zigbee - rol in KNX Alternatieven voor KNX RF Miodrag Djurica

2 2 01 maart 2012 Miodrag Djurica Wifi en Zigbee - rol in KNX Agenda WiFi en ZigBee dat KNX ondersteunen? Limiten van de draadloze technologie KNX en WiFi / ZigBee - vragens

3 KNX en IP verkeer IP (Internet Protocol) is suite van netwerk laag protocolen die basis vormen van Internet Dekt adresseren, namen, Dekt transfer protoclen HTTP, FTP, mail, Routeren door het netwerk van source naar destination Qua adressen op dit moment wordt IPv6 uitgerold. IPv4 had beperkt aantal adressen (2^32), terwijl IPv6 gaat naar 2^64 adressen IP wordt de protocol voor aansluiten van apparaten. Genoeg adressen om ieder apparaat eigen IP adres te geven

4 KNX en IP verkeer KNXnet/IP is deel van KNX protocolen over integratie van IP als transport protocol met KNX Dekt signalering Routeren volgens KNX regels IP is gebruikt om data te transporteren, maar er ik niks verteld welke MAC en physische lagen moeten gebruikt worden. WiFi Maar als we praten over data transport er zijn andere opties / technologieen bv. ZigBee

5 :27 Communicatie in lagen - OSI stack

6 Data encapsulation

7 KNX - Local Area Network KNX standarden dekken complete OSI stack. Stelling - Het is mogelijk om andere draadloze communicatie technologieen te gebruiken voor transport van data, en nog steeds KNX te gebruiken voor control. Wij kennen KNX TP KNX RF KNX IP Kunnen we ook gebruiken KNX ZigBee? KNX WiFi?

8 WiFi WiFi is de populaire naam voor set van draadloze communicatie standaarden - ook bekend door zijn officiele naam IEEE De term WiFi is geïntroduceerd door WiFi Alliance, met het doel om de compatibiliteit van apparaten die kunnen communiceren met IEEE standaarden te bevestigen. WiFi is gebaseerd op een standaard en de apparatuur van diverse fabrikanten is momenteel commercieel goed verkrijgbaar. Voorbeelden zijn draadloze netwerken van commerciële partijen (KPN HotSpots en T-Mobile HotSpots), industriële monitoring (ISA100, WirelessHART), draadloze bedrijf netwerken en draadloze in-huis netwerken bij particulieren. Dus moet WiFi als een volwassen technologie worden gezien.

9 :27 WiFi in OSI stack WiFi

10 WiFi operationele modes WiFi kan in één van twee modes werken: ad-hoc mode die een directe verbinding tussen twee apparaten faciliteert. Dit is nuttig in situaties als we twee PCs direct moeten koppelen en dit vereist geen toegang tot een LAN of tot Internet infrastructuur mode - In deze mode wordt er gecommuniceerd via een basisstation (ook Access Point (AP) genoemd), dat is gekoppeld aan een Local Area Network (LAN). De meest gebruikte mode van WiFi is de infrastructuur mode dus met Access Point (AP). Het toegangspunt heeft ook een Service Set IDentifier (SSID), die de identiteit van een draadloos netwerk definieert maar dit naam is niet noodzakelijk uniek.

11 Infrastructuur mode en ad-hoc mode Beide WiFi en ZigBee kunnen in die modes werken

12 WiFi Meest gebruikte versies: a,b,g,n Rate afhankelijk van de modulatie, en die is dan afhankelijk van RSSI (Received Signal Strength Indicator) In andere woorden zwakker signaal = minder datarate Dankzij Collision Avoidance mechanisme (om gedeelde medium - radio) te betreden, netto datarate is 2/3 van brutto datatrate Versie Frequentie Data rate a 5GHz 54Mbit/s b 2.4GHz 11Mbit/s g 2.4GHz 54Mbit/s n 2.4Ghz or 5GHz 600Mbit/s

13 WiFi datarate als functie van afstand

14 Hoe volwassen WiFi eigenlijk is?

15 ZigBee ZigBee is term dat is gebruikt om netwerken te beschrijven die gebaseerd op IEEE *Low-Rate WPAN). Term ZigBee beschrijft netwerk laag dat is door ZigBee Aliance (industriële fora) gedefinieerd. ZigBee gebaseerde apparaten worden voornamelijk voor industriële toepassingen (monitoring) gebruikt. Om ZigBee Alliance certificatie te krijgen apparaat moet compatibel zijn aan specs. Voorbeelden van gebruik van ZigBee zijn implementaties voor monitoren (sensor netwerken) in olie & gas industrie (Emerson, Honeywell, ABB, Yokogawa, Siemens, ), draadloze in-huis toepassingen bij particulieren (ZigBee gebaseerde licht schakelaars).

16 :27 ZigBee in OSI stack ZigBee

17 ZigBee operationele modes ZigBee kan in één van twee modes werken: ad-hoc mode die een directe verbinding tussen twee apparaten faciliteert. Dit is nuttig in situaties als we twee apparaten direct moeten koppelen om data uit te wisselen infrastructuur mode - In deze mode twee ZigBee apparaten kunnen met elkaar data uitwisselen en dat gaat via derde ZigBee aparaat dit als coördinator werkt. ZigBee apparaten worden voornamelijk in ster-topologie gebruikt (met coordinator)

18 ZigBee Basis van ZigBee, LR-WPAN kan werken in 2 banden: 2.4GHz is wereldwijd gebruikt. Hier er zijn 16 beschikbare kanalen. 868MHz in Europa (1 beschiekbare kkanaal), en 915MHz in VS (2 kanalen) Op 2.4GHz maximale data rate is 250kbits/s, terwijl op 868 MHz is dat 20kbits/s Net als bij WiFi - dankzij Collision Avoidance mechanisme (om gedeelde medium - radio) te betreden, netto datarate is 2/3 van brutto datatrate

19 Hoe volwassen ZigBee eigenlijk is?

20 Netwerk deployment Propagatie is de grootste probleem indoor Twee mogelijke aanpakken Deterministisch ray tracing (eist gedetaileerde kennis over propagatie omgeving, of best effort gebruik van common sense + monitoren van of de link nog steeds werkt Voobeelden van de resultaat van ray tracing

21 :27 Netwerk deployment dekking van grotere opervlakte Netwerk deployment indoor kan gecombineerd worden met b.v. bestaande Ethernet kabels voor transport Beide en

22 KNX architectuur Figure taken from presentation KNX IP Using IP networks as KNX medium, dipl-ing. H.J. Langels

23 :27 Integratie van KNX met andere communicatie technieken KNX

24 KNX architectuur vervangen links met WiFi of ZigBee Figure taken from presentation KNX IP Using IP networks as KNX medium, dipl-ing. H.J. Langels

25

26 Integratie KNX-WiFi en KNX-ZigBee (1) KNX en W\iFi en ZigBee samenwerking op netwerk laag kan niet. Andere vormen van adresering, signalisatie, Maar qua physische laag en data link laag en kunnen geintegreerd worden met KNX Vereist nieuwe netwerk laagen voor elk van twee Zulke oefining is al gedaan ISA100 en WirelessHART bouwen allebei op basis van data link lagen van en

27 Integratie KNX-WiFi of ZigBee (2) Tunelling van KNX telegrammen via WiFi of ZigBee Functie van KNX-WiFi gateway (GW) Vertalen van KNX adressen naar IP adressen (NAT), en andersom maar ook die moet routing tabeles (hoe data te sturen van een router naar andere) onder controlle hebben voor beide KNX adressen en IP adressen Alle verkeer voor bepaalde KNX Line coupler moet dus naar 1 IP adres.

28 Data encapsulation

29 Een aantal vragens KNX volledig IP gebaseerd? Integratie van en in KNX of Tunneling van KNX via WiFi en ZigBee? KNX IPv6 compliant? KNX als onderdeel van ETSI M2M forum?

30