Современная электроника №6/2021

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 6 2021 Новый стандарт для проектов «Умный дом» – Connected Home over IP. Часть 3 Рис. 8. Проект CHIP объединит конкурирующие технологии [45] Концепция «Умного дома» была впервые сформулирована в документе Building Management System (BMS). До настоящего времени основной проблемой этого направления было отсутствие единого международного стандарта. Учитывая это, крупнейшие мировые концерны Amazon, Apple, Google и Zigbee Alliance в декабре 2019 года создали рабочую группу, названную Project Connected Home over IP (CHIP). Основная цель этой рабочей группы заключается в разработке и продвижении единого стандарта протоколов беспроводной связи с открытым кодом, предназначенных для оборудования, используемого в проектах Smart Home. В 2020 году к проекту CHIP присоединились IKEA, Legrand, NXP Semiconductors, Resideo, Samsung SmartThings, Schneider Electric, Signify (ранее Philips Lighting), Silicon Labs, Somfy и Wulian. В данной статье рассмотрены основные базовые принципы, заложенные в основу проекта CHIP. Виктор Алексеев (victor.alexeev@telemetry.spb.ru ) Сетевые IP-технологии в проекте CHIP В проекте Connected Home over IP (CHIP) предполагается использовать технологии и протоколы существу- ющих платформ, которые в настоя- щее время конкурируют друг с другом (см. рис. 8). Сюда входят такие техно- логии, как: Amazon Alexa Smart Home, Google Weave, Apple HomeKit и Dotdot Zigbee Alliance. Многие крупные игро- ки в области технологий «Умного дома» смогут объединить усилия вместо того, чтобы тратить огромные средства на конкурентную войну. В проекте будут поддерживаться несколько сетевых IP-технологий. При этом устройства иоборудование cмогут работать с какой-нибудь одной техноло- гией, не обязательно со всемипрописан- ными в проекте. Впервой спецификации проекта CHIP будут регламентированы следующие технологии: ● Wi-Fi, версии 802.11a/b/g/n/ac/ax (Wi-Fi-6); ● Thread с поддержкой IEEE 802.15.4- 2006 на частоте 2,4 ГГц; ● Bluetooth Low Energy (BLE), версии 4.1, 4.2, 5.0. Wi-Fi, версии 802.11a/b/g/n/ac/ax Wi-Fi (Wireless Fidelity) – торговая марка Wi-Fi Alliance оборудования, предназначенного для беспроводных сетей на базе стандарта IEEE 802.11. Альянс объединяет свыше 350 произ- водителей со всего мира. Технология Wi-Fi используется для организации высокоскоростных бес- проводных локальных сетей, работа- ющих в международном нелицензи- руемом диапазоне частот (ISM) 2,4 ГГц и 5 ГГц. Технология Wi-Fi достаточно подроб- но и детально описана в многочислен- ных публикациях и статьях. Cемейство Wi-Fi содержит около 40 утверждённых и разрабатываемых стандартов [45, 46]. Стандарты IEEE 802.11a, b, g, n, p отно- сят, соответственно, к 1–5 поколениям. Группу стандартов 802.11ac/ad/ah/aj/ ax/ay/az, которая представляет собой расширения IEEE 802.11a, относят к 6-му поколению. Для работы стандартов 802.11 в раз- ных странах используются различ- ные частотные диапазоны. Стандарты 802.11b, 802.11g и 802.11n-2.4 занимают интервал 2,4–2,5 ГГц частотного диапа- зона ISM. Стандарты 802.11a и 802.11n используют регулируемый диапазон частот 4,915–5,825 ГГц. Новый стандарт 802.11ay будет работать на частотах 60 ГГц. В стандарте 802.11af использу- ются свободные телевизионные каналы на частотах 54–790 МГц. Сети 802.11ah работают на частоте 900 МГц. Стандарты группы 802.11 отличают- ся друг от друга частотным диапазоном, технологиями модуляции, используе- мыми протоколами и скоростями пере- дачи данных. Какивсе стандартысемейства IEEE802, Wi-Fi 802.11 работает на нижних двух уровнях модели ISO/OSI: физическом уровне и канальном уровне. Поэтому сетевые протоколы, например TCP/IP, которые работают в сети Ethernet (стан- дарт IEEE 802.3), будут успешнофункци- онировать и в сетяхWi-Fi 802.11. Таким образом, шлюз для выхода в Интер- нет, оснащённый несколькими входа- ми, может работать как с беспроводной сетью Wi-Fi, так и кабельными сетями Ethernet 802.3. Основные параметрыраз- личных вариантов спецификацийWi-Fi приведены в таблице 4 [47–49]. Стандарты группы 802.11 отличают- ся друг от друга частотным диапазоном, технологиями модуляции и используе- мыми протоколами. Частоты и относи- тельная дальность действия стандартов группы 802.11 показаны на рисунке 9. Каждый из стандартов группы 802.11 разрабатывался для определённыхцелей. Стандарты802.11а, ac, ad, b/g/n, axможно отнести к проекту «Умного дома». Стан- дарты802.11af и 802.11ah предназначе- ныдля сетейWLANгородскогомасштаба. Основные стандарты совместимы «сверху вниз». Например, 802.11ax имеет обратнуюсовместимостьсранеевыпущен- нымистандартамиWi-Fi - 802.11a/g/n/ac, посколькуточкадоступаWi-Fi 6использу- етспециальныйформатPPDUдлявзаимо- действиясклиентамикаждогоизперечис- ленных стандартов [51]. Приложение Приложение Bluetooth LE Wi-Fi Сотовые данные Ethernet ... IP Консорциум CHIP