Контрольная работа по "Технологии"

 

В первую очередь, используется следующий  функционал RFID:

• Информация об объекте, его свойствах, качествах и т. п.
• Информация о положении объекта.

RFID часто используется  в системах безопасности магазинов  розничной торговли для предотвращения  краж. По аналогии с использованием RFID-меток в больницах в будущем  возможно вживление такой метки  человеку в определенном возрасте для однозначной идентификации. Это позволит заменить чипом небольшого размера множество бумажных документов, например: паспорт, индивидуальный налоговый номер, свидетельство о рождении, водительские права, медицинские противопоказания, группа крови, и другие. Преимущество такой технологии в компактности, надежности (потерять имплантат сложнее, чем документ), и удобству опознавания мертвого человека или человека, находящегося в бессознательном состоянии в случае ранения, аварии, несчастного случая, или других неблагоприятных для жизнедеятельности событий. Кроме того, это позволит отказаться от бирок на теле в морге.

 

 

 

 

 

 

 

 

Near Field Communication, NFC («коммуникация ближнего поля») — технология беспроводной высокочастотной связи малого радиуса действия, которая дает возможность обмена данными между устройствами, находящимися на расстоянии около 10 сантиметров (около 4-х дюймов). Эта технология — простое расширение стандарта бесконтактных карт (ISO 14443), которая объединяет интерфейс смарткарты и считывателя в единое устройство. Устройство NFC может поддерживать связь и с существующими смарткартами и считывателями стандарта ISO 14443, и с другими устройствами NFC, и таким образом совместимо с существующей инфраструктурой бесконтактных карт, уже использующейся в общественном транспорте и платежных системах. NFC нацелена прежде всего на использование в мобильных телефонах.

Основные  спецификации

• Так же, как и в стандарте ISO 14443, в NFC связь поддерживается посредством индукции магнитного поля, где две рамочные антенны располагаются в пределах ближнего поля друг друга, эффективно формируя трансформатор с воздушным сердечником. Этот стандарт работает в пределах общественно доступных и нелицензируемых радиочастот ISM band (англ. Industrial, Scientific and Medical radio Bands — Промышленные, Научные и Медицинские радиочастоты) около 13,56 МГц, с шириной полосы пропускания почти 2 МГц.
• Рабочее расстояние с компактными стандартными антеннами: до 20 см
• Поддерживаемая скорость передачи данных: 106, 212, или 424 kbod
• Существуют два режима:
• Пассивный режим связи: устройство Инициатор обеспечивает несущее поле и ответы целевого устройства модулированием имеющегося поля. В этом режиме Целевое устройство может вытягивать свою рабочую мощность из предоставленной Инициатором электромагнитной области, таким образом делая Целевое устройство ретранслятором.
• Активный режим связи: и Инициатор, и Целевое устройство взаимодействуют путем поочередного создания своих собственных полей. Устройство дезактивирует своё радиочастотное поле в то время, как оно ожидает данных. В этом режиме у обоих устройств должно быть электропитание.
• Для передачи данных NFC использует две различных кодировки. Если активное устройство передает данные со скоростью 106 кбит/сек, тогда используется модифицированная Miller coding со 100 % модуляцией. Во всех других случаях используется Manchester coding с коэффициентом модуляции 10 %.
• Устройства NFC в состоянии одновременно и получать и передавать данные. Таким образом, они могут контролировать радиочастотное поле и обнаруживать противоречия, если полученный сигнал не соответствует переданному.

 

Области применения

Технология NFC в  настоящее время главным образом  нацеливается на использование в  мобильных телефонах. Существуют три  основных области применения NFC:

• эмуляция карт: устройство NFC ведет себя как существующая бесконтактная карта
• режим считывания: устройство NFC является активным и считывает пассивную RFID метку, например для интерактивной рекламы
• режим P2P: два устройства NFC вместе связываются и обмениваются информацией.

Возможно множество  применений таких как:

• Мобильная покупка билетов в общественном транспорте — расширение существующей бесконтактной инфраструктуры.
• Мобильные платежи — устройство действует как платёжная карта.
• Электронная доска — мобильный телефон используется для чтения RFID меток, с уличных досок для объявлений, чтобы на ходу получать информацию.
• Спаривание Bluetooth — в будущем для соединения устройств Bluetooth 2.1, поддерживающих NFC, будет достаточно сблизить их и принять соединение. Процесс активации Bluetooth с обеих сторон, поиска, ожидания, соединения и авторизации будет заменён простым «прикосновением» мобильных телефонов.

Другие  применения в будущем могут включать:

• Электронная покупка билетов (авиабилеты, билеты на концерт, и другие)
• Электронные деньги
• Карты путешественника
• Удостоверения личности
• Мобильная торговля
• Электронные ключи — ключи от машины, ключи от дома/офиса, ключи гостиничного номера, и т. д.
• Для конфигурирования и инициализации других беспроводных соединений, таких как Bluetooth, Wi-Fi или Ultra-wideband.

Программа лицензирования патента для NFC в настоящее время  разрабатывается в Via Licensing Corporation — независимый филиал Dolby Laboratories

 

 

ZigBee — название набора сетевых протоколов верхнего уровня, использующих маленькие, маломощные радиопередатчики, основанные на стандарте IEEE 802.15.4. Этот стандарт описывает беспроводные персональные вычислительные сети (WPAN). ZigBee нацелена на приложения, которым требуется длительное время автономной работы от батарей и высокая безопасность передачи данных, при небольших скоростях передачи данных.

Основная  особенность технологии ZigBee заключается в том, что она при относительно невысоком энергопотреблении поддерживает не только простые топологии беспроводной связи («точка-точка» и «звезда»), но и сложные беспроводные сети с ячеистой топологией с ретрансляцией и маршрутизацией сообщений.

Области применения данной технологии — это построение беспроводных сетей датчиков, автоматизация жилых и строящихся помещений, создание индивидуального диагностического медицинского оборудования, системы промышленного мониторинга и управления, а также при разработке бытовой электроники и персональных компьютеров.

Так как ZigBee может  активироваться (то есть переходить от спящего режима к активному) за 15 миллисекунд или меньше, задержка отклика устройства может быть очень низкой, особенно по сравнению с Bluetooth, для которого задержка, образующаяся при переходе от спящего режима к активному, обычно достигает трёх секунд. Так как ZigBee большую часть времени находится в спящем режиме, уровень потребления энергии может быть очень низким, благодаря чему достигается длительная работа от батарей.

Протоколы ZigBee разработаны  для использования во встроенных приложениях, требующих низкую скорость передачи данных и низкое энергопотребление. Цель ZigBee — это создание недорогой, самоорганизующейся сети с ячеистой топологией предназначенной для решения широкого круга задач. Сеть может использоваться в промышленном контроле, встроенных датчиках, сборе медицинских данных, оповещении о вторжении или задымлении, строительной и домашней автоматизации и т. д. Созданная в итоге сеть потребляет очень мало энергии — индивидуальные устройства согласно данным сертификации ZigBee позволяют энергобатареям работать два года.

 
Типовые области  приложения:

• Домашние развлечения и контроль — рациональное освещение, продвинутый температурный контроль, охрана и безопасность, фильмы и музыка.
• Домашнее оповещение — датчики воды и энергии, мониторинг энергии, датчики задымления и пожара, рациональные датчики доступа и переговоров.
• Мобильные службы — мобильные оплата, мониторинг и контроль, охрана и контроль доступа, охрана здоровья и телепомощь.
• Коммерческое строительство — мониторинг энергии, HVAC, света, контроль доступа.
• Промышленное оборудование — контроль процессов, промышленных устройств, управление энергией и имуществом.

 

Существуют  три различных типа устройств ZigBee

• Координатор ZigBee (ZC) — наиболее ответственное устройство, формирует пути древа сети и может связываться с другими сетями. В каждой сети есть один координатор ZigBee. Он и запускает сеть от начала. Он может хранить информацию о сети, включая хранилище секретных паролей производства компании Trust Centre.
• Маршрутизатор ZigBee (ZR) — Маршрутизатор может выступать в качестве промежуточного маршрутизатора, передавая данные с других устройств. Он также может запускать функцию приложения.
• Конечное устройство ZigBee (ZED) — его функциональная нагруженность позволяет ему обмениваться информацией с материнским узлом (или координатором, или с маршрутизатором), он не может передавать данные с других устройств. Такое отношение позволяет узлу львиную часть времени пребывать в спящем состоянии, что позволяет экономить энергоресурс батарей. ZED требует минимальное количество памяти, и поэтому может быть дешевле в производстве, чем ZR или ZC.

 

 

 

Bluetooth или блютуc (/bluːtuːθ/, переводится как синий зуб, назван в честь Харальда I Синезубого) — производственная спецификация беспроводных персональных сетей (англ. Wireless personal area network, WPAN). Bluetooth обеспечивает обмен информацией между такими устройствами как персональные компьютеры (настольные, карманные, ноутбуки), мобильные телефоны, принтеры, цифровые фотоаппараты, мышки, клавиатуры, джойстики, наушники, гарнитуры на надёжной, недорогой, повсеместно доступной радиочастоте для ближней связи.

Bluetooth позволяет  этим устройствам сообщаться, когда  они находятся в радиусе до 200 метров друг от друга (дальность  сильно зависит от преград  и помех), даже в разных помещениях.

 

Принцип действия Bluetooth

Принцип действия основан на использовании радиоволн. Радиосвязь Bluetooth осуществляется в ISM-диапазоне (англ. Industry, Science and Medicine), который используется в различных бытовых приборах и беспроводных сетях (свободный от лицензирования диапазон 2,4-2,4835 ГГц). В Bluetooth применяется метод расширения спектра со скачкообразной перестройкой частоты (англ. Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS). Метод FHSS прост в реализации, обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам, а оборудование недорого.

Согласно алгоритму FHSS, в Bluetooth несущая частота сигнала  скачкообразно меняется 1600 раз в секунду (всего выделяется 79 рабочих частот шириной в 1 МГц, а вЯпонии, Франции и Испании полоса у́же — 23 частотных канала). Последовательность переключения между частотами для каждого соединения является псевдослучайной и известна только передатчику и приёмнику, которые каждые 625 мкс (один временной слот) синхронно перестраиваются с одной несущей частоты на другую. Таким образом, если рядом работают несколько пар приёмник-передатчик, то они не мешают друг другу. Этот алгоритм является также составной частью системы защиты конфиденциальности передаваемой информации: переход происходит по псевдослучайному алгоритму и определяется отдельно для каждого соединения. При передаче цифровых данных и аудиосигнала (64 кбит/с в обоих направлениях) используются различные схемы кодирования: аудиосигнал не повторяется (как правило), а цифровые данные в случае утери пакета информации будут переданы повторно.

Протокол Bluetooth поддерживает не только соединение «точка-точка», но и соединение «точка-многоточка».

 

 

Спецификации

Bluetooth 4.0 

В декабре 2009 года Bluetooth SIG анонсировала стандарт Bluetooth 4.0. Технология, прежде всего, предназначена  для миниатюрных электронных  датчиков (использующихся в спортивной обуви, тренажёрах, миниатюрных сенсорах, размещаемых на теле пациентов и т. д.).

В Bluetooth 4.0 достигается  низкое энергопотребление за счёт использования специального алгоритма работы. Передатчик включается только на время отправки данных, что обеспечивает возможность работы от одной батарейки типа CR2032 в течение нескольких лет[9]. Стандарт предоставляет скорость передачи данных в 1 Мбит/с при размере пакета данных 8—27 байт. В новой версии два Bluetooth-устройства смогут устанавливать соединение менее чем за 5 миллисекунд и поддерживать его на расстоянии до 100 м. Для этого используется усовершенствованная коррекция ошибок, а необходимый уровень безопасности обеспечивает 128-битное AES-шифрование.

Сенсоры температуры, давления, влажности, скорости передвижения и т. д. на базе этого стандарта могут передавать информацию на различные устройства контроля: мобильные телефоны, КПК, ПК и т. п.

Первый чип  с поддержкой Bluetooth 3.0 и Bluetooth 4.0 был  выпущен компанией ST-Ericsson в конце 2009 года. Массовый выпуск Bluetooth-модулей на текущий момент не осуществлен (июль 2011 года).

20 июля 2011 года, компания Apple представила новое поколение MacBook Air, а также новое поколение настольных компьютеров Mac mini оснащенное Bluetooth стандарта 4.0.

4 октября 2011 года  компания Apple представила новое поколение iPhone 4S, оснащённое Bluetooth стандарта 4.0.

7 марта 2012 года Apple представила новый iPad с поддержкой Bluetooth 4.0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 UWB (англ. Ultra-Wide Band, сверхширокая полоса) — это беспроводная технология высокоскоростной связи на малые расстояния при очень низких затратах энергии.

Использование широкой  полосы частот (не менее 500 МГц) позволяет UWB достичь скорость до 480 Мбит/с на расстоянии до 3 м. На дистанциях до 10 м технология позволяет достичь лишь 110 Мбит/с.

Основные преимущества технологии UWB

№ п/п	Преимущества  технологии UWB	Примечание
1	Большие скорости передачи информации	До 500 Мбит/c и выше
2	Высокая пропускная способность	До тысячи каналов  одновременного доступа к цифровому  дуплексному каналу на скорости 64 Кб/с
3	Высокая помехозащищенность	Влияние узкополосных помех незначительно
4	Устойчивая связь  в условиях многолучевого распространения радиоволн	Используется  очень большой спектр сигналов
5	Высокая степень  защищенности связи от перехвата	Приемники обычных  радиосистем воспринимают UWB-сигналы как случайные помехи Приемники обычных радиосистем воспринимают UWB-сигналы как случайные помехи
6	Высокая электромагнитная совместимость	Шумоподобная  структура и обычно довольно малые  уровни сигналов UWB-систем практически  не создают помех для других устройств
7	Высокая проникающая  способность	Может эффективно использоваться, например, для целей  подповерхностной радиолокации и наблюдения через стены, или связи в условиях преград
8	Возможность измерения  расстояний с очень высокой точностью	Весьма малая  длительность импульсов обусловливает возможность определения расстояний с погрешностью до единиц сантиметров
9	Возможность работы с малой излучаемой мощностью	Малые энергозатраты
10	Техническая простота и относительная дешевизна аппаратурной реализации	Исследования  в этом направлении наряду с Intel ведут компании Fujitsu, Sony и ряд других