1.Android acampamento 3D sentindo dificuldades internas e externas, MediaTek e ingressando no jogo;
Definir rede de notícias micro ano passado, iPhone X da Apple equipado com a função de Rosto ID, desencadeando uma grande preocupação para a detecção 3D indústria, este ano os fabricantes de acampamento Android, como a Huawei, painço, etc. devem seguir. Instituto de Pesquisa Topologia prevê 2020 O valor de saída do módulo global de detecção de smart phone 3D alcançará 10,85 bilhões de dólares americanos.
Mais cedo relatos da imprensa estrangeira, uma sensação 3D VCSEL oferta dispositivo de medida fundamental é ainda menos do que a mais rápida de 2019, funções de detecção 3D têm a chance de usar em seu smartphone Android. MEMS e tecnologia de imagem, diretor de pesquisa da empresa de pesquisa de mercado Yole Developpement Pierre Cambou, porque a Apple TrueDepth tecnologia de câmera configurar um limite alto, ele previu que outros concorrentes pode levar mais de um ano para fornecer tecnologia comparável sentindo iPhone X 3D. Portanto, nesta fase, a tela de seleção principal no âmbito do programa de identificação de impressões digitais acampamento Android, Como o lançado Vivo X20 Plus UD, bem como o lançamento do milho 7, Meizu 16, Samsung Nota 9, etc.
Apesar disso, espera-se que o acampamento Android ainda siga e carregue o módulo de detecção 3D.
tecnologia de detecção 3D também é a parte mais crítica do maior desafio, é a capacidade de realizar a medição precisa distância, e vários algoritmos de diferente forma de barreiras de patente, mas também a todos os componentes 3D módulo de detecção para produzir uma ligeira diferença agora mais comum As tecnologias de sensoriamento incluem Visão Estéreo, Luz Estruturada e Tempo de Voo (ToF).
tecnologia de sensoriamento 3D fornecedores de acampamento, além de campo de Apple Lumentum / II-VI, no campo de Android, as soluções mais completas (a capacidade de fornecer módulo) fornecedores, na verdade, não muito sentido 3D enviando agora módulo de medição para fabricantes de telefones celulares estão acampamento Google, a chave é fornecida pelo PMD projeto VCSEL CIS IR alemão pela fundição e Infineon Princeton Optronics. outro campo é um programa Himax (Himax) passa-alta +, fornecido pela Qualcomm e soluções Chip design, Wonderscape fornece dispositivos ópticos WLO e DOE.
programa Qualcomm + Himax é esquema de detecção 3D Android actualmente mais maduro, Himax algoritmos núcleo programa mestre e capacidades de concepção e de fabricação de hardware, fornece um módulo de luz estruturada totalmente integrado (Magro, Módulo de luz estruturada) 3D detecção da solução total. Hai Tong comunicação electrónica, componentes Himax envolvido na maioria projeto, feito, incluir uma auto integrado DOE eo design OIT, ASIC, a CEI, o transmissor de laser IC, Tx, e todo o módulo, que é incorporado em um mapa de profundidade geração ASIC Qualcomm 3D algoritmo. ao mesmo tempo, Himax também desenhou independentemente um equipamento AA usado montagem final Tx está prevista para terminar 18Q1 Slim (luz estruturada) capacidade de produção chegará 2kk / mês, digerido principalmente pela China marca de telefone móvel. além de SLiM, Himax atualmente oferecer aos clientes com 3D detecção de montagem / programas que compreendem OIT (para Apple), soluções de visão binocular Qualcomm + Himax fino (para máquinas de alta-end Andrews), programas de visão binocular (para máquinas de gama baixa Andrews), o volume de produção OIT. são utilizados principalmente duas câmaras Simule a visão 3D e use luz codificada para melhorar as informações de profundidade de imagem A solução de detecção 3D de visão binocular da Himax é voltada para máquinas Android de baixo a médio alcance, com preço inferior a US $ 10.
Himax é driver de vídeo Taiwan fabricante líder de campo IC desde 2006 nos Estados Unidos continua a expandir a pesquisa e desenvolvimento de novas áreas, incluindo um sensor de imagem CMOS, microdisplays LCOS, etc., seguido pela mão high-pass na mão para a detecção 3D, incluiu o RX CEI Dimensões apenas 20% dos módulos telefone CEI comuns, mais de 33.000 projeção local, dentro de 20 a 100cm gama de taxa de erro inferior a 1%, etc., pode-se dizer que esquema sentindo o atual campo de Android mais alta qualidade 3D SLiM se tornou Android Além disso, a Himax começou a fornecer produtos WLO para a Apple no segundo semestre do ano passado.O surto subsequente da SLiM e o rápido desenvolvimento de toda a indústria também levarão os produtos da empresa a aumentar rapidamente.
O relatório da pesquisa eletrônica apontou, razão Himax a força para fornecer uma solução completa, ea maioria dos componentes principais envolvidos no projeto ou fabricação, principalmente com base em sua capacidade de fabricação de precisão no campo de acumulação de profundidade no campo de sensores NIR CMOS, OIT / DOE e outros dispositivos e o conjunto do módulo transmissor de laser e testando capacidades. Himax no campo da medição 3D profundo senso de herança, se é a maturidade do programa, programação de produção, ou algoritmos básicos, componentes, soluções de design, são Android campo superior, o follow-up Espera-se aproveitar plenamente a festa da indústria.
Os principais fornecedores da VCSEL são controlados pela Apple, e o Android Camp é o melhor para eles
A alta passagem iPhone + Himax cadeia de fornecimento pode ser visto na comparação das duas soluções, 3D detectada VCSEL é ToF componentes principais e técnicas habitualmente utilizados na fonte de luz estruturada, uma borda emissores laser (Edge-emissor de laser, EEL) é outra uma solução, mas VCSEL tem uma melhor qualidade do feixe, baixo baixo divergência do feixe, o consumo de energia, o volume do módulo é também uma vantagem. iPhone usando um VCSEL, Qualcomm + Himax usando EEL.
VCSEL usando um processo de produção de semicondutores, campo Apple com corte GaAs 6 polegadas wafer de fazer, mas a indústria pode chegar a seis polegadas de produção em massa não são muitos fabricantes; outros fornecedores VCSEL já estão produzindo a maioria da energia é de 4 polegadas, e a minoria Com 3 polegadas, a situação geral de demanda e oferta do mercado é pequena e também afeta a velocidade com que os acampamentos não-Hilton podem importar tecnologia de detecção 3D.
Além disso, um importante fornecedor de VCSEL Lumentum existe entre acordo de patentes da Apple, faz com que o campo de Android Ruoyu rodada acompanhamento só pode escolher VCSEL e EEL no curto prazo, no entanto pobres EEL eficiência de conversão fotoelétrica e de alto custo, o que tornará Android esquema de detecção de campo 3D ainda é difícil de competir em custo e eficiência com a Apple. câmera frontal relativamente comum, equipado com módulo de detecção 3D vai custar um adicional de $ 20 a $ 25 Huawei, OPPO, vivo, painço e outros fabricantes de telefones celulares ele não está pensando em buscar grande quantidade de modelos high-end, somente após um declínio acentuado no custo, modelos populares aplicações possíveis, espera-se que é preciso esperar até 2019.
De acordo com Pu Tuo Industrial Research Institute apontou que a estimativa mais conservadora de 2018 pode ter apenas dois fornecedores Android acompanhamento, incluindo Huawei e também chama em alta milho, mas o número de produção não vai ser demais, então a Apple vai continuar a ser o telefone móvel 3D sentindo os maiores adopters. 2018 equipado com módulo de detecção 3D da produção total de telefones inteligentes atingirá 197 milhões, o que o iPhone foi responsável por 165 milhões. além disso, sentindo a 2018 3D módulo valor estimado de mercado global de cerca de 5,12 bilhões de dólares, dos quais a proporção contribuída pelo iPhone chega a 84,5%.
Três grandes desafios: capacidade de produção, rendimento e custo A MediaTek está pronta para participar.
Em face do rápido crescimento na demanda do mercado, programa Qualcomm + Himax por um lado não pode atender a produção não pode, por outro lado 3D sentindo módulo de depuração também é um problema. É o início da cadeia industrial revelou que existem alguns câmera 3D módulo planta módulo Qualcomm para enviar amostras após um lapso de dois meses não recebeu um sinal a conclusão do comissionamento, fabricantes de módulos atualmente tem que esperar um lado, enquanto constantemente melhorando o rendimento. devido à alta passagem de comissionamento agenda não é o ideal, cronograma de produção em massa medo Algum atraso.
Atualmente acampamento 3D chip principal módulo de detecção Android essencialmente fornecido pela Qualcomm, em face do enorme potencial de mercado, MediaTek já preparada de entrada. É relatado que MediaTek também se destina a fornecedor papel APU junta 3D sentindo campo de batalha, destinado a convolução rede neural (CNN) ── ── semelhante ao motor neural da Apple para apoiar fontes da indústria biometria, MediaTek irá ser combinado com a câmera 3D Obi luz projetado para fornecer acelerador CNN para milho no futuro.
No MWC deste ano, MediaTek irá exibir a câmara sentindo telefone 3D, ea nova plataforma de chips da série P apoiará a câmera sentindo Obi luz 3D. 2016 MediaTek a participação de luz Obi, o seu projeto de referência plataforma esta última adaptação completa de tecnologia de sensoriamento 3D. depois de dois meses do ano de lançamento do iPhone X, Obi colocar o módulo de luz para enviar amostras para MediaTek e fabricantes de telefones móveis nacionais top 3, no qual a luz Obi tornou-se o primeiro telefone móvel da China para enviar amostras de fabricantes de câmeras 3D da frente.
Além disso, outras grandes empresas de design IC em Taiwan Novatek também escavado a partir Himax alguns desenvolvedores, o Google é os membros do núcleo projetos originais de desenvolvimento de vidro, Novatek também vi alguma ação em termos de sensoriamento 3D.
Qualcomm + Novatek Himax, luz MediaTek + Obi, e depois de o Conselho, quer para tornar a tecnologia Android detecção acampamento 3D ainda, pode, eventualmente, ser comparável iphone X? Industries são vistos.
2. Passe três novos padrões de reconhecimento de rosto do iPhone;
Definir rede de notícias micro, a Apple lançou três novos iPhone este ano quase uma conclusão precipitada, mais atenção é visto pela primeira vez no iPhone X 3D sentindo recurso de reconhecimento de rosto, está prevista para este ano três novas aeronaves equipadas com uma importação completa padrão.
Historicamente, a detecção mais 3D usando IR LED para detecção, mas a precisão é ainda difícil de encontrar uma aplicação smartphone, a maçã com uma precisão de tecnologia (emissor de superfície da cavidade vertical laser), melhor VCSEL que é dominada pela montagem de detecção americano Lumentum, Finisar desenvolvimento, fornecer novos epitaxia, WIN, Wang Jie Divisão é responsável pela OEM, e, em seguida, construir um sensor de ecossistema 3D.
recente da indústria espalhar mais de um novo iPhone três aviões e espionagem fotos, a tela invariavelmente têm "bangs", ou seja, sistema de reconhecimento pode se tornar o padrão.
rumores de mercado têm sido todo o ano, o novo iPhone irá criar um design de tela cheia, mas também tem um estilo "Fringe" e função Rosto ID vai ajudar a aplicações de sensoriamento 3D tornar-se mais popular, que também irá contribuir para a demanda do mercado vai arseneto de gálio Crescimento duplo.
IPhone X após o fim do mercado, as aplicações de reconhecimento de rosto tornaram-se um dos smartphones mais populares de novos aplicativos, e implementar componentes 3D chave componentes sensores desta aplicação, é considerado como a indústria mais ram o mercado desse ano.
3. Estabilize a comunicação do nó de extremidade como a tarefa principal A IIoT realiza a inteligência de borda da rede;
máquina em rede industrial pode detectar o número de detectar o tipo de informação, e esta informação pode ser usada para coisas no produto industrial (IIoT) ambiente tomar decisões críticas. Localizado nos sensores nó de borda pode ser isolado a partir de qualquer ponto de recolha de dados (Dados Agregação Point), durante os quais você deve passar através do gateway para ligar, e este tipo de porta de entrada principal responsável pela transmissão de dados para a borda da rede.
Constituindo a extremidade dianteira do sensor IIoT sistema, medido pelos nossos dados, a informação detectada para ser convertido em dados quantificados, tais como a pressão, o deslocamento ou a frequência de rotação e os dados após filtragem, irá seleccionar a informação mais valiosa, Em seguida, ele é enviado de volta do nó para o sistema back-end para processamento.A conexão de baixa latência permite que o sistema tome decisões críticas imediatamente após receber dados críticos.
nó aresta deve, tipicamente, ser ligado através de um nó sensor com fio ou sem fio (WSN) para a rede. Nesta cadeia, o sinal, a integridade dos dados é ainda muito importante. Se a comunicação não é contínua, quebrado ou degradação, para optimizar a detecção e medição os dados não têm valor algum. na concepção da arquitetura do sistema, o primeiro a ter em conta é o protocolo de comunicação robusta. a melhor escolha depende das necessidades das ligações, incluindo distância, largura de banda, poder, interoperabilidade, segurança e confiabilidade Sexo.
Para a Ethernet / IP, KNX, DALI, PROFINET e ModbusTCP tais exigências extremas em termos de estabilidade da tecnologia online, comunicação industrial com fio desempenha um papel fundamental. O sensor de ajuste de profundidade gama nós de cada canto da fábrica é usar uma rede sem fio eo gateway A comunicação e o gateway dependem da infraestrutura com fio para se vincular ao sistema principal.
Nós de sensores devem ter recursos de rede
Apenas algumas coisas no futuro nó Internet das coisas individualmente comunicações com fio, a maioria destes dispositivos será redes sem fio. As coisas ligação eficaz política industrial, de modo que o sensor pode ser ajustado a qualquer informação valiosa que pode ser sentida por posição, não pode ser confinado Na área onde os dispositivos de comunicação e energia estão atualmente instalados.
nós sensores devem ter um método e uma rede de comunicações. Coisas como estrutura industrial mapeado para protocolos de ordem superior tais links, com fios parte de comunicação seguirá a Ethernet esperado. Construir variam de 10 Mbps Ethernet Cobre as taxas de transmissão acima de 100 Gbps. As partes de velocidade de ordem mais alta geralmente são direcionadas à linha de backbone entre a conexão de Internet e o cluster de host do servidor de nuvem.
Redes industriais como a KNX, que são mais lentas, usam cobre de par trançado para transmitir sinais diferenciais, usam 30 volts de eletricidade e têm uma largura de banda total de 9600 bps, já que cada segmento pode suportar um número limitado de endereços (256). Portanto, o mecanismo de endereçamento pode suportar até 65.536 dispositivos.A distância máxima de transmissão de cada segmento de rede é de 1.000 metros.O usuário pode optar por configurar o repetidor.Cada repetidor suporta até quatro segmentos de rede.
Ambiente Industrial Redes Sem Fio Enfrentam Múltiplos Desafios
Quando os projetistas do sistema de rede sem fio da IIoT estão considerando quais tecnologias de comunicação e rede devem ser adotadas, eles se depararão com muitos desafios: devem considerar as seguintes restrições a partir de uma posição mais alta:
Distância de transmissão
Link intermitente ou contínuo
Largura de banda
Poder
Interoperabilidade
Segurança
Confiabilidade
Distância de transmissão
A assim chamada distância refere-se à distância percorrida pelos dados transmitidos pelo dispositivo IIoT conectado.A rede de área pessoal de curta distância (PAN) tem uma distância de transmissão de uma classe de medidor (Fig. 1), como uma tecnologia Bluetooth Low Energy (BLE) Uma rede de área local (LAN) com uma distância de transmissão de várias centenas de metros pode ser usada para instalar vários sensores automatizados no mesmo edifício Como para uma rede de longa distância (WAN) com uma distância de transmissão de vários quilômetros, Sua aplicação inclui a instalação de vários sensores agrícolas em uma vasta fazenda.
Figura 1 Link sem fio de curto alcance
O protocolo de rede selecionado deve corresponder à distância de transmissão exigida pelo contexto industrial da IoT. Por exemplo, para uma aplicação de LAN interna com uma distância de várias dezenas de metros, a rede móvel 4G não é adequada em termos de complexidade e potência. Quando as distâncias de transferência de dados são desafiadas, as operações de borda são uma alternativa viável.Nós podemos executar a análise de dados diretamente nos nós de borda sem ter que enviar dados de volta ao sistema principal para processamento.
E transmissão de energia da intensidade de ondas de rádio transmissão do quadrado da distância é inversamente proporcional à força potência do sinal da onda de rádio e do quadrado da distância percorrida, e, portanto, quando a distância de transmissão é duplicada, o receptor recebe apenas um quarto do poder original da energia das ondas de rádio. Transferidos Para cada aumento de 6dBm na potência do sinal de saída, a distância de transmissão dobrará.
Em um espaço sem barreiras de transmissão ideal entre a lei do inverso do quadrado é o único fator que afeta a distância de transmissão. No entanto, a distância de transmissão do mundo real por causa das vias de transmissão incluem paredes de barreira do corpo, cercas, plantas e decadência.
Além disso, o vapor de água no ar irá absorver a energia de RF será reflectida ondas de rádio objecto metálico, resultando no sinal secundário (sinais secundários) chegar em diferentes pontos no tempo, uma extremidade de recepção, o consumo de energia adicional será formada outra interferência destrutiva.
a sensibilidade do receptor de rádio determina a perda de caminho máximo de propagação. Por exemplo, na banda de 2,4 GHz industrial / científico / médico (ISM), a sensibilidade mínima do receptor de radiação de RF -85dBm. propagação no sentido de todas as direcções de modo uniforme, as linhas de contorno de intensidade ele irá formar uma bola (a = 4πR2), onde R é a distância entre o terminal de transmiss para a extremidade de recepção em unidades de metros. a equação Frings (Friis) propagação, a perda de espaço livre (FSPL) e transmissora e extremidades que receberam O quadrado da distância entre eles e o quadrado da freqüência do sinal de rádio são proporcionais.
Fórmula Pt = a potência de transmissão em watts, S = a distância R no poder.
Na fórmula, Pr = potência recebida em watts.
[Lambda] (comprimento de onda de transmissão de sinais, em unidades de metros) = C (velocidade da luz) / f de frequência (Hz) = 3 × 108 (m / s2) / f (Hz) ou 300 / f (MHz)
Onde f = frequência de transmissão
Se a frequência de transmissão a ser transmitido e a distância é conhecida, para calcular a transmissão de dados de acordo FPSL no lado receptor. Como se mostra na Equação 1 enlace.
potência recebida (dBm) = potência transmitida (dBm) + ganhos (dB) -losses ...... Fórmula 1
Largura de banda e links
Refere-se à taxa de transferência de dados de largura de banda das limitações da largura de banda da unidade de nós sensores tempo IIoT recolher dados e a taxa máxima dos factores de dados de saída consideradas como se segue:
A quantidade total de dados gerados por cada dispositivo após um determinado período de tempo.
O número de nós implementados e agregados a um gateway.
Considerando o modo de transmissão de pico contínuo ou intermitente, quanta largura de banda disponível é necessária para atender a demanda de pico.
A quantidade do tamanho do pacote deve ser compatível com o protocolo de rede para a transmissão de dados. Quando cheia com branco de transmissão de pacotes de dados, a eficiência deste protocolo não é elevado, mas o pacote foi cortada em pequenos blocos de maior número de pequenos pacotes de dados transmitidos separadamente, têm de Pagando pelo custo dos recursos O dispositivo IIoT não se conecta à rede a qualquer momento, só fica off-line depois que os dados são transmitidos em intervalos regulares para economizar energia ou recursos de largura de banda.
Potência e interoperabilidade
Se você usar a bateria IIoT dispositivos precisam conservar a energia, o dispositivo deve ficar inativo durante o tempo que uma mudança para o modo de suspensão imediatamente. Podemos basear-se em diferentes condições de carga de rede, começar a ajustar o modo de consumo de energia do dispositivo, e assim vai ajudar a tornar o dispositivo de fornecimento de energia A capacidade da bateria pode ser combinada com a energia necessária para transmitir os dados necessários.
Possível a interoperabilidade de rede entre diferentes nós é obrigado a se tornar um grande problema. A abordagem tradicional é usar padrão da indústria com fio e protocolos de comunicação sem fio, a fim de manter a interoperabilidade na Internet. Como o novo produto deve atender o novo IIoT liberar ritmo acelerado da tecnologia, o que levou ao trabalho de normalização difícil. sistema industrial IIoT é baseado na melhor tecnologia disponível, e estas técnicas são preocupações sobre as soluções disponíveis no mercado pode ser alcançado. Se a tecnologia é amplamente adotado por todas as esferas da vida , então a probabilidade de alcançar a interoperabilidade de longo prazo será maior.
Segurança
segurança de rede IIoT desempenha três papéis importantes no sistema: são confidencialidade, integridade e autenticidade para manter a confidencialidade, os dados da rede inteiras deve ser no âmbito do conhecido, não pode ser vazado para o exterior ou dispositivo externo. Interceptação de dispositivos.
E para manter a integridade dos dados, você deve manter o conteúdo do estado de sinal com exatamente a mesma questão, não pode ser alterado ou adicionar uma informação truncada. Como para manter a autenticidade, você deve determinar a fonte dos dados recebidos do esperado, a exclusão de outras fontes Mensagens e nós falsos para comunicação falsa são exemplos de perda de autenticidade.
Mesmo seguro e seguro nó sem fio, uma vez que a interface (Interface) para um gateway não segura, irá formar a vulnerabilidade para que os interessados podem obter uma invasão pausa. Stamp pode ajudar a identificar se através de salto de frequência dados de sinal, e (canal lateral) de retransmissão por meio de canais colaterais. selo pode também ser utilizado para corrigir reorganização transmissão de dados chave do fim, de modo que os pacotes de transmissão após a operação de não coordenação, numerosos do sensor pode restaurar os dados originais.
suporte de segurança padrão de criptografia AES-128, pode seguir IEEE 802.15.4 e AES-128/256 especificações do IEEE 802.11. Key Management, decifrar geração distorção qualidade (RNG), ea lista de controle de acesso à rede de acesso (ACL) Todos estes ajudam a aumentar a barreira de segurança da rede de comunicações.
Banda
Alguns têm sensores sem fio a Internet das coisas será usado em banda foto infraestrutura de telefonia móvel, mas estes sensores são geralmente dispositivo sedento de poder pertence. Um exemplo é o sistema de telemática, se você quer este tipo de sistema que você deseja informações coletadas por meio de ação É praticamente inviável a transmissão por tecnologia de comunicação sem fio de curto alcance.Por outro lado, muitas outras aplicações industriais de baixa potência usam bandas não licenciadas na banda ISM.
Padrão IEEE 802.15.4 é uma tecnologia de comunicação sem fios de baixa potência ao longo de muitas tarefas das aplicações de redes de negócios, incluindo o uso de 2,4 GHz de frequência, 915MHz, e porções de banda 868MHz ISM, um total de 27 canais para multi-canal hop frequência de rádio Use (Tabela 1).
Bandas não licenciadas disponíveis em todo o mundo têm suporte a camadas físicas inconsistentes, enquanto a Europa oferece canais de Canal 0 de 600 kHz em 868 MHz, enquanto a América do Norte oferece bandas de 10 2 MHz em 915 MHz. O resto do mundo Fornece 5MHz de largura do Canal 11 ao Canal 26 a 2,4 GHz.
O Bluetooth de baixa potência fornece uma solução com consumo de energia significativamente menor, pois a baixa energia do Bluetooth não é adequada para a transmissão de arquivos e é adequada para transmitir pequenas quantidades de dados.Uma das vantagens do Bluetooth é que a taxa de penetração é muito maior que a de outros concorrentes. Foi amplamente integrado em uma variedade de dispositivos móveis.Especificações Bluetooth 4.2 núcleo usando a banda de frequência comum de 2.4GHz ISM, distância de transmissão de 50 a 150 metros, o uso de Gaussian (Gaussian) mecanismo de modulação de deslocamento de freqüência pode atingir taxa de dados de 1Mbps.
Ao decidir qual frequência ideal usar para uma solução IIoT, as vantagens e desvantagens da solução ISM de 2,4 GHz devem ser levadas em conta:
Vantagens
Na maioria dos países, não é necessário obter uma licença.
A mesma solução pode ser vendida em vários mercados.
A largura de banda de 83,5 MHz é suficiente para ser dividida em múltiplos canais e transmitida através de múltiplos canais para alcançar uma alta taxa de transmissão de dados.
O ciclo de trabalho pode atingir 100%.
O tamanho da antena é menor que a antena de banda de 1GHz.
Deficiências
Com a mesma potência de saída, a distância de transmissão é menor que a banda de 1GHz.
Alta permeabilidade gera muitos sinais de interferência.
Protocolo de comunicação
No sistema de comunicação, um conjunto de regras e padrões será usado para regular a forma como os dados são formados e como controlar a troca de dados.Por exemplo, o modelo Open Systems Interconnection (OSI) divide a comunicação em várias camadas funcionais para facilitar a construção e expansão das pessoas. A rede de interfuncionamento O modelo OSI é dividido em 7 camadas (Figura 2), incluindo entidade (PHY), link de dados, rede, transmissão, conversação, expressão e camadas de aplicação.
Figura 2 Modelo OSI e TCP / IP
pode ser usado IEEE 802.15.4 e 802.11 (Wi-Fi) Meios compatível padrão Access Control (MAC) subcamada da camada de ligação de dados e 802.11 estações de base físicas próximas umas das outras, em que um não sobreposição de cada canal para reduzir os efeitos de interferência ( Fig. 3). 802.11g esquema de modulação, utilizando um multiplex ortogonal de divisão de frequência portadora (OFDM), que irá apresentar um menos complicado do que IEEE 802.15.4 mecanismo.
3 camada física do IEEE 802.15.4 universal FIG canal 11 ao canal 26 e IEEE 802.11 g Canal 1 a 14 Canal Canal
Na camada de ligação de rede fornece o sinal de ondas de rádio em bits de dados, e um mecanismo de conversão dos dados de bits em sinais analógicos. A estratificação também é responsável pela comunicação de confiança, e os canais de rádio de acesso de gestão de trabalho. Os dados de controlo da camada de rede transmissão caminhos e enfrentar o trabalho. nesta hierarquia, protocolo de Internet (IP), responsável pela URL IP, e os pacotes IP transmitidos a partir de um nó para outro nó.
Em ambas as extremidades do aplicações de rede conversa em execução (Session), o que corresponde à camada de transporte terá as comunicações conversa. Este projeto permite que um dispositivo para executar vários aplicativos simultaneamente, e cada aplicação utiliza os seus próprios respectivos canais de comunicação conectado à Internet A maioria dos dispositivos de rede usa o Protocolo de Controle de Transmissão (TCP) como o protocolo de transmissão padrão.
Formato, controlo e gestão de camada de aplicação de trabalho é responsável para os dados, de modo que um aplicações nó sensor específicos para optimizar o seu fluxo de transporte. Dentro da pilha TCP / IP, em que um conhecido protocolo da camada de aplicação, é Hypertext Transfer Protocol (HTTP), Este protocolo foi desenvolvido para passar dados pela Internet.
Comissão Federal de Comunicações FCC Parte 15 regras serão potência de transmissão banda ISM eficaz é limitado a 36dBm. Uma exceção é fazer uso do ponto fixo faixa de 2,4 GHz para apontar link pode ser usado antena ganho de 24dBi e potência de transmissão 24dBm, para que o total efetivo potência de RF atinge 48dBm para outro (EIRP). deve atingir pelo menos a potência de transmissão de 1 miliwatt. querer fazer a taxa de erro de pacote é inferior a 1%, então a sensibilidade do receptor deve ser capaz de -85dBm faixa de 2,4 GHz sinal recebido, e receber 868MHz Intensidade do sinal de –9dBm na faixa de 915MHz.
Edifício antigo ou configurações do novo terreno
coisas da indústria deve ter muitos padrões com e sem fio para o seu apoio, a fim de executar na linha, mas gostaria de usar a construção do sistema de rede existente IIoT o atual número de opções não é muito nova solução de desenvolvimento IIoT deve ser ajustado de forma a integrar-se no ambiente de rede.
A definição de uma nova terra (Greenfield) é criado no novo ambiente, um novo sistema a partir do zero, sem restrições de forma de equipamentos antigos de ligação. Por exemplo, a construção de uma nova fábrica ou armazém pode ser considerado soluções IIoT instalados nas carcaças metálicas de edifícios Para obter o melhor desempenho
construir antigas instalações (Brownfield) está instalado rede IIoT dentro da infra-estrutura existente, o desafio será ainda mais grave. rede de idade pode não ser apropriado para executar as coisas, mas o novo sistema, mas deve IIoT e qualquer instalado sistemas coexistir correr, e esses sistemas mais antigos são muitas vezes a fonte de sinais de interferência RF. desenvolvedor deve comprometer-se a deixar o ambiente legado, incluindo hardware, software incorporado, e restrições sobre as decisões de design formadas anteriormente. de modo que o processo de desenvolvimento torna-se muito complicado, para ser Cuidadosamente e cuidadosamente analisar, projetar e testar.
Topologia de rede
IEEE 802.15.4 protocolo significa fornece duas categorias. Dispositivo função completa (DFF) pode ser utilizado em qualquer topologia e qualquer outro dispositivo capaz de comunicar e, como um coordenador de PAN (Coordenador). Dispositivo função compacto (RFD) é montado apenas numa estrela topologia em forma, e não pode ser usado como uma rede coordenador. coordenador apenas um usuário da rede pode selecionar a forma apropriada, dependendo do modelo de rede de aplicação de ambiente de construção simples na especificação IEEE 802.15.4, incluindo a equação (peer-to-peer ), Star, Mesh e Multihop (Figura 4).
Figura 4 Topologia ponto a ponto, estrela, malha e salto múltiplo
Peer to peer topologia do nó da rede simplesmente ligar os dois, mas não o uso inteligente de expandir as distâncias de ligação de rede. A velocidade desta formação rápida de topologia, mas uma vez que há uma falha do nó toda a rede será encerrado, não há redundância disponível Palavras.
topologia em estrela é estendido a partir da rede de radiação semelhante, e grande comprimento de transmissão entre dois nós de puxar, como um nó de FFD uso geral, e uma pluralidade de mestre podem comunicar nó RFD, mas cada nó é ainda apenas RFD pode. enquanto o FFD, esta topologia, mesmo se houver uma falha de nó (ponto de falha), toda a rede pode continuar a operar e comunicações roteador.
Mesh topologia de rede de modo a que qualquer nó pode saltar para outros nós comunicar uns com os outros, proporcionando desse modo vias de comunicação redundantes para aumentar a resistência da rede. Mesh inteligência da rede de topologia para ser capaz de comunicar caminho mínimo de salto, reduzindo assim o consumo de energia e atraso de transmissão Essa topologia com um mecanismo de Auto-Organização pode se adaptar às mudanças no ambiente, permitindo que os nós se juntem ou se retirem da rede livremente.
Confiabilidade
user IIoT é a confiabilidade e segurança mais importante, as organizações muitas vezes dependem de grandes aglomerados complexos para realizar a análise de dados, mas esses sistemas muitas vezes incluem a transmissão de dados, indexação, captura de dados, transformação e áreas de manuseio de carga onde existem gargalos. Para evitar gargalos nos clusters downstream, torna-se muito importante que cada nó de borda se comunique de forma eficiente.
O ambiente industrial é um local muito duro para a transmissão de ondas de rádio frequência de alta eficiência.Os equipamentos de usinas de metal de alta densidade, de formato irregular, paredes de cimento, compartimentos e prateleiras de metal em grande escala produzirão multipath de transmissão de ondas eletromagnéticas.
As ondas de rádio são emitidas pela antena transmissora em todas as direções. "Multipath" refere-se à situação na qual a forma de onda muda depois que as ondas de rádio se propagaram pelo ambiente (Propagação Ambiental) .As ondas incidentes vistas pelo receptor são divididas em três categorias. Para reflexão, difração e dispersão, as ondas transmitidas por múltiplos caminhos podem mudar em amplitude e fase, fazendo com que o receptor de destino veja sinais que estão sujeitos à interferência construtiva ou destrutiva.
Acesso ao canal CSMA-CA
O Acesso Múltiplo de Detecção de Portadora e Prevenção de Colisão (CSMA / CA) é um protocolo de comunicação de camada de enlace de dados no qual os nós de rede usam um mecanismo de detecção de portadora. Os dados ocultos do pacote Os nós ocultos na rede sem fio não estão no intervalo de detecção de outros nós.A Figura 5 mostra um exemplo em que nós distantes da borda da transmissão ainda podem ver a estação base "Y", mas não podem ver o outro nó. X ou Z.
Figura 5 Os nós ocultos X e Z não podem se comunicar diretamente.
O programa handshaking usa o RTS / CTS para construir um mecanismo de detecção de portadora virtual.Ele só precisa enviar mensagens de solicitação curtas para transmitir e limpar dados.Este processo transfere dados de WLAN.O 802.11 depende principalmente do sensoriamento físico de portadora. IEEE802.15.4 usa o mecanismo CSMA / CA. Para superar esses problemas de nó oculto, a indústria mistura handshake RTS / CTS e CSMA / CA Quando as condições permitem, aumentar a potência de transmissão de nós ocultos pode aumentar a distância observada.
A fim de melhorar a largura de banda, vários mecanismos avançados de modulação foram desenvolvidos para modular a fase, amplitude ou frequência de sinais.Tecnologia de Deslocamento de Fase de Quadratura (QPSK) Este mecanismo de modulação usa quatro fases para codificar cada símbolo em Dois bits de dados.
Use o mecanismo de modulação para melhorar efetivamente a largura de banda
Híbrido arquitectura modulação em quadratura (Fig. 6), pelo sinal de desvio de fase para reduzir os requisitos de largura de banda para binário (binário) cortados em dois bits de dados consecutivos, e para ωc transportador, sinωct, e funções triangulares cosωct A fase de quadratura é modulada.
Figura 6 Arquitetura de modulação QPSK de offset
Funcionando em IEEE 802.15.4 banda ISM de 2,4 GHz transceptor utiliza um derivado de QPSK da camada física, chamado deslocamento QPSK, O-QPSK, ou escalonados QPSK. Adicionar um único bit de dados de fluxo de transporte de bits (T bit de) A constante de tempo de deslocamento, que desloca os dados pela metade do período do símbolo, para evitar a transmissão simultânea das formas de onda do sinal do nó X e do nó Y, impedindo que a forma de onda se sobreponha e causando interferência. A diferença de fase contínua nunca excederá o valor positivo. de menos de 90 graus (fig. 7). o-QPSK que é uma desvantagem de codificação diferencial não é permitido, mas não excluem o problema de detecção coerente (de detecção coerente) aspectos.
FIG 7 transições de fase ± 90 ° (esquerda) e de I / Q opção O-QPSK (direita)
IEEE 802.15.4 esquema de modulação usa uma taxa de símbolos de reduzida a transmissão de dados e recebendo O-QPSK com duas esquema de modulação simultaneamente transmitidos bits codificados usando símbolos de 1 a 4: taxa de bits de modo 62.5ksymbols / seg A taxa de símbolo pode atingir 250kbps de taxa de transferência de dados.
Em resposta ao crescimento da rede, o mecanismo de endereçamento foi expandido.
Nem todos os nós de IoT requerem um endereço IP externo.Em termos de comunicações dedicadas, os nós de sensores devem ser capazes de suportar endereços IP exclusivos.O IPv4 suporta mecanismos de endereçamento de 32 bits.Esta tecnologia, desenvolvida há décadas, pode suportar apenas 4,3 bilhões. O dispositivo, atualmente incapaz de responder às necessidades da Internet, o IPv6 aumenta o mecanismo de endereçamento para 128 bits e pode suportar 240 vezes 10 vezes o 36º dispositivo de URL globalmente exclusivo (GUA).
A necessidade de mapear dados e gerenciar URLs de dois domínios IPv6 diferentes e redes IEEE 802.15.4 representará um sério desafio para o projeto.6LoWPAN define os mecanismos de encapsulamento e compactação de cabeçalho para permitir que os pacotes Ipv6 passem no padrão IEEE 802.15. 4 rede de transmissão e recepção.
Um exemplo é o fio, a ficha técnica não abre (Closed-Documentação), mas não licenciada protocolo 6LoWPAN ouro pode ser executado com base, a fim de apoiar uma variedade de aplicações de automação.
Em resposta a esta tendência, o dispositivo semicondutor, como Analog Lista Devices (Analog Devices,), irá fornecer suporte completo protocolos de rede com fio para transceptores analógicos sem fio família AduCx de microcontroladores, e Blackfin série DSP. De alta potência baixa potência transceptor sem fio, como módulo de programa --ADRF7242, suporta o protocolo IEEE 802.15.4, proporciona uma taxa de transferência de dados a partir do esquema de modulação conjunto e mais, e a utilização da banda ISM universal, a taxa de transmissão variando de 2.000 kbps a 50Kbps, e relacionado através Regulamentos dos EUA FCC e regulamentos europeus ETSI certificação padrão.
Outra ADRF7023 produto é utilizado banda ISM sem licença mundial, incluindo 433MHz, 868MHz e 915MHz, a taxa de transmissão de 1kbps a 300kbps. A empresa oferece uma plataforma completa de desenvolvimento WSN, permitindo aos usuários criar suas próprias soluções personalizadas.
Por exemplo, compreende uma série de módulos Kit rápida Plataforma plataforma de desenvolvimento e pode ser utilizado para incorporar uma variedade de protocolos de rede industriais. Micropastilha sem SmartMesh e o sensor compreende uma variedade de placa PCB pré-verificado módulo, e é fornecido com o software de rede de malha, de modo que o sensor Capacidade de comunicação em uma variedade de ambientes severos de Internet das Coisas industriais.
(O autor é Gerente de Engenharia de Produto de Energia e Sensor da ADI Automation)
4. A cooperação técnica é uma indústria-chave de coisas para melhorar a eficiência de implantação interoperabilidade IIoT;
coisas da indústria (IIoT) é esperado para revolucionar a forma como as pessoas operam sistemas de manufatura, energia e transporte. No entanto, devido à Internet da tecnologia coisas constituem um grande e complexo, nenhuma empresa pode fornecer a solução IIoT negócio independente e completa (Figura 1).
Para uma descrição completa, considera-se uma arquitectura de sistema IIoT. IIoT sistema não apenas aumentar o número de dispositivos inteligentes e sensores, e compreendendo ainda a transmissão através de uma gestão de rede distribuída (incluindo nós de borda, e local unidade TI) de grandes quantidades de dados (FIG. 2).
Figura 1 Os projetistas de sistemas precisam integrar os componentes técnicos das origens de vários fornecedores para criar os sistemas necessários para uma determinada aplicação, a fim de melhorar a qualidade, o rendimento, a eficiência e a segurança.
Muitos subsistemas e tecnologias diferentes na arquitetura da Figura 2 devem ser combinados para construir uma solução completa.
Para gerenciar subsistemas originados de vários fornecedores, a comunicação entre eles não é de forma alguma uma tarefa simples, como ilustra o diagrama da pilha de comunicação do Industrial Internet Consortium (IIC). Padrões e protocolos de comunicação de camada e muitos setores verticais na indústria de tarefas (como fabricação ou redes elétricas) têm seu próprio conjunto de protocolos industriais para regular (Figura 3).
Figura 3 Existem ainda muitos M2Ms tradicionais implementados que usam uma variedade de protocolos proprietários, que também devem ser integrados ao sistema.
Interoperabilidade é a chave para o sucesso
Por isso, ao avaliar a tecnologia dos fornecedores da IIoT, um critério-chave é a interoperabilidade, que é a conveniência de passar informações de um lado para o outro no limite da tecnologia.
A informação pode ser passada através de quatro formas: protocolo, arquivos de dados, serviços Web e API no sistema IIoT, diferentes partes do sistema pode usar um método diferente, no entanto, o objetivo final é tornar possível a comunicação entre os subsistemas. Torne-se simples, deixe que o projetista do sistema possa se concentrar na solução de problemas reais do sistema, em vez de resolver os problemas trazidos pela ferramenta.
Então, quais padrões devem ser considerados ao avaliar a interoperabilidade? Geralmente, há dois aspectos: Abertura e parceiros de tecnologia.
Plataforma aberta para melhorar as capacidades técnicas
Abertura refere-se a como é fácil para os desenvolvedores usarem a plataforma para construir e especificar um sistema Ao projetar um sistema IIoT com vários fornecedores, existem vários recursos que permitem aos usuários programar:
1. suporta diversos protocolos de comunicação, que compreende uma pluralidade de protocolos industriais verticais, tais como os que podem, de bus de campo, OPC UA, EtherCAT, Modbus, e IEC-61850.
2. Suporta vários tipos de arquivos de dados.
3. Kit de Desenvolvimento de Software (SDK) e Kit de Desenvolvimento de Módulo (MDK), como o SDK do PTC para a Plataforma ThingWorx.
4. Sistema operacional de tempo real de código aberto, como o NI Linux Real-Time.
5. API aberta e extensível.
6. Plug-ins e acessórios, como o LabVIEW Cloud Toolkit para Amazon Web Services.
Essas funções fornecem uma variedade de opções de comunicação de dados inter-técnicas, que podem evitar que os engenheiros do sistema caiam em gargalos de projeto devido ao desenvolvimento do sistema.Plataformas abertas ajudam a melhorar as limitações das funções técnicas ou as limitações de apenas suportar um ou dois protocolos de comunicação.
Encontrando parceiros de tecnologia
Além disso, as parcerias entre fornecedores podem fornecer serviços integrados que reduzem ainda mais o risco de integrar tecnologias adjacentes Através de esforços conjuntos, como a plataforma de teste da CII, as empresas participantes estão integrando tecnologias de múltiplos campos e prevêem Manutenção, arquitetura típica de referência de construção do aplicativo IIoT para comunicação e controle de rede inteligente.
Essas parcerias podem ser demonstradas através de demonstrações de tecnologia no NI Industrial IoT Labs. A demonstração executa o monitoramento de integridade de ativos em uma bomba e incorpora várias tecnologias de fornecedores, incluindo:
1.Flowserve - solução de sistema de controle de fluxo (Figura 4)
Figura 4 Solução do sistema Flowserve Flow Control
2.Hewlett Packard Enterprise - Computação de Borda Profunda e Gerenciamento Remoto
3.NI (National Instruments) - Aquisição de Dados e Extração de Recursos
Plataforma 4.PTC - IoT, incluindo recursos de análise e Realidade Aumentada (AR) para sistemas corporativos
5.OSIsoft - Gerenciamento de Dados e Biblioteca de História
Os líderes empresariais devem ser cautelosos com os fornecedores que alegam fornecer soluções completas da IIoT, já que um sistema IIoT completo envolverá componentes de muitos campos da tecnologia, da aquisição de dados à realidade aumentada. Os parceiros devem estar cientes das tecnologias vizinhas e dominar a importância da integração efetiva e trabalhar ativamente com outros fornecedores.
(Este artigo é para o Engenheiro de Marketing de Produto da NI) Nova Eletrônica
5. Os pesquisadores criaram o chip eletrônico mais frio do mundo
professor da Universidade de Basileia Dominik Zumbühl e seus colegas conseguiram temperatura de chip nanoelectronics arrefecida a 2,8 mili-Kelvin, ou seja, a menos 273,15 graus Celsius, os investigadores disse: 'arrefecimento magnético é baseado no princípio de que, quando um campo magnético externo é gradualmente reduzida Horas, o sistema irá esfriar gradualmente, evitando qualquer fluxo de calor externo.
'Antes do campo magnético é diminuída, necessária para absorver o calor gerado pela magnetização de outro modo para se obter um arrefecimento eficaz magnético. É assim que com sucesso chip de nanoelectr�icos foi arrefecida para 2,8 mili-graus Kelvin, conseguindo-se assim um registro baixa temperatura Método.
O professor Zumbühl e seus colegas combinam esses dois sistemas de resfriamento, ambos baseados no resfriamento magnético.
Todos eles electricamente condutora de chip 150 está ligado a um micro graus Kelvin arrefecimento (de menos do que um milésimo de zero graus absolutos).
Eles vão então ser aplicada directamente para a segunda próprio chip sistema de arrefecimento, e em um Coulomb estruturas termómetro bloqueio termómetro e materiais é possível a 2,8 mili-Kelvin por arrefecimento magnético.
Professor Zumbühl disse: "Nós combinar dois sistemas de refrigeração, o chip pode ser reduzida para 3 mm ou menos graus Kelvin (cerca de menos 273,15 graus Celsius) otimista de que podemos usar o mesmo caminho para alcançar graus de 1 mM Kelvin '.
Os cientistas dizem: 'Fomos capazes de manter o chip em sete horas de temperatura ultra-baixa, o que é bastante bons cientistas terão bastante tempo para explorar uma série de experimentos, o que irá ajudar a compreender a física de tempo próximas do zero absoluto.' Rápido Ciência e tecnologia
