ANT (сеть) - ANT (network)

МУРАВЕЙ
ПромышленностьБеспроводные сенсорные сети
Физический диапазон100м

МУРАВЕЙ проприетарный (но открытый доступ ) многоадресная передача беспроводная сенсорная сеть технология, разработанная и проданная ANT Wireless (подразделение Garmin Канада).[1] Он в основном используется для датчиков спорта и фитнеса. ANT был представлен компанией Dynastream Innovations в 2003 году, за ним последовал стандарт с низким энергопотреблением ANT + в 2004 году, до того как Dynastream была куплена компанией Garmin в 2006 году.[2]

ANT определяет беспроводную связь стек протоколов что позволяет оборудованию работать в 2.4 ГГц Группа ISM общаться, устанавливая стандартные правила сосуществования, представления данных, сигнализации, аутентификация, и обнаружение ошибок.[3] Концептуально он похож на Bluetooth с низким энергопотреблением, но ориентирован на использование с датчиками.

Обзор

С питанием от ANT узлы способны действовать как источники или поглотители в беспроводная сенсорная сеть одновременно. Это означает, что узлы могут действовать как передатчики, приемники или приемопередатчики для маршрутизации трафика к другим узлам. Кроме того, каждый узел может определять, когда передавать, на основе активности своих соседей.[3]

Типичные области применения

ANT в первую очередь встроен в датчики для занятий спортом и фитнесом, хотя может дополнительно использоваться для других целей. В трансиверы встроены в такое оборудование, как частота сердцебиения мониторы, часы, велосипедные измерители мощности, каденция метров, и расстояние и скорость мониторы для формирования беспроводных персональные сети (PAN) мониторинг производительности пользователя.[нужна цитата ] ANT Wireless пытается диверсифицировать приложения протокола в других секторах, включая здравоохранение, Домашняя автоматизация, и промышленные приложения. По состоянию на ноябрь 2020 года на сайте ANT перечислены почти 200 брендов, использующих технологию ANT.[4]

Техническая информация

ANT может быть настроен на длительное пребывание в «спящем» режиме с низким энергопотреблением (потребление тока порядка микроампер), кратковременное пробуждение для связи (когда потребление достигает пика 22 мА (при -5дБ ) во время приема и 13,5 мА (при -5 дБ) во время передачи)[5] и вернитесь в спящий режим. Среднее потребление тока при низкой скорости передачи сообщений на некоторых устройствах составляет менее 60 мкА.[5]

Каждый канал ANT состоит из одного или нескольких передающих узлов и одного или нескольких принимающих узлов, в зависимости от топологии сети. Любой узел может передавать или принимать, поэтому каналы являются двунаправленными.[6]

ANT поддерживает три типа обмена сообщениями: широковещательные, подтвержденные и пакетные. Широковещательная передача - это односторонняя связь от одного узла к другому (или многим). Принимающий узел (-ы) не передает подтверждения, но принимающий узел все еще может отправлять сообщения обратно передающему узлу. Этот метод подходит для датчик приложений и является наиболее экономичным методом работы.[6]

Подтвержденное сообщение подтверждает получение данных пакеты. Передатчик информируется об успехе или неудаче, хотя повторных передач нет. Этот метод подходит для управления приложениями.[6]

ANT также может использоваться для пакетной передачи сообщений; это метод передачи нескольких сообщений с использованием полных данных пропускная способность и работает до завершения. Принимающий узел подтверждает получение и сообщает о поврежденных пакетах, которые передатчик затем повторно отправляет. Пакеты пронумерованы по порядку для отслеживания. Этот метод подходит для передачи блоков данных, когда целостность данных имеет первостепенное значение.[6]

Сравнение с другими протоколами

ANT был разработан для сенсорных сетей с низкой скоростью передачи данных и энергопотреблением концептуально аналогично (но не совместимо с) Bluetooth с низким энергопотреблением.[3] Это контрастирует с обычным Bluetooth, который был разработан для приложений с относительно высокой скоростью передачи данных, таких как потоковая передача звука для наушников с низким энергопотреблением.

ANT использует адаптивную изохронную передачу[7] чтобы позволить множеству устройств ANT обмениваться данными одновременно без помех друг от друга, в отличие от Bluetooth LE, который поддерживает неограниченное количество узлов через разбросанные и вещание между устройствами.

МУРАВЕЙZ-волнаBluetoothBluetooth LEZigBee
СтандартизацияПроприетарныйПроприетарныйСтандартСтандартСтандарт
ТопологииТочка-точка, звезда, дерево, сетка[3]СеткаТочка-точка, scatternetТочка-точка, звезда, сеткаСетка
Группа2,4 ГГц2,4 ГГц и 900 МГц (незначительно варьируется в зависимости от страны)2,4 ГГц2,4 ГГц2,4 ГГц (+ суб-ГГц для ZigBee PRO)
Классифицировать30 метров при 0 дБм[8]10-100 метров1–100 метров10–600 метров в воздухе (Bluetooth 5)10–100 метров
Максимальная скорость передачи данныхBroadcast / Ack - 200 Гц[9] × 8 байтов × 8 бит = 12,8 кбит / с

Burst - 20 кбит / с[9]
Advanced Burst - 60 кбит / с[9]

100 кбит / с1-3 Мбит / с[8]125 кбит / с, 250 кбит / с, 500 кбит / с, 1 Мбит / с,[8] 2 Мбит / с (Bluetooth 5 PHY скоростей)250 кбит / с (на 2,4 ГГц)
Пропускная способность приложенияОт 0,5 Гц до 200 Гц (8 байтов данных)[9]0,7-2,1 Мбит / с[8]305 кбит / с[8] (Bluetooth 4.0)
Максимальное количество узлов в пикосети65533 на общий канал (8 общих каналов) [8]232 устройства в сети1 раковина и 7 активных датчиков, 200+ неактивных[8]1 раковина и 7 датчиков (но скаттернет безлимитный),[8] сетка - 32767[10]звезда - 65536[8]
БезопасностьAES-128 и 64-битный ключAES-12856-128 битный ключAES-128AES-128
МодуляцияGFSKФСКGFSKGFSKOQPSK

Помехоустойчивость

МУРАВЕЙ, ZigBee, Bluetooth, Вай фай, а некоторые беспроводные телефоны все используют диапазон 2,4 ГГц (а также 868- и 915 МГц для региональных вариантов в последнем случае), наряду с собственными формами беспроводной Ethernet и беспроводной USB.[нужна цитата ]

Wi-Fi / ZigBee и Bluetooth используют Спектр распространения прямой последовательности (DSSS) и Спектр распространения со скачкообразной перестройкой частоты (FHSS) соответственно для поддержания честность беспроводной связи.[11]

ANT использует адаптивный изохронный сетевая технология для обеспечения сосуществования с другими устройствами ANT. Эта схема обеспечивает возможность для каждой передачи происходить во временном интервале без помех в определенной полосе частот. Радиостанция передает менее 150 мкс на сообщение, что позволяет разделить один канал на сотни временных интервалов. Период обмена сообщениями ANT (время между каждым узлом, передающим свои данные) определяет, сколько временных интервалов доступно.[12]

Адаптивная изохронная схема ANT не требует главных часов. Передатчики начинают широковещательную передачу через равные промежутки времени, но затем изменяют время передачи, если в конкретном временном интервале обнаруживаются помехи от соседа. Эта гибкость позволяет ANT адаптироваться к неблагоприятным условиям, но гарантирует отсутствие накладных расходов при отсутствии помех.[нужна цитата ]

Если в радиосреде очень много людей, ANT может использовать частотную гибкость, чтобы приложение микроконтроллер -управляемый «скачок» на альтернативный канал 1 МГц в полосе 2,4 ГГц, который затем может быть разделен на временные интервалы.[нужна цитата ]

ANT +

ANT +, представленный в 2004 году как «первый стандарт беспроводной связи со сверхнизким энергопотреблением»,[2] - это функция взаимодействия, которую можно добавить в базовый протокол ANT. Эта стандартизация позволяет объединить в сеть близлежащие устройства ANT + для облегчения открытого сбора и интерпретации данных датчиков. Например, устройства для мониторинга фитнеса с поддержкой ANT +, такие как пульсометры, шагомеры, мониторы скорости и весы, могут работать вместе, чтобы собирать и отслеживать показатели производительности.[13]

ANT + разработан и поддерживается ANT + Alliance, которым управляет ANT Wireless, подразделение Dynastream Innovations, принадлежащее Garmin.[14] ANT + используется в линейке оборудования Garmin для фитнес-мониторинга. Он также используется программой Garmin's Chirp, геокешинг устройство для регистрации и оповещения ближайших участников.[15]

Устройства ANT + требуют сертификации ANT + Alliance для обеспечения соответствия стандартным профилям устройств. У каждого профиля устройства есть значок, который можно использовать для визуального сопоставления совместимых устройств, использующих одни и те же профили устройств.[4]

Спецификация ANT + общедоступна. В DEF CON В 2019 году хакер Брэд Диксон продемонстрировал инструмент для изменения данных ANT +, передаваемых через USB за обман в электронный велосипед.[16]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Компания Garmin улучшает свои товары для здоровья и фитнеса с приобретением Dynastream». Информационная неделя. 12 января 2006 г.
  2. ^ а б Фахми, Хоссам Махмуд Ахмад (2 марта 2016 г.). Беспроводные сенсорные сети: концепции, приложения, эксперименты и анализ. Springer. ISBN  9789811004124.
  3. ^ а б c d Лу Френзель (29 ноября 2012 г.). «В чем разница между Bluetooth Low Energy и ANT?». Дизайн электроники.
  4. ^ а б "Справочник - ЭТО МУРАВЬЕД". www.thisisant.com. Получено 25 апреля 2019.
  5. ^ а б «Фигурки Nordic Semiconductor для nRF24AP1». Nordic Semiconductor. Архивировано из оригинал 29 октября 2007 г.. Получено 11 декабря 2007.
  6. ^ а б c d Хсиби, Сабри; Идуди, Ханен; Ван ден Босше, Адриан; Сайдан, Лейла Аззуз (2013). «Презентация и анализ новой технологии маломощной беспроводной сенсорной сети» (PDF). Международный журнал цифровой информации и беспроводной связи. 3 (1): 75–86.[постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ http://patft.uspto.gov/netacgi/nph-Parser?Sect1=PTO1&Sect2=HITOFF&d=PALL&p=1&u=%2Fnetahtml%2FPTO%2Fsrchnum.htm&r=1&f=G&l=50&s1=8774072=PN/8774072&PN. = PN / 8774072[постоянная мертвая ссылка ][требуется полная цитата ]
  8. ^ а б c d е ж грамм час я Томас Осебо. "Коммуникация ближнего поля, Bluetooth, ZigBee и ANT + конспекты лекций" (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 4 марта 2016 г.. Получено 28 апреля 2015.
  9. ^ а б c d «Это ANT - общие часто задаваемые вопросы».
  10. ^ «Глоссарий терминов по сетке Bluetooth - ограничения». www.bluetooth.com. Получено 19 июля 2017.
  11. ^ Вудингс, Райан; Герриор, Марк (1 июля 2006 г.). «Предотвращение помех в диапазоне ISM 2,4 ГГц». EE Times.
  12. ^ http://dkc1.digikey.com/us/en/tod/Dynastream/Protocol-Basics_NoAudio/Protocol-Basics_NoAudio.html[требуется полная цитата ][постоянная мертвая ссылка ]
  13. ^ «Объяснение вариантов подключения». ANT + объяснил. 27 октября 2015 г.
  14. ^ «О нас - ЭТО МУРАВЬИН». www.thisisant.com. Получено 25 апреля 2019.
  15. ^ «Чириканье Garmin и ANT + Alliance | Поддержка Garmin». support.garmin.com. Получено 25 апреля 2019.
  16. ^ Диксон, Брэд (2019). «Мошенничество в киберспорте. Как жульничать в виртуальном велоспорте - конференция DEF CON 27». YouTube. DEF CON. Получено 23 января 2020.

внешняя ссылка