Estat actual de les comunicacions digitals sense fils Jordi Mayné

02 Tipus de comunicacions sense fils  InfraRoigs  Poca distancia de treball  Necessiten visibilitat entre les connexions  Camp d’aplicació limitat, però encara molt vigent  RadioFreqüència  Distancia de treball de mig abast  Pot travessar obstacles i parets  Camp d’aplicació molt ampli

03 Fabricants de RF

04 Estàndards ZigBee Mig Abast Automatització industrial/Casa BlueTooth Curt Abast Xarxa pocs punts Llarg Abast Xarxes d’alta velocitat Cost / Complexitat WirelessUSB Mig Abast Simple Punt-Multipunt Punt Multipunt i Xarxes Punt Multipunt UWB Curt Abast Xarxes d’alta velocitat Wireless RF (ISM band) Mig Abast Punt a Punt No fa servir cap protocol estàndard Punt a Punt

05 Posició Chipset ARC* Bluetooth x 1kbps 100kbps 1 Mbps 10 Mbps Data Rate 125kHz 13.56MHz 27MHz 315MHz 433MHz 868MHz 915MHz 868MHz 915MHz 2.4GHz 5.6GHz Consum de Current *ARC = Access Remote Control

06 Què son les bandes ISM?  ISM (Industrial, Científica i Medica)  Es treballa sense llicencia.  Freqüències permeses a Europa  – MHz  868 – 870MHz  2.4GHz  Freqüències permeses a USA  902 – 928MHz  2.4GHz  Limitacions:  Freqüències segons les regions.  Potencia de transmissió.  Cicle de servei.  Nivells d’espuris.  Enllaços de baixa velocitat de transmissió i baix cost.

Banda ISM <1GHz

08  Freqüències segons les recomanacions CEPT 70-03E, i provades sota les condicions de EN  – MHz  Màxima Potencia de Sortida: +10dBm  868 – 870MHz  Dividida en 9 sub-bandes depenent de l’aplicació  – 868.6MHz (Cicle de Servei < 1%)  – 869.2MHz (Cicle de Servei <0.1%)  25kHz entre canals o ample de banda  Màxima Potencia de Sortida: +14dBm dBm: Expressa la potència absoluta mitjançant una relació logarítmica. És el nivell de potència en decibels en relació a un nivell de referència de 1 mW. Regulacions d’Europa

09 Banda ISM a 868 MHz

010 Tipus de Modulació Digital - 1  Modulació per desplaçament d’amplitud, ASK (Amplitude Shift Keying)  OOK (On/Off Keying)

011 Tipus de Modulació Digital - 2  Modulació per desplaçament de frequencia, FSK (Frequency Shift Keying)  Modulació por desplaçament de fase, PSK (Phase Shift Keying)

012 Analog Devices – 315/433/868/915 MHz TipoModul.PotenciaHomologaciónVelocidadConsumoEncapsulado ADF7010EmisorFSK/ASK/GFSK-20dBm a +10dBmUSA76 kbps30mA a +10 bBm24 TSSOP ADF7011EmisorFSK/ASK/GFSK-20dBm a +10dBmEuropa76.8 kbps30mA a +10 bBm24 TSSOP ADF7012EmisorFSK/ASK/GFSK-16dBm a +13dBmUSA/Europa150 kbps21mA a +10 bBm24 TSSOP ADF7020Emisor/ReceptorFSK/ASK/GFSK-16dBm a +13dBmUSA/Europa200 kbps19mA a +10 bBm48 LFCSP ADF7021Emisor/Receptor2, 3, 4FSK-16dBm a +13dBmUSA/Europa25 kbps27mA a +10 bBm48 LFCSP ADF7025Emisor/ReceptorFSK-16dBm a +13dBmUSA/Europa384 kbps27mA a +10 bBm48 LFCSP

013 Infineon 315/433/868/915 MHz Infineon TX (ASK/FSK) 0 dBm RX (ASK) TX (ASK only) 0 dBm RX (ASK/FSK) TX (ASK/FSK) 10 dBm RX (ASK/FSK) TX / RX (ASK/FSK) 868 MHzTDx 5100 TDA5200TDA5210TDK 5110 TDA5220TDA MHzTDx 5100 TDA5200 TDA 5100 ATDA5210TDK 5110 TDA5220TDA MHzTDx 5101 TDA5201 TDA 5101 ATDA5211TDK 5111TDA5221TDA MHz TDA 5102TDA MHz TDA 5103 TDA 5103 A 390 MHzTDA5204

014 Freescale 315/433/868/915 MHz Freescale TipoBanda (MHz)ModulaciónAlimentaciónSensibilidad /Potencia VelocidadEncapsulad o MC33493Emisor315 a 915OOK/FSK1,9 a 3,6V+5 dBm11 kbps14 TSSOP MC33591Receptor315 – 434OOK/FSK5V-106 dBm11 kbps24 LQFP MC33592Receptor315 – 434OOK5V-106 dBm11 kbps24 LQFP MC33593Receptor OOK/FSK5V-105 dBm11 kbps24 LQFP MC33594Receptor FSK5V-106 dBm11 kbps24 LQFP MC33595Receptor315 a 915OOK/FSK2,1 a 5V-104 dBm19,2 kbps32 LQFP MC33596Receptor304 a 915OOK/FSK2,1 a 5,5V-108 dBm20 kbps32 LQFP MC33696Emisor/Receptor304 a 915OOK/FSK2,1 a 5,5V-108 dBm/ 7dBm20 kbps32 LQFP

015 Texas Instruments 315/433/868/915 MHz Frecuencia MHz Potencia Salida (dBm) Tipo de Modulación Consumo Standby (uA) Consumo Rx/Tx mA Aliment. Sensib. Encapsula do Tipo CC /433/868/ dBm a +10dBm FSK/OOK/MSK/GFSK 0.414/161.8 – dBm 20 QFN Emisor/Receptor CC /433/868/ dBm a +10dBm FSK/OOK/MSK/GFSK / – dBm 20 QFN Emisor/Receptor CC /433/868/ dBm a +10dBm FSK/OOK/MSK/GFSK 14/15,.91.8 – QFN Emisor/Receptor CC1110F8315/433/868/915 hasta +10 FSK/OOK/MSK/GFSK 0.318,9/162 – dBm 36 QFN Emisor/Receptor + Micro C51 8K CC1110F16315/433/868/915 hasta +10 FSK/OOK/MSK/GFSK 0,318,9/162 – dBm 36 QFNEmisor/Receptor + Micro C51 16K CC1110F32315/433/868/915 hasta +10 FSK/OOK/MSK/GFSK 0,318,9/162 – dBm 36 QFNEmisor/Receptor + Micro C51 32K

Banda ISM >1GHz

017 Freescale 2.4GHz Comp. externos ComunicaciónSensibilidadPotencia de salidaAlimentaciónRango de temperaturaEncapsulado MC13191/ 92 17SPI-92 dBm-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC32-pin QFN MC13201/ 02 15SPI-92 dBm-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC32-pin QFN MC13211/ 12/13 14Incluye uC S08 hasta 60KFlash -92 dBM-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC64-pin LGA

018 Texas Instruments 2.4 GHz Frecuencia MHz Potencia Salida (dBm) Tipo de Modulación Consumo Standby (uA) Consumo Rx/Tx mA Voltaje Sensibilidad Encap. Tipo CC2500 2,4 GHz-20dBm a +1dBm 2FSK/OOK/MSK/GFSK 0.412,8/21,61.8 – dBm 16 QFN Emisor/Receptor 500kbps CC2550 2,4 GHz-20dBm a +1dBm 2FSK/OOK/MSK/GFSK /22,8 1.8 – dBm 20 QFN Emisor/Receptor 500kbps CC2510F8 2,4 GHz-20dBm a +1dBm 2FSK/OOK/MSK/GFSK 0.322/232 – dBm 36 QFN Emisor/Receptor + Micro C51 8K CC2510F16 2,4 GHz-20dBm a +1dBm 2FSK/OOK/MSK/GFSK 0,322/232 – dBm 36 QFN Emisor/Receptor + Micro C51 16K CC2510F32 2,4 GHz-20dBm a +1dBm 2FSK/OOK/MSK/GFSK 0,322/232 – dBm 36 QFN Emisor/Receptor + Micro C51 32K

019 Aplicacions

Zigbee

021 Zigbee – IEEE  Zigbee  IEEE és un simple protocol de paquets de dades per xarxes sense fils lleugers.  Canal d’accés via (CSMA) Carrier Sense Multiple Access amb anti-colisió.  Reconeixement de missatge i una estructura opcional  Multi-nivell de seguretat  Tres bandes, 27 canals especificats  2.4 GHz: 16 canals, 250 kbps  MHz : 1 canals, 20 kbps  MHz: 10 canals, 40 kbps  Treballa molt be en:  Sistemes de baix consum, per controladors de latència seleccionable, sensors, monitorizació remota i equips portables. ZigBee

022 Tipus de Topologies de Xarxes Device PAN Coordinator Link Star Network Peer-to-Peer Network Mesh

023 Model de Xarxa ZigBee ZigBee End Device (RFD or FFD) ZigBee Router (FFD) ZigBee Coordinator (FFD) Mesh Link Star Link

024 Capas Zigbee APPLICATION/PROFILES MCU S/W PHY LAYER MAC LAYER NETWORK/SECURTIY LAYERS APPLICATION FRAMEWORK IEEE ZigBee Alliance Platform Application ZigBee Platform Stack MAC ZigBee or OEM Silicon

025 Solució Zigbee Freescale

026 Solució SoC (micro + transceptor) Freescale

027 Possibilitats amb ZigBee/ APS P31 … ZDO P1 ZigBee HCS08 MC13192Z PHY MAC ZigBee NWK Simple connexió sense fils HCS08MC13192 PHY Layer Simplified MAC HCS08MC PHY MAC Stack < 2.5KB Micro S08 de baix cost Stack 32KB Micro S08GB/GT60 Stack 16KB Micro S08GB/GT60 SMAC gratuït MAC gratuït Royalties sobre MC13192Z

028 Freescale 2,4GHz Comp. externos ComunicaciónSensibilidadPotencia de salidaAlimentaciónRango de temperaturaEncapsulado MC SPI-92 dBm-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC32-pin QFN MC SPI-92 dBm-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC32-pin QFN MC Incluye uC S08 60KFlash -92 dBM-27 dBm a +4 dBm2.0 a 3.4 V-40º a +85ºC64-pin LGA

029 Texas Instruments 2,4GHz Sensibilidad recepción Potencia salida transmisión Consumo Rx/TxTipoEncapsulado CC dBm0 dBm programable18,8mA / 17,4mATransmisorQLP48 CC2430 / dBm0 dBm programable27mA / 27mATransmisor SoCQLP48

030 Aplicacions

031 Aplicacions

032 Comparació de tecnologies ZigBee (WPAN)  Estàndard  250 kbps  TX: 35 mA  Standby: 3 uA  Memoria entre kB  Lighting, Sensors, RC  Perifèrics  Xarxes en Malla Bluetooth (WLAN/WPAN)  Estàndard  1 Mbps  TX: 40 mA  Standby: 200 uA  Memoria >100 kB  Reemplaçamet de cables en Telecom i Audio  Punt a multi-punt Wi-Fi (WLAN)  Estàndard  Fins a 54 Mbps  TX: 400+ mA  Standby: 20 mA  Memoria >100 kB  Enterprise, Home Access  Points, LAN Extension  Punt a multi-punt

Bluetooth

034 Historia i tecnologia  El vocable Bluetooth be de l’any 960: el rei de Dinamarca Harald Blatand II (traduït al anglès vol dir Harold Bluetooth), va unir i cristianitzà les tribus noruegues, daneses i sueques. El símbol de Bluetoooth és la unió de les runes nòrdiques H i B, així com Bluetooth intenta unir les tecnologies dels telèfons mòbils, ordinadors i d’altres perifèrics.  Bluetooth opera en una banda no llicenciada ISM de GHz que permet la transmissió de veu i dades, de forma ràpida i segura amb un rang fins a 10 metres amb 1 milivat, o 100 metres si es fa servir un amplificador amb 100 milivats. Pot transferir dades de forma asimètrica a 721 Kbps i simètricament a 432 Kbps.  Per transmetre veu son necessaris tres canals de 64 Kbps,  Per transmetre vídeo es necessari comprimir en format MPEG-4 i usar 340 Kbps per aconseguir refrescar 15 vegades per segon una pantalla VGA de 320x240 punts.  Bluetooth minimitza la interferència potencial al fer servir salts ràpids en freqüència (1600 vegades per segon).  Rango de conectivitat:  Clase 1 100m 1mW (0dBm) hasta 100mW (+20dBm)  Clase 2 10m 0,25mW (-6dBm) hasta 2,5mW (+4dBm)  Clase 3 0,1m 1mW (0dBm)

035 Arquitectura Bluetooth  Master: És el dispositiu Bluetooth que estableix i inicialitza la connexió, la sequència de control “hopping” i la temporizació dels demès dispositius colocats en el que es diu una xarxa “Piconet”.  Slave: Es el dispositiu habilitat en una Piconet. Una xarxa Piconet te un màxim de 7 esclaus.  Piconet: una xarxa fins a 8 dispusitius connectats (1 mestre + 7 esclaus).  Scatternet: xarxa formada per diferents xarxes Piconet.

036 Solució Bluetooth de ConnectBlue Tipus d’aprovacions:  EMC & Medical (Europe)  ETSI EN V1.4.1  ETSI EN V1.2.1  EN  EC  EMC (Canada, USA)  DIN EN ISO/IEC  ANSI C  FCC Public Notice DA  RSS-210  RSS-Gen  Radio (Europe):  ETSI EN V1.6.1  Radio (USA):  FCC CFR 47 Part15  Safety (world wide):  EN :2001 / IEC :2001  EN /a11: Corregendum:2004

037 Solució Bluetooth de ST Microelectronics Moduls GS-BT2416  Bluetooth v1.2, amb Clase 1 (fins 100m) i Clase 2 (fins 10m). Interface: USB/UART/I2C/PCM/SPI/GPIO. Moduls GS-BT2416  Bluetooth v1.2, con Clase 1 (hasta 100m) y Clase 2 (hasta 10m). Interface: USB/UART/I2C/PCM/SPI/GPIO.

WiFi - WLAN

039 WiFi - WLAN  Ès un sistema de comunicació sense fils.  WLAN (Wireless Local Area Network)  S’utilitza per xarxes de PC i perifèrics:  GHz  GHz  GHz  GHz  La versió mes coneguda actualment es b i es coneix amb el nom comercial de WiFi (Wireless Fidelity).  L’associació WECA s’encarrega de vigilar i certificar que els productes WiFi compleixen totes les normes i son compatible amb els dispositius comercialitzats fins aquesta data.

040 Solución WLAN ConnectBlue Tipus d’aprovacions ETSI EN & (TA EU) FCC/CFR 47, Part 15 (TA US) IC (TA Canada) EU – ENV , ENV (EMC) IEC (Env.) IEC/EN (Safety) IEC (Medical