Trådlös kommunikation - Institutionen för tillämpad fysik och elektronik

advertisement
Tekniska högskolan - Umeå Universitet
Institutionen för Tillämpad Fysik & Elektronik
Wearable Computers, D, 10p, 2003
2003-10-10
Björne Lindberg
Ulf Brydstén
Lars Karlsson
Trådlös Kommunikation
Jan Svensson
[email protected]
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Abstract
I denna rapport beskrivs och jämförs de olika trådlösa teknologierna: IR, WLAN
Blåtand, Laser och GPRS. Rapportens syfte är att tjäna som underlag vid beslut
om vilken trådlös teknik man skall använda sig av när man designar ett system
som på ett eller annat vis skall utbyta information med andra system. Frekvensspektrat och problemen med det trådlösa mediet behandlas också. I slutet
diskuteras den trådlösa fronten. Rapporten avslutas med ett fiktivt praktikfall
rörande ett kommunikationssystem till Volvo Lastvagnar, Umeå.
Key Words
IR, WLAN, Blåtand, Laser, GPRS, trådlös kommunikation, trådlös teknik, trådlösa
nätverk, trådlösa mediet, överföringshastighet, bandbredd, störningskänslighet, säkerhet,
reflexion, diffraktion, refraktion, scattering
2
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Innehållsförteckning
Inledning ……………………………………………………………….....
4
Kommunikationens grunder …………………………………………....
4
Definition av trådlös kommunikation ………………………………….
4
Trådlös vs trådbunden kommunikation ………………………………..
5
Fördelar med trådbunden kommunikation …………………………….
5
Fördelar med trådlös kommunikation …………………………………
5
Det elektromagnetiska frekvensspektrat ……………………………….
5
Vågutbredning och relaterade problem ………………………………...
6
Olika typer av trådlösa tekniker ………………………………………...
7
IR-kommunikation ……………………………………………………….
8
Laser-kommunikation .…………………………………………………..
9
Radio-kommunikation …………………………………………………...
11
Blåtand ………………………………………………………………...
11
WLAN ………………………………………………………………...
13
GPRS över GSM ………………………………………………………
15
Trådlösa Fronten …………………………………………………………
16
Sammanfattning ………………………………………………………….
17
Referenser ………………………………………………………………...
18
Praktikfall Volvo Lastvagnar …………………………………………...
19
3
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Inledning
I dagens inbyggda system vill man ofta ha möjligheten att på ett enkelt sätt
överföra data mellan det inbyggda systemet och en stationär PC eller annat
system. Det kan handla om överföring över korta eller långa distanser. När man
designar sitt system kan man välja att göra kommunikationsdelen trådbunden eller
trådlös. Väljer man att göra den trådlös finns det ett stort utbud av teknologier att
välja bland. Frågan man ställer sig är vilken typ av trådlös kommunikationsteknik
man skall använda sig av? Vad passar bäst till just mitt system, min applikation?
Vilka fördelar erbjuder den trådlösa tekniken och vilka är problemen? I denna
rapport görs ett försök att utreda dessa frågor.
Kommunikationens grunder
För att kommunikation skall fungera krävs att vissa förutsättningar är uppfyllda.
Nedan listas dessa grundpelare som är ett krav för varje kommunikationssystem
och som läsaren skall ha med sig i sin fortsatta läsning (En analogi med hur
människan kommunicerar kan observeras) [8].
1. Det måste existera en sändare, en mottagare, en kanal att kommunicera
över samt information som skall skickas mellan sändare och mottagare.
2. Båda parter måste stå i förbindelse med varandra (höra varandra).
3. Kommunikationen måste ske med ett språk som båda förstår.
4. De kommunicerande parterna får ej ”prata i mun på varandra” utan måste
vara överens om vem som skall tala och vem som skall lyssna.
5. Parterna får ej prata för snabbt så att missförstånd uppstår, eller för
långsamt, så att den andre ledsnar och avbryter kommunikationen.
6. Det måste finnas ett sätt att kontrollera och bekräfta att informationen
kommit fram och blivit förstådd.
Dessa punkter är a och o i kommunikation och är något som utvecklaren av
kommunikationssystemen måste ta hänsyn till. Det skall visa sig att olika system
hanterar dessa punkter på olika sätt.
Definition av trådlös kommunikation
Innan man fortsätter med läsningen kan det vara bra att definiera upp vad som
menas med trådlös kommunikation. Den generella tekniska definitionen av
"trådlös kommunikation" och den som används i denna rapport är:
”kommunikation över etern med hjälp av elektromagnetiska vågor”. Trådlös
4
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
kommunikation skulle kunna innefatta kommunikation genom tex röksignaler,
doftsignaler, djungeltrummor och vanligt tal. Dessa går dock under beteckningen
akustiska signaler och behandlas inte här. [5]
Trådbunden vs trådlös kommunikation
Innan man bestämmer sig om man skall göra kommunikationsdelen trådbunden
eller trådlös kan det vara intressant att titta på respektive för- och nackdelar.
Fördelar med trådbunden kommunikation
Att använda trådbunden teknik innebär att man till en given signal har dedikerat
det fysiska mediet mellan sändare och mottagare. Man tvingar således signalen att
följa mediet vilken därigenom hindras från att beblanda sig med andra signaler.
Detta löser massa problem. Man behöver inte dela på mediet med andra signaler
på samma sätt som vid trådlös kommunikation. Man slipper frekvensplanering,
avancerade, kanalkodningar etc. Med de senaste teknikerna som tex USB 2.0 kan
dessutom väldigt stora datamängder överföras på kort tid. Detta är den
huvudsakliga fördelen med att använda trådbunden kommunikation, dvs
överlägsen dataöverföringshastighet. Med trådbunden teknik behöver man heller
aldrig tänka på att söka licenser och ha dyra abonnemang som vid vissa trådlösa
lösningar. Exempel på trådbundna tekniker är RS-232, firewire och USB. [4]
Fördelar med trådlös kommunikation
Vi lever i ett mobilt samhälle och idag förflyttar vi oss geografiskt mer än
någonsin. Bärbara datorer, bärbara mätsystem, PDA:er och mobiltelefoner är det
snabbast växande segmentet inom datorindustrin [9]. Vi kräver tillgång till alla
services som vi tidigare bara haft via trådbundna stationära lösningar. Services
som Internet, mail, telefoni, sms är några av de mest använda och som önskas i
ovan nämnda bärbara system. Vi mer eller mindre kräver av tekniken att den låter
oss slippa de förhatliga kablarna. Med trådlös kommunikation uppnår man en helt
annan flexibilitet, mobilitet och skalbarhet som trådbunden teknik inte kan
erbjuda. [11]
Det elektromagnetiska frekvensspektrat
Det elektromagnetiska frekvensspektrat är en naturlig, ändlig, begränsad resurs
och utgör den fysiska kanal som används vid trådlös kommunikation. Det har
olika egenskaper beroende på var i spektrat man befinner sig. De
elektromagnetiska vågorna sträcker sig från de längsta radiovågorna till den
kortaste strålningen: gammastrålning. Frekvenser över 3 GHz dämpas kraftigt av
5
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
föremål som tex byggnader. För att komma runt dessa problem kan speglar
användas. Vid frekvenser över 20 GHz börjar även nederbörd att påverka
vågornas utbredning. Partikelegenskaperna ökar och vågegenskaperna avtar desto
högre upp i spektrat man kommer [5].
Bandnamn
Vanlig benämn. Frekvens
Gamma
Röntgen
Ultraviolett (UV)
Synligt ljus
Infrarött ljus (IR)
Extremely High Frequency (EHF)
Super High Frequency (SHF)
Ultra High Frequency (UHF)
Very High Frequency (VHF)
High Frequency (HF)
Medium Frequency (MF)
Low Frequency (LF)
Very Low Frequency (VLF)
Extremely Low Frequency (ELF)
Gammastrålning
Röntgenstrålning
Ultraviolett strålning
Synligt ljus
Infrarött ljus
Mikrovågor
Mikrovågor
Mikrovågor
Radiovågor
Radiovågor
Radiovågor
Radiovågor
Radiovågor
Ljudvågor
300PHz->
30PHz-300PHz
3PHz-30PHz
300THz-3PHz
300GHz-300THz
30-300GHz
3-30GHz
300-3000MHz
30-300MHz
3-30MHz
300-3000kHz
30-300kHz
3kHz-30kHz
300Hz-3kHz
Teknologier
Laser
Laser
Laser, IR
MW
MW,Sat,802.11a, HiL
GPRS, BT, WLAN
Kortvågsradio
UndervattensCom
Djungeltrumma
Vågutbredning och relaterade problem
En sändare består i princip av en antenn, som är kopplad till en strömkälla. Då
uppstår ett elektromagnetiskt fält, som genererar vågor med en viss frekvens. Ju
längre bärvåg man vill skicka iväg, desto längre måste antennen vara. Längre
radiovågor har lättare att följa jordytan. För korta vågor är räckvidden i princip
densamma som den optiska sikten [11].
Utbredning av elektromagnetiska vågor i rymden är olik utbredningen i kablar.
Signalutbredningen i kablar sker endimensionellt och tappar på så vis ingen
energi, förutom eventuell absorbtion i kabeln. I trådlös överföring breder vågorna
ut sig sfärsikt i tre dimensioner. För att lagen om energikonservation skall vara
uppfylld så måste signalen tappa energi vartefter den utbreder sig, s.k. Pathloss.
För varje fördubbling av avstånd mellan sändare o mottagare så minskas signalen
med 6 dB. För alla frekvenser upp till mm-vågsfrekvenser så är denna
frirymdförlust den viktigaste källan till signalförlust. Detta är också den
huvudsakliga anledningen till att trådlös överföring kräver mer energi för att
generera och överföra en signal. Ett annat problem som man brottats med är att
eliminera olika typer av brus. Med dagens avancerade signalbehandlig kan man
dock påstå att man klarar att hantera detta på en tillfredställande nivå. När
signalvågor som färdas i den fria rymden på något vis hindras eller blockeras så
6
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
uppstår nya vågor som resultat. Man skiljer mellan 4 typer av interaktioner.
Reflektion, refraktion and diffraktion och scattering [7, 9].
Figur 1: Reflektion, refraktion och diffraktion
1.Reflektion. Detta inträffar när en våg träffar ett plant/slätt objekt. Vågen
reflekteras, dvs vågen fortsätter med samma hastighet men med annan riktning.
2.Refraktion. Detta inträffar när en våg inträder i ett medium med annan
våghastighet. Både hastighet och riktning påverkas.
3.Diffraktion. Detta inträffar när en våg träffar en kant. Vågen har en fallenhet att
böja sig vid kanten och därmed få en annan riktning. Denna egenskap är starkt
frekvensberoende. Desto högre frekvens desto mindre diffraktion. Väldigt höga
frekvenser böjer sig inte alls. Ex ljus.
4.Scattering. Uppsamlingsnamn för alla interaktioner som är för komplex att
beskriva med reflektion, refraktion och diffraktion. Scattering är starkt
frekvensberoende. Vanligen så ökar det med frekvensen [9].
Olika typer av trådlösa tekniker
Det finns många trådlösa tekniker att välja mellan. De tekniker som jag valt att
behandla tillhör de vanligaste: WLAN, Bluetooth, IR, Laser samt GPRS över
GSM. Först beskriver jag tekniken allmänt, därefter har jag i slutet av varje teknik
sammanställt en tabell med viktiga fakta vars syfte är att tjäna som underlag för
jämförelse av de olika teknikerna.
När man designar sitt system finns det flera variabler som påverkar vilken teknik
som är lämplig. Skall man tex bygga ett litet system så får Kom-utrustningen inte
vara stor och otymplig. Är det fråga om långväga kommunikation måste man ha
lång räckvidd etc. Jag har valt att jämföra systemen på följande punkter:








Systemets storlek
Störningskänslighet
Säkerhet
Licenser, abonnemang
Pris, Ekonomi
Räckvidd
Dataöverföringshastighet
Multikommunikation/Singelkommunikation
7
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Infrarött ljus
lnfrarött ljus ligger precis utanför det synliga spektrat. Överföring av data med
sådant ljus kräver en koncentrerad stråle, som innehåller informationen. Strålen
skickas från en sändare till en mottagare, med det undantaget att både den
sändande enheten och den mottagande enheten måste vara utrustade med varsin
sändare (transmitter) och mottagare (receiver). Man pratar därför om att irprodukter är transceivers, alltså en kombination av sändare och mottagare.
IR-Teknik kräver fri sikt mellan sändare och mottagare. Detta beror på ljusets
egenskaper, dvs att ljus inte kan lysa genom väggar och svänga runt hörn.
Omgivningens ljus stör dessutom ljusstrålen. Även moln, dimma och dis är stora
hinder. Tekniken är därför mest lämplig för överföring på kortare avstånd, upp till
50 meter. IrDA-standarden med versionsnummer 1.1, tillåter ännu så länge bara 4
Mbps med en möjlig utbyggnad till 16 Mbps.
Det förekommer två huvudtyper av IR-teknik: aktiv teknik, där en IR-emitterande
strålningskälla används (ex fjärrkontroll) och passiv teknik, där man utnyttjar IRstrålningen som objektet sänder ut (ex värmekameror). Infrarött ljus kan också
användas i ett WLAN och ge oss nästan lika bra prestanda som ett konventionellt
LAN. Det problem vi möter är att det maximala avståndet mellan sändare och
mottagare är 10-20 meter. Dessutom får som tidigare nämnts inte något föremål
befinna sig i vägen [20].
Infraröd överföring i det fysiska lagret
Infraröd överföring bygger på att man sänder infrarött ljus i pulser som skapats av
en IR-diod. Vanligtvis använder man våglängderna 850nm till 950nm och en
uteffekt på 2 Watt. Vid överföring av data använder man någon av de 3
metoderna: Direct modulation, Pulse-position modulation, Carrier modulation.
 Direct modulation
Binär etta = diod på, binär nolla = diod av. Dataströmmen måste kodas med
t.ex. Manchester-encoding för att sändare och mottagare ska kunna
upprätthålla klock- och bitsynkronisering.
 Pulse-position modulation
Ett optiskt filter hos mottagaren minskar solljus och reflexer. Detta minskar
effektbehovet hos sändardioden. Bitströmmen delas upp i symboler om N
bitar och varje symbol sänds i en av 2^N tidsluckor. Vanligt är 4 bitar och 16
tidsluckor, vilket ger cirka 2 Mbps. Högre datahastighet kräver equalizer för
multi-path-dispersion samt att man höjer "off signal level" hos fotodioden.
 Carrier modulation
Modulerar en bärvåg på samma sätt som inom radio med t.ex. FSK (frequency
shift keying) eller PSK (phase shift keying).
8
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Mottagaren kan då filtrera signalen med både optiskt- och elektroniskt filter före
demoduleringen. Ger ca 2-4 Mbps. Hastigheter kring 10 Mbps kan uppnås, men
multipath-fenomen måste då kringgås (t.ex. genom multi-subcarrier modulation).
IR-KOMMUNIKATION
Systemets storlek: IR-teknik lämpar sig för både stora, små och bärbara
system. IR-dioder, trancievers finns i både stora och små format och
komponenterna som behövs har låg vikt.
Störningskällor: IR-kommunikation kräver fri sikt mellan sändare och
mottagare och klarar ej hinder som dimma, dis och optiska hinder som tex
byggnader. IR-Teknik störs av vanligt solljus och kan inte användas utomhus.
Säkerhet – IR-kommunikation ger bra grundsäkerhet genom att en ljusstråle är
svår att avlyssna utan att bryta eller förvränga. Kryptering på applikationsnivå
kan användas som komplement.
Licenser, abonnemang – IR-kommunikation använder IR-bandet som ligger
på 300GHz-300THz. Dessa är oreglerade och därmed licensbefriade.
Räckvidd: ca 1km
Dataöverföringshastighet: Högst 16 Mbit/s (VFIR)
Multi-/Singelkommunikation: IR applikationsområden är som point to point
kabelersättning. Även point-multipoint existerar genom ofokuserat ljus.WLAN
Problem: Tekniken är universell, välbeprövad och lättanvänd och inga direkta
problem finns annat än att den kräver fri sikt mellan sändare och mottagare.
Pris, Ekonomi: IR-utrustning är mycket billig.
Applikationsområden: Lämpliga applikationsområden är överföring av data
mellan mätutrustning, modem, kameror, PDA:er, klockor etc. IR-teknik passar
sämre i mobila lösningar genom att sändare och mottagare hela tiden måste se
varandra med en riktad stråle.
Laserkommunikation
Laserkommunikation är enkelt förklarat kommunikation genom användning av
laserljus. I många avseenden liknar laserkommunikation och radiokommunikation
varandra. I båda fallen används elektromagnetiska vågor, om än inom helt olika
frekvensområden. Laserstrålen används som bärvåg och moduleras med en
underbärvåg, där informationen finns.
Men om en laser är en ljuskälla, vad gör denna speciellt lämplig för
kommunikation? Varför inte använda vilken ljuskälla som helst? Jo, det går i
princip, men med laserljus går det väldigt mycket bättre. Laserljus genom
glasfiberkablar är en sentida tillämpning inom teletekniken, men det går faktiskt
9
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
också att kommunicera på en laserstråle t.ex. genom luften och då över
förvånansvärt stora avstånd. Just det gör LaserCom lämpligt för kommunikation,
som både innehåller laser, optik och elektronik. Det faktum att en laser alstrar
ljus med endast en viss färg, är en fördel vid LaserCom. Det möjliggör
användning av mottagningsutrustning, som är okänslig för andra färger än just
den som används för den aktuella kommunikationen. Med det blir interferensen
med alla andra färger mindre och mottagningen klarare. Än viktigare är, att ljuset
från en laser dämpas obetydligt på vägen genom det medium som utbredningen
sker. Det beror på att laserljus är koherent, d.v.s alla ljusvågor som lämnar lasern
har exakt samma frekvens och exakt samma fasläge (de svänger i samma takt och
åt samma håll). Det är anledningen till att ljuset även från en liten laser kan ses på
långt håll.
LASER
Systemets storlek: Laserteknik lämpar sig i dagsläget bäst för stora system, ej
bärbara system. Eftersom tekniken innehåller optik, linser etc vilka är stora i sig
så blir även kommunikationssystemet som helhet stort och klumpigt.
Störningskällor: Laserkommunikation klarar hinder som dimma och elektromagnetiska störningar Endast helt ogenomskinligt material kan stoppa strålen.
Säkerhet – Laserkommunikation ger bra grundsäkerhet genom att en ljusstråle
är svår att avlyssna av utan att bryta eller förvränga. Kryptering på applikationsnivå kan användas som komplement.
Licenser, abonnemang – Laserkommunikation använder de 3 frekvensbanden
IR, Ljus, UV vilka samtliga är oreglerade och därmed licensbefriade. Inga
abonnemang behövs.
Räckvidd: ca 32 mil praktiskt, Teoretiskt 100 Mil.
Dataöverföringshastighet: ca 155 Mbit/s vid max 5 km
Multi-/Singelkommunikation: Lasers applikationsområden är mestadels point
to point. Det går att bygga point to multipoint men det är ovanligt
Problem: Sändare och mottagare måste vara mycket stabilt förankrade och
systemet måste ha fina kallibreringsmöjligheter. Problem att rikta in lasern
första gången är stor.
Pris, Ekonomi: Laserutrustning är relativt dyr, kräver laserdioder med låg
divergens samt bra optik.
Applikationsområden: Laserteknik passar bra vid stora system som kräver
säkra överföringar vid eländig terräng. Laserteknik passar sämre i mobila
lösningar genom att stabilisation och noggrann riktning av laser mellan sändare
och mottagare är så viktig.
10
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Blåtand
Blåtand använder radiovågor i frekvensbandet 2.4 GHz som sändningsmedium.
Dessa kan, till skillnad från infrarött ljus som IR-kommunikation använder sig av,
färdas runt och i viss mån även genom föremål. De har således större räckvidd
och är därmed svårare att kontrollera. Blåtand används i distribuerade nätverk och
är designat för snabba, enkla och trådlösa förbindelser vid låg bandbredd.
Blåtandsenheter behöver, eftersom de använder radiovågor, inte ”se” enheten de
ska ansluta till och kan således användas genom till exempel väggar. Upp till åtta
blåtandsenheter kan tillsammans bilda ett enkelt distribuerat nät som kallas
pikonät.
Ett piconät består av en master och en eller flera slavar. Mastern kontrollerar
slavarnas tillgång till radiokanalen. En slav i ett piconät kan delta i andra piconät,
antingen som master eller som slav. När två piconät har överlappande täckning
kallas det ett scatternät. Blåtand med effekten 1mW, som är vanligast, kan
överföra information simultant till flera olika enheter inom en 10-meters
radiosfär. Alla piconät i en sådan radiosfär har ett eget frekvensband för att inte
störa varandra. Av samma anledning har varje piconät varsin
frekvenshoppningssekvens. Enheter som deltar i flera nät tar del av den lämpliga
sekvensen via TDMA (”Time Division Multiple Access”). TDMA är ett digitalt
transportschema där enheternas sänd och mottagningssignaler begränsas till
särskilda tidsslussar. Blåtandsenhetens radio kan inte sända och ta emot
information samtidigt utan växlar mellan dessa aktiviteter. Det sker enligt ett visst
mönster och medför att blåtandsenheterna måste passera vissa tillstånd när ett
piconät upprättas.
Blåtands hårdvara kan delas upp i två delar. Dessa är radio- respektive länkmodulen. Radiomodulen skapar radiovågor i frekvensbandet 2,4 GHz, som är ett
licensfritt, så kallat ISM-band (Industrial Scientific Medicine). Länkmodulen
ansvarar för att beräkna hoppsekvensen. Till denna beräkning används masterns
48-bitars
enhetsadress.
Länkmodulen
ansvarar
även
för
felkorrigeringsprocesserna i Blåtand. Dessa är FEC (”Forward ErrorCorrection
scheme”) och ARQ (”Automatic Retransmission request”). Syftet med FEC är att
rätta till fel när de uppstår och reducera antalet återsändningar. ARQ ser till att
informationen fortsätter att skickas antingen tills en bekräftelse på lyckad
sändning skickats tillbaka eller en förutbestämd tidsperiod har utlöpt. Dessutom
bifogas en CRC- (”Cyclic Redundancy Check”) till varje paket. CRC är en
kontrollsumma som beräknas på de data som skickas. CRC visar att inget gått fel i
överföringen, men ger inte något bra integritetsskydd eftersom det är lätt att skapa
en ny CRC som stämmer med ett modifierat meddelande. Många
blåtandsmottagare sätter sina binära 1/0 beslutströsklar till ett värde som baserats
på antagandet att informationen innehåller ungefär samma antal ettor och nollor.
11
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Om till exempel ett stort antal ettor tas emot är det av intresse att veta om det
beror på att det faktiskt har skickats ett stort antal ettor eller om bärarströmmen är
för stark och därför ger många falska positiva utslag. Genom att ha ungefär lika
många ettor som nollor kan det kontrolleras. För att uppnå denna balans och
minska mängden redundanta data som sänds, används en metod som kallas
vitning (”data whitening”, på engelska). Datavitning sker efter felkontrolleringsprocesserna.
BLÅTAND
Systemets storlek: Blåtands-teknik är designad för små system men lämpar sig
även för stora och bärbara system. Blåtandsenheterna på marknaden idag är
relativt små och de utvecklas ständigt. De har dessutom relativt låg vikt.
Störningskällor: Blåtandskommunikation kommunicerar med radiovågor och
klarar därför optiska hinder som dimma, husväggar etc. Blåtand kan störas av
WLAN och mikrovågsugnar, detta pga att dessa använder samma
frekvensområde. 2,4 GHz, för övrigt okänslig för elektromagnetisk störningar
Säkerhet – Blåtand har inbyggd säkerhet genom stöd för Autenticiering,
Authorization samt strömkryptering. Kryptering på applikationsnivå kan
användas som komplement.
Licenser, abonnemang – Blåtandskommunikation använder ISM-bandet som
ligger på 2,4GHz. Detta är licensbefriat. Inget abonnemang krävs heller.
Räckvidd: ca 10cm-10m (max 100m vid starkare sändare)
Dataöverföringshastighet: Blåtand har nominella hastigheten 1 Mb/s men
klarar i praktiken bara 721 kb/s på upp till 10 meters avstånd.
Multi-/Singelkommunikation: Blåtand är designad för point-multipoint
kommunikation. En enhet kan kommunicera med flera enheter.
Problem: Tekniken är lättanvänd och inga direkta problem finns.
Pris, Ekonomi: Blåtand-utrustning är baserad på lågkostnadsradioteknik och är
således relativt billig.
Applikationsområden: Lämpliga applikationsområden är överföring av data
mellan mätutrustning, headsets, modem, kameror, PDA:er, etc. Blåtand passar
bra i mobila lösningar genom att sändare och mottagare inte behöver ”se
varandra”.
12
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
WLAN 802.11b
Den i dagsläget vanligaste standarden för trådlösa nätverk heter 802.11b och
bygger på den tidigare standarden 802.11. Syftet med en gemensam standard är
att ge trådlösa nätverk samma robusthet som kablade Ethernet-nätverk.
Protokollet CSMA/CD används där för avlyssning av mediet vid flera användare.
Protokollet redogör i detalj för kollisionshantering och omdirigering av trafiken.
Det fungerar så att en enhet lyssnar efter bärvåg innan den sänder och avbryter
genast sändningen vid kollision.
Eftersom enheter i 802.11 inte kan lyssna och sända samtidigt är kollisionshantering inte möjligt. Protokollet som används i stället heter CSMA/CA
(”Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance”). Det skickar tillbaka
ett extra paket för att bekräfta mottagande av sända paket, det kallas ACK
(”explicit packet ACKnowlegment”). Om inte en ACK-paket har mottagits av
sändaren efter en viss tid antas en kollision ha skett och paketet skickas igen.
WLAN används både i adhoc- och infrastrukturnätverk [6].
För att hindra användare som inte är autentiserade från att få tillgång till nätverket
samt skydda dataströmmar i WLAN, används en strömkryptovariant som kallas
WEP (”Wired Equivalent Privacy”). Det meddelande som ska skyddas sänds
igenom en XOR-funktion tillsammans med en pseudoslumpsekvens. WLAN
utnyttjar radiovågor och behöver därför inte ha fri sikt till enheten den ska ansluta
till. Därigenom blir de mer kraftfulla och får längre räckvidd än IRkommunikation, som använder infrarött ljus. WLAN har i regel kraftigare signal
och längre räckvidd än Blåtand, som är energisnålare. Vid försämrade
sändningsförhållanden kan inte Blåtand sakta ner hastigheten på samma sätt som
WLAN, som därmed är mer robust. IR-kommunikation är ännu känsligare för
störningar och har svårt att upprätthålla kommunikation vid förflyttning eller
starkt solljus. I IR-kommunikation sker en-till-en datautbyte genom att två
infraröda enheter riktas mot varandra. Blåtand och WLAN skulle i motsvarande
situation söka upp alla liknande enheter i rummet och någon sorts filtrering skulle
behöva användas. Förutom det begränsade sändningsavstånd som infrarött ljus
ger, saknar IR-kommunikation säkerhetsfunktioner, medan både Blåtand och
WLAN använder sig av strömkryptering [10].
Hos de flesta WLAN: Wireless Local Area Network, som finns i Europa idag
används frekvensbandet 2400-2483.5 MHz. När det gäller frekvensbandet mellan
2400 och 2 483,5 MHz finns det ett problem som har att göra med att även
mikrovågsugnar genererar dessa frekvenser. Detta kan leda till störningar på nätet.
Något som är viktigt när det gäller WLAN är antennens sändareffekt. I Europa får
denna sändareffekt inte överskrida 100 mW, medan en avsevärt högre siffra tillåts
i USA. I Europa har vi därför mycket sämre räckvidd än i USA. Hos oss ligger
13
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
räckvidden inomhus i normala fall på mellan 20 och 50 meter, medan
motsvarande siffra i USA är 75-200 meter. Utomhus kan vi i Europa få en
räckvidd på några hundra meter. I USA blir räckvidden 300 meter-11 kilometer.
Den bandbredd som WLAN erbjuder varierar beroende på tillverkare. Ett enskilt
företag kan också ha gett ut produkter med olika bandbredd. Vanliga siffror är 110 Mbps. Bandbredden beror också på vilken typ av antenn som används och
gäller i normala fall för en kanal. I vissa system kan man således kombinera så
mycket som 15 kanaler. På så vis kan det bli en betydligt större sammanlagd
bandbredd [3].
De flesta WLAN använder en teknik som heter Spread Spectrum. Tekniken går ut
på att informationen på olika sätt fördelas över bandbredden, så att inte hela
bandbredden används som en kanal. Tekniken ger möjlighet till säker
kommunikation. Spread Spectrum är väldigt svårt att avlyssna och inte heller så
lätt att störa ut.
WLAN 802.11b
Systemets storlek: WLAN-adaptrar är relativt små och utvecklas hela tiden.
Tekniken har dock inte blivit så liten att det passar för de allra minsta systemen.
Tekniken har relativt låg vikt men drar mer ström än Blåtand och IR-teknik.
Störningskällor: WLAN-teknik kräver ej fri sikt mellan sändare och mottagare
och klarar optiska hinder som tex byggnader, väggar dimma och regn. WLANteknik kan störas av mikrovågsugnar och blåtandsteknik. Detta för att de arbetar
på samma frekvens.
Säkerhet – WLAN-teknik kommunicerar via radiovågor, vilket tyvärr gör det
lättare att avlyssna då radiovågor sprids i 3 dimensioner och går rakt igenom
väggar. WLAN använder dock en strömkryptering och genom att man använder
Spread Spectrum så sprider man signalen över frekvensbandet. Detta gör det
svårare att avlyssna och störa ut. Kryptering på applikationsnivå kan användas
som komplement.
Licenser, abonnemang – WLAN-kommunikation använder ISM-bandet som
ligger på 2,4GHz. Detta är licensbefriat. Inget abonnemang krävs heller.
Räckvidd: ca 50m inomhus (max 300m utomhus)
Dataöverföringshastighet: Högst 11 Mbit/s, praktiskt ca 5Mbit/s
Multi-/Singelkommunikation: WLAN är designad för point-multipoint
kommunikation. En enhet kan kommunicera med flera enheter.
Problem: WLAN erbjuder flexibilitet, skalbarhet och mobilitet samt är lätt att
använda och installera. Inga anmärkningsvärda problem.
Pris, Ekonomi: WLAN är en relativt billig trådlös teknik.
Applikationsområden: Lämpliga applikationsområden är kommunikation
mellan mobila system och LAN.
14
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
GPRS över GSM
GPRS - General Packet Radio Service är en standard, som antagits av den
europeiska standardiseringsorganisationen ETSI, för paketdata i GSM-nät. GSMnätets infrastruktur är utbyggd för att klara de nya kraven (Se figur 2). Trafiken
mellan basstationen och mobilterminalen sker inom samma frekvensområde som
vanliga pratsamtal. GPRS utnyttjar lediga tidsluckor som annars används för
GSM-trafik. Basstationens kontrollenhet delar upp trafiken i tal och paketdata
som sedan skickas vidare genom olika nät. Talet går till mobilväxeln och vidare i
det vanliga kretskopplade telefoninätet. GPRS datatrafik går i ett separat
paketförmedlat nät [7].
Figur 2: GPRS Infrastruktur, bl.a. GDN, PLMN, BG
Standarden möjliggör dataöverföringshastigheter högre än 9600 bps (max 72,4107,2 kbps vid alla 8 tidsluckor allokerade). För att få hög överföringshastighet
med GPRS skickas data parallellt på flera kanaler samtidigt (max 8). Varje kanal
klarar av en hastighet på 9,05-13,4 kbps (beroende på vilken teknik operatören
använder). GPRS tillför IP till GSM-nätet, vilket förbättrar spektrumeffektiviteten
och upplevelsen för slutanvändaren.
GPRS är inte en ersättare till GSM utan ett komplement. I dagens GSM-nät
skickas data på samma sätt som vanligt tal. Samtalet kopplas upp direkt (sk.
kretskopplade nät) mellan två parter som disponerar en egen kanal så länge
samtalet varar. Det innebär att lika mycket resurser bandbredd är reserverat
oavsett hur livlig trafiken är. Som användare betalar man lika mycket för den tid
man väntar på svar, som när man verkligen utbyter data.
Med GPRS skiljs datatrafiken ut från det vanliga telefonpratet vid basstationen.
Den skickas sedan vidare genom ett paketdatanät, alltså samma princip som gäller
15
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
för exempelvis Internet. Därmed är det också möjligt att styra betalningen efter
hur mycket kapacitet varje användare utnyttjar. Fördelarna med GPRS är
möjligheten att vara ständigt uppkopplad och att en bruten förbindelse automatiskt
kan återupptas.
Säkerheten i GPRS-förbindelsen garanteras genom Autentisering och genom att
chiffrering används vid radioåtkomst. IP-säkerheten är operatörsberoende och
olika standardmetoder för Internetsäkerhet finns tillgängliga.
GPRS över GSM
Systemets storlek:
Störningskällor: GPRS-teknik kräver ej fri sikt mellan sändare och mottagare
utan klarar optiska hinder som tex väggar och byggnader. Regn dimma och
atmosfäriska störningar kan dock försämra överföringshastigheten.
Säkerhet: – Säkerheten i GPRS-förbindelsen garanteras genom Autentisering
och genom att chiffrering används vid radioåtkomst. IP-säkerheten är
operatörsberoende och olika standardmetoder för Internetsäkerhet finns
tillgängliga. Kryptering på applikationsnivå kan användas som komplement.
Licenser, abonnemang: Frekvensbandet är ej licensfritt så att egna implementationer är ej tillåtna. GPRS-abonnemang krävs. Debiteringen är operatörsberoende. Pris hos Telia för användning av GPRS ligger omkring 3- 13 öre per
kb för de vanliga abonnemangen. Kontakta din nätoperatör eller tjänsteleverantör för ytterligare information.
Räckvidd: I princip obegränsad där infrastruktur finnes.
Dataöverföringshastighet: Max 107,2 kbps (vid alla 8 tidsluckor allokerade)
Praktiskt ca 50-60kbps, dvs modemfart.
Multi-/Singelkommunikation: GPRS är ett designat för point to point kommunikation. I fas 2 kommer stöd för point to multipointservices att finnas.
Problem: - Begränsad cellkapacitet för alla användare.
Pris, Ekonomi: Applikationsområden: GPRS är bäst lämpat för tillämpningar där
dataöverföringen sker sporadiskt, till exempel WAP, Internet och
meddelandetjänster. De vanligaste användningsområdena för GPRS är
anslutning till bärbara datorer, multimediameddelanden och tjänster via GPRS.
Trådlösa Fronten
IBMs IR-grupp i Zürich har tillsammans med medlemmar ur IrDA-gruppen
framarbetat ett nytt protokoll som kallas AIr (Advanced Air Protocol) som väntas
uppfylla de krav som ställs av användarna. Protokollet tillåter ett godtyckligt antal
16
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
enheter inom 8 meter från varandra kommunicera utan störningar i höga
hastigheter. Protokollet försöker anpassa sig till rådande förhållanden genom att
både tillåta variabel hastighet och samtidigt undvika kollisioner genom en väl
genomtänkt reservationsanmälan före sändningen som funkar i olika hastigheter.
Problem kan uppstå eftersom symmetrin hos sändare och mottagare (vinklar mm)
inte stämmer överens, så den som stör en sändning behöver inte nödvändigtvis
höra motpartens önskan om sändningslucka. Detta löser man med "paritet", dvs
sändareffekten och mottagarkänsligheten matchas så protokollet kan fungera [20].
Den snabba trådlösa tekniken 802.11g är klar och har fått ett standardgodkännande av standardiseringsorganisationen IEEE. Specifikationerna för tekniken
802.11g spikades i Juni 2003 de förlanserade 802.11g-produkterna behöver endast
uppgraderas med ny mjukvara för att överensstämma med standarden. 802.11g
har en maximal överföringshastighet på 54 Mbit/s, men den praktiska
maxhastigheten beräknas vara kring 20 Mbit/s. 802.11g sänder på samma
frekvens och är även bakåtkompatibel med den gamla 11 Mbit/s standarden
802.11b (som ger runt 5 Mbit/s i praktiken). Nästa steg som kommer att heta
802.11n väntas klara mellan 100 och 320 Mbit/s. Framtiden ser ljus ut.
Sammanfattning
Trådlös kommunikation erbjuder fördelar som flexibilitet, mobilitet och
skalbarhet, vilket motsvarande trådbundna tekniker inte kan matcha. Den största
nackdelen med trådlös teknik är att det inte går att komma upp i samma överföringshastigheter som trådbundna system. Det trådlösa mediet har inneboende
problem som t.ex. flervägsutbredning, pathloss, refraktion och diffraktion. Brus är
ett annat problem. Det problem som man brottas med idag är frekvensbristproblemet. Frekvensspektrat är en ändlig resurs. Problemet tvingar systemdesigners att bygga frekvenseffektiva system. Att välja rätt trådlös teknik till sitt
system gör man genom att noggrant analysera sitt behov med avseende på
överföringskapacitet, räckvidd, störningskänslighet, säkerhet, storlek och ekonomi
etc. IR-kommunikation är den överlägset billigaste tekniken, den är dock mer
begränsad än t.ex. Blåtand och WLAN, vilka inte kräver fri sikt mellan sändare
och mottagare för att fungera. Laserkommunikation är relativt stor och klumpig
teknik i dagsläget. GPRS över GSM har fördelar genom sin mer eller mindre
obegränsade räckvidd. Nackdelen är dock att det kräver ett abonnemang för att
nyttja operatörernas infrastruktur. Kommande trådlösa teknologier ser lovande ut.
Det forskas på alla områden och nästa trådlösa standard 802.11n beräknas klara
mellan 100 och 320 Mbit/s.
17
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Referenser
Böcker
1. Principles of wireless computing, Lars Altin, Jens Zander, Studentlitteratur, 1997, ISBN 91-44-31421-3
2. Wireless J2ME Platform
Programming,
Vartan
Piroumian,
MicrosystemPress, Prentice Hall, 2002, ISBN 0-13-044914-8
Sun
3. Datakommunikation I praktiken Kent Mayer, Pagina Förlag AB, 2001,
ISBN 91-636-0661-5
4. Handboken i tele- och datakommunikation, C Andersson, L Ewald, K
Holmgren Studentlitteratur, 1993, ISBN 91-44-35171-2
5. Digital radiokommunikation, Lars Ahlin, Jens Zander, Studentlitteratur,
1992, ISBN 91-44-34551-8
6. Computer Networking, James F Kurose, Keith W Ross. 2001, Addison
Wesley Longman Inc, ISBN 0-201-47711-4
7. Mobile Communication, Jochen Schiller, Addison Wesley Longman Inc –
Pearson Education, 2000, ISBN 0-201-39836-2
8. Kommunikation I praktiken, 4:e Upplagan, Gunvald Hedemalm, Pagina
Förlag AB, 1999, , ISBN 91-636-0505-8
9. Computer Networks, 3:rd edition, Andrew S Tanebaum, Prentice Hall
inc,1996 , ISBN 0-13-394248-1
10. 802.11 Wireless Networks: The definitetive Guide, Mathew S, O’Reilly Beijing, 2002, ISBN 0-596-00183-5
11. Wireless Crash Course, Paul Bedell, , ISBN 0-07-137210-5, McGraw-Hill,
2001
Internetresurser:
20. www.irda.org
21. www.susning.nu
18
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Praktikfall
Administrationssystem, Volvo Lastvagnar - Område 42
Ämne: Trådlös kommunikation
Av: Jan Svensson: Wearable Computers
Tillämpad Fysik & Elektronik
Kursansvarig: Björne Lindberg
19
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Introduktion
I kompendiet ”trådlös kommunikation” av Jan Svensson förklarades teorier och fakta
bakom val av olika trådlösa teknologier. Nedan följer ett fiktivt praktiskt fall av hur
bestämning av trådlös teknik kan gå till.
Problembakgrund
Wireless Communication AB hädanefter kallad WCAB fick 2003-10-30 ett uppdrag av
Volvo Lastvagnar AB i Umeå. Uppdraget bestod i att hjälpa dem att ta fram ett
kommunikationssystem för administration av felaktiga, defekta hytter. Ett område kallat
”område 42” innehåller en buffertbana med mindre defekta hytter. Denna buffertbana kan
beskrivas som ett stort lagringsutrymme med hundratals hytter, placerade i fack på
längsgående, höga hyllor, på båda sidor om en räls (se figur 1). På rälsen fanns för
närvarande en halvautomatisk vagn med möjlighet att stoppa in och plocka ut hytter, samt
transportera och lyfta av dem på en utgående räls. Bufferten innehöll hytter som på något
vis var defekta och som måste åtgärdas. Några exempel på defekter som hytterna kunde
vara drabbad av var:
1. Lackfel
o skadad lack
o matt lack
o ojämn lack
o fel kulör
o flytningar
2. Kaross/Plåtfel:
o veckad plåtdetalj
o skev plåtdetalj
o misstämmande montagehål
3. Svetsfel:
o missad svetsfog
o missad punktsvets
o brännhål
Man hade stora problem med det nuvarande kabelbundna systemet och var i behov av
kvalificerad hjälp för att finna en lösning på problemet.
Metod
WCAB tog på sig uppdraget och gjorde genast en ”på platsen studie”. En intervju med
underhållschef och nuvarande konstruktörer gav följande information.
Man hade tidigare provat med mjuk kabel i så kallade kabelkedjor, dvs mjuk kabel
placerad inuti en mjuk ihålig plastkedja. Denna plastkedja var länken mellan
transportvagn och företagets fasta nät. Man hade dock problem med återkommande
kabelbrott efter en längre tids användning vilket ledde till kostsamt underhållsarbete. Det
ville man nu slippa.
Man hade också prova med manuell/mänsklig avläsning av kodbrickor o dylikt men det
hade bevisats vara mycket kostnads-ineffektivt och var dessutom mycket oflexibelt. Man
hade fått påbackning från Ekonomi-avdelningen att genast hitta ett annat alternativ. Nu
hade dessutom ytterligare ett kabelbrott inträffat. Man var nu i sånt läge att man
omedelbart behövde professionell hjälp för att lösa problemet. WCAB var det självklara
alternativet.
20
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Systemkrav
Efter genomgång med underhållschefen kunde kraven slås fast. Kravet på det nya
systemet var följande:
 Man ville ha en så billig lösning som möjligt
 Den skulle vara så underhållsfri som möjligt
 Ingen speciell säkerhet krävdes, ty okänslig information
 Inga större krav på storleken krävdes, pga industrimiljö
 Inga större överföringsprestanda krävdes, pga liten infomängd.
 Man ville integrera vagnen med företagets interna nät så att vagnen hade möjlighet
att kommunicera med en viktig databas.
Viktiga notiser
Viktiga notiser och slutsatser som konsulten från WCAB drog vid studiebesöket:
 Buffertbanan var ca 120 meter lång och 9 meter hög (3 våningar) och kunde som max
innehålla 260 hytter, dvs då båda sidor om räls nyttjades.
 Vagnen rörde sig längs en räls, med en maxfart om ca 15km/tim.
 Samtliga rörelser vertikalt och horisontellt var raka vinkelräta rörelser
 Närmaste tillgång till det företagets interna nät med databasåtkomst var Rum 2, i värsta
fall ca 135 meter, utom sikt för vagnen (Se figur).
 Kommunikation skulle dels behövas mellan vagn och samtliga hytter, samt mellan
vagn och en databas på Volvos interna nät, (maxsträcka på ca 135 meter).
 Varje vagn stod på en unik släde genom hela tillverkningsprocessen.
 Miljön var: inomhus, temperatur normalt mellan 15 och 35 plusgrader.
21
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Val av teknik
Trådlös vs trådbunden teknik
Eftersom vagnen rör på sig så var valet mellan trådbunden och trådlös teknik lätt. Trådlös
teknik var i detta fall det enda som kunde ge en tillfredställande grund av
underhållsfrihet. Det skulle bli slut på kabelbrottens dagar.
Val av trådlös teknik:
Nu när det var fastställt att trådlöskommunikation skulle användas gick man över till steg
2, att välja trådlös teknik. De tekniker som WCAB behärskade var: Laser, IR, WLAN,
BT och GPRS över GSM och det var alltså någon av dessa som skulle väljas. Man tittade
på de krav som ledningen ställt och jämförde de olika teknikerna.
Säkerhet
Eftersom det inte fanns några större krav på säkerhet så spelade teknikvalet ur den
synpunkten inte någon större roll. Datat som skulle överföras var bara olika feltyper etc
och var därmed oviktigt att skydda.
Överföringskapacitet och storlek
Mängden data som skulle överföras var så pass liten att kraven på överföringshastighet
heller inte var en avgörande faktor. Detsamma gäller kravet på storlek. Tack vare att
systemet skulle användas i industrin så ges ofta friheten att göra fula otympliga lösningar,
bara dom är fungerande och slitstarka. Alla tekniker var alltså likvärdiga ur dessa
synpunkter.
Räckvidd
När det gäller räckvidd så föll Blåtand ut. Den skulle inte klara sträckan på 120 meter
även om man använde enheten med kraftigare uteffekt. WLAN har inte heller så bra
räckvidd men skulle kunna klara räckvidden med ca 1-2 mellanliggande noder. IR klarar
tekniken men ser tyvärr inte bakom hörn, dvs i detta fall till rum 2 som hade tillgång till
det interna nätet.
Laser har samma problem som IR. GPRS över GSM klarade räckviddskravet galant.
Störningskällor
Miljön/omgivningen för systemet var relativt bra. Det var inomhus, temperaturen låg
normalt mellan 15 och 35 plusgrader. Inga andra störningskällor fanns förutom starka
Halogen och kvicksilverlampor samt ytterst svaga magnetiska störningar från
svetsrobotar i en lokal bredvid.
Pris
Vad gäller pris kunde en sak slås fast. Det skulle vara ett stort slöseri med pengar att
utnyttja GPRS över GSM för kommunikation inom Volvos Industriområde. Det skulle
innebära att ett GPRS-abonnemang måste tecknas och tillhörande trafiktaxa. Blåtand som
är en billig teknik i sig hade ju redan fallit ur pga sin dåliga räckvidd. WLAN-teknik var
relativt billig men dyr i förhållande till den billiga IR-tekniken.
Övrigt
Volvos skyddsombud ogillade idén med laser, han hade färsk information om hur farlig
laser var och ville därför inte att den tekniken skulle diskuteras mer. Personalen på
WCAB arbetade helst med den billiga IR-tekniken. Den kände dom sig säkrast på.
Beslut om trådlös teknik
22
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
För att göra en lång historia kort. Detta blev resultatet av WCAB:s konsultarbete.
Kommunikationssystemet baserades på IR-teknik. Anledningarna var många.
Eftersom hytter i bufferten var stillastående och transportvagnen bara rörde sig vinkelrätt
och lodrätt så kunde man konstatera att man kunde klara sig med en riktad teknik som IR
och laser. Det fanns ingen anledning att använda sig av en rundstrålande teknik som text
Blåtand.
Lösningen var att förse varje släde med ett billigt IR-tranciever-system samt 3 stycken
trancievers på transportvagnen. 2 stycken var riktad vinkelrät mot rälsen, dvs riktad mot
respektive buffertsida, och som kunde kommunicera med de trancieverförsedda slädarna.
Den tredje trancievern riktades rakt fram mot slutet av transportgången för att sedan
vinklas in 90 grader via en strategiskt utplacerad spegel. Ett hål hade tagits i rum 2 och en
tranciever hade monterats på väggen för att kunna ta emot vagnens signaler. (Se figur 2)
Trancievern var ansluten till En PC i rum 2 som i sin tur var ansluten till det interna nätet
och den viktiga databasen. På så vis kunde man få IR att se runt hörn och fylla kravet att
vagnen skulle kunna kommunicera med den viktiga databasen. Transportvagnen kunde
dessutom utan problem kommunicera med PCn i rum 2 medan vagnen var i rörelse,
eftersom ljusstrålen inte ändrar riktning i linje med rälsen.
För att gardera sig med störningar från kvicksilver- och halogenlampor var man tvungen
att förse varje tranciever med ett dagljusfilter.
23
Wearable Computers D, 10p
Trådlös kommunikation
Jan Svensson
2003-10-12
Det nya kommunikationssystemet
Så här fungerade fabriken flödesmässigt efter uppgraderingen.
1. En släde med hytt kommer in på en arbetsstation. Personal upptäcker ett fel på hytten
och matar med handburna enheter in feltyp etc och överför det till släden via IR. Släden
åker vidare…
2. När vagnen kommer till buffertbanan i område 42 läser vagnen av felet, placerar den i
bufferten, och meddelar via IR Databasen om att den är inkommen i bufferten, var den
placerats, feltyper etc.
3. När personal vid en felkorrigeringsstation är klar för att behandla en typ av fel så
knappar dom in det på en PC ansluten till databasen. PCn kontaktar vagnen via det nya
IR-systemet, som hämtar rätt hytt o placerar den på rätt räls så att den dyker upp på rätt
station.
Resultat:
Personal och ledning på Volvo Lastvagnar är helnöjda med det nya trådlösa IR kommunikationssystemet och vill fortsätta samarbetet med WCAB vid framtida projekt. Man har
fått ett billigt, ofarligt och underhållsfritt system. Ekonomiavdelning och skyddsombud
har heller inte några invändningar mot systemet. EndOfFile
24
Download
Random flashcards
Create flashcards