Технологии беспроводной связи

Например, технология Bluetooth предназначена для беспроводного объединения технических средств ИТ и создания небольших локальных сетей. Технология использует небольшие приемопередатчики малого радиуса действия, которые непосредственно встраиваются в устройство или подключаются через свободный порт (или PC-карту). Приемопередатчики работают в полосе частот ISM (полоса промышленного, научного и медицинского применения) 2402...2480 МГц. Радиосвязь обеспечивается в радиусе 10 метров, причем не обязательно в зоне прямой видимости - между соединяемыми устройствами могут быть стены и другие препятствия. В настоящее время создаются средства для увеличения дальности связи до 100 метров.

Радиоканал обеспечивает скорость передачи данных 721 Кбит/с, а также передачу трех голосовых каналов.

Для обеспечения надежной работы технология Bluetooth использует скачкообразную перестройку частоты (FHSS) с расширением спектра. Передатчик переходит с одной частоты на другую по алгоритму, использующему псевдослучайные числа, скорость перестройки - 1600 скачков/с. Режим работы - дуплексный с временным разделением (TDD). Временные интервалы (Time Slots) развертываются для синхронных пакетов, каждый из которых передается на своей частоте радиосигнала.

Технология предусматривает простую интеграцию с TCP/IP. Каждое устройство имеет уникальный 48-битовый сетевой адрес, совместимый с форматом стандарта локальных сетей IEEE 802.

Выделяют 3 класса модулей Bluetooth по мощности излучения: класс 1-100 Вт, класс 2-2,5 Вт и класс 3-1 МВт.

В ближайшее время ожидается появление на рынке принтеров, клавиатур и других периферийных устройств, работающих по технологии Bluetooth.

Разработан стандарт Bluetooth 1.0b, который устанавливает требования к беспроводной связи на небольшие расстояния (до 10 метров с возможностью расширения до 100 м) в нелицензируемом диапазоне 2,45 ГГц. Для создания и отладки устройств Bluetooth фирма Philips выпускает специальные наборы разработчика - Blueberry Developers Kit for Bluetooth Applications. Набор включает материнскую плату, содержащую в себе коммутационные интерфейсы, элементы контроля и управления, разъемы для подключения дочерних плат и дочерние платы с установленными на них RF-модулем и Baseband-контроллером. Такой набор позволяет разработчикам, не меняя конфигурации материнской платы, испытывать различные комбинации контроллеров и трансиверов.

В комплект поставки входят компакт-диск, который помимо документации содержит два пакета программ - загрузчик Blue Star для программирования внутренней и дополнительной flash-памяти контроллера, и программа тестирования Blue Bird для проверки работоспособности устройства в целом. Технология Bluetooth выгодно отличается от других технологий следующими свойствами:

- применение маломощных передатчиков;

- малые размеры системы, позволяющие устанавливать ее в различные оконечные и периферийные устройства (мобильные и бесшнуровые телефоны, ноутбуки, устройства ввода/вывода ПК, локальные сети и т. д.);

- низкая стоимость.

Таким образом, с помощью технологий Bluetooth в единую систему можно объединить самые разные устройства на основе высокоскоростной сети обмена данными как цифровой информации, так и речи. Это происходит без вмешательства со стороны пользователя и открывает ему широкие коммуникационные возможности, позволяющие в любом месте подключиться к сети сотовой связи, подсоединив свой ноутбук к периферийным устройствам ввода/вывода, обеспечить голосовую связь или передачу данных на небольшие расстояния.

В перспективе технология позволит объединять любые электронные устройства, вплоть до холодильников, стиральных машин, микроволновых печей, отопительных систем и дверных замков.

Другими технологиями беспроводной связи являются IrDA (инфракрасная связь), Home R F, IEEE 802-11.

CAN-технологии

CAN-технологии (Controller Area Network), включающие широкий класс программных, схемотехнических и алгоритмических решений, представляют собой промышленные сети для применения в распределенных системах управления, которые работают в режиме "жесткого" реального времени со скоростью передачи до 1 Мбит/с. Технология CAN-bus создана фирмой Bosh в середине 1980-х годов и первоначально широко применялась в немецкоговорящих странах. В настоящее время CAN-технологии широко используются индустриально развитыми странами во всех стратегических областях промышленности, автомобильном и железнодорожном транспорте, авиации, машиностроении, энергетике, промышленной автоматизации и др.

Для применения CAN-bus выпускается достаточный набор компонентов - интеллектуальных датчиков, CAN-контроллеров, программных средств и т. д., разработаны стандарты и учебно-методическая литература. Координацию работ в мировом масштабе по разработке и внедрению CAN-технологий осуществляет коммерческая международная организация CAN in Automation (CiA).

Работы по использованию и развитию CAN-технологий проводятся в следующих направлениях:

- разработка промышленных сетей и распределенных систем управления на серийно выпускаемых аппаратах и компонентов CAN-bus;

- разработка встроенных систем управления (Embedded Systems) для массовых объектов - транспортных средств, технологических установок, энергоемких бытовых аппаратов на основе имеющихся спецификаций;

создание новых интеллектуальных датчиков и других технических средств для CAN-технологий;

- разработка программного обеспечения для CAN-контроллеров и другого заказного ПО. Компоненты для CAN-технологий выпускают известные западные фирмы Bosh GmbH, Siemens AG, ockwell Automation AB, Motorola GmbH, Toshiba Electronics, Europe GmbH, Philips Semiconductors GmbH и др.

В разработке и внедрении CAN-технологий участвуют отечественные фирмы ООО "Марафон" (г. Москва), ООО "Дейтамикро" (г. Таганрог), ЗАО "ЭлеСи" (г. Томск).

STEP-технология

Построение распределенных АС для проектирования и управления в промышленности, взаимодействующих друг с другом в едином информационном пространстве, составляет основу современных CALS-технологий. В CALS-технологиях необходимо обеспечить единообразное описание и интерпретацию данных, независимо от места и времени их получения в общей системе, имеющей масштабы вплоть до глобальных. Структура проектной, технологической и эксплуатационной документаций, языки ее представления должны быть стандартизованными. Тогда становится реальной успешная работа над общим проектом разных коллективов, разделенных во времени и пространстве и использующих разные CAE/CAD/CAM-системы. Одна и та же проектная документация может быть использована многократно в разных проектах, а одна и та же технологическая документация - в разных производственных условиях, что существенно сокращает и удешевляет общий цикл проектирования и производства, а также упрощает эксплуатацию систем.

Эти цели поставлены при разработке стандартов STEP. К их разработке под эгидой ISO привлечен ряд ведущих специалистов фирм в разных отраслях промышленности. Совокупность стандартов STEP составляет основу CALS-технологий.

Единообразная форма описаний данных о промышленной продукции обеспечивается введением в STEP языка Express, инвариантного к приложениям. Стандарты STEP не отрицают, а развивают методику информационного моделированияIDEFIX и предполагают возможность совместного использования с методикой функционального проектированияIDEF0 и рядом других международных стандартов (например, со стандартами ISO P_Lib, Mandate, SGML, CDBF и др.).

В STEP используются следующие основные понятия:

- ААМ (Application Activity Model) - функциональная модель IDEF0 для определенного приложения;

- ARM (Application Requirements Model) - модель данных, представленная обычными средствами приложения;

- AIM (Application Interpreted Model) - ARM-модель, переведенная в STEP-представление;

- АР (Application Protocol) - прикладной протокол, описание приложения на языке Express;

- Standard Data Access Interface) - программный интерфейс к источникам данных (репозиториям) прикладных систем (в том числе к библиотекам моделей CAD/CAM-систем) с переводом моделей в STEP-файлы; используется в STEP-средах для организации обменов между приложениями через общую базу данных STEP.

STEP состоит из ряда томов. Тома имеют свои номера ( N) и обозначаются как "часть N", или ISO 10303-N.

Контрольные вопросы

1.Как осуществляется конструкторско-технологическое проектирование?

2.В чем состоит процедура синтеза тестов?

3.Что входит в окончательную верификацию принятых проектных решений?

4.Поясните укрупненную типичную последовательность проектных процедур на маршрутепроектирования СБИС.

5.Какие процедуры включает в себя типичный маршрутпроектирования СБИС?

6.Что называют CALS-технологиями?

7.Что положено в основу CALS-технологий?

8.Что предусмотрено в CALS-системах?

9.Какие возможности дает применение CALS-технологий?

10.Поясните структурную схему проблематики CALS-технологий.

11.Что такое "виртуальное производство"?

12.Что понимают под информационной интеграцией CALS-систем?

13.Какие направления научно-технического прогресса способствуют интенсивному развитию CALS-технологии?

14.В чем заключается вторая часть определения CALS - "поддержка жизненного цикла"?

15.Что объединяет в себе стратегия CALS?

16.Как решаются вопросы защиты информации в CALS-техноло-гии?

17.Как используются технологии беспроводной связи?

18.Что включают в себя CAN-технологии?

19.В каких направлениях проводятся работы по использованию и развитию CAN-технологий?

20.Перечислите основные понятия STEP-технологии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. И.П., Норенков Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.

2. И.П., Норенков Системы автоматизированного проектирования

М.: Высшая школа, 1986

3. Муромцев Ю.Л., Орлова Л.П., Муромцев Д.Ю., Тютюнник В.М

Информационные технологии проектирования РЭС. Ч. 1: Основные понятия, архитектура, принципы: Учеб. пособие

Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004

4. Романов В.П. Интеллектуальные информационные системы в экономике: Учеб. Пособие М.: Изд-во "Экзамен", 2003

5. Семенов М.И Автоматизированные информационные технологии в экономике: Учебник М.: Финансы и статистика, 2003

6. Молочник В.И Cimatron E — обработка с ЧПУ в комплексе задач предприятия САПР и Графика, № 10, 2001.

7. Евгенев Г.Б Системология инженерных знаний М.: Изд. МГТУ им. Баумана, 2001.

8. Головицына М.В Автоматизация технологического процесса производства РЭС М.: Депозитарий электронных изданий ФГУП НТЦ "ИНФОРМРЕГИСТР", Министерство Российской Федерации по связи и информатизации, 2003.

9. MacKrell J Supporting Collaborative Product Definition via Scaleable, Web-Based PDM Prepared by CIMdata,Inc, 2011.

10. Schuh G., Millarg K., Goransson A Virtuelle Fabrik: neue Marktchansen durch dynamische Netzwerke Munchen, Wien: Carl Hanser Verlag, 2009

11. Левин A.Л CALS — сопровождение жизненного цикл Открытые системы. 2001. № 3. www. osp.ru/os/2001/03/058.htm Лысенко Э.В Проектирование автоматизированных систем.

12. Советов Б.Я., Цехановский В.В Информационные технологии М.: Высшая школа, 2005