| 10 последних сообщений пользователя Гриб-Людоед |
| Одноклассники и друзья в контакте [ (2006-2019) Фильмы, которые вас задели ] | | меня задели киноленты студии Brazzers | | "Умные" милли-, микро- и нанороботы в сети. Smart Dust [ "Умные медузы" ] | хотелось бы услышать хоть какой-то отзыв, дабы исправить ошибки или отредактировать содержание  | | "Умные" милли-, микро- и нанороботы в сети. Smart Dust [ "Умные медузы" ] | Сети-10. "Умные медузы" - отчет ДЗ №1
Легенда
В конце апреля нынешнего года в Мексиканском заливе произошла крупнейшая за долгое время техногенная катастрофа. Произошла авария на нефтедобывающей станции, и тысячи тонн нефти стремительно стали вырываться в океан. Катастрофа приняла всемирный масштаб. Экологи и обозреватели следят за этой ситуацией и дают совершенно неутешительные прогнозы. Нефть разливается в Мировом океане с большой скоростью. Огромные площади воды у берегов США уже покрыты ядовитой плёнкой. Умирают птицы, рыбы… На берегах залива в некоторых районах уже невозможно жить – идут кислотные дожди, люди жалуются на ожоги дыхательных путей и слизистой. Песок смешан с «чёрным золотом». Обстановка нагнетается с каждым днём. Компания BP, повинная в трагедии, уверяет общественность в том, что в августе щель была заделана. Однако, всё больше во всемирной сети появляется информации о «недоделанной работе» нефтедобывающей компании. Будто бы скважину вообще невозможно заделать, и нужно лишь ждать, когда вся нефть месторождения вытечет в океан. По оценкам экспертов, объём нефти эквивалентен размеру горы Эльбрус. И после «полного вытекания» мир ожидают непоправимые изменения. Уничтожение современного климата, уничтожение морской живности, прибрежной флоры и фауны, уход людей вглубь материка и т.д.
Рис. 1. Масштабы трагедии в Мексиканском заливе
Для того чтобы вовремя предпринимать необходимые меры в случае экстренных ситуаций, экологи решили обратиться за помощью к нам, в компанию Festo. Им понадобилось разработать и реализовать проект автономных станций, предназначенных для слежения за состоянием воды в тех или иных местах Мирового океана. Прежде всего им необходима автономность(!) и надёжность. Так что наши сотрудники, в том числе и я – специалист по связи, принялись за работу. В результате мы запатентовали и запустили в производство продукт под названием AquaJelly.
Конструкция
В результате разработки был синтезирован следующий проект конструкции. AquaJelly, представляет собой искусственную медузу, которую приводит в движение электромотор и адаптивная механическая система. Она состоит из полупрозрачной полусферы – водонепроницаемого купола - и восьми щупалец для реализации движения. В водонепроницаемой емкости, сделанного из металло-керамики, укрыты двигатель, электромеханический привод, управление питанием, пара Li-Ion батарей. Для зарядки батареи от док-станции на поверхности воды, «медуза» имеет два серебряных кольца, покрытых проводящим металлическим слоем. По проекту для подзарядки робота необходимо подключение этих колец к станции. Процесс полной зарядки батареи длится три часа.
Система передвижения и ориентации робота контролируется встроенным процессором.
Роботы оборудованы специальными маятниками с приводом, позволяющими медузам-роботам менять положение центра тяжести. Это помогает им поворачивать в воде. Движение же самой «медузы» осуществляется за счёт работы электромеханического привода, который приводит в движение упругие "щупальца", совершающие очень плавные движения, максимально точно подражающие естественным. По проекту, изделие оснащено восемью такими щупальцами.
Также предусмотрен «интеллект» изделия:
-роботы могут определять глубину погружения вплоть до нескольких миллиметров;
-при низкой зарядке батареи «медузы» сами всплывают к станции и заряжаются;
-имеется способность контролировать положение своих «сородичей» и уклонятся от столкновения при срабатывании датчика.
Рис. 2. Умные медузы под водой
Как специалистом по сетевым технологиям, мною были предложены следующие варианты реализации сетевого сопряжения:
Bluetooth; ZigBee; Wi-Fi.
Рассмотрим эти три пункта.
Bluetooth,
История
Буквальный перевод Bluetooth с английского - "синий зуб". Однако своим названием технология Bluetooth обязана вовсе не дантистам, а историческому недоразумению. Так английские летописцы "обозвали" датского короля викингов, жившего в 910-940 годах. Король Гаральд Блютус (Harald Bluetooth) вошел в историю как собиратель земель скандинавских. В частности, ему приписывается объединение Дании и Норвегии (а технология Bluetooth должна объединить телекоммуникационную и компьютерную индустрию). Вероятно, по аналогии с этим технология Bluetooth также призвана объединить мир мобильной электроники.
Есть две версии происхождения "синезубого" королевского прозвища. Первая - у него действительно были зубы патологического цвета. Но правдоподобнее всего выглядит другая версия: Bluetooth - исковерканное на английский манер прозвище короля на языке викингов: у короля "волею природы" была смуглая кожа и темные волосы, что нетипично для расы викингов (белокожих и светловолосых). За этот "генетический кульбит" Гаральда прозвали Чернявеньким (или что-то типа того, в скандинавском оригинале - Bletand). Вероятно, английские летописцы язык ломать не стали и придумали королю "кличку" попроще.
В начале 1998 года Ericsson, IBM, Intel, Toshiba и Nokia - крупнейшие компании компьютерного и телекоммуникационного рынка - объединились для совместной разработки технологии беспроводного соединения мобильных устройств. 20 мая 1998 года произошло официальное представление специальной рабочей группы (SIG - Special Interest Group), призванной обеспечить беспрепятственное внедрение технологии, получившей название Bluetooth. Вскоре в группу вошли 3COM/Palm, Axis Communication, Motorola, Compaq, Dell, Qualcomm, Lucent Technologies, UK Limited, Xircom. Сейчас группа включает в себя более 1400 компаний, принимающих участие в работе над бесплатной открытой спецификацией Bluetooth. Благодаря простоте и изяществу этой технологии, многие специалисты уверены, что Bluetooth не имеет конкуренции в области создания небольших локальных сетей и беспроводного объединения устройств в пределах дома, офиса или, скажем, машины.
Технология
Интерфейс Bluetooth позволяет передавать как голос (со скоростью 64 Кбит/сек), так и данные. Для передачи данных могут быть использованы асимметричный (721 Кбит/сек в одном направлении и 57, 6 Кбит/сек в другом) и симметричный методы (432, 6 Кбит/сек в обоих направлениях). Работающий на частоте 2.4 ГГц приемопередатчик, каковым является Bluetooth-чип, позволяет в зависимости от степени мощности устанавливать связь в пределах 10 или 100 метров. Разница в расстоянии, безусловно, большая, однако соединение в пределах 10 м позволяет сохранить низкое энергопотребление, компактный размер и достаточно невысокую стоимость компонентов. Так, маломощный передатчик потребляет всего 0.3 мА в режиме standby и в среднем 30 мА при обмене информацией.
Bluetooth работает по принципу FHSS (Frequency-Hopping Spread Spectrum). Вкратце это можно объяснить так: передатчик разбивает данные на пакеты и передает их по псевдослучайному алгоритму скачкообразной перестройки частоты (1600 раз в секунду), или шаблону (pattern), составленному из 79 подчастот. "Понять" друг друга могут только те устройства, которые настроены на один и тот же шаблон передачи - для посторонних приборов переданная информация будет обычным шумом.
Все хорошо, но диапазон 2.4 Ггц является не лицензируемым и может свободно использоваться всеми желающими. Управляет им лишь Федеральная комиссия по коммуникациям (FCC - Federal Communication Commission), ограничивая часть диапазона, которую может использовать каждое устройство. Беда в том, что этих устройств стало очень много - начиная от беспроводных сетей, поддерживающих стандарты 802.11 и 802.11b и устройств Bluetooth и вплоть до микроволновых печей! Сейчас комиссия рассматривает просьбу увеличить используемый диапазон для Home RF (спецификация, используемая в аудио- и видеотехнике). Это увеличение может повлиять на другие устройства, работающие в этом диапазоне, количество которых увеличивается. При этом FCC заявила, что использование не лицензируемой частоты несет несомненный риск и не исключена возможность помех и конфликтов между устройствами. Фирмы, поддерживающие технологи беспроводных сетей, в том числе и Bluetooth, активно протестуют против увеличения диапазона Home RF, но что будет - еще не известно.
Wi-Fi
История
Wi-Fi был создан в 1991 году NCR Corporation/AT&T (впоследствии — Lucent Technologies и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты, предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведены на рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2 Мбит/с. Создатель Wi-Fi — Вик Хейз (Vic Hayes) находился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE 802.11b, IEEE 802.11a и IEEE 802.11g. В 2003 году Вик ушёл из Agere Systems. Agere Systems не смогла конкурировать на равных в тяжёлых рыночных условиях, несмотря на то, что её продукция занимала нишу дешёвых Wi-Fi решений. 802.11abg all-in-one чипсет от Agere (кодовое имя: WARP) плохо продавался, и Agere Systems решила уйти с рынка Wi-Fi в конце 2004 года.
Технология
Технология Wi-Fi – беспроводной аналог стандарта Ethernet, на основе которого сегодня построена большая часть офисных компьютерных сетей. Он был зарегистрирован в 1999 году и стал настоящим открытием для менеджеров, торговых агентов, сотрудников складов, основным рабочим инструментом которых является ноутбук или иной мобильный компьютер.
Wi-Fi - сокращение от английского Wireless Fidelity, обозначающее стандарт беспроводной (радио) связи, который объединяет несколько протоколов и имеет официальное наименование IEEE 802.11 (от Institute of Electrical and Electronic Engineers - международной организации, занимающейся разработкой стандартов в области электронных технологий). Самым известным и распространенным на сегодняшний день является протокол IEEE 802.11b (обычно под сокращением Wi-Fi подразумевают именно его), определяющий функционирование беспроводных сетей, в которых для передачи данных используется диапазон частот от 2,4 до 2.4835 Гигагерца и обеспечивается максимальная скорость 11 Мбит/сек. Максимальная дальность передачи сигнала в такой сети составляет 100 метров, однако на открытой местности она может достигать и больших значений (до 300-400 м).
Помимо 802.11b существуют еще беспроводной стандарт 802.11a, использующий частоту 5 ГГц и обеспечивающий максимальную скорость 54 Мбит/с, а также 802.11g, работающий на частоте 2,4 ГГц и тоже обеспечивающий 54 Мбит/с. Однако, из-за меньшей дальности, значительно большей вычислительной сложности алгоритмов и высокого энергопотребления эти технологии пока не получили большого распространения. Кроме того, в данное время ведется разработка стандарта 802.11n, который в обозримом будущем сможет обеспечить скорости до 320 Мбит/c.
Подобно традиционным проводным технологиям, Wi-Fi обеспечивает доступ к серверам, хранящим базы данных или программные приложения, позволяет выйти в Интернет, распечатывать файлы и т. д. Но при этом компьютер, с которого считывается информация, не нужно подключать к компьютерной розетке. Достаточно разместить его в радиусе 300 м от так называемой точки доступа (access point) – Wi-Fi-устройства, выполняющего примерно те же функции, что обычная офисная АТС. В этом случае информация будет передаваться посредством радиоволн в частотном диапазоне 2,4-2,483 ГГц.
ZigBee
История
История 802.15.4 началась почти семь лет назад, когда многие инженеры, знакомясь с новейшими (в то время) стандартами Bluetooth и Wi-Fi, с разочарованием поняли, что они не подходят для создания множества нужных рынку устройств. Оба стандарта были (и остаются) энергетически слишком прожорливы, слишком сложны и быстры по сравнению с тем, какими их надо было сделать по мнению многих разработчиков. Доводы недовольных оказались достаточно весомы, что бы спроектировать новый тип WLAN, позднее получивший номер 802.15.4. Окончательный вариант стандарта был представлен в мае 2003 года, но еще осенью 2002-го по инициативе Philips был образован ZigBee Alliance, для совместимости разных устройств и фиксации широких возможностей стандарта в нужном положении.
Технология
На сегодняшний день ZigBee является наиболее молодой и перспективной технологией для построения беспроводных сетей с небольшими объемами передаваемой информации. Протокол ZigBee изначально разрабатывался для объединения в сеть большого количества автономных устройств, например датчиков и выключателей с батарейным питанием. Трансиверы, отвечающие стандарту 802.15.4, могут использоваться как самостоятельные устройства, если разработчику нужно организовать связь точка-точка или звезда. Для организации полноценной сети ZigBee необходимо добавить микроконтроллер, в который должен быть загружен набор управляющих программ, так называемый стек протоколов ZigBee, который обеспечивает возможность самоорганизации и самовосстановления сети. Сеть сама определяет оптимальный маршрут передачи данных. Кроме упрощеной 16-битной адресации, возможна расширенная 64-битная, позволяющая находиться в одной сети 65 тысячам устройств! Это будет полезно при построении единых сетей на больших промышленных предприятиях. Дальность связи между двумя устройствами может достигать 6 000 метров. Важным также является тот факт, что данные в ZigBee-сетях могут передаваться по цепочке устройств, своего рода эстафетой. А это, вместе с развитыми средствами самонастройки, должно сильно упростить развертывание на больших площадях. Стандарт также предполагает 128-битное AES-шифрование данных, что будет иметь большой успех в различных системах безопасности.
Сферы применения этой технологии связи очень широки.
В результате анализа вариантов реализации сети на поверхности воды нами была выбрана технология ZigBee. Она подошла проекту по следущим критериям:
-низкая энергопотребляемость(снижение затрат времени на дополнительную зарядку, автономность)( Потребляемая мощность: от 0.3 мкА до 26.9 мА);
-отсутствие потребности широкого канала(передача происходит короткими командами со скоростью до 250 кбит/с);
-удобоваримая стоимость (от 4,5 у.е.).
Для общения под водой сделана оптическая связь – каждое изделие обладает 11 ИК светодиодами и набором фотодатчиков. С помощью этого «общения» роботы могут уходить от столкновений, менять при необходимости траекторию движения и сигнализировать друг другу о своём состоянии.
Заключение
В результате работы нашей компании был спроектирован и запущен в производство полноценный продукт - робот AquaJelly. Оснащённый полноценной связью и способностью работать автономно, он всецело отвечает требованию учёных для реализации их целей.
Список используемой литературы
1) Введение в беспроводную технологию ZigBee стандарта 802.15.4 – Д.Панфилов, М.Соколов, "Электронные компоненты" №12' 2004
2) Домашняя сеть на Bluetooth – М.Любич, www.mobi.ru 12/2005
3) An Introduction to Bluetooth – D.Blankenbeckler, www.wirelessdevnet.com
4) http://www.wikipedia.ru
5) Wireless Standards - 802.11b 802.11a 802.11g and 802.11n - Bradley Mitchell, www.about.com
6) http://www.ieee802.org/15/
7) AquaJelly brochure - www.festo.com
8) http://www.ecoportal.su | | Профессорские анекдоты [ (2005-2021) НОВОГОДНИЙ ЗАЧОТ ] | | по моим вопросам тоже можно получить зачОт??+))) | | Обо всем и о себе… [ Уровень ваших амбиций ] | | QUOTE (VAL @ 20.09.2010 10:21) | | У теперешних студентов курса Сети-10 каковы амбиции? |
амбиции ни есть определяющий фактор зачем необходимо знать их уровень???  | | Обо всем и о себе… [ (2006-2010) Kак вас зовут? ] | да как-то неважно - по нику или нет.
хотя вот был у меня ник Фидель в общаге - меня подзадолбали в итоге когда так называли+)
кстати у меня отличные ники есть - к примеру Пельменный Зуд)))
Прим.: Наступили времена, когда у студентов уже не стало аватар на форуме. Иногда (часто!) нет даже ников...  | | Профессорские анекдоты [ (2005-2021) НОВОГОДНИЙ ЗАЧОТ ] | 1. Почему зимняя сессия такая тяжелая???
2. Где ночуют ласточки зимой???
3. Почему кроты не любят морковь???
4. Кто придумал ересь о том что ежи носят на спине грибы и яблоки???
5. Не считаете ли вы, что мультик Ну, Погоди! (новогодний выпуск, когда волк переодевается в снегурочку) является пропагандой???
6. Сколько рождественских подарков разбросал Пингвин на площади Готом-сити в фильме Тима Бёртона???
7. Почему русские мыслят так парадоксально???
8. Видно ли зимой на московских небесах ночью Марс???
9. Финляндия является идеальным местом для праздника или нет???
10. Откуда берётся новогодний аист, который приносит новогодних детей???
11. Как празднуют Новый Год на Ямайке???
12. Когда и кто разрушил вашу детскую мечту о том, что Деда Мороза нет???(до сих пор обидно=((()
13. Почему вопросов в этом тесте должно быть именно 13???
| | МозгоБЛУДие [ Незачет со всеми вытекающими и втекающими ] | вот от такого равнодушия товарищи наша страна и разваливается
если считать что ничего не поменяетя - всё и не поменяется
ничего не ответил, ибо мне не всё равно, но и какого-то определ1нного отношения к Лужкову не имею
а ещё пора в лес ехать, сезон же всё таки...
| | МозгоБЛУДие [ "Дохлый" студент - это... ] | | дохлый студент - одноглазый студент - |
|
Помощь
Поиск
Участники
Календарь
Фотогалерея
Студенческий форум -> Профиль пользователя
