4-noks. The Wireless Sensing and Acting Networks experts

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1 4-noks The Wireless Sensing and Acting Networks experts

2 Arrivano momenti in cui non ci si può più sottrarre alla innovazione e se dovessimo usare per sempre così tanti cavi?

3 Introduction Wireless Sensing and Acting Networks are a key technology platform for a wide range of applications emerging out of academic work today Home and Building automation Agriculture environmental monitoring Automotive

4 Features Device data rate and amount of data needs are low Short to medium ranges ( meters) Very long battery life, very low infrastructure cost and very low complexity and small size Energy aware design Harsh environment Large networks (large number of devices and large coverage area) that can form autonomously and that will operate very reliably for years without any operator intervention

5 The Solution Digital Spread Spectrum Modulation + Mesh Networking

6 DS e FA Interferer Desired Signal Over the Air After DS correlation 2.4 GHz PHY Channels MHz 2.4 GHz GHz

7 MESH Network Routing Complexity Mesh Redundancy and reliability Extended Range NO Single Point of Failure

8 MESH Network

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13 The Standard ZigBee Standards match all the requested features

14 ZigBee vs. Bluetooth For different applications! ZigBee Smaller packets over large network Mostly Static networks with many, infrequently used devices Home automation, remote controls, toys, etc. Bluetooth Larger packets over small network Ad-hoc networks File transfer Screen graphics, pictures, handsfree audio, Mobile phones, headsets, PDAs, etc.

15 ZigBee vs. Bluetooth SHORT < RANGE > LONG TEXT GRAPHICS INTERNET HI-FI AUDIO ZigBee Bluetooth 2 Bluetooth1 STREAMING VIDEO b DIGITAL VIDEO MULTI-CHANNEL VIDEO a/HL2 & g LAN PAN LOW < Data Rate > HIGH

16 ZigBee vs. Bluetooth Characteristic ZigBee Bluetooth Range - as designed - special kit or outdoors meters up to 400 meters 10 meters 100+ meters dep. on radio Data Rate Kbps 1 Mbps Network Latency (typical) - new slave enumeration - sleeping slave changing to active - active slave channel acces 30ms 15ms 15ms 20s 3s 2ms Power Profile years days Operating Frequency 2,4 GHz ISM 2,4 GHz ISM Network Topology ad-hoc; star; mesh; hybrid ad-hoc; piconets Number of Devices per Network < < 8 Security 128 bit AES and application layer definable (standard algorithms) 64 bit, 128 bit (proprietary algorithms)

17 4-noks La Missione La fornitura di servizi e prodotti per permettere ai nostri clienti di integrare Wireless Sensing and Acting Networks (WSAN) nelle loro apparecchiature per aumentare competitività e valore aggiunto

18 4-noks Le Tecnologie ZigBee per sistemi in cui è richiesta la interoperabilità IEEE rete Mesh open source per sistemi in cui è richiesto il basso costo modulazione DSS e sincrona + rete Mesh open source per sistemi in cui sono richieste alte prestazioni Java Machine and Applet

19 4-noks Prodotti Cliente: KALIREL (Francia) Applicazione: sistema per il controllo remoto di apparecchiature domestiche, in particolare di radiatori elettrici. Caratteristiche principali del sistema: Interfaccia amichevole, l utente comanda i dispositivi con la stessa semplicità del telefonino Sicurezza nelle operazioni, i dispositivi ritornano all utente l esito del comandi Monitoraggio energia, il sistema permette di monitorare il consumo di energia e della potenza istantanea Ottimizzazione della potenza, il sistema limita automaticamente la potenza istantanea consumata

20 4-noks Prodotti 4-noks in collaborazione con Lacroix Electronique ha fornito: definizione e progettazione dell intero sistema sviluppo del telecomando ZIGBEE e della sua interfaccia grafic sviluppo del termostato per radiatori elettrici sviluppo dell interfaccia ZIGBEE per i termostati produzione di tutte le parti elettroniche del sistema

21 4-noks Prodotti For electrical radiators in France market ZigBee based thermostats and remote control Simple to install Simple to use Covering large area with low power Remote monitoring of temperature and energy consumption

22 4-noks Prodotti

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45 4-noks Prodotti Cliente : Carel (Italia) Applicazione: sistema per la regolazione e la monitoraggio degli impianti di climatizzazione per uffici Caratteristiche principali del sistema: Velocità di installazione, l installatore realizza l impianto in una frazione del tempo prima necessaria Semplicità di configurazione, la rete è configurata e validata con semplicità grazie al tool grafico per PC Collegamenti affidabili, la disponibilità di ripetitori installabili in qualsiasi posizione amplia la copertura della rete e ne aumenta l affidabilità Bassi consumi, il basso consumo energetico dei dispositivi ne permette una alimentazione a batteria della durata di 3 anni.

46 4-noks Prodotti Terminale di controllo Sensore di temperatura e umidità

47 4-noks Prodotti Access Point con antenna interna Access Point con antenna esterna Commissioning tool

48 4-noks Prodotti 4-noks ha fornito: definizione e progettazione della rete ZigBee sviluppo di tutti i dispostivi di rete sviluppo del tool di configurazione e della sua interfaccia grafica produzione di tutti i dispostivi della rete ZigBee

49 4-noks Prodotti Cliente: T.A.P. Technology Advanced Project (Padova, Italia) Applicazione: sistema per il collegamento wireless dei dispositivi di una camera di albergo con il computer centrale. Caratteristiche principali del sistema: Semplicità d installazione, l installazione non richiede gravosi interventi di ristrutturazione, pertanto risulta perfetta anche in edifici non nuovi Tool Grafico di configurazione, la rete ZigBee è configurata e validata tramite il tool grafico Z-Config Dispositivi alimentati a batteria, non sono più necessari i fili elettrici per gestire funzioni altrimenti difficili (per es: controlli chiusura finestre) Tempi brevissimi per il ritorno dell investimento grazie al basso costo dell intervento e al risparmio energetico conseguito

50 4-noks Prodotti 4-noks in collaborazione con la S.G.E. Società Generale di Elettronica ha fornito: definizione e progettazione della rete ZigBee sviluppo di tutti i dispostivi di rete sviluppo del tool di configurazione e della sua interfaccia grafica produzione di tutti i dispostivi di rete ZigBee

51 4-noks Prodotti Sistema di comunicazione radio PC dispositivi periferici

52 4-noks Prodotti ZBB50 Interfaccia Radio ZigBee Descrizione Caratteristiche Tensione di alimentazione 12V Consumo medio 50mA IP40 Antenna interna o esterna Range temperatura 0-60 C L interfaccia ZBB50 permette di collegare un PC o un qualsiasi altro dispositivo ad una rete mesh a 2,4GHz basata sullo standard ZigBee implementato da Ember. L interfaccia si presenta come un sistema completo e pronto all uso. La scatola con il suo passacavo ha un grado di protezione IP40. Sono disponibili le configurazioni con antenna interna o esterna. Il collegamento con il dispositivo può avvenire tramite RS-485 oppure tramite USB. Il protocollo di comunicazione è lo Z-Modbus che permette un facile collegamento alla rete evitando al progettista una conoscenza approfondita del protocollo ZigBee. L interfaccia è disponibile con software configurato come coordinatore di rete o nodo completo. Sono utilizzati il chip Ember EM2420 e il microproces-sore ATMEGA64 della famiglia Atmel. Disponibile in configurazione RS232, RS485, USB, Eterhnet Disponibile in configurazione coordinatore, nodo completo o ripetitore Compatibile IEEE Compatibile ZigBee con stack Ember rev. 3 Compatibile Z-MODBUS e Z-CONFIG

53 4-noks Prodotti ZBM10 Modulo Radio ZigBee Descrizione Il modulo ZBM10 è stato progettato per realizzare velocemente e a basso costo reti radio di tipo mesh alla frequenza di 2,4GHz. Il funzionamento della rete si basa sullo standard ZigBee implementato da Ember. Oltre al chip Ember EM2420 il modulo utilizza i microproces-sori della famiglia Atmel ed è disponibile in due versioni con ATMEGA64 e ATMEGA128. Le dimensioni contenute del circuito permettono di integrarlo rapidamente in schede digitali e analogiche senza occuparsi della parte a radiofrequenza. Inoltre il protocollo Z-Modbus permette un facile collegamento tramite una linea seriale ed evita al progettista una conoscenza approfondita del protocollo ZigBee. Caratteristiche Tensione di alimentazione 3,3 V Consumo medio in funzione 30mA Consumo medio in stand-by 20uA Collegamento tramite seriale livello TTL Antenna integrata Range temperatura 0-80 C Dimensioni contenute 22,4 x 42,3mm Collegamento con la scheda ospite tramite 14 pin-strip passo 2,54mm Fino a 8 ingressi e uscite analogiche Compatibile IEEE Compatibile ZigBee con stack Ember rev. 3 Nodo Full Function e Reduced Function Compatibile Z-MODBUS e Z-CONFIG

54 4-noks Prodotti Z-Config Software per la configurazione di reti ZigBee Descrizione Z-Config è un potente strumento su PC per la configurazione e la manutenzione di reti ZigBee. Questo strumento permette di realizzare le applicazioni molto più velocemente perché risparmia al programmatore lo sviluppo del software per la creazione della rete, concentrandosi sulle effettive necessità. Successivamente aiuterà nella manutenzione della rete e in eventuali modiche. Il software dovrà essere installato su un PC collegato alla interfaccia di rete ZBB50 che fungerà da coordinatore per la rete ZigBee.

55 4-noks Prodotti Z-Modbus Lo Z-Modbus è una estensione del noto protocollo Modbus per gestire facilmente i meccanismi specifici della rete ZigBee. Il campo Function è stato esteso inserendo una serie di funzioni per la gestione della rete (joining, ping ecc..) che raccolgono più funzioni elementari ZigBee e quindi evitano al progettista una conoscenza approfondita del protocollo. Infine sono state inserite funzioni per la gestione dell'hardware del modulo ZBM10 (I/O digitale ed analogici ecc..).

56 4-noks Tech Integration 0 INTERNET xdsl Applicazione Java Gateway Ethernet ZigBee

57 4-noks Tech Integration 1 GPRS/UMTS INTERNET xdsl Applicazione Java Gateway Ethernet ZigBee

58 4-noks Tech Integration 2 INTERNET GPRS/UMTS Applicazione Java Gateway GPRS/UMTS ZigBee

59 4-noks Tech Integration 3 INTERNET GPRS/UMTS Gateway GPRS/UMTS ZigBee

60 4-noks Tech Integration 4 INTERNET GPRS/UMTS

61 4-noks Tech Integration 5 INTERNET GPRS/UMTS Applicazione Java

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