DASH7 Alliance Protocol ( D7A ) es un protocolo de red de actuadores y sensores inalámbricos de código abierto, que opera en las bandas ISM / SRD sin licencia de 433 MHz, 868 MHz y 915 MHz . DASH7 proporciona una duración de la batería de varios años , alcance de hasta 2 km, baja latencia para conectarse con objetos en movimiento, una pila de protocolo de código abierto muy pequeña , compatibilidad con cifrado de clave compartida AES de 128 bits y transferencia de datos de hasta 167 kbit / s . DASH7 Alliance Protocol es el nombre de la tecnología promovida por el consorcio sin fines de lucro llamado DASH7 Alliance.
Estándar internacional | Basado en ISO / IEC 18000-7 |
---|---|
Desarrollado por | Alianza DASH7 |
Industria | Automatización, industrial, militar |
Estándar internacional
El protocolo DASH7 Alliance se origina en el estándar ISO / IEC 18000-7 que describe una interfaz aérea de banda ISM de 433 MHz para RFID activa. Este estándar se utilizó principalmente para la logística militar.
La Alianza DASH7 rediseñó la tecnología 18000-7 original en 2011 y la hizo evolucionar hacia una tecnología de red de sensores inalámbricos para aplicaciones comerciales. El protocolo de alianza DASH7 cubre todas las bandas ISM de sub-GHz, lo que lo hace disponible a nivel mundial. El nombre del nuevo protocolo se deriva de la sección de siete denotado como -7 ( / d æ ʃ s ɛ v ən / ) del documento estándar original.
La versión actual del protocolo DASH7 Alliance ya no cumple con el estándar ISO / IEC 18000-7.
Historia
En enero de 2009, el Departamento de Defensa de EE. UU. Anunció la adjudicación de RFID más grande de la historia, un contrato de 429 millones de dólares para dispositivos DASH7, a cuatro contratistas principales: Savi Technology , Northrop Grumman Information Technology , Unisys y Systems & Processes Engineering Corp. (SPEC) . [1]
En marzo de 2009, se anunció la DASH7 Alliance, un consorcio industrial sin fines de lucro para promover la interoperabilidad entre dispositivos compatibles con DASH7, y en julio de 2010 tiene más de cincuenta participantes en veintitrés países. Similar a lo que hace Wi-Fi Alliance para IEEE 802.11 , DASH7 Alliance lo hace para el estándar ISO 18000-7 para redes de sensores inalámbricos.
En abril de 2011, DASH7 Alliance anunció la adopción de DASH7 Mode 2, una versión de próxima generación del estándar ISO 18000-7 que hace un mejor uso del silicio moderno para lograr un rendimiento más rápido, múltiples saltos, menor latencia, mejor seguridad y compatibilidad con sensores. y un protocolo de consulta integrado.
En marzo de 2012, la Alianza DASH7 anunció que pondría la especificación DASH7 Modo 2 a disposición de los no miembros sobre una base de código abierto.
En julio de 2013, la Alianza DASH7 anunció el Borrador 0.2 del Protocolo de la Alianza DASH7.
En mayo de 2015, la Alianza DASH7 lanzó públicamente la versión 1.0 del Protocolo de la Alianza DASH7.
En enero de 2017, la Alianza DASH7 lanzó públicamente la versión 1.1 del Protocolo de la Alianza DASH7. La versión constituye una actualización importante de la v1.0, en particular en el área de seguridad e interoperabilidad.
Resumen técnico
DASH7 contrasta con las tecnologías de datos inalámbricas existentes, después de: [2]
Estándar global utilizado | Bandas de frecuencia | Ancho de banda | Distancia | Frecuencias disponibles a nivel mundial (sí / no) | Potencia máxima de transmisión del nodo final | Tamaño del paquete | Velocidad de datos (enlace ascendente / enlace descendente) | Topología | Se permite la itinerancia del nodo final | Órgano rector |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Protocolo de alianza DASH7 1.x | 433/868/915 MHz ISM / SRD | 25 kHz o 200 kHz | 0–5 km | 433 MHz: + 10dBm 868/915 MHz: + 27dBm | máx. 256 bytes / paquete | 9,6 kbit / s, 55,55 kbit / so 166,667 kbit / s / 9,6 kbit / s, 55,55 kbit / so 166,667 kbit / s | Nodo a nodo, estrella, Árbol | sí | Alianza DASH7 | |
IEEE P802.11ah (Wi-Fi de baja potencia) | Bandas sub-1 GHz sin licencia (excluyendo espacios en blanco de TV) | 1/2/4/8/16 MHz | Hasta 1 km (al aire libre) | Depende de Regional Regulaciones (de 1 mW a 1 W) | Hasta 7.991 bytes (sin Agregación), hasta 65.535 bytes (con agregación) | 150 kbit / s ~ 346,666 Mbit / s / 150 kbit / s ~ 346,666 Mbit / s | Estrella, árbol | Permitido por otras enmiendas 802.11 (como 802.11r) | Grupo de trabajo IEEE 802.11 | |
Ingenu RPMA | ISM de 2,4 GHz | 1 MHz (40 canales disponibles) | > 500 km de LoS | hasta 20 dBm | 6B – 10kB | AP se agrega a 624 kbit / s por sector (supone un punto de acceso de 8 canales) / AP se suma a 156 kbit / s por sector (supone un punto de acceso de 8 canales) | Normalmente Star. Árbol compatible con un extensor RPMA | sí | Ingenu | |
LTE-Cat M | Celular | 1,4 MHz | 2,5–5 km | 100 mW | ~ 100 - ~ 1000 bytes típico | ~ 200 kbit / s / ~ 200 kbit / s | Estrella | sí | 3GPP | |
LoRaWAN | ISM de 433/868/780/915 MHz | UE: 8x125kHz, US 64x125kHz / 8x125kHz, Modulación: Chirp Spread Spectrum | 2-5 km (urbano), 15 km (rural), 702 km LoS probado, [3] 1500 km Presupuesto de enlace [4] | UE: <+ 14 dBm, EE. UU.: <+ 27 dBm | Usuario definido | UE: 300 bit / sa 50 kbit / s / 300 bit / sa 50 kbit / s, EE. UU.: 900bit / s-100kbit / s / 900bit / s-100kbit / s | Estrella en estrella | sí | Alianza LoRa | |
nWave | ISM por debajo de 1 GHz | Banda ultra estrecha | 10 km (urbano), 20– 30 km (rural) | 25–100 mW | Encabezado de 12 bytes, 2- Carga útil de 20 bytes | 100 bit / s / - | Estrella | sí | SIG ingrávido | |
SigFox | 868/902 MHz ISM | Banda ultra estrecha | 30–50 km (rural), 3– 10 km (urbano), 1000 km LoS | 10μW hasta 100 mW | 12 bytes (carga útil) | 100 bit / sa 140 mensajes / día / máx. 4 mensajes de 8 bytes / día | Estrella | sí | SigFox | |
Ingrávido-W | 400-800 MHz (espacio en blanco de TV) | 5 MHz | 5 km (urbano) | 17 dBm | 10 bytes min. | 1 kbit / sa 10 Mbit / s / 1 kbit / sa 10 Mbit / s | Estrella | sí | SIG ingrávido | |
Ingrávido-N | ISM por debajo de 1 GHz | Banda ultra estrecha (200 Hz) | 3 km (urbano) | 17 dBm | Hasta 20 bytes | 100 bit / s / - | Estrella | sí | SIG ingrávido | |
Ingrávido-P | ISM por debajo de 1 GHz | 12,5 kHz | 2 km (urbano) | 17 dBm | 10 bytes min. | 200 bit / sa 100 kbit / s / 200 bit / sa 100 kbit / s | Estrella | sí | SIG ingrávido |
Tecnología de red BLAST
Las redes basadas en DASH7 difieren de las redes alámbricas e inalámbricas típicas que utilizan una "sesión". Las redes DASH7 sirven aplicaciones en las que el bajo consumo de energía es esencial y la transmisión de datos suele ser mucho más lenta y / o esporádica, como la telemetría básica . Por lo tanto, en lugar de replicar una "sesión" por cable, DASH7 fue diseñado con el concepto de BLAST :
- B urstia: la transferencia de datos es abrupta y no incluye contenido como video, audio u otras formas isócronas de datos.
- L ight: Para la mayoría de las aplicaciones, los tamaños de paquetes están limitados a 256 bytes. Puede ocurrir la transmisión de múltiples paquetes consecutivos, pero generalmente se evita si es posible.
- Un síncrono: el principal método de comunicación de DASH7 es por comando-respuesta, que por diseño no requiere "apretón de manos" periódico de la red o sincronización entre dispositivos.
- S tealth: Los dispositivos DASH7 no necesitan balizas periódicas para poder responder en comunicación.
- T ransitivo: un sistema de dispositivos DASH7 es inherentemente móvil o transitorio. A diferencia de otras tecnologías inalámbricas, DASH7 se centra en la carga, no en la descarga, por lo que los dispositivos no necesitan ser administrados extensamente por una infraestructura fija (es decir, estaciones base).
Sub 1 GHz
D7A utiliza las frecuencias de 433, 868 y 916 MHz, [5] que está disponible en todo el mundo y no requiere licencia.
Sub 1-GHz es ideal para aplicaciones de redes de sensores inalámbricos , ya que penetra en el hormigón y el agua, pero también tiene la capacidad de transmitir / recibir en rangos muy largos sin requerir un gran consumo de energía de la batería. La baja corriente de entrada de las configuraciones típicas de etiquetas permite que la batería funcione con baterías de tipo botón o de película delgada .
Comunicaciones de etiqueta a etiqueta
A diferencia de la mayoría de las tecnologías RFID o LPWAN activas , DASH7 admite comunicaciones de etiqueta a etiqueta.
Localización
Las técnicas de localización se pueden aplicar a los puntos finales DASH7. En un experimento de laboratorio se logró una precisión de 1 m utilizando balizas DASH7 a 433 MHz. [6]
Protocolo de consulta integrado
DASH7 admite un protocolo de consulta integrado que minimiza los "viajes de ida y vuelta" para la mayoría de las aplicaciones de mensajería, lo que da como resultado una latencia más baja y un mayor rendimiento de la red.
Distancia
DASH7 proporciona un presupuesto de enlace de hasta 140 dB con una potencia de transmisión de 27 dBm, lo que posiciona la tecnología como de rango medio, en comparación con el rango corto ( Bluetooth , Wi-Fi , ...) y el rango largo (LoRaWAN, SigFox). Tenga en cuenta que los rangos más altos siempre se obtienen a expensas del consumo de energía por bit y la duración de la transmisión. Las tecnologías de bajo consumo y largo alcance generalmente no son realmente bidireccionales, ya que el trabajo de escaneo regular es bastante alto. En este contexto, DASH7 es un muy buen compromiso entre alcance, consumo de energía y bidireccionalidad y es muy adecuado para aplicaciones industriales con un alcance efectivo de 100 ma 500 m.
En situaciones de línea de visión, los dispositivos DASH7 anuncian hoy rangos de lectura de 1 kilómetro o más; sin embargo, Savi Technology ha probado rangos de hasta 10 km y se pueden lograr fácilmente en la Unión Europea, donde las regulaciones gubernamentales son menos restrictivas que en los Estados Unidos. EE.UU.
Interoperabilidad
La DASH7 Alliance está trabajando actualmente en un programa de certificación que prueba funcionalmente los dispositivos DASH7. La certificación se compone de un conjunto de escenarios de prueba que cubren transacciones en diferentes configuraciones de pila (canal, QoS, seguridad). La interfaz inalámbrica física no está cubierta por la certificación y deberá cumplir con las regulaciones de radio locales.
Modulaciones alternativas
La política de DASH7 Alliance no permite agregar técnicas de modulación patentadas o con licencia en el protocolo oficial de DASH7 Alliance. Sin embargo, la estructura en capas del protocolo permite integrar fácilmente modulaciones alternativas, como LoRa, bajo la capa de red (D7ANL).
Aplicaciones
Aplicaciones comerciales
Al igual que otras tecnologías de redes que comenzaron con el sector de la defensa (por ejemplo, DARPA que financia Internet), DASH7 se adapta de manera similar a una amplia gama de aplicaciones en desarrollo o en implementación, que incluyen:
- Automatización de Edificios , Control de Accesos , Smart Energy . Las características de propagación de la señal de DASH7 le permiten penetrar paredes, ventanas, puertas y otras sustancias que sirven como impedimentos para otras tecnologías que operan a 2,45 GHz, por ejemplo. Para aplicaciones de automatización de edificios y energía inteligente, las redes DASH7 se pueden implementar con mucha menos infraestructura que las tecnologías de la competencia y con un costo total de propiedad mucho menor.
- Servicios basados en la ubicación DASH7 se utiliza hoy en día para desarrollar nuevos servicios basados en la ubicación utilizando una gama de dispositivos habilitados para DASH7 que incluyen tarjetas inteligentes, llaveros, boletos, relojes y otros productos convencionales que pueden aprovechar el tamaño reducido, el bajo consumo y la larga duración. rango y bajo costo de DASH7 en relación con tecnologías inalámbricas menos prácticas y de alta potencia como Wi-Fi o Bluetooth. Con DASH7, los usuarios pueden "registrarse" en los lugares de formas que no son prácticas con las tecnologías de registro actuales como el GPS, que consumen mucha energía y fallan en interiores y en entornos urbanos. Los servicios basados en la ubicación como Foursquare, Novitaz o Facebook pueden explotar esta capacidad en DASH7 y otorgar puntos de fidelidad, permitir a los usuarios ver las direcciones de Facebook o Twitter de quienes pasan, y más. [7]
- Publicidad móvil DASH7 se está desarrollando para vallas publicitarias y quioscos "inteligentes", también carteles "inteligentes" que pueden estar listos a muchos metros (o incluso kilómetros) de distancia, creando nuevas oportunidades tanto para rastrear la efectividad del gasto publicitario como para crear nuevos anuncios electrónicos. oportunidades comerciales . El potencial de DASH7 para automatizar los registros de entrada y salida proporciona una infraestructura esencial para la publicidad y las promociones basadas en la ubicación [8].
- Automotive DASH7 se ve cada vez más como el sistema de monitoreo de presión de neumáticos de próxima generacióndado su funcionamiento a la misma frecuencia (433 MHz) que casi todos los sistemas TPMS patentados en la actualidad. El TPMS basado en DASH7 proporcionará a los usuarios finales lecturas de presión de los neumáticos más precisas, lo que dará como resultado una mayor economía de combustible, un menor desgaste de los neumáticos y una mayor seguridad. Los productos DASH7 también se están diseñando y utilizando para otras aplicaciones automotrices como la visibilidad de la cadena de suministro .
- Logística DASH7 se utiliza hoy en día para rastrear el paradero de contenedores de envío, paletas, jaulas antivuelco, camiones, vagones de ferrocarril, embarcaciones marítimas y otros activos de la cadena de suministro, lo que brinda a las empresas una visibilidad sin precedentes de sus operaciones diarias. También la gestión de la cadena de frío (vacunas, productos frescos, flores cortadas, etc.), mediante el cual DASH7 se utiliza para monitorear la temperatura en tránsito y otros factores ambientales que pueden afectar la integridad de los productos sensibles.
Soporte para desarrolladores
OSS-7: pila de código abierto Dash7
El objetivo del proyecto es proporcionar una implementación de referencia del protocolo DASH7 Alliance . [9] Esta implementación debe centrarse en la integridad, la corrección y la facilidad de comprensión. El rendimiento y el tamaño del código son aspectos menos importantes. Para mayor claridad, se mantiene una clara separación entre las capas ISO en el código. El proyecto está disponible en GitHub [1] y tiene licencia de Apache License, versión 2.0.
OpenTag
Los desarrolladores de DASH7 Mode 2 se benefician de la biblioteca de firmware de código abierto llamada OpenTag , que proporciona a los desarrolladores un entorno basado en "C" en el que desarrollar aplicaciones DASH7 rápidamente. Entonces, además de que DASH7 (ISO 18000-7) es un estándar ISO de código abierto, OpenTag es una pila de código abierto que es bastante única en relación con otras opciones de redes de sensores inalámbricos (por ejemplo, ZigBee) y RFID activas (por ejemplo, propietarias) en otras partes del mercado hoy. Aunque OpenTag es un proyecto de código abierto, es posible que las personas no puedan usarlo de forma gratuita. En agosto de 2015, no hay evidencia que sugiera que OpenTag tenga regalías, aunque las versiones actuales de OpenTag OpenTag License incluyen una disposición que permite la licencia RAND .
Soporte de la industria de semiconductores
Los desarrolladores de DASH7 reciben soporte de la industria de semiconductores , incluidas múltiples opciones, con Texas Instruments , ST Microelectronics , Silicon Labs , Semtech y Analog Devices, todos ofreciendo kits de desarrollo de hardware habilitados para DASH7 o productos de sistema en un chip.
Integradores de dispositivos y kits de desarrollo
Muchas empresas son miembros de DASH7 Alliance para producir productos de hardware compatibles con DASH7:
- Miembros de la Alianza DASH7
- Kits de desarrollo DASH7
- Proveedores de servicios DASH7
Referencias
- ^ Bacheldor, Beth (9 de enero de 2008). "El Departamento de Defensa de Estados Unidos elige cuatro para RFID III" . Diario RFID . Consultado el 4 de septiembre de 2009 .
- ^ http://www.edn.com/design/systems-design/4440343/Low-power-wide-area-networking-alternatives-for-the-IoT
- ^ TheThingsNetwork. "¡Récord mundial revolucionario! Paquete LoRaWAN recibido a una distancia de 702 km (436 millas)" . The Things Network . Consultado el 16 de mayo de 2019 .
- ^ "Calculadora de pérdida de espacio libre, 155 dB Linkbudget (14 dBm TX, -141 dBm RX)" . Calculadora de pérdida de ruta de espacio libre . Consultado el 16 de mayo de 2019 .
- ^ https://www.researchgate.net/publication/283278207_DASH7_Alliance_Protocol_10_Low-Power_Mid-Range_Sensor_and_Actuator_Communication Research paper]
- ^ Stevens, Jan (29 de septiembre de 2013). "Localización de robots con tecnología DASH7" . Universidad de Amberes .
- ^ "ReadWrite - DASH7: Incorporación de redes de sensores a teléfonos inteligentes" . Archivado desde el original el 12 de julio de 2012 . Consultado el 17 de mayo de 2010 .
- ^ La red publicitaria digital en la tienda funciona con RFID - RFID Journal
- ^ "Protocolo de Alianza DASH7 versión 1.0" .
enlaces externos
- Alianza DASH7
- Comparación de tecnología de red de área amplia de bajo consumo
- Pila de código abierto OSS-7
- Wiki de OpenTag
- Comparación DASH7-LoRaWAN