Soluciones de comunicación inalámbrica probadas de IQRF Tech

Soluciones de comunicación inalámbrica probadas de IQRF Tech

La situación relacionada con la pandemia introdujo muchas restricciones en la vida profesional y social. Esto destacó los beneficios de poder controlar de forma remota los productos, los procesos de producción y el control. Sin embargo, la comunicación inalámbrica debe realizarse con los más altos estándares de seguridad. Esto es especialmente importante para aplicaciones industriales. La oferta de TME incluye una amplia gama de módulos de la empresa IQRF Tech s.r.o., que proporciona tecnología de comunicación inalámbrica IQRF. El artículo responderá las siguientes preguntas:

• ¿Que es la tecnología IQRF?
• ¿Cuáles son las características únicas de la tecnología IQRF?
• ¿Cuáles son los beneficios de utilizar la tecnología IQRF?
• ¿Cómo apoya el fabricante a los clientes en el proceso de desarrollo?
• ¿Dónde se utilizan los productos IQRF?

¿Que es la tecnología IQRF?

IQRF® es una tecnología de comunicación inalámbrica que se ha desarrollado desde 2004. Funciona en la banda de radio Sub-GHz (433/868/916MHz). Permite la transferencia de una pequeña cantidad de datos con un consumo de energía mínimo. Dependiendo de la opción seleccionada, el consumo de corriente es de alrededor de una docena de mA en el modo de funcionamiento estándar o alrededor de 250uA en el modo de bajo consumo. Debido a este bajo consumo de energía, la tecnología es perfecta para aplicaciones que funcionan con baterías y otras aplicaciones que requieren un alto ahorro de energía.

Fig 1. Representación gráfica del consumo de corriente del módulo TR 76D, según el modo de funcionamiento seleccionado.

Los módulos, según el tipo de aplicación, pueden trabajar en la topología POINT - POINT, STAR, PEER to PEER y MESH. Dentro de una red, pueden operar hasta 240 dispositivos en la estructura MESH, lo que garantiza un funcionamiento seguro y confiable, mientras se mantiene un alto nivel de comodidad en el funcionamiento de la red.

Aspectos tecnológicos destacados de IQRF

Hay una amplia gama de módulos disponibles en el mercado que permiten la conexión inalámbrica de dispositivos. Sin embargo, vale la pena prestar atención a los beneficios de implementar la tecnología IQRF:

a) Fiabilidad de la transmisión de datos

La fiabilidad de la transmisión resulta directamente del uso del protocolo único y patentado IQMESH. En la etapa de la creación de redes, el protocolo utiliza comunicación asincrónica, cuyo propósito es transmitir paquetes que informan sobre el proceso de creación de la red lo más rápido posible. Una vez creado, el protocolo funciona basándose en la comunicación síncrona. El coordinador supervisa el proceso de transmisión de datos en la red. En el caso de que la red tenga una estructura MESH, cada uno de los módulos colocados en la red tiene la posibilidad de repetir (repetir) paquetes de datos, en intervalos de tiempo estrictamente definidos, a todos los dispositivos vecinos. Esta solución evita la aparición de colisiones de paquetes y, al mismo tiempo, protege al usuario contra la interrupción de la comunicación en caso de un obstáculo temporal.

b) Fast Response Command (FRC)

El uso del protocolo Fast Response Command, también conocido como FRC, permite al usuario descargar información de la red mucho más rápido. El protocolo FRC es preconfigurable, lo que significa que antes de su uso real, la configuración debe realizarse a nivel del coordinador. Así es como se determina el tipo de retroalimentación. El funcionamiento práctico del protocolo es extremadamente sencillo. Después de la configuración correcta, el coordinador de la red envía el paquete acumulativo y los nodos de la red colocan la información requerida en el paquete por lotes en un lugar específico. Gracias a ello, en unos pocos o varios segundos, dependiendo del tamaño de la red, el usuario recibe información sobre el estado del parámetro al que se refiere la consulta. Este puede ser, por ejemplo, el estado de la luminaria (encendido/apagado), la temperatura o los valores de voltaje o corriente en componentes específicos. El protocolo FRC es ideal para monitorear parámetros críticos definidos en una aplicación determinada. Desde el punto de vista del usuario, es de suma importancia que pueda preparar muchos comandos de diferentes tipos y enviarlos según las necesidades resultantes de la especificidad de la aplicación.

El principio de funcionamiento de los protocolos IQMESH y FRC se presentó en videos de productos basados en la tecnología IQRF. Las películas están disponibles en las fichas de producto del catálogo de TME (pestaña "Multimedia").

c) Seguridad de tres niveles de transmisión de datos

El primer nivel de protección es la contraseña de acceso del usuario, asignada en la etapa de creación de la red. Para que los dispositivos estén conectados a la red, la contraseña de 16 caracteres implementada en el módulo debe ser idéntica a la contraseña en el coordinador. Si las contraseñas son diferentes, el dispositivo no se agregará a la red. Es una protección contra la adición no autorizada de dispositivos a la red. El segundo nivel de seguridad es el cifrado de red conocido como cifrado de red. Cada módulo está equipado con una contraseña 192b aleatoria única, generada individualmente en la etapa de producción. La contraseña se transfiere de forma segura a los módulos que actúan como un nodo durante el proceso de unirse a la red, por lo que el usuario no tiene que lidiar no solo con el cifrado de la red, sino también con la administración y distribución de las contraseñas de la red. El tercer nivel de seguridad es la contraseña del usuario, llamada clave de usuario. Este es un tercer nivel de protección voluntario que se logra asignando una contraseña de seguridad adicional de 16 caracteres. Gracias a esta solución, los datos especialmente sensibles tienen otro nivel de protección.

Fig 2. Cifrado de red durante la transmisión de datos.

d) Protocolo Direct Peripheral Access

El protocolo Direct Peripheral Access incorporado, abreviado como DPA, permite acortar el tiempo que necesita el desarrollador para el software del módulo, lo que también acorta el tiempo de implementación del producto en el mercado. Es posible gracias al uso de perfiles de hardware disponibles proporcionados por el fabricante. Después de la implementación, implementan la comunicación entre el módulo IQRF y el elemento externo a través de la interfaz SPI o UART. Tal ruta de programación significa que la función del desarrollador del sistema es preparar principalmente la lógica del actuador en el dispositivo, responsable de la implementación de tareas y funciones específicas. Por supuesto, el usuario aún tiene la opción de programar el módulo de forma tradicional y utilizar todo el espacio disponible de la aplicación según sus preferencias. La diferencia entre la programación clásica y el protocolo DPA se presenta en la siguiente figura.

Fig. 3. Métodos de programación de módulos IQRF. En el lado izquierdo, se presenta la programación usando el protocolo DPA, en el lado derecho - programación clásica de la capa de aplicación.

Aplicación de IQRF IDE

La tecnología IQRF® es mucho más que un módulo inalámbrico. La empresa IQRF Tech ofrece una serie de soluciones que mejoran la comodidad del trabajo. El primero es entregar la aplicación IQRF IDE junto con los módulos. Es un software gratuito que le permite crear fácilmente una red, su visualización y gestión ampliamente comprendida. El software también le permite ver y leer los datos transmitidos. Debido a su funcionalidad avanzada, el software es una herramienta ideal para desarrolladores. Vale la pena señalar que después de desactivar algunas de las funciones más avanzadas, también puede convertirse en una herramienta para presentar el concepto general del sistema al cliente. Esto es posible gracias a los prácticos botones de función integrados. Gracias al IQRF IDE, es posible actualizar el sistema operativo de los módulos, lo que permite a los clientes utilizar las funciones disponibles en las últimas revisiones. La aplicación también tiene un escáner de RF incorporado para verificar los niveles de interferencia y la capacidad de generar códigos QR que contienen información sobre el módulo utilizado en una red determinada. Esto abre una opción alternativa para que el usuario agregue dispositivos a la red leyendo el código QR generado previamente.

Fig. 4. Visualización de una red de muestra compuesta por 10 nodos y un coordinador en la aplicación IQRF IDE. La tecnología IQRF le permite conectar módulos que operan en los modos estándar y de energía reducida dentro de la red.

La empresa IQRF Tech proporciona códigos de programa de muestra para desarrolladores de forma gratuita. Esto acelera significativamente la creación de la funcionalidad final esperada. Además, SDK (Software Development Kit) disponible y IQRF Gateway Daemon para ordenadores populares de placa única le permiten crear sus propias puertas de acceso que pueden equiparse con puertos no estándar, así como crear productos y unidades centrales para más funcionalidad avanzada. La oferta de la compañía se complementa con cancelas, cables, antenas, conectores, mandos a distancia, así como la posibilidad de implementar un proyecto o parte de este como parte del servicio. Además de la aplicación gratuita y los fragmentos de código para desarrolladores, el fabricante presta gran atención al soporte técnico de la más alta calidad, que se proporciona las 24 horas del día. Después de registrar el proyecto, el fabricante ofrece la posibilidad de una consulta gratuita del proyecto (previa solicitud, precedida de la firma de un contrato de NDA), con especial énfasis en el tema de la comunicación inalámbrica.

Fig. 5. La figura muestra cómo montar las antenas. En el lado izquierdo hay un pad-hole, al que puede llevar una antena externa, un conector U.FL y una antena incorporada en el módulo.

Los productos de la empresa IQRF Tech son una base excelente para crear aplicaciones para Internet de las cosas (IoT) e Internet de las cosas industrial (IIoT). Admiten la total autonomía de la red creada y, al mismo tiempo, garantizan la interoperabilidad con todos los estándares de comunicación existentes, como LoRa, Wi-Fi, GSM, Bluetooth o Ethernet a nivel de puerta de enlace. La tecnología IQRF se utiliza en aplicaciones relacionadas con la iluminación o el control del calor, automatización industrial y de edificios, sistemas de medición y automatización de líneas de producción. Funciona bien en proyectos que requieren comunicación entre productos o máquinas (M2M) y otros proyectos en el campo de la Industria 4.0.

Le animamos a conocer los productos de la empresa IQRF Tech.

Autor: Piotr Antończyk, empresa IQRF Tech s.r.o