WPAN (Wireless Personal Area Network – Kablosuz Kişisel Alan Ağı )

Eyl 07, 2013

İletişim gereksinimlerinin karşılanması birçok alanda büyük önem taşımaktadır. Bu gereksinimlerin karşılanması amacıyla iletişim teknolojileri geliştirilmektedir. IEEE  (Institute of Electrical and Electronics Engineers-Elektrik Elektronik Mühendisleri Enstitüsü)  iletişim teknolojilerinin oluşturulması ve geliştirilmesi konusunda çalışmalar yapmaktadır. WPAN  (Wireless Personal  Area Network – Kablosuz Kişisel  Alan  Ağı )  IEEE organizasyonunun veri iletişimi standartlarından biridir ve 802.15 standartı olarak bilinir.

WPAN, temel olarak kablosuz bağlantı kullanılarak oluşturulan kablosuz kişisel alan ağıdır. WPAN, 10 metreye kadar olan mesafelerde veri iletişimine olanak tanıyan bir iletişim teknolojisi standartıdır. IEEE 802.15 (WPAN)  standartı  tüm sıradan bilgisayar ve iletişim cihazlarının birbirlerine kablosuz olarak bağlanabilmesine olanak sağlar, buradaki temel nokta cihazlar arası uzaklığın yeterli olması ve cihazların aynı kablosuz kişisel ağda olmaları gerektiğidir.

WPAN standartı kullanılarak kablosuz veri iletişimi şekildeki gibi gerçekleştirilebilir.

 

WPAN standartının kullanıldığı teknolojilerin başlıcaları  ZigBee, Ultra-wideband(UWB) ve Bluetooth ‘tur.

ZigBee

ZigBee kablosuz kişisel alan ağı oluşturmak için kullanılan bir iletişim teknolojisidir.  Bu iletişim teknolojisi,  WPAN oluşturulurken 868 Mhz, 902-928 MHz ve  2.4 GHz hızlarda kullanılır. ZigBee kullanımında; veri haberleşmesi yapan cihazlar arası uzaklık  en fazla 50 metre olmalıdır. Veri aktarım hızı en fazla 250 kbps (kilobit per second-saniyede kilobit)  olmaktadır. ZigBee , IEEE 802.15.4 standartı olarak bilinmektedir. ZigBee görev döngüsü düşük olduğu için uygulamalarda yüksek veri aktarımı sağlar. Bu durum ZigBee kullanımını, kontrol cihazlarının ve sensörlerin yaygın olarak kullanıldığı ev, iş ve endüstriyel otomasyon alanlarında ideal kılar. ZigBee  peer-to-peer, star(yıldız) ve mesh(örgü) ağ topolojilerine uyumludur. ZigBee bir kablosuz kişisel alan ağında 255 adete kadar cihaz  iletişimi sağlayabilir.

Ultra-wideband (Ultra Geniş Bant-UWB)  

Ultra geniş bant (UWB) kısa bir mesafe için frekans bandı çok geniş bir yelpaze üzerinden, düşük güç ile  büyük miktarda dijital veri aktarımı için kullanılan kablosuz veri aktarım teknolojisidir.UWB  teknolojisi ile veri aktarım hızı başlangıçta 40-60 mbps hızında iken veri aktarımı sırasında 1 gbps hızına kadar çıkabilmektedir. UWB, çok kısa bir elektrik akımı ile düşük güçte radyo sinyalleri yayar. UWB alıcıları vericiler tarafından gönderilen tanımlanmış darbe dizilerine bakarak, alınan sinyalleri verilere çevirebilmektedir.   

Bluetooth      

Bluetooth kısa mesafelerde güvenlik düzeyi yüksek olan kişisel alan ağları yaratarak sabit ve mobil cihazlar arasında  veri alışverişi için kullanılan özel bir açık kablosuz teknoloji standartıdır. Bluetooth, kablo bağlantısını ortadan kaldıran kısa mesafe radyo frekansı(RF) teknolojisi esasına dayanır. Bluetooth; bilgisayar, çevre birimleri ve diğer cihazların birbirleri ile kablo bağlantısı olmadan görüş doğrultusu dışında bile olsalar haberleşmelerine olanak sağlar. Bluetooth teknolojisi 2.402-2.480  ghz ISM (Industrial Scientific Medical band-Endüstriyel Bilimsel Tıbbi band)  frekans bandında çalışmakta olup, ses ve veri iletimi yapabilmektedir. 721 kbps'a kadar veri aktarabilen bluetooth destekli cihazların etkin olduğu mesafe yaklaşık 10 ile 100 metredir. Bluetooh teknolojisi ilk olarak  1994 yılında kullanılmıştır. Bluetooth teknolojisi başlangıçta kablosuz olarak RS-232 veri kablosuna alternatif olarak tasarlanmıştır. Bluetooth, frekans atlamalı yaygın spektrum denilen radyo dalga teknolojisini  kullanır ve master-slave(birincil-ikincil) yapıya sahip paket  tabanlı bir protokoldür.

Bluetooth uygulamaları şekildeki gibi gösterilebilir

 Bluetooth'un Genel Özellikleri  
 Frekans aralığı  2.402-2.480 gHz
 Veri oranı  1 mbps 
 Kanal band genişliği  1 mHz
 Menzil  10-100 metre 
 Frekans atlama

 1600 kez/sn 

 Şifreleme  48bit cihaz ID ve Eo 128bit şifreleme
 IEEE Standartları  802.15.1-802.15.2-802.15.3-802.15.4
 En fazla veri paket uzunluğu  2.745 bit

 

Bluetooth Sürümleri

  • Bluetooth Sürüm 1.1 ve Öncesi

Bluetooth teknolojisi, 1998 yılında tanıtıldığından bu yana birkaç bluetooth sürümü yayımlanmıştır. Sürüm 1.0 ve 1.0B, üreticilerin bluetooth cihazları başarılı bir şekilde geliştirmelerine engel olacak problemler ve sınırlamalar içeriyordu. Temel sorun cihazların birlikte çalışabilirliklerinin eksikliğiydi. Bluetooth  sürüm 1.1 bluetooth teknolojisinin gerçek anlamda ilk başarılı işletim sürümüdür. Bluetooth sürüm 1.1’de  önceki sürümlerinde bulunan sorunların çoğunu düzeltilmiştir.

  • Bluetooth Sürüm 1.2

Sürüm 1.2 , sürüm  1.1 ile uyumludur  ve  ek özellikleri aşağıdaki gibidir;

    • Daha hızlı bağlantı ve cihaz bulma özelliği
    • Adaptif Frekans Atlamalı Yaygın Spektrum
    • Daha hızlı veri aktarım hızı (1 Mbps)
    • Alınan Sinyal Gücü Göstergesi
    • Genişletilmiş Senkron Odaklı Bağlantılar
  • Bluetooth Sürüm 2.0 +EDR (Enhanced Data Rate-Gelişmiş Veri Hızı)

Bluetooth sürüm 2.0 + EDR  özelliği üç kat kadar daha hızlı transfer hızı sağlar. Bluetooth sürüm 2.0 + EDR çok bağlantı imkanı sağlar. Sürüm 2.0 + EDR özellikleri aşağıdaki gibidir;

    • Önceki Bluetooth sürümleriyle uyumlu
    • Üç kat daha hızlı aktarım hızı (bazı durumlarda 10 kat)
    • Geliştirilmiş veri hızı (3 Mbps)
    • Azaltılmış görev döngüleri nedeniyle daha düşük güç tüketimi
    • Broadcast/multicast desteği
    • Ortam erişim kontrol protokolleri
    • Daha gelişmiş bit hata oranı özelliği
    • Çoklu bağlantıların daha fazla kullanılabilir bant genişliğiyle basitleştirilmesi
  • Bluetooth Sürüm 2.1 +EDR (Enhanced Data Rate-Gelişmiş Veri Hızı)

Bluetooth sürüm  2.1 + EDR ile uyumludur. Gelişmiş özellikleri aşağıdaki gibidir;

    • Gelişmiş eşleştirme özelliği
    • Gelişmiş güç optimizasyonu 
  • Bluetooth Sürüm 3.0 +HS (High Speed-Yüksek Hız)

Bluetooth sürüm 3.0 + HS önceki sürümlerle uyumludur. Kullanıcıların Bluetooth sürüm  3.0 + HS kullanarak yararlanacakları  önemli özellikler  şunlardır;

    • Unicast Bağlantısız Veri. (Gecikmeyi en aza indirir ve daha hızlı 
       daha güvenilir deneyimler sunar)
    • Geliştirilmiş Güç Kontrolü.  (Bluetooth kullanıcılar arasında 
       bağlantı kopmalarını en aza indirir.)
    •  Alternatif MAC / PHY. (Bluetooth profil verisi taşımak için alternatif 
       MAC ve PHY kullanımını sağlar) 
    •  Wi-Fi hızı ile veri aktarma 
    •  Düşük enerji tüketimi
  • Bluetooth Sürüm 4.0 +HS (High Speed-Yüksek Hız)

Bluetooth teknolojisi son sürümü olan 4.0 önceki sürümlerle uyumludur. Son sürüm özellikleri aşağıdaki gibidir;

    • Genişletilmiş çekim alanı (100 metreye kadar)
    • Wi-Fi tabanlı yüksek veri iletim hızı (24 Mbps)
    • Oldukça düşük güç gereksinimi
    • AES-128 (Advanced Encryption Standard-Gelişmiş  Şifreleme Standardı ) 
       güvenlik desteği getirilmiştir.