ANT (شبكة)

الموسوعة الحرة

تقنية ANT (اختصارًا لـ Adaptive Network Topology) هي تقنية شبكات استشعار لاسلكية متعددة البث ، مملوكة لشركة ANT Wireless (قسم من شركة Garmin Canada)، ولكنها متاحة للجميع . [ 1 ] توفر هذه التقنية شبكات شخصية (PANs)، مخصصة بشكل أساسي لأجهزة تتبع النشاط . أطلقت شركة Dynastream Innovations تقنية ANT في عام 2003، تلتها تقنية ANT+ منخفضة الطاقة في عام 2004، قبل أن تستحوذ Garmin على Dynastream في عام 2006. [ 2 ]

يُعرّف بروتوكول ANT مجموعة بروتوكولات اتصالات لاسلكية تُمكّن الأجهزة العاملة في نطاق ISM بتردد 2.4 جيجاهرتز من التواصل من خلال وضع قواعد قياسية للتعايش، وتمثيل البيانات، والإشارة، والمصادقة ، واكتشاف الأخطاء . [ 3 ] وهو مشابه من حيث المفهوم لتقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (BLE)، ولكنه مُوجّه للاستخدام مع أجهزة الاستشعار. 

اعتبارًا من نوفمبر 2020 ،يُدرج موقع ANT الإلكتروني ما يقارب 200 علامة تجارية تستخدم تقنية ANT. [ 4 ] أضافت سامسونج ، وبدرجة أقل فوجيتسو ، وإتش تي سي ، وكيوسيرا ، ونوكيا ، وشارب ، دعمًا أصليًا (بدون استخدام محول USB) لهواتفها الذكية، حيث بدأت سامسونج الدعم مع هاتف Galaxy S4 وانتهى مع سلسلة Galaxy S20 . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

في عام 2025، أعلنت شركة جارمن أنها ستنهي اعتمادها لأجهزة ANT+، مُعزيةً ذلك إلى تغييرات في لوائح الاتصالات اللاسلكية. [ 8 ] ومن المرجح أن يؤدي هذا إلى تخلي الأجهزة المستقبلية عن دعم ANT+ لصالح تقنية BLE. [ 9 ]

ملخص

تستطيع العُقد التي تعمل بتقنية ANT أن تعمل كمصادر أو مصارف ضمن شبكة استشعار لاسلكية في آنٍ واحد. وهذا يعني أن العُقد يمكنها العمل كأجهزة إرسال أو استقبال أو أجهزة إرسال واستقبال لتوجيه حركة البيانات إلى عُقد أخرى. إضافةً إلى ذلك، تستطيع كل عُقدة تحديد وقت الإرسال بناءً على نشاط جيرانها. [ 3 ]

المعلومات الفنية

يمكن تهيئة بروتوكول ANT للبقاء لفترات طويلة في وضع السكون منخفض الطاقة (يستهلك تيارًا في حدود الميكروأمبير)، ثم يستيقظ لفترة وجيزة للتواصل (عندما يرتفع التيار إلى ذروة 22 ملي أمبير (عند -5 ديسيبل ) أثناء الاستقبال و13.5 ملي أمبير (عند -5 ديسيبل) أثناء الإرسال) [ 10 ] ، ثم يعود إلى وضع السكون. يبلغ متوسط ​​استهلاك التيار لمعدلات الرسائل المنخفضة أقل من 60 ميكروأمبير على شريحة nRF24AP1. [ 10 ] وقد حسّنت شريحة nRF24AP2 الأحدث هذه الأرقام. [ 11 ]  

يُعتبر بروتوكول ANT بروتوكولًا لطبقة الشبكة/النقل. أما بروتوكول طبقة الربط الأساسي فهو Shockburst، [ 12 ] والذي يُستخدم في العديد من رقاقات Nordic Semiconductor "NRF" الأخرى، مثل تلك المستخدمة مع Arduino . [ 13 ] يستخدم ANT بروتوكول Shockburst بسرعة 1  ميجابت/ثانية مع تعديل GFSK، مما يُترجم إلى عرض نطاق ترددي  يبلغ 1 ميجاهرتز ، وينتج عنه 126 قناة راديو متاحة عبر نطاق ISM. [ 12 ]

قنوات ANT منفصلة عن قنوات Shockburst RF الأساسية. يتم تحديدها ببساطة من خلال رقم القناة المدمج في الحزمة، [ 14 ] ويمكن استخدام 78 قناة على جهاز nRF24AP2. [ 11 ] تتكون كل قناة ANT من عقدة إرسال واحدة أو أكثر وعقدة استقبال واحدة أو أكثر، وذلك حسب بنية الشبكة. يمكن لأي عقدة الإرسال أو الاستقبال، لذا فإن القنوات ثنائية الاتجاه. [ 15 ] يمكن للإصدارات الأحدث من ANT دعم قناة ANT واحدة بعدة قنوات RF من خلال مرونة التردد . [ 14 ]

قناة الترددات الراديوية الأساسية تعمل بنظام نصف مزدوج فقط ، ما يعني أن عقدة واحدة فقط يمكنها الإرسال في كل مرة. كما أن شريحة الراديو الأساسية لا يمكنها اختيار الإرسال أو الاستقبال إلا في لحظة معينة. [ 13 ] ونتيجة لذلك، تُتحكم قناة ANF بواسطة نظام الوصول المتعدد بتقسيم الوقت . تتحكم عقدة "رئيسية" في التوقيت، بينما تستخدم العقد "التابعة" إرسال العقدة الرئيسية لتحديد وقت إرسالها. [ 11 ]

يدعم بروتوكول ANT ثلاثة أنواع من الرسائل: البث، والتأكيد، والاندفاع.

  • البث هو اتصال أحادي الاتجاه من عقدة إلى أخرى (أو عدة عقد). تُرسل العقدة الرئيسية حزمة بيانات واحدة دوريًا. لا تُرسل العقدة (أو العقد) المُستقبِلة أي إشعار استلام، ولكن يُمكنها مع ذلك إرسال رسائل إلى العقدة المُرسِلة باستخدام إرسال العقدة الرئيسية كمصدر للتوقيت. [ 14 ] : 101 تُناسب هذه التقنية تطبيقات الاستشعار ، وهي الطريقة الأكثر اقتصادية للتشغيل. [ 15 ]
  • تؤكد الرسائل المُؤكدة استلام حزم البيانات . يُرسل الجهاز الرئيسي حزمة واحدة دوريًا. في حال استلام الجهاز التابع للرسالة بنجاح، يُرسل إشارة نجاح مع إمكانية إرفاق المزيد من الرسائل. [ 14 ] : 105 لا توجد عمليات إعادة إرسال تلقائية. هذه التقنية مناسبة لتطبيقات التحكم. [ 15 ]
  • تُرسل الرسائل المتتابعة عدة حزم بيانات متتالية. يُرسل المُرسِل عدة حزم بيانات متتالية بفواصل زمنية أقصر بكثير من فترة القناة المعتادة، مما يُطيل الفترة الزمنية المعتادة. تحتوي كل حزمة على رقم تسلسلي يتراوح بين 0 و 7. يُؤكد المُستقبِل استلام كل حزمة، ويُعيد "الرئيسي" إرسال كل حزمة حتى 5 مرات. لا تُرسل الحزمة التالية إلا بعد استلام حزمة بنجاح. يُحقق وضع الإرسال المتتابع معدل بيانات حمولة يبلغ 20  كيلوبت/ثانية. [ 11 ] يُمكن لكل من "الرئيسي" و"التابع" إرسال رسائل متتابعة. [ 14 ] : 109
  • تُشبه تقنية الإرسال المتدفق المتقدم تقنية الإرسال المتدفق، ولكنها تتميز بخصائص مثل زيادة عدد محاولات إعادة الإرسال و"حزم التأخير" لإبقاء الإرسال المتدفق فعالاً لفترة أطول. [ 14 ] : 83

مقارنة بالبروتوكولات الأخرى

صُممت تقنية ANT لشبكات الاستشعار ذات معدل البت المنخفض والطاقة المنخفضة، بطريقة مشابهة من حيث المفهوم لتقنية Bluetooth منخفضة الطاقة (ولكنها غير متوافقة معها) . [ 3 ] وهذا على عكس تقنية Bluetooth العادية ، التي صُممت لتطبيقات ذات معدل بت مرتفع نسبيًا مثل بث الصوت لسماعات الرأس منخفضة الطاقة.

تستخدم ANT الإرسال المتزامن التكيفي [ 16 ] للسماح للعديد من أجهزة ANT بالاتصال في وقت واحد دون تداخل من بعضها البعض، على عكس Bluetooth LE، الذي يدعم عددًا غير محدود من العقد من خلال الشبكات المبعثرة والبث بين الأجهزة.

النملموجة Zبلوتوثتقنية بلوتوث منخفضة الطاقةزيجبي
التقييسملكية خاصةملكية خاصةمعيارمعيارمعيار
الطوبولوجيانقطة إلى نقطة ، نجمة ، شجرة، شبكة [ 3 ]شبكةاتصال مباشر بين نقطتين ، شبكة مبعثرةنقطة إلى نقطة ، نجمة ، شبكةشبكة
فرقة2.4  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز و900  ميجاهرتز (يختلف قليلاً حسب البلد)2.4  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز2.4  جيجاهرتز (+ نطاق أقل من جيجاهرتز لتقنية Zigbee PRO)
يتراوح30 متراً عند 0  ديسيبل ميلي واط [ 17 ]10 – 100 متر1 – 100 متر10 – 600 متر في الهواء (بلوتوث  5)10 – 100 متر
أقصى معدل للبياناتمعدل البث/الإقرار – 200  هرتز [ 18 ] × 8 بايت × 8 بت = 12.8  كيلوبت/ثانية

سرعة نقل البيانات المتتابعة – 20  كيلوبت/ثانية [ 18 ] سرعة نقل البيانات المتتابعة المتقدمة – 60  كيلوبت/ثانية [ 18 ]

100  كيلوبت/ثانية1 – 3  ميجابت/ثانية [ 17 ]125  كيلوبت/ثانية، 250  كيلوبت/ثانية، 500  كيلوبت/ثانية، 1  ميجابت/ثانية، [ 17 ] 2  ميجابت/ثانية (  سرعات الطبقة الفيزيائية لتقنية بلوتوث 5)250  كيلوبت/ثانية (عند 2.4  جيجاهرتز)
إنتاجية التطبيقمن 0.5  هرتز إلى 200  هرتز (8 بايت من البيانات) [ 18 ]0.7 – 2.1  ميجابت/ثانية [ 17 ]305  كيلوبت/ثانية [ 17 ] (بلوتوث  4.0)
الحد الأقصى للعقد في شبكة البيكونت65533 لكل قناة مشتركة (8 قنوات مشتركة) [ 17 ]232 جهازًا لكل شبكةحوض واحد و7 أجهزة استشعار نشطة، وأكثر من 200 جهاز استشعار غير نشط [ 17 ]حوض واحد و 7 أجهزة استشعار (لكن الشبكة المبعثرة غير محدودة)، [ 17 ] شبكة – 32767 [ 19 ]نجمة – 65536 [ 17 ]
حمايةمفتاح AES-128 و 64 بتAES-128مفتاح 56-128 بتAES-128AES-128
تعديلجي إف إس كيهإف إس كيهجي إف إس كيهجي إف إس كيهOQPSK

مناعة ضد التداخل

تستخدم تقنيات Bluetooth و Wi-Fi و Zigbee على التوالي مخططات طيف الانتشار بالتسلسل المباشر (DSSS) وطيف الانتشار بالقفز الترددي (FHSS) للحفاظ على سلامة الرابط اللاسلكي. [ 20 ]

تستخدم تقنية ANT شبكة متزامنة تكيفية لضمان التعايش مع أجهزة ANT الأخرى. يتيح هذا النظام إمكانية إرسال كل رسالة في فترة زمنية خالية من التداخل ضمن نطاق التردد المحدد. يبث الراديو لمدة تقل عن 150  ميكروثانية لكل رسالة، مما يسمح بتقسيم قناة واحدة إلى مئات الفترات الزمنية. تحدد فترة إرسال الرسائل في ANT (المدة الزمنية بين إرسال كل عقدة لبياناتها) عدد الفترات الزمنية المتاحة.

ANT+

يُعدّ بروتوكول ANT+، الذي طُرح عام 2004 باعتباره "أول معيار لاسلكي منخفض الطاقة للغاية"، [ 2 ] وظيفةً للتوافقية يُمكن إضافتها إلى بروتوكول ANT الأساسي. يُتيح هذا التوحيد ربط أجهزة ANT+ القريبة بشبكة واحدة لتسهيل جمع بيانات المستشعرات وتفسيرها بشكل مفتوح. على سبيل المثال، يُمكن لأجهزة مراقبة اللياقة البدنية المُزوّدة بتقنية ANT+، مثل أجهزة مراقبة معدل ضربات القلب، وعدادات الخطوات، وأجهزة مراقبة السرعة، وموازين الوزن، العمل معًا لتجميع بيانات الأداء وتتبّعها. [ 21 ]

تم تصميم وصيانة بروتوكول ANT+ بواسطة تحالف ANT+، الذي تديره شركة ANT Wireless، وهي قسم من شركة Dynastream Innovations المملوكة لشركة Garmin . [ 22 ] يُستخدم بروتوكول ANT+ في مجموعة أجهزة مراقبة اللياقة البدنية من Garmin. كما يُستخدم أيضًا في جهاز Chirp من Garmin، وهو جهاز لتحديد المواقع الجغرافية ، لتسجيل مواقع المشاركين القريبين وتنبيههم. [ 23 ]

حتى عام 2025، كانت أجهزة ANT+ تتطلب شهادة من تحالف ANT+ لضمان توافقها مع معايير تعريف الأجهزة. يحتوي كل تعريف جهاز على أيقونة يمكن استخدامها للمطابقة البصرية بين الأجهزة المتوافقة التي تشترك في نفس تعريفات الأجهزة. [ 4 ]

مواصفات ANT+ متاحة للعموم. في مؤتمر DEF CON 2019، عرض المخترق براد ديكسون أداةً لتعديل بيانات ANT+ المنقولة عبر USB للغش في سباقات الدراجات الافتراضية. [ 24 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "جارمن تعزز منتجاتها الصحية واللياقة البدنية من خلال الاستحواذ على دايناستريم" . InformationWeek . 12 يناير 2006.
  2. 1 2 فهمي، حسام محمود أحمد (2 مارس 2016). شبكات الاستشعار اللاسلكية: المفاهيم والتطبيقات والتجريب والتحليل . سبرينغر. ISBN 9789811004124.
  3. 1 2 3 4 لو فرينزل (29 نوفمبر 2012). "ما الفرق بين تقنية بلوتوث منخفضة الطاقة وتقنية ANT؟" . تصميم إلكتروني .
  4. 1 2 "دليل" . هذا هو ANT . تم الاسترجاع في 25 أبريل 2019 .
  5. ↑ "دليل - هذا هو النملة" . thisisant.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 .
  6. ↑ "جالاكسي إس 4 (أندرويد 4.3 وما فوق) - هذا هو النملة" . thisisant.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 .
  7. ↑ "سلسلة هواتف Galaxy S20 (الولايات المتحدة الأمريكية) - هذا هو ANT" . thisisant.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 فبراير 2023 .
  8. ↑ "تغييرات ANT+ - هذا هو ANT" . thisisant.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يونيو 2025 .
  9. ↑ "مصير تقنية ANT+ هو الموت البطيء" . The5kRunner.com . 4 يناير 2025. تم الاطلاع عليه في 9 يونيو 2025 .
  10. 1 2 "رسومات شركة نورديك سيميكوندكتور لـ nRF24AP1" . شركة نورديك سيميكوندكتور. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29 أكتوبر 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 ديسمبر 2007 .
  11. 1 2 3 4 "nRF24AP2 nRF24AP2-1CH, nRF24AP2-8CH حل شبكة لاسلكية منخفض الطاقة للغاية بتقنية ANT ™ أحادية الشريحة، مواصفات المنتج الإصدار 1.2" (ملف PDF) . يونيو 2010.
  12. 1 2 "ملخص المنتج nRF24AP2 ذو 8 قنوات nRF24AP2-8CH حل لاسلكي فائق الكفاءة في استهلاك الطاقة بتقنية ANT™ على شريحة واحدة" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 15 نوفمبر 2021.
  13. 1 2 فيلو، دانيال (1 يناير 2018). "مقدمة إلى ShockBurst/Enhanced ShockBurst" . مدونة نورديك - منطقة مطوري نورديك .
  14. 1 2 3 4 5 6 "بروتوكول رسائل ANT واستخدامه، الإصدار 5.1" . أبريل 2014.
  15. 1 2 3 خسيبى، صبري؛ إيدودي، حنين؛ فان دن بوش، أدريان؛ سعيدان، ليلى عزوز (2013). "عرض وتحليل تقنية جديدة لشبكة استشعار لاسلكية منخفضة الطاقة" (ملف PDF) . المجلة الدولية للمعلومات الرقمية والاتصالات اللاسلكية . 3 (1): 75-86 .
  16. ↑ "البحث العام عن براءات الاختراع | مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي" . مؤرشف من الأصل في 26 يونيو 2018.
  17. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 آسيبو، توماس. "ملاحظات محاضرة حول الاتصال قريب المدى، والبلوتوث، وزيغبي، وANT+" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (PDF) بتاريخ 4 مارس 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 أبريل 2015 .
  18. 1 2 3 4 "أسئلة عامة متكررة" . هذا هو ANT .
  19. ↑ "مسرد مصطلحات شبكة البلوتوث - الحدود" . bluetooth.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2017 .
  20. ↑ وودينغز، رايان؛ جيريور، مارك (1 يوليو 2006). "تجنب التداخل في نطاق ISM بتردد 2.4 جيجاهرتز" . مجلة EE Times .
  21. ↑ "شرح خيارات الاتصال" . شرح تقنية ANT+. 27 أكتوبر 2015.
  22. ↑ "نبذة عنا" . هذا هو النملة . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 أبريل 2019 .
  23. ↑ "Garmin chirp وتحالف ANT+" . دعم Garmin . مؤرشف من الأصل في 6 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 25 أبريل 2019 .
  24. ↑ ديكسون، براد (2019). "الغش في الرياضات الإلكترونية: كيفية الغش في سباقات الدراجات الافتراضية - مؤتمر DEF CON 27" . DEF CON. مؤرشف من الأصل في 15 ديسمبر 2021. تم الاطلاع عليه في 23 يناير 2020 - عبر يوتيوب.