داش 7

بروتوكول تحالف DASH7 ( D7A ) هو بروتوكول مفتوح المصدر لشبكات الاستشعار والمحركات اللاسلكية، ويعمل في نطاقات ISM  /SRD غير المرخصة بترددات 433 ميجاهرتز و868  ميجاهرتز و915  ميجاهرتز . يوفر DASH7 عمر بطارية يدوم لسنوات ، ومدى يصل إلى 2 كيلومتر، وزمن استجابة منخفض للاتصال بالأجسام المتحركة، ومجموعة بروتوكولات صغيرة مفتوحة المصدر ، ودعم تشفير AES 128 بت بمفتاح مشترك، ونقل بيانات يصل إلى 167 كيلوبت/ثانية. بروتوكول تحالف DASH7 هو اسم التقنية التي يروج لها اتحاد DASH7 Alliance غير الربحي.  

معيار دولي

يستند بروتوكول تحالف DASH7 إلى معيار ISO/IEC 18000-7 الذي يصف واجهة هوائية بنطاق ISM بتردد 433  ميجاهرتز لتقنية RFID النشطة. وقد استُخدم هذا المعيار بشكل أساسي في مجال الخدمات اللوجستية العسكرية.

أعاد تحالف DASH7 توظيف تقنية 18000-7 الأصلية في عام 2011، وطوّرها لتصبح تقنية شبكات استشعار لاسلكية للتطبيقات التجارية. يغطي بروتوكول تحالف DASH7 جميع نطاقات ISM دون الجيجا هرتز، مما يجعله متاحًا عالميًا. استُمدّ اسم البروتوكول الجديد من القسم السابع، المشار إليه بالرمز -7 ( / dæʃˈsɛvən / ) ، من وثيقة المعيار الأصلية .

لم يعد الإصدار الحالي من بروتوكول تحالف DASH7 متوافقًا مع  معيار ISO/IEC 18000-7. [ 1 ]

تاريخ

في يناير 2009، أعلنت وزارة الدفاع الأمريكية عن أكبر عقد في التاريخ لتقنية تحديد الهوية بموجات الراديو (RFID)، وهو  عقد بقيمة 429 مليون دولار لأجهزة DASH7، لأربع شركات رئيسية، وهي: سافي تكنولوجي ، ونورثروب غرومان لتكنولوجيا المعلومات ، ويونيسيس ، وشركة هندسة الأنظمة والعمليات (SPEC). [ 2 ]

في مارس 2009، أُعلن عن تحالف DASH7، وهو اتحاد صناعي غير ربحي يهدف إلى تعزيز التوافق التشغيلي بين الأجهزة المتوافقة مع معيار DASH7، وبحلول يوليو 2010، ضمّ أكثر من 50 مشاركًا من 23 دولة. وكان الهدف منه أن يكون مماثلاً لما يقوم به تحالف Wi-Fi لمعيار IEEE 802.11 ، في مجال شبكات الاستشعار اللاسلكية .

في أبريل 2011، أعلن تحالف DASH7 عن اعتماد وضع DASH7  2، المستند إلى معيار ISO  18000-7، والذي يستفيد بشكل أفضل من السيليكون الحديث لتحقيق إنتاجية أسرع، وتعدد القفزات، وزمن استجابة أقل، وأمان أفضل، ودعم أجهزة الاستشعار، وبروتوكول استعلام مدمج. [ 3 ]

في مارس 2012، أعلن تحالف DASH7 أنه سيوفر  مواصفات DASH7 Mode 2 لغير الأعضاء. [ 4 ]

في يوليو 2013، أعلن تحالف DASH7 عن مسودة بروتوكول تحالف DASH7  0.2.

في مايو 2015، أصدر تحالف DASH7 علنًا الإصدار 1.0 من بروتوكول تحالف DASH7. [ 5 ]

في يناير 2017، أصدر تحالف DASH7 رسميًا الإصدار 1.1 من بروتوكول تحالف DASH7. ويمثل هذا الإصدار تحديثًا رئيسيًا للإصدار 1.0، لا سيما في مجالي الأمن والتوافق.

ملخص فني

بالمقارنة مع تقنيات البيانات اللاسلكية الأخرى: [ 6 ]

الاستخدام المعياري العالمينطاقات الترددعرض القناةيتراوحالترددات المتاحة عالميًا (نعم/لا)أقصى قدرة إرسال للعقدة الطرفيةحجم العبوةمعدل نقل البيانات (الوصلة الصاعدة/الوصلة الهابطة)الطوبولوجيايُسمح بالتجوال في العقدة الطرفيةالهيئة الإدارية
بروتوكول تحالف DASH7 الإصدار 1.x433/868/915  ميجاهرتز ISM/SRD25  كيلوهرتز أو 200  كيلوهرتز0-5  كم433  ميجاهرتز: +10 ديسيبل ميلي واط

868/915  ميجاهرتز: +27 ديسيبل ميلي واط

256 بايت كحد أقصى/حزمة9.6 كيلوبت/ثانية، 55.55  كيلوبت/ثانية أو

166.667  كيلوبت/ثانية

من عقدة إلى عقدة، على شكل نجمة،

شجرة

نعمتحالف داش 7
IEEE P802.11ah (واي فاي منخفض الطاقة)نطاقات الترددات الفرعية غير المرخصة بتردد أقل من 1  جيجاهرتز (باستثناء نطاق الترددات غير المستخدمة في التلفزيون)1/2/4/8/16  ميجاهرتزيصل طوله إلى 1  كم (في الهواء الطلق)يعتمد على المنطقة

اللوائح (من 1  ميلي واط إلى 5 واط)

يصل إلى 7991 بايت (بدون

التجميع)، حتى 65,535 بايت (مع التجميع)

150 كيلوبت/ثانيةنجمة، شجرةمسموح به بموجب تعديلات أخرى على معيار 802.11 (مثل 802.11r)مجموعة عمل IEEE 802.11
إنجينو آر بي إم إيهنطاق التردد 2.4  جيجاهرتز ISM1  ميجاهرتز (40 قناة متاحة)0–30  كمإلى 20 ديسيبل ميلي واط6B–10kBتصل سرعة تجميع نقاط الوصول إلى 624  كيلوبت/ثانية

يبلغ معدل نقل البيانات لكل قطاع (بافتراض وجود نقطة وصول ذات 8 قنوات) / نقطة الوصول 156  كيلوبت/ثانية لكل قطاع (بافتراض وجود نقطة وصول ذات 8 قنوات).

عادةً ما تكون نجمة. شجرة

مدعوم بموسع RPMA

نعمإنجينو
LTE-Cat Mخلوي1.4  ميجاهرتز2.5–5  كم100  ميلي واط≈100 — ≈1000 بايت

عادي

≈200 كيلوبت/ثانيةنجمنعم3GPP
لوراوان433/868/780/915  ميجاهرتز ISMالاتحاد الأوروبي: 8×125  كيلوهرتز، الولايات المتحدة: 64×125  كيلوهرتز/8×125  كيلوهرتز، التضمين: طيف الانتشار المتغير2-5  كم (حضري)، 15  كم (ريفي)، 702  كم خط رؤية تم اختباره، [ 7 ] 1500  كم ميزانية الربط [ 8 ]الاتحاد الأوروبي: أقل من +14 ديسيبل ميلي واط،

الولايات المتحدة: <+27 ديسيبل

تعريف المستخدمالاتحاد الأوروبي: من 300 بت/ثانية إلى 50  كيلوبت/ثانية،

الولايات المتحدة: من 900 بت/ثانية إلى 100  كيلوبت/ثانية

نجمة على نجمةنعمتحالف لورا
إن ويف نطاق ISM دون 1 جيجاهرتزنطاق ضيق للغاية10  كم (داخل المدينة)، 20–

30  كم (ريفية)

25-100  ميلي واطرأس بحجم 12 بايت، 2-

حمولة بحجم 20 بايت

100 بت/ثانية/-نجمنعمسيج عديم الوزن
سيجفوكس868/902  ميجاهرتز ISMنطاق ضيق للغاية30-50  كم (ريفية)، 3-

10  كم (داخل المدينة)

من 10 ميكروواط إلى 100  ميلي واط12 بايت (حمولة البيانات)من 100 بت/ثانية إلى 140

عدد الرسائل في اليوم: 4 رسائل كحد أقصى، حجم كل منها 8 بايت في اليوم

نجمنعمسيجفوكس
خفيف الوزن - W400-800  ميجاهرتز (النطاق الترددي غير المستخدم في التلفزيون)5  ميجاهرتز5  كم (داخل المدينة)17 ديسيبل ميلي واط10 بايت كحد أدنى.من 1 كيلوبت/ثانية إلى 10  ميجابت/ثانيةنجمنعمسيج عديم الوزن
وزن أقل-N نطاق ISM دون 1 جيجاهرتزنطاق ضيق للغاية (200  هرتز)3  كم (داخل المدينة)17 ديسيبل ميلي واطحتى 20 بايت100 بت/ثانية/-نجمنعمسيج عديم الوزن
خفيف الوزن-P نطاق ISM دون 1 جيجاهرتز12.5  كيلو هرتز2  كم (داخل المدينة)17 ديسيبل ميلي واط10 بايت كحد أدنى.200 بت/ثانية إلى

100  كيلوبت/ثانية

نجمنعمسيج عديم الوزن

تقنية الشبكات BLAST

تختلف الشبكات القائمة على تقنية DASH7 عن الشبكات السلكية واللاسلكية التقليدية التي تستخدم "جلسة". تخدم شبكات DASH7 التطبيقات التي يكون فيها استهلاك الطاقة المنخفض ضروريًا، ويكون نقل البيانات فيها أبطأ بكثير و/أو متقطعًا، مثل القياس عن بُعد الأساسي . لذلك، وبدلًا من محاكاة "جلسة" الشبكة السلكية، صُممت DASH7 بمفهوم BLAST .

  • B ursty: نقل البيانات يكون مفاجئًا ولا يشمل محتوى مثل الفيديو أو الصوت أو غيرها من أشكال البيانات المتزامنة.
  • خفيف : بالنسبة لمعظم التطبيقات، يقتصر حجم الحزم على 256  بايت. قد يحدث إرسال حزم متتالية متعددة، ولكن يتم تجنبه عمومًا، إن أمكن.
  • متزامن : الطريقة الرئيسية للاتصال في DASH7 هي عن طريق الأوامر والاستجابة، والتي لا تتطلب بحكم تصميمها "مصافحة" دورية للشبكة أو مزامنة بين الأجهزة.
  • S stealth: لا تحتاج أجهزة DASH7 إلى إرسال إشارات دورية لتتمكن من الاستجابة في الاتصال.
  • نظام DASH7: يتميز نظام الأجهزة في DASH7 بطبيعته المتنقلة أو الانتقالية. على عكس التقنيات اللاسلكية الأخرى، يركز DASH7 على التحميل وليس التنزيل، وبالتالي لا تحتاج الأجهزة إلى إدارة مكثفة بواسطة بنية تحتية ثابتة، أي محطات قاعدية.

أقل من 1 جيجاهرتز

يستخدم D7A  الترددات 433 و 868 و 916 ميجاهرتز، [ 9 ] وهي متاحة عالميًا وبدون ترخيص.

يُعدّ نطاق الترددات دون 1 جيجاهرتز مثاليًا لتطبيقات شبكات الاستشعار اللاسلكية ، نظرًا لقدرته على اختراق الخرسانة والماء، فضلًا عن قدرته على الانتشار لمسافات طويلة جدًا دون استهلاك طاقة كبيرة من البطارية. كما يسمح تيار الإدخال المنخفض في تكوينات العلامات النموذجية بتشغيلها باستخدام بطاريات زرية أو بطاريات رقيقة .

الاتصالات بين العلامات

بخلاف معظم تقنيات RFID النشطة أو LPWAN ، يدعم DASH7 الاتصالات من علامة إلى علامة.

التوطين

يمكن تطبيق تقنيات تحديد الموقع على نقاط نهاية DASH7. وقد تم تحقيق دقة تصل إلى  متر واحد باستخدام إشارات DASH7 بتردد 433  ميجاهرتز في تجربة معملية. [ 10 ]

بروتوكول الاستعلام المتكامل

يدعم DASH7 بروتوكول استعلام مدمج يقلل من "الرحلات ذهابًا وإيابًا" لمعظم تطبيقات المراسلة مما يؤدي إلى زمن استجابة أقل وإنتاجية شبكة أعلى.

يتراوح

توفر تقنية DASH7 ميزانية ربط تصل إلى 140  ديسيبل مع  طاقة إرسال تبلغ 27 ديسيبل ميلي واط، مما يجعلها تقنية متوسطة المدى، مقارنةً بالتقنيات قصيرة المدى (مثل بلوتوث وواي فاي ) والتقنيات طويلة المدى (مثل LoRaWAN وSigFox). تجدر الإشارة إلى أن المدى الأطول يأتي دائمًا على حساب استهلاك الطاقة لكل بت ومدة الإرسال. عمومًا، لا تُعتبر التقنيات منخفضة الطاقة طويلة المدى ثنائية الاتجاه بشكل كامل، نظرًا لارتفاع معدل المسح الضوئي. في هذا السياق، تُعد DASH7 حلاً وسطًا ممتازًا بين المدى واستهلاك الطاقة وثنائية الاتجاه، وهي مناسبة جدًا للتطبيقات الصناعية بمدى فعال يتراوح بين 100 و500  متر.

في حالات خط البصر، تعلن أجهزة DASH7 اليوم عن نطاقات قراءة تصل إلى كيلومتر واحد أو أكثر، ومع ذلك فقد تم اختبار  نطاقات تصل إلى 10 كيلومترات بواسطة شركة Savi Technology ويمكن تحقيقها بسهولة في الاتحاد الأوروبي ، حيث تكون اللوائح الحكومية أقل تقييدًا مما هي عليه في الولايات المتحدة الأمريكية. 

قابلية التشغيل البيني

يعمل تحالف DASH7 حاليًا على برنامج اعتماد يختبر أداء أجهزة DASH7. يتألف الاعتماد من مجموعة من سيناريوهات الاختبار التي تغطي المعاملات في تكوينات مختلفة للبروتوكول (القناة، جودة الخدمة، الأمان). لا يشمل الاعتماد واجهة الاتصال اللاسلكي المادية، والتي يجب أن تتوافق مع اللوائح اللاسلكية المحلية.

تعديلات بديلة

تمنع سياسة تحالف DASH7 إضافة تقنيات تعديل خاصة أو مرخصة إلى بروتوكول تحالف DASH7 الرسمي. ومع ذلك، يسمح الهيكل الطبقي للبروتوكول بدمج سهل لتقنيات تعديل بديلة، مثل LoRa، ضمن طبقة الشبكة (D7ANL).

التطبيقات

التطبيقات التجارية

على غرار تقنيات الشبكات الأخرى التي بدأت مع قطاع الدفاع، مثل تمويل وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة ( DARPA ) لشبكة ARPANET، وهي الشبكة التي سبقت الإنترنت، فإن DASH7 مناسبة بالمثل لمجموعة واسعة من التطبيقات قيد التطوير أو النشر، بما في ذلك:

  • أتمتة المباني ، والتحكم في الوصول ، والطاقة الذكية - تسمح خصائص انتشار إشارة DASH7 باختراق الجدران والنوافذ والأبواب وغيرها من المواد التي تعيق عمل التقنيات الأخرى العاملة بتردد 2.45 جيجاهرتز، على سبيل المثال. بالنسبة لتطبيقات الطاقة الذكية وأتمتة المباني، يمكن نشر شبكات DASH7 ببنية تحتية أقل بكثير من التقنيات المنافسة وبتكلفة إجمالية أقل بكثير.
  • تُستخدم تقنية DASH7 اليوم لتطوير خدمات جديدة تعتمد على الموقع الجغرافي، وذلك باستخدام مجموعة متنوعة من الأجهزة التي تدعم هذه التقنية، بما في ذلك البطاقات الذكية، وسلاسل المفاتيح الإلكترونية، والتذاكر، والساعات، وغيرها من المنتجات التقليدية التي تستفيد من صغر حجمها، وانخفاض استهلاكها للطاقة، ومدى تغطيتها الواسع، وتكلفتها المنخفضة مقارنةً بالتقنيات اللاسلكية الأقل عمليةً والأكثر استهلاكًا للطاقة مثل Wi-Fi أو Bluetooth. باستخدام DASH7، يمكن للمستخدمين تسجيل دخولهم إلى الأماكن بطرق غير عملية مع تقنيات تسجيل الدخول الحالية مثل GPS، التي تستهلك طاقةً كبيرةً وتتعطل في الأماكن المغلقة وفي البيئات الحضرية. تستطيع خدمات تحديد المواقع الجغرافية مثل Foursquare وNovitaz وFacebook استغلال هذه الإمكانية في DASH7 ومنح نقاط ولاء، والسماح للمستخدمين بعرض عناوين الأشخاص المارين بجوارهم، وغير ذلك. [ 11 ]
  • الإعلان عبر الأجهزة المحمولة - يجري تطوير نظام DASH7 للوحات الإعلانية والأكشاك الذكية، [ 12 ] وكذلك الملصقات الذكية التي يمكن قراءتها من مسافات بعيدة (حتى كيلومترات)، مما يخلق فرصًا جديدة لتتبع فعالية الإنفاق الإعلاني، بالإضافة إلى خلق فرص جديدة للتجارة الإلكترونية . وتوفر إمكانية نظام DASH7 لأتمتة عمليات تسجيل الدخول والخروج بنية تحتية أساسيةوالعروض الترويجية القائمة على الموقع الجغرافي [ 13 ].
  • في قطاع السيارات ، يُنظر إلى نظام DASH7 بشكل متزايد على أنه الجيل القادم من أنظمة مراقبة ضغط الإطارات (TPMS)، نظرًا لعمله على نفس التردد (433 ميجاهرتز) المستخدم في معظم أنظمة TPMS الحالية. سيوفر نظام TPMS القائم على DASH7 للمستخدمين النهائيين قراءات أكثر دقة لضغط الإطارات، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة استهلاك الوقود، وتقليل تآكل الإطارات، وتعزيز السلامة. كما يجري تصميم منتجات DASH7 واستخدامها في تطبيقات أخرى في قطاع السيارات، مثلمراقبة سلسلة التوريد .
  • الخدمات اللوجستية - يُستخدم نظام DASH7 اليوم لتتبع مواقع حاويات الشحن، والمنصات، وعربات النقل، والشاحنات، وعربات السكك الحديدية، والسفن البحرية، وغيرها من أصول سلسلة التوريد، مما يوفر للشركات رؤية غير مسبوقة لعملياتها اليومية. كما يُستخدم في إدارة سلسلة التبريد (اللقاحات، والمنتجات الطازجة، والزهور المقطوفة، وما إلى ذلك)، حيث يُستخدم نظام DASH7 لمراقبة درجة الحرارة أثناء النقل والعوامل البيئية الأخرى التي قد تؤثر سلبًا على سلامة المنتجات الحساسة.

دعم المطورين

OSS-7: حزمة برمجية مفتوحة المصدر Dash7

يهدف هذا المشروع إلى توفير تطبيق مرجعي لبروتوكول تحالف DASH7 . [ 14 ] ينبغي أن يركز هذا التطبيق على الشمولية والصحة وسهولة الفهم. أما الأداء وحجم الكود فهما جانبان أقل أهمية. ولضمان الوضوح، تم الحفاظ على فصل واضح بين طبقات ISO في الكود. المشروع متاح على GitHub ومرخص بموجب رخصة Apache، الإصدار 2.0.

أوبن تاج

يستفيد مطورو DASH7 Mode 2 من مكتبة البرامج الثابتة مفتوحة المصدر المسماة OpenTag ، والتي توفر لهم بيئة تطوير قائمة على لغة C لتطوير تطبيقات DASH7 بسرعة. إضافةً إلى كون DASH7 (ISO  18000-7) معيارًا مفتوح المصدر ومعتمدًا من ISO، فإن OpenTag عبارة عن حزمة برمجية مفتوحة المصدر فريدة من نوعها مقارنةً بخيارات شبكات الاستشعار اللاسلكية الأخرى (مثل ZigBee) وتقنية RFID النشطة (مثل التقنيات الاحتكارية) المتوفرة في السوق حاليًا. مع أن OpenTag مشروع مفتوح المصدر، إلا أنه قد لا يكون متاحًا للاستخدام مجانًا. حتى أغسطس 2015، لا يوجد ما يشير إلى أن OpenTag يخضع لرسوم ترخيص، على الرغم من أن الإصدارات الحالية من ترخيص OpenTag ( المحفوظة في 31 ديسمبر 2013 على Wayback Machine) تتضمن بندًا يسمح بترخيص RAND .

دعم صناعة أشباه الموصلات

يتلقى مطورو DASH7 الدعم من صناعة أشباه الموصلات بما في ذلك خيارات متعددة، حيث تقدم كل من Texas Instruments و ST Microelectronics و Silicon Labs و Semtech و Analog Devices مجموعات تطوير الأجهزة التي تدعم DASH7 أو منتجات النظام على شريحة واحدة.

مُكاملات الأجهزة ومجموعات التطوير

العديد من الشركات أعضاء في تحالف DASH7 لإنتاج منتجات الأجهزة المتوافقة مع معيار DASH7:

مراجع

  1. "BS ISO/IEC 29173-1:2012" . knowledge.bsigroup.com . 31 ديسمبر 2012. doi : 10.3403/30274747 . تاريخ الاسترجاع: 27 أكتوبر 2023 .
  2. باتشلدور، بيث (9 يناير 2008). "وزارة الدفاع الأمريكية تختار أربعة لتقنية تحديد الهوية بموجات الراديو III" . مجلة تحديد الهوية بموجات الراديو . مؤرشف من الأصل في 16 فبراير 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 سبتمبر 2009 .
  3. "RFID: DASH7 الوضع 2" . www.aimglobal.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 28-02-2011.
  4. "موجز أخبار تقنية تحديد الهوية بموجات الراديو" . www.rfidjournal.com . تحالف داش 7 يعلن عن ترخيص مفتوح المصدر للمواصفات. مؤرشف من الأصل بتاريخ 26 أبريل 2012.
  5. "إصدار مواصفات بروتوكول تحالف DASH7 الإصدار 1.0" . تحالف DASH7 . 10 مايو 2015. مؤرشف من الأصل بتاريخ 29 أكتوبر 2015.
  6. "بدائل الشبكات واسعة النطاق منخفضة الطاقة لإنترنت الأشياء" . 15 سبتمبر 2015.
  7. شبكة الأشياء. "رقم قياسي عالمي مُذهل! تم استلام حزمة بيانات LoRaWAN على مسافة 702 كم (436 ميلاً)" . شبكة الأشياء . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 مايو 2019 .
  8. "حاسبة فقد الطاقة في الفضاء الحر، ميزانية الربط 155 ديسيبل (14 ديسيبل ميلي واط إرسال، -141 ديسيبل ميلي واط استقبال)" . حاسبة فقد الطاقة في مسار الفضاء الحر . تم الاطلاع عليها بتاريخ 16 مايو 2019 .
  9. ^ وين ، مارتن. إيرجيرتس، جلين. بيركفينز، رافائيل. فويتشيكوفسكي، بارتوش؛ تاباكوف ، يوردان (2015/10/28). بروتوكول تحالف DASH7 1.0: اتصال المحرك والمستشعر منخفض الطاقة ومتوسط ​​المدى . مؤتمر IEEE لعام 2015 حول معايير الاتصالات والشبكات (CSCN) في طوكيو، اليابان عبر ResearchGate.
  10. ستيفنز، جان (29 سبتمبر 2013). "تحديد موقع الروبوت باستخدام تقنية DASH7" . جامعة أنتويرب .
  11. "ReadWrite – DASH7: جلب شبكات الاستشعار إلى الهواتف الذكية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 12-07-2012 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 17-05-2010 .
  12. «لوحة إعلانية رقمية من IBM تعرض إعلانات مخصصة من خلال قراءة بيانات RFID في محفظتك» . www.popsci.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2010-08-05.
  13. سويدبيرغ، كلير (5 أكتوبر 2010). "شبكة إعلانات رقمية داخل المتاجر تعمل بتقنية RFID" . www.rfidjournal.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 أكتوبر 2010.
  14. "بروتوكول تحالف DASH7 الإصدار 1.0" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-03-2015 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-12-2015 .