Radiofréquence

Modules ZigBee™

Modules Jennic™

Stack "JenNet"



Développée par Jennic, la stack "JenNet" est un protocole de communication destiné à être utilisé par leurs microcontrôleurs "JN5139" et leurs "modules OEM JN5139" afin de vous permettre de développer des d'applications professionnelles sans fil faible consommation.

Libre de toute licence d'utilisation, la stack "JenNet" offre une alternative de développement plus économique, plus rapide, plus simple à appréhender et plus simple à utiliser que le protocole ZigBee™.

Grâce au protocole "JenNet" vous pourrez développer des applications diverses: de la plus simple (telle que le remplacement d'une liaison filaire point à point) à la plus complexe (telle que la gestion de réseaux de capteurs sans fil dotés d'une communication radio haute sécurité).

Le protocole "JenNet" permet d'outrepasser les traditionnels limitations des systèmes de communication "low-power" telles que les défaillances de transmission ou encore les limitations de portée radio. S'appuyant sur le standard de communication IEEE 802.15.4 qui a largement "fait ses preuves", le protocole "JenNet" en améliore encore les possibilités grâce à son système d'intelligence embarqué capable entre autre de gérer diverses topologies réseaux (star, tree, linear), d'intégrer un mode "listen-before-talk" ou encore de pouvoir faire cohabiter sans interférence votre application avec d'autres technologies sans fil (telles que Bluetooth™ et Wi-FI).




Exemple d'application "type" facilement réalisable en exploitant le portocole "JenNet".


Bénéficiant d'une grande flexibilité, le protocole "JenNet" est conçu pour gérer automatiquement l'apparition et la disparition des périphériques sur le réseau radio. Dès lors il vous sera possible d'exploiter ces derniers en mode "power-down/reveil" cyclique afin de pouvoir envisager des solutions sans fil très faible consommation alimentées par piles.



Protocole "JenNet"... Pour des communications plus sûres
Le protocole "JenNet" dispose d'une multitude de fonctions destinées à fiabiliser les communications afin de s'assurer que vos données parviennent à destination sans être corrompues.

Codage: "JenNet" applique un dispositif de codage évolué exploitant une modulation QPSK (Quadrature Phase-Shift Keying). Avec ce codage, l'assurance de l'intégrité des données lors des échanges radio est extrêmement elevée (même en cas de conflict lors des transmission).

Listen-before-send: avant toute émission, "JenNet" s'assure qu'aucune émission n'est en cours afin d'éviter les collisions radios. Si le canal radio présente une activité, la transmission est retardée pendant un durée aléatoire. Au terme de cette durée, une nouvelle vérification est alors effectuée avant l'émission et ainsi de suite jusqu'à ce que la transmission puisse être effectuée de façon sûre.

Acknowledgements: des messages "d'accusé de réception" sont utilisés pour s'assurer que les transmissions s'effectuent correctement. Ainsi lorsqu'un message arrive à destination, le dispositif recevant celui-ci envoi un accusé de réception. Si le dispositif à l'origine de l'émission ne reçoit pas cet accusé de réception dans un interval de temps défini, il ré-émettra le message (au besoin plusieurs fois tant que l'accusé de réception ne lui revient pas).



Modes de fonctionnement des éléments de votre réseau
Chacun des éléments radios de votre application pourra être configuré pour fonctionner selon différents modes.

Coordinator:
Un seul coordinateur sera présent sur le réseau (afin d'en assurer l'initialisation et la supervision). Il pourra entre autre: sélectionner le canal radio utilisé par le réseau, envoyer et recevoir des données, autoriser les périphériques à se connecter à lui, effectuer le relayage des informations, etc...

Router:
Les dispositifs configurés en "Router" permettent d'envoyer et de recevoir des données, de relayer les informations et d'autoriser les périphériques à se connecter à lui.

End-Device:
La principale fonction des dispositifs "End Device" est d'envoyer et de recevoir des données. Ces derniers bénéficient en plus d'une fonction leur permettant d'alterner cycliquement des phases de sommeil (pendant lesquelles ils ne sont pas actifs et consomment très peu) et des phases de réveil pendant lesquelles ils pourront communiquer. Cette spécificité vous permettra de les exploiter pour la réalisation de dispositifs très basse consommation alimentés par piles ou batteries avec des autonomies de fonctionnement pouvant (dans certains cas) atteindre plusieurs années. A noter que les dispositifs "End Device" ne peuvent pas autoriser les périphériques à se connecter à eux, ni à effectuer le relayage des informations.



Les différentes topologies de votre réseau
Le protocole "JenNet" est capable de gérer des réseaux avec 3 types de topologies différents:

Topologie "Star":
C'est la topologie la plus simple à mettre en oeuvre (mais également la plus limitée). Elle se constitue d'un "Coordinator" et d'une multitude de dispositifs "End-Device". Pour communiquer entres eux, les dispositifs "End-Device" feront relayer les données au travers du "Coordinator". A noter qu'il est également possible d'utiliser des dispositifs "Router" à la place de certains "End-Device" (toutefois dans cette topologie, ils n'effectueront aucun relayage de données). La principale limitation de cette topologie est que suivant les conditions d'exploitation, le "Coordinator" peut être trop souvent sollicité et très vite saturé.

Topologie "Tree":
Cette topologie s'architecture autour d'un "Coordinator" et d'une multitude de "Router" et "End-Device" selon un système de connexion "parent/enfant" pouvant s'étendre sur plusieurs niveaux à la manière des branches d'un arbre. Le "Coordinateur" et les "Router" peuvent avoir des dispositifs "enfants" et ainsi s'apparenter à un dispositif "Parent". Les "End-Device" ne peuvent pas avoir de dispositfs "enfants" connectés à eux.

Les règles de cette topologie sont:
- Un dispositif "enfant" peut communiquer directement avec le dispositif
"parent" auquel il est associé.

- Un dispositif "parent" peut communiquer directement avec les dispositifs
"enfants" auquel il est associé ainsi qu'avec son propre dispositif "parent".

- Pour envoyer le message d'un dispositif à un autre, il faut que l'information
remonte à la branche commune la plus haute de ces derniers puis redescende à ce dispositif.

La propagation entre les différents éléments du réseau est totalement transparente (le protocole "JenNet" prenant en charge toutes ces fonctionnalités). Ainsi les données seront automatiquement relayées d'un point à un autre du réseau en vous permettant de créer des réseaux très complexes et étendus tout en augmentant la portée d'action des éléments. Par exemple un capteur de température placé dans le sous-sol d'un bâtiment pourra communiquer avec le système de régulation de la chaufferie placé au dernier étage du même bâtiment (à condition d'avoir pris soin de placer différents modules "Router" à tous les étages intermédiaires).

Topologie "Linear":
Cette topologie combine un "Coordinator" à une multitude de dispositifs "Router". Elle est utilisée pour gérer un très grand nombre de périphériques dans des configurations particulières (comme par exemple la commande d'éclairages publiques contiguës placés sur des autoroutes.



Les spécificités du protocole "JenNet"
Le protocole "JenNet" dispose d'une multitude de fonctionnalités dont vous trouverez un petit apperçu ci-dessous (consultez la documentation pour obtenir le détail de toutes les autres possibilités offertes).

Les périphériques présents sur un réseau "JenNet" peuvent être différenciés par un numéro d'identification (valeur sur 32 bits) ainsi qu'une adresse PAN sur 16 bits (Personal Aera Network).

Des paramètres de configuration permettent de gérer des notions de "services" (afin que les périphériques puissent déterminer avec quels autres prériphériques du reseau il pourront être associés).

Un système de cryptage AES 128 bits permet d'éviter les "intrusions et autres malveillances externes lors des échanges de données sur votre réseau. Pour une sécurité optimale, ce cryptage est directement géré en hardware par le microcontrôleur Jennic.

La structure même du protocole "JenNet" permet également de déployer votre réseau à proximité d'autres applications développées en "JenNet" sans interférence mutuelle.

Le protocole "JenNet" intègre une fonction "Route Repair" permettant de désactiver un routage radio préalablement établie au profit d'une nouvelle route de remplacement. Ceci peut se produire si un dispositif considère que le dispositif "parent" ou "enfant" auquel il est associé n'est plus en mesure de recevoir ou de répondre à ses messages. Ceci donne la faculté au réseau de pouvoir se regénérer et se "reparer" tout seul afin d'assurer une grande stabilité et sécurité de fonctionnement.

Une fonction "Discovery" permettra à un dispositif de découvrir l'environnement du réseau afin de savoir comment s'y raccorder lorsque ce dernier est activé.

Une fonction "Auto-Ping" peut être activée afin que chaque dispositif radio test cycliquement la "liaison" qui l'associe à son dispositif "Parent" (afin de rétablir la communication si nécessaire).

Un mode "Tunnelling" permet de piloter les ports d'entrées/sorties d'un dispositif radio à distance depuis un autre module radio.

Une fonction permet de vérifier quelle est la bande radio la moins utilisée afin de pouvoir établir votre réseau avec une plus grande sécurité de fonctionnement.



Mise en oeuvre du protocole "JenNet"
La mise en oeuvre et l'exploitation des possibilités du protocole "JenNet" peut s'effectuer de 2 façons différentes à l'aide d'un environnement dédié appelé JENIE (pour Jennic Easy Network Interface Environment).


AT-JENIE




Lorsque les microcontrôleurs ou les modules "OEM" Jennic sont utilisés à la manière d'un co-processeur radiofréquence (c'est à dire pilotés via une liaison série avec votre propre microcontrôleur), vous aurez acces à toutes les fonctionnalités du protocole "JenNet" via un jeu de commandes "AT" très simple à utiliser.





Ces commandes s'apparentent à des ordres "ASCII" qui vous donnerons accès aux différentes ressources: ports d'entrées / sorties, entrées de conversion "analogique/numérique, gestion du réseau, activation des modes faible consommation, gestion des communications radio, etc...

Tutorial en Français permettant de découvrir les principales commandes "AT"

Guide d'utilisation des commandes "AT"

Manuel de référence des commandes "AT"

Liste complète des commandes AT supportées par les modules module "JN5139"

JENIE Network Stack API



Lorsque l'application est entièrement conçue sur la base des microcontrôleurs ou des modules "OEM" Jennic, elle pourra être programmée en langage "C" afin d'avoir accès aux ressources du processeur (ports d'entrées / sorties, entrées de conversion "analogique/numérique, activation des mode faible consommation, gestion des communications radio, etc...). Un système d'API très simple à mettre en oeuvre vous permettra par le biais "d'évènements" d'être averti de l'entrée ou de la sortie d'un module dans le réseau, de la réception de données, de la gestion des timers et autres ports d'entrée/sorties. Un tutorial vous permettra de comprendre les bases de la programmation et de disposer d'un programme "type" minimal permettant l'établissement d'un réseau composé d'un coordinateur, d'un routeur et d'un end-device.

Caractéristiques générales du protocole "JenNet"
Fréquences de travail	16 canaux en bande 2,4 GHz
Débit de communication	Jusqu'à 250 Kbps
Topologies supportées	Point-to-point, Star, Tree, Linear
Taille max. du réseau	250 nodes (topologie tree) 1000 nodes (topologie linear)
Nombre maximum de modules "enfants" supportés par un module "Parent"	16
Gestion réseau	Automatic / Self Organizing Restore network parameters after brown-out Self Healing
Data Services	Data to Coordinator Data to Peer Data to Network (Broadcast) Tunneling via commandes AT-Jenie
Sécurité des communication	Via cryptage AES 128 bits

Guide utilisateur stack JenNet" (pour assimiler les bases de la conception d'un réseau JenNet)

Guide d'utilisateur des API "Jenie" (pour assimiler les bases de la gestion des API)

Manuel de référence des API "Jenie" (description en détail de toutes les API)

Notes d'applications en Français

Tutorial pour apprendre à concevoir son premier programme (Cordinateur / routreur / end-device)

Application permettant d'upgrader vos programmes à distance directement via le réseau radio

Application donnant l'ossature minimale d'un programme pour la constitution d'un réseau

Vous trouverez ci-dessous la liste complète des microcontrôleurs, des modules et des kits d'évaluation supportant le protocole "JenNet".