В описании некоторых электронных устройств например телефонов можно встретить поддержку ANT+, закономерно возникает вопрос, что это за возможность и чем наличие ANT+ может помочь пользователю.

ANT+ что это такое

ANT+ это стандарт беспроводной связи (похож на Bluetooth), его назначение передача информации между устройствами с поддержкой ANT+ . Использует ту же частоту, что и Bluetooth. Одно устройство выступает в роли сенсора от которого поступает информация и второе, которое выступает в роли Hub устройства принимающего данные.

Поддержка реализуется в устройствах благодаря применению специального чипа, который позволяет передавать информацию между устройствами, дальность связи около 30 метров.

Альянсом который занимался разработкой этого стандарта, для внедрения была выбрана ниша медицины и домашнего использования. Успешность этого стандарта зависит от количества устройств которые его будут поддерживать, поскольку в альянс входит много знаменитых и влиятельных компаний, таких как HbbTV, EBU, France Televisions, Institut für Rundfunktechnik, OpenTV, Philips, Samsung, SES ASTRA, Sony, TF1, темпы выпуска устройств с поддержкой этого стандарта довольно высоки.

Принцип работы ANT+

Например, у вас дома установлено электронное устройство с поддержкой ANT+ для открытия ворот, на вашем телефоне установлено специальная программа которая использует ANT+ соединение, в случае открытия ворот, на ваш телефон придет сообщение о срабатывании датчика установленного на калитке.

Второй пример использования (в медицине): на больном установлены датчики сигнализирующие о его состоянии, используя соединение ANT+ доктор, медсестра, может находясь в соседнем помещении контролировать состояние больного на телефоне или другом устройстве с которым установлено соединение датчиков состояния по ANT+.

Недостатки ANT+

Некоторые пользователи отмечают сбои в работе ANT+ при одновременном использовании других устройств с подключением по Bluetooth, особенно на одном устройстве, например если вы подключили по ANT+ датчик пульса и занимаетесь спортом, в это же время по Bluetooth подключили беспроводные наушники, поскольку оба устройства используют одинаковую частоту происходит (иногда) потеря пакетов информации.

Будущее этого стандарта, скорее всего узконаправленные ниши, основное преимущество данного стандарта — энергосбережения, поскольку подключение по ANT+ на 70% менее энергоемкое, чем по Bluetooth.

На сегодняшний день существует множество технологий организации беспроводных сетей передачи данных, среди которых наиболее известны Wi-Fi 802.11, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, WirelessHART / DUST, ISA 100а, различные версии протоколов 802.15.4, а также некоторые запатентованные версии протоколов ISM-диапазона. Но, из-за сложности и высокого энергопотребления многие протоколы малопригодны для разработки некоторых сетевых приложений автоматизации и мониторинга параметров.

В приложениях с батарейным питанием, с учетом того, что решающими факторами здесь являются время автономной работы и низкие эксплутационные расходы, диапазон доступных беспроводных технологий еще больше сужается. Тем не менее, появились два стандарта беспроводного обмена данными ближнего радиуса действия, которые отвечают указанным требованиям: Bluetooth Low Energy и ANT.

Топология беспроводных сетей

Существует множество способов реализации беспроводных сетей, удовлетворяющих тем или иным требованиям приложения (Рисунок 1). Беспроводной узел в сети (каждый кружок на рисунке) может быть передатчиком, приемником или приемопередатчиком. Некоторые узлы являются только ведомыми (Slave), они только управляются или контролируются. Другие становятся ведущими (Master) или агрегаторами данных, и используются для подключения к внешним коммуникациям. Некоторые узлы могут использоваться в качестве повторителей при передаче данных от одного узла к другому.

Топология «точка-точка» (point-to-point) является простейшей формой сети (Рисунок 1а). Это может быть простое соединение передатчика и приемника или двух приемопередатчиков. Передающим узлом может быть какой-либо датчик, а приемником, например, исполнительное устройство.

Следующая распространенная топология сети - «звезда» (Star) (Рисунок 1б). Несколько узлов подключаются к центральному контроллеру. Следовательно, такое соединение можно определить как «многоточка-точка». Узлы не «общаются» непосредственно друг с другом, обмен данными идет только с центральным контроллером. Топология «звезда» может иметь еще одну конфигурацию, при которой центральный контроллер транслирует данные всем другим узлам. В этом случае соединение определяется как «точка-многоточка».

В сети с топологией «кластерное дерево» (Tree) может быть множество ветвей (Рисунок 1в). Из рисунка видно, что в этом случае обмен данными осуществляется между двумя сетями с топологией «звезда» через центральные контроллеры. Следующая распространенная топология, характерная для беспроводных сетей датчиков, «каждый с каждым» (Mesh) может иметь множество конфигураций (Рисунок 1г). Ключевая особенность такой сети заключается в возможности узлов обмениваться данными непосредственно друг с другом.

Кроме того, в сети с Mesh-топологией большинство узлов или каждый узел могут быть ретрансляторами, что позволяет передавать данные от одного узла к другому, даже если они не имеют непосредственного соединения. Например, расстояние или ограниченная мощность не позволяют узлу F подключиться непосредственно к узлу A, но он может передать данные через другие узлы (скажем, через B или E и C). Особенности этой топологии дают возможность создавать беспроводные сети с большим количеством узлов и очень большой зоной покрытия.

Даже по структурной схеме Mesh-сети видно, что такая топология гарантирует высокую надежность. Если один узел вышел из строя (например, из-за разряда источника питания), или по какой-то причине заблокирован, то для передачи данных в этой сети всегда то можно найти альтернативные пути. Как правило, такие сети более сложны, но дополнительные затраты на их реализацию оправданы надежностью и площадью покрытия.

Все рассмотренные топологии беспроводных сетей имеют в своем составе центральный контроллер (центральный узел). В качестве центрального узла может выступать персональный компьютер, мобильный телефон или специальное устройство - маршрутизатор, которое подключается к локальной сети (LAN) или Интернет.

Приложения

Большинство беспроводных сетевых технологий с ультранизким энергопотреблением находит применение в бытовых и медицинских приборах, в устройствах для фитнеса и спорта. Чаще всего это мобильные компактные устройства с одним элементом питания, которые могут функционировать несколько лет. В возможные сферы их применения входят:

• Потребительская техника:
  • Электронные устройства слежения за людьми или объектами
  • Детекторы приближения в системах идентификации, авторизации и беспроводных замков
  • RFID-подобные устройства
  • Приборы учета с функцией удаленного считывания показаний
  • Игрушки
  • Автомобильные приложения
  • Домашние сети Home Area Networks
  • Человеко-машинные интерфейсы и периферия.
• Медицинские приборы и системы:
  • Приборы удаленного мониторинга здоровья
  • Измерители пульса, температуры и др.
  • Сети Body Area Network.
• Устройства для спорта и фитнеса:
  • Спортивные часы и устройства мониторинга
  • Велосипедные компьютеры
  • Ремешки и пояса с кардиопередатчиком.

Технология Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy (BLE) или Bluetooth 4.0 - является технологией беспроводной связи для ближних коммуникаций, разработанной группой Bluetooth Special Interest Group (SIG) в 1998 году. В отличие от предыдущих стандартов - Bluetooth 2.0, Bluetooth 2.1 + EDR, Bluetooth 3.0, - стандарт BLE изначально ориентирован на применение в системах сбора данных и мониторинга с автономным питанием.

Технология BLE, известная также, как Bluetooth Smart - маркетинговое название для устройств с низким энергопотреблением. Bluetooth, вероятно, можно считать наиболее широко распространенной технологией беспроводной передачи данных на ближние расстояния в связи с использованием в миллиардах мобильных телефонов (в гарнитурах и аксессуарах) и миллионах ноутбуков. Благодаря появлению версии Smart технологию ожидает еще более широкое распространение по всему миру.

Разработка Bluetooth Smart основывалась на комплексе различных технических и радио методов с целью достижения минимального энергопотребления. Протокол обмена данными был изменен для реализации очень коротких рабочих циклов передачи или коротких сигналов передачи между длительными паузами. Сочетание чрезвычайно низкого энергопотребления в режиме «сна» и коротких рабочие циклов передачи позволяет устройству Bluetooth Low Energy функционировать от одной плоской часовой батарейки в течение многих лет.

BLE, как и стандартная Bluetooth, работает в нелицензируемом ISM диапазоне 2.4 - 2.483 ГГц. Однако эта технология использует другой метод псевдослучайной скачкообразной перестройки рабочей частоты (Frequency Hopping Spread Spectrum). В стандартном протоколе Bluetooth рабочая частота скачкообразно меняется 1600 раз в секунду в пределах 79 каналов шириной 1 МГц. В Bluetooth LE используются 40 каналов шириной 2 МГц, что повышает надежность передачи данных на большие расстояния. Скорость передачи данных Bluetooth может быть 1, 2 или 3 Мбит/с, а максимальная скорость BLE составляет 1 Мбит/с с пропускной способностью сети 260 Кбит/с. BLE также использует GFSK-модуляцию (Gaussian Frequency Shift Keying - Гауссовская частотная манипуляция).

Выходная мощность передатчиков BLE составляет 0 дБ (1 мВт), при этом типичная максимальная дальность связи равна 50 м. Задержка измеряется всего лишь 6 миллисекундами. Сочетание адаптивного метода скачкообразной перестройки частоты (снижающей влияние помех) c 24-разрядными циклическими избыточными кодами и 32-разрядным полем контроля целостности кадров (MIC) улучшает надежность связи. Используется алгоритм шифрования AES-128, а наиболее распространенные топологии сети - «точка-точка» и «звезда».

Однако необходимо принять во внимание один ключевой момент: BLE несовместим со стандартным Bluetooth, устройства BLE не могут взаимодействовать с классическими Bluetooth-устройствами. Тем не менее, если потребуется решить эту проблему, можно воспользоваться двухрежимными устройствами, поддерживающими оба стека протокола.

Двухрежимное устройство представляет собой интегральную микросхему, в которую включены радиочастотные блоки как для стандартного Bluetooth, так и для Bluetooth Low Energy. Каждый из них работает отдельно, но не одновременно, хотя одну антенну они могут использовать совместно. Некоторые производители, такие как Broadcom, CSR, ЕМ Microelectronics, Nordic Semiconductor и Texas Instruments предлагают специализированные двухрежимные микросхемы Bluetooth. Завершенные решения в виде Bluetooth-модулей предлагает компания connectBlue (Рисунок 2).

Технология ANT

ANT представляет собой еще одну беспроводную технологию ближнего действия с ультранизким потреблением, разработанную для создания сенсорных сетей и подобных приложений. Также как и для Bluetooth, используется ISM диапазон 2.4 ГГц. Собственный протокол разработан и продается канадской компанией Dynastream Innovations - дочерней компанией Garmin. До последнего времени технология использовалась, в основном, в сфере спортивных приложений и для создания персональных сетей мониторинга здоровья человека. Однако она применима и для всех приложений описанных выше.

У технологии ANT много общего с Bluetooth LE. Стек протокола ANT также использует технику короткой передачи данных и режим «глубокого сна» для снижения энергопотребления. Каждый беспроводной узел сети ANT может быть ведомым или ведущим, может передавать или принимать данные, а также выполнять функции ретранслятора.

Протокол ANT использует только один канал шириной 1 МГц для нескольких узлов, поэтому он основан на технике мультиплексирования с временным разделением. Каждый узел передает данные только в своем собственном интервале времени. Базовая длительность сообщения составляет150 мкс, в то время как скорость передачи 8-битных сообщений (время между передачами) варьируется и соответствует диапазону частот 0.5 Гц - 200 Гц. Для обнаружения ошибок используются 16-битные циклические избыточные коды (CRC16). Для каждого канала может быть определено до 65536 временных интервалов. Если в канале выявляются помехи, узловые приемопередатчики могут переключать канал. Опять же, используется модуляция GFSK.

Относительно недавно к ANT добавилась ANT+. Это чисто программное расширение исходной технологии, реализующее функцию взаимодействия в управляемой сети, которая упрощает сбор, автоматическую передачу и отслеживание данных от датчиков для мониторинга всех использующихся в сети, узлов и устройств. Еще одной отличительной чертой ANT является система разработки сети беспроводных датчиков SensRcore. Специализированные микросхемы приемопередатчиков выпускаются компаниями Nordic Semiconductor и Texas Instruments (Рисунок 3).

Эта услуга похожа на компоненты системы, которые позволяют другие формы беспроводной связи на вашем телефоне (то есть. Беспроводной доступ в интернет, NFC) и не будет работать или использование системных ресурсов, если Вы не запускаете приложение, которое требует Ant беспроводной связи. Он будет предустановлен производителем устройства, чтобы встроенный АНТ уже присутствует в вашем мобильном устройстве, чтобы работать. Если Вы не собираетесь использовать эту функцию, не будет никакого влияния на вашей системе и никаких дальнейших действий не требуется.

Если эта служба не предустановлен на вашем телефоне, вы можете все еще быть в состоянии включить беспроводной связи http://www.thisisant.com/developer/ant/ant-in-android/ для получения дополнительной информации.

Что такое муравей?

Муравей очень энергоэффективная технология беспроводной связи. АНТ позволяет подключать и использовать различные другие устройства муравей или Ant+. Сегодня эта услуга позволяет подключаться к популярным совместимой Ant+ спорт/фитнес/здоровье устройств, таких как датчики сердечного ритма, фитнес-оборудование, спортивные товары, весы и многое другое. В будущем можно будет использовать Ant для того, чтобы множество новых приложений с вашего мобильного устройства, такие как домашняя автоматизация управления освещением, температурой и блокировка двери. Посетите www.thisisant.com для получения дополнительной информации.

Как использовать:

Это системная служба не может быть запущена непосредственно. Он будет работать автоматически в фоновом режиме, когда любое приложение, которое требует беспроводной связи муравей.
Ant+ включен приложения также, как правило, требуют загрузкой муравей плагины http://play.google.com/store/apps/details?id=com.dsi.ant.plugins.antplus

Некоторые популярные приложения, повышена с Ant+:
* Samsung S Здоровье
* Garmin Нужным™
* SportsTracker на СТЛ
* Приложением
* Мои Треки
* Запустить.GPS тренер УФ
* IpBike, IpWatts, IpPeloton, IpSmartHr
* Петлях
* Пять
* MapMyFITNESS/езды/бега/ходьбы+/поход/бум

Разработка приложений муравей:

Требуется Android Разрешения:

Полный доступ к сети: нормальный никогда не загружать или выгружать любые данные через интернет. Это разрешение требуется только потому, что можно установить нормальный андроид эмулятор (т. е. для целей развития) в этом случае это неправильно общаться с МУРАВЬЕМ флешку на хост-ПК с Windows с помощью Ant эмулятор Android инструменты. Это сообщение требует разрешения в интернет, но общается только с локального компьютера.

Измените настройки системы: это позволяет инициализировать ли муравей должен быть выключен или сохранили на Для самолете режим.

Bluetooth Админ: на некоторых конфигурациях оборудования муравей может потребовать общения с bluetooth на системном уровне. Однако эта служба не запускается блютус сканирования или создания соединения Bluetooth.

Подробнее:
* Ant и Ant+ в общем http://www.thisisant.com
* Муравей на андроид

ANT — это протокол беспроводной сенсорной связи с низким потреблением энергии, который работает в определенном диапазоне частот. Он был разработан в 2004 году компанией, которая была поглощена Garmin — производителем GPS-навигационной техники

Сегодня в современных устройствах используется протокол ANT+ (ANT Plus) — беспроводная защищенная передача данных. Используется в первую очередь в медицине и спорте.

Что делает ANT+?

ANT+ во многом напоминает другой известный протокол связи — BlueTooth, однако ANT+ поддерживают не все устройства.

Радиус действия по протоколу ANT+ достигает 30 метров. Для сравнения, радиус действия того же BlueTooth во многих случаях не превышает 10-15 метров.

ANT+ позволяет соединять между собой два компонента. Так, например, с его помощью можно получать информацию от датчиков, установленных в соседней комнате, на смартфон.

Где используется ANT+?

Существуют три основные сферы применения ANT+: медицина, спорт, а также «здоровье дома». Вот некоторые случаи, когда используется передача по текущему протоколу:

• Датчики скорости

• Шагомер

• Пульсометр

• Датчик активности

• Монитор сердечного ритма

• Управление освещением

• Управление музыкальными проигрывателями

• Фитнес-контроль

Чем ANT+ лучше BlueTooth?

Основное преимущество — в энергопотреблении. ANT+ расходует меньше энергии, что положительно сказывается на автономности устройства. По различным данным, экономия энергии может достигать 50-70%.

Второе преимущество — возможен запуск сразу нескольких приложений, которые будут использовать один протокол связи, что может быть очень удобно в отдельных случаях.

С развитием IT технологий и появлением многочисленных девайсов и гаджетов для различных задач жизнь современного человека становится проще, поскольку за счёт автоматизации многих процессов существенно экономится время. Ещё десятилетие назад такие значительные шаги в техническом оснащении казались чем-то нереальным или очень отдалённым. Сегодня уже никого не удивишь кофеваркой, самостоятельно готовящей кофе, или каким-нибудь фитнес-трекером, не говоря о привычных смартфонах, оснащаемых невероятно широким функционалом с большими возможностями. Производители ежегодно выпускают инновационные носимые устройства, а развитие «интернета вещей» стремительно набирает обороты. Техника в доме «поумнела» и непосредственное участие человека теперь не является обязательным, ведь домашние системы, бытовые приборы и прочие блага способны взаимодействовать между собой и с внешним миром посредством сетей коммуникаций, выполняя задачи в автоматическом режиме. Смартфон же становится управляющим центром, куда могут стекаться данные с различных устройств. Сегодня используется немало беспроводных технологий, в числе которых всем известные Wi-Fi , Bluetooth, NFC, существуют и менее популярные, но достаточно перспективные, например, ANT+, в смартфоне именуемая как ANT HAL Service. Речь пойдёт о том, как используется данный протокол связи и зачем он вообще нужен при таком обилии существующих технологий.

Предназначение ANT+ в телефоне.

Что собой представляет ANT+

Не все пользователи осведомлены о наличии протокола ANT+ и, приобретая смартфон , поддерживающий технологию, могут озадачиться вопросом, что это за ANT HAL Service присутствует в функционале устройства. Инновации внедряются в привычные устройства настолько быстро, что незнание об их существовании и назначении вполне обычное явление. ANT+ является протоколом беспроводной защищённой передачи данных, используемым на современных устройствах. Технология нашла применение в основном в сферах спорта и здоровья человека и его дома. ANT+ с радиусом действия связи до 30 метров обеспечивает сбор и передачу данных с датчиков к управляющему устройству, и во многом сейчас в тренде благодаря постоянным призывам общества к ведению здорового образа жизни, а также связанным с этим производством всевозможных спортивных гаджетов. При этом подобные блага не только дань моде, но в ряде ситуаций и острая необходимость. Так, технология будет полезна для отслеживания состояния здоровья больным сердечными заболеваниями, сахарным диабетом и прочими серьёзными недугами, требующими постоянного контроля. Протокол ANT, преимущественной особенностью которого является низкое энергопотребление, был разработан ещё в 2004 году, его работа осуществляется в диапазоне частот 2,4 ГГц. Стандарт ANT Plus в свою очередь представляет собой программное расширение, которое эффективно выполняет отслеживание, сбор и передачу информации. Наиболее часто протокол применим в спортивном и медицинском оборудовании. Так, ANT+ широко используется для многих устройств:

• Фитнес-оборудование;
• Датчики скорости;
• Датчики активности;
• Велокомпьютеры;
• Шагомеры;
• Пульсометры;
• Мониторы сердечного ритма;
• Глюкометры;
• Калориметры;
• Весы;
• Управление освещением;
• Управление музыкальными проигрывателями;
• Отслеживание местоположения;
• Мониторинг транспорта;
• Система контроля давления в шинах.

И это далеко неполный список, к тому же он постоянно пополняется. Смартфон с модулем беспроводной связи , поддерживающий стандарт ANT+, способен принимать данные с подобного оборудования. Пока не каждое устройство имеет такое оснащение, но, учитывая темпы производства девайсов с поддержкой технологии (реализуется посредством интеграции специального чипа), перспективы развития достаточно неплохие и в скором будущем вероятно более глубокое внедрение стандарта.

Принцип работы

Протокол способен обеспечить связь двух компонентов, где одно устройство в соединении является сенсором, откуда поступают данные, другое же их принимает. При этом любые поддерживающие стандарт девайсы могут составлять логическое соединение и передающие информацию могут в другой образованной связи с иным объектом её принимать. ANT+ Plugins включает системные элементы, обеспечивающие приложениям смартфона доступ к устройствам с поддержкой ANT+ независимо от версии ОС Android. На смартфонах известных производителей Samsung, Sony и пр. возможность уже реализована, в отличие от «яблок» , но это не значит, что технологию нельзя применить и на них. Работать с адаптивным стандартом можно и при отсутствии интегрированной аппаратной поддержки, через кабель OTG и USB стик ANT+ посредством приложения ANT+ USB Service. Так, для мобильных устройств с USB/OTG, компьютеров и девайсов с MacOS нужен USB-адаптер.

Чтобы было нагляднее, что это за программа ANT HAL Service в смартфоне, можно привести в пример любую установленную в доме систему с электронным датчиком, откуда будут посылаться сигналы управляющему центру, то есть телефону, где стоит софт, использующий ANT+ передачу. Удобна технология и при использовании в медицинских целях, допустим, когда врачу, находящемуся на некотором удалении от пациента (конечно, в радиусе действия стандарта) поступают данные от датчиков с пациента о его состоянии.

Отличия от Bluetooth

ANT+ имеет сходство со знаменитым протоколом беспроводной связи Bluetooth, да и работают они на общей частоте, но при этом имеют ряд отличий:

• Различная структура пакетов;
• Интервал между каналами в случае с ANT+ составляет 1 Гц, а у Bluetooth LE- 2 Гц.
• Радиус действия передачи данных с помощью ANT+ достигает 30 метров против 50 у старожила Bluetooth, хотя на практике при наличии помех цифру можно снизить втрое;
• Главное преимущество ANT+ в низком потреблении энергии (экономия порядка 50-70%), что благоприятным образом сказывается на автономности смартфона.

Информация, передаваемая датчиками оборудования, может приниматься разными устройствами, со службой ANT HAL Service для Android возможен одновременный запуск нескольких приложений с поддержкой одного модуля связи. Рассматриваемый стандарт пересылает меньшее количество дополнительных данных при том же объёме, а для каждого соединения нужно меньше транзакций.

Плюсиков в пользу ANT+ добавляет и небольшое потребление энергии при сканировании, а также инициировании соединения и других процессах, так что с точки зрения экономии заряда на стороне устройств Android с ANT HAL Service имеются весомые преимущества. В некоторых случаях при передаче данных теряются пакеты информации вследствие подключения разных устройств одновременно к Bluetooth и ANT+ и использования одной частоты. О замене Bluetooth речь не идёт, тем более следует учитывать узкую направленность стандарта ANT+, но многие функции, присущие «бывалому» протоколу, вполне осуществимы при помощи новоиспечённой технологии.