ONE-NET

Протокол был публично представлен в ноябре 2006 года компанией Threshold Corporation как открытая альтернатива существовавшим проприетарным решениям^[1]. Активное развитие проекта прекратилось примерно в 2013—2014 годах, а официальный репозиторий исходного кода остался на платформе SourceForge без миграции на современные платформы.

Поддерживаемые топологии сети:

• одноранговая (P2P),
• звезда,
• ячеистая топология.

Соединения типа «звезда» предназначены для простых приложений, отличаются минимальной стоимостью и энергопотреблением, а также допускают использование стандартных стратегий множественного доступа. В таких сетях выделяется один координатор (мастер), который задаёт адреса и параметры для каждого нового узла. В одноранговых (peer-to-peer, P2P) сетях координатор предоставляет всем устройствам одинаковые права, и каждое устройство может выступать как клиент и как сервер. Это позволяет терминальным устройствам напрямую взаимодействовать друг с другом, даже при отключении координатора. Принимающему устройству не требуется знать, что оно участвует в P2P-соединении: оно реагирует на запросы поступивших устройств и может быть частью нескольких P2P-соединений. Одно устройство сети ONE-NET способно поддерживать от 4 до 15 одноранговых подключений.

В ячеистых топологиях при возникновении преграды на пути сигнала (например, железобетонные или металлические конструкции) автоматически выбирается альтернативный маршрут передачи данных, что обеспечивает самовосстановление сети. Повышение плотности узлов увеличивает устойчивость и надёжность системы. Для построения ячеистой сети ONE-NET используются ретрансляторы — устройства, обнаруживающие и повторяющие так называемые мультихоповые пакеты для увеличения дальности передачи. Поскольку ретрансляторы постоянно мониторят сеть на наличие таких пакетов, они должны работать в активном режиме и зачастую требуют постоянного электропитания. Мультихоповый пакет добавляет собственный идентификатор, позволяя ретрансляторам корректно отличать такие пакеты от обычных и пересылать их без задержек.

Мультихоповый пакет содержит 3-битное поле, определяющее оставшееся количество ретрансляций сигнала; это обеспечивает постоянную длительность передачи и исключает «блуждание» пакетов. Ещё три бита указывают максимальное число «прыжков» (хопов); получатель также может определить, сколько раз производилась ретрансляция. При каждом прохождении через ретранслятор поле количества оставшихся прыжков уменьшается, и если оно остаётся больше нуля, посылка отправляется далее.

Архитектура стека протокола ONE-NET имеет упрощённую структуру по сравнению с семиуровневой моделью OSI и определяет собственные физический и сетевой уровни^[2].

Для работы с каналом ONE-NET применяет хорошо зарекомендовавшую себя в Ethernet стратегию множественного доступа с контролем несущей и предотвращением коллизий (CSMA, Carrier Sense Multiple Access), то есть перед передачей устройство проверяет занятость канала. При обнаружении активности канал освобождается и попытка передачи повторяется спустя 5 мс. Передача сообщения происходит при свободном канале. В случае конфликта данные считаются утерянными, и попытка передачи повторяется в интервале от 2 до 10 мс (зависит от приоритета сообщения). Если за восемь попыток передача не удалась — устройство сообщает об ошибке. После каждой передачи канал освобождается для других устройств.

Число узлов в сети: до 4096 с возможностью объединения сетей.

Расстояние между узлами: в помещении — 100 м, вне помещений — до 500 м.

Стандарт ONE-NET использует нелицензируемые диапазоны частот ISM (в частности, 868 МГц и 915 МГц), а для кодирования данных применяется широкополосная частотная манипуляция (Wideband FSK). В России при использовании трансиверов в системах охранной радиосигнализации диапазон 865—868 МГц также не требует лицензии^[3].

Скорость передачи данных: 38,4-230 Кбит/с.

ONE-NET ориентирован на низкое энергопотребление и может функционировать, например, от внешнего аккумулятора. Маломощные устройства (например, датчик открытия окна или влажности) могут работать до 3-5 лет на щелочных элементах типа AA или AAA. Для достижения низкого энергопотребления используются детерминированные периоды сна, динамическая регулировка мощности передачи и минимизация времени работы трансивера за счёт коротких пакетов.

По умолчанию используется алгоритм шифрования XTEA версии 2 с 32 итерациями (XTEA2-32), где индекс указывает число раундов шифрования: XTEA32 — для кадровой и блочной передачи, XTEA8 — для потоковой передачи данных. Для потоковых транзакций, идущих в реальном времени, используется отдельный ключ и иной режим шифрования. Передача данных без шифрования не допускается. Новые узлы авторизуются мастер-устройством, а для защиты от атак повторного воспроизведения (replay attacks) используются криптографические одноразовые номера (nonces).

ONE-NET является полностью открытым протоколом с лицензией в духе Open Source Initiative и не требует членских взносов. Вся информация по аппаратным решениям, исходные коды (включая драйверы для модемов и примеры для некоторых микроконтроллеров) доступна на сайте ONE-NET. Регистрация открыта всем желающим. Использование протокола разрешено на условиях открытой лицензии (open source license). Официальный сайт проекта (one-net.info) неактивен.

Ниже приведён список производителей приёмопередатчиков и микроконтроллеров, входящих в альянс ONE-NET.

Приёмопередатчики:

• Semtech: XE1203F, XE1205
• Texas Instruments: CC1100
• Analog Devices: ADF7025
• Micrel: MICRF505
• Integration Associate: IA441
• RF Monolithics: TRC102

К 2026 году активная поддержка протокола производителями прекращена, новые продукты не выпускаются^[4]. Микроконтроллеры: Для реализации узлов ONE-NET рекомендуется использовать 16-разрядные микроконтроллеры с производительностью 16-20 MIPS (миллионов инструкций в секунду), однако также подходят и высокопроизводительные 8-разрядные решения, например, C8051 или AVR. Эти требования формируются значительной вычислительной нагрузкой при шифровании и дешифровании данных. В примерах используются 16-разрядные микроконтроллеры серии R8C (Renesas), для автономных систем — MSP430 (10 МГц), для высокоскоростных применений — 8051 (Silicon Labs). Для узлов требуется минимум 16 КБ памяти программ и 1 КБ ОЗУ; координатору — 24 КБ памяти программ, 3 КБ ОЗУ и 128 байт энергонезависимой памяти. Рекомендуемые ранее микроконтроллеры семейства Renesas R8C официально признаны устаревшими^[5].