ZigBee

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le ZigBee de est le nom des spécifications pour une suite des protocoles de transmission à niveau élevé using les petites, de basse puissance radios de Digitals de basées sur le d'IEEE 802.4 standard pour les réseaux de secteur personnel sans fil (WPANs), comme les écouteurs sans fil se reliant aux téléphones portables par l'intermédiaire de la radio à courte portée. La technologie est prévue pour être plus simple et meilleur marché que l'autre WPANs tel que le Bluetooth . ZigBee est visé aux applications (RF) de radiofréquence qui exigent un bas débit, longue durée de vie de la pile, et fixent la gestion de réseau.

Vue d'ensemble

Le rapport entre IEEE 802.4-2003 et ZigBee est semblable à celui entre le IEEE 802.11 et l'alliance du WI-Fi. Les spécifications de ZigBee 1.0 ont été ratifiées le 14 décembre , le 2004 et sont à la disposition des membres de l'alliance de ZigBee de . Une adhésion de niveau d'entrée, appelée Adopter, dans l'alliance de ZigBee coûte le US$ 3500 annuellement et permet d'accéder aux caractéristiques et à la permission de créer des produits pour le marché using les caractéristiques. Pour des buts non-commerciaux, les spécifications de ZigBee sont à la disposition du grand public à la demande de téléchargement de spécifications de ZigBee. Récemment, les spécifications 2006 de ZigBee ont été signalées en décembre 2006.

ZigBee fonctionne dans ( ISM ) les bandes par radio industrielles, scientifiques et médicales ; 868 mégahertz en Europe, 915 mégahertz dans les pays tels que les Etats-Unis et l'Australie, et 2.4 gigahertz dans la plupart des juridictions dans le monde entier. La technologie est prévue pour être plus simple et meilleur marché que l'autre WPANs tel que le Bluetooth . On dit que le type de noeud le plus capable de ZigBee exige seulement environ 10% du logiciel d'un Bluetooth typique ou d'un noeud sans fil d'Internet, alors que les noeuds les plus simples sont environ 2%. Cependant, les nombres d'instructions réels sont beaucoup plus hauts, plus près de 50% du nombre d'instructions de Bluetooth. Les fournisseurs de morceau de ZigBee ont annoncé 128 dispositifs de kilo-octet.

Le en date de 2006 , le prix au détail de détail d'un émetteur récepteur Zigbee-conforme approche $1, et le prix d'une radio, processeur, paquet de mémoire est environ $3. comparativement, avant que Bluetooth lui ait été lancé (1998) ait eu un prix projeté, dans les grands volumes, de $4 - $6 ; le prix des morceaux de Bluetooth de consommateur-catégorie est maintenant au-dessous de $3.

Le premier dégagement de pile s'appelle maintenant le " ; Zigbee 2004" ;. Le 2ème dégagement de pile (aujourd'hui, 26 juin 2007, le public courant un) s'appelle 2006, et remplace principalement les MSG /structure du KVP utilisée en 2004 par un " ; library" de faisceau ;. Les 2004 piles sont maintenant plus ou moins désuètes. L'alliance de ZigBee a commencé le travail sur ZigBee 2007, regardant pour prolonger les possibilités 2006 de spécifications de ZigBee, les perfectionnements principaux optimisent certaine fonctionnalité de niveau de réseau (telle que l'agrégation de données). Il y a également certains profils de nouvelle application comme la lecture de compteur automatique, l'automation commerciale de bâtiment et l'automation à la maison basée sur le " ; principle" de bibliothèque de faisceau ;.

Zigbee 2007 s'appelle parfois le " ; Pro" ; , mais pro est un profil de pile, qui définit certains arrangements de pile et dispositifs obligatoires.

ZigBee 2007 au niveau de réseau n'est pas le vers l'arrière-compatible avec ZigBee 2004/2006, bien qu'un ZigBee 2004/2006 noeud du RFD puisse joindre un réseau 2007, et vice-versa. Il n'est pas possible de mélanger 2004/2006 de routeurs à 2007 routeurs/coordonnateur.

Utilisations

Des protocoles de ZigBee sont prévus pour l'usage dans des applications incluses exigeant les bas débits et la basse puissance d'énergie . Le foyer courant de ZigBee est de définir un d'usage universel, peu coûteux, à organisation autonome, le réseau maillé qui peut être employé pour la commande industrielle, détection incluse, la collecte de données médicale, l'avertissement de fumée et d'intrus, l'automation de bâtiment, l'automation à la maison , etc. Le réseau en résultant emploiera un peu de puissance très ainsi les différents dispositifs pourraient fonctionner pour une année ou deux using la batterie à l'origine installée.

Types de dispositif

Il y a trois types différents de dispositif de ZigBee : coordonnateur de ZigBee de de
(ZC) : Le dispositif le plus capable, le coordonnateur forme la racine de l'arbre de réseau et pourrait jeter un pont sur à d'autres réseaux. Il y a exactement un coordonnateur de ZigBee dans chaque réseau puisque c'est le dispositif qui a commencé le réseau à l'origine. Il peut stocker des informations sur le réseau, y compris agir en tant que centre et dépôt de confiance pour des clefs de sécurité. routeur de ZigBee de de

(ZR) de

: Aussi bien que courir une application fonctionnent un routeur peut agir en tant que routeur intermédiaire, passant des données d'autres dispositifs. dispositif d'extrémité de ZigBee de de

(ZED) de

: Contient la juste assez de fonctionnalité pour parler à son noeud de parent (le coordonnateur ou un routeur) ; il ne peut pas transmettre par relais des données d'autres dispositifs. Ce rapport permet au noeud d'être endormi une quantité significative du temps te donnant de ce fait beaucoup de longue durée de vie de la pile citée. ZED exige la moindre quantité de mémoire, et peut donc être moins cher de fabriquer qu'un ZR ou un ZC.

Protocoles

La construction de protocoles sur la recherche algorithmique récente (vecteur sur demande ad hoc de distance de , NeuRFon ) pour construire automatiquement un réseau ad hoc à vitesse réduite avec des noeuds. Dans la plupart des exemples de grand réseau, le réseau sera un faisceau des faisceaux. Il peut également former une maille ou un faisceau simple. Les profils courants ont dérivé de la balise de soutien de protocoles de ZigBee et la non-balise a permis des réseaux.

Dans les réseaux non balise-permis (ceux dont l'ordre de balise de est 15), un mécanisme d'accès unslotted de canal du CSMA/CA est employé. Dans ce type de routeurs de ZigBee de réseau avoir typiquement leur active de récepteurs sans interruption, exigeant une alimentation d'énergie plus robuste. Cependant, ceci tient compte des réseaux hétérogènes dans lesquels quelques dispositifs reçoivent sans interruption, alors que d'autres transmettent seulement quand un stimulus externe est détecté. L'exemple typique d'un heterogeneous network est un commutateur léger sans fil : le noeud de ZigBee de la lampe peut recevoir constamment, puisqu'il s'est relié à l'alimentation réseau, alors qu'un commutateur léger à piles demeurerait endormi jusqu'à ce que le commutateur soit jeté. Le commutateur alors se réveille, envoie une commande à la lampe, reçoit une reconnaissance, et revient au sommeil. Dans un tel réseau le noeud de lampe sera au moins un routeur de ZigBee, sinon le coordonnateur de ZigBee ; le noeud de commutateur est typiquement un dispositif d'extrémité de ZigBee.

Dans les réseaux balise-permis, les noeuds de réseau spéciaux appelés les routeurs de ZigBee transmettent les balises périodiques pour confirmer leur présence à d'autres noeuds de réseau. Les noeuds peuvent dormir entre les balises, de ce fait abaissant leur coefficient d'utilisation et prolongeant leur durée de vie de la pile. Les intervalles de balise peuvent s'étendre de 15.36 millisecondes à Mme 15.36 * 2¹⁴ = 251.65824 secondes 250 au le Kbit/s , de 24 millisecondes à 24 Mme * 2¹⁴ = 393.216 secondes à 40 Kbits/s et de 48 millisecondes à Mme 48 * 2¹⁴ = 786.432 secondes à 20 Kbits/s. Cependant, la basse opération de coefficient d'utilisation avec de longs intervalles de balise exige la synchronisation précise qui peut être en conflit avec le besoin de bas coût de produit.

Généralement les protocoles de ZigBee réduisent au minimum le temps où la radio est allumé afin de réduire l'utilisation de puissance. En balisant des réseaux, les noeuds doivent seulement être en activité tandis qu'une balise est transmise. Dans la non-balise permise les réseaux, puissance d'énergie est décidément asymétrique : quelques dispositifs sont toujours en activité, alors que tous les autres actuels dépensent la majeure partie de leur sommeil de temps.

Des dispositifs de ZigBee sont exigés pour se conformer à la norme sans fil à bas taux de réseau de secteur personnel d'IEEE (WPAN) 802. La norme spécifie son mdash inférieur des couches du protocole ; la couche physique ( PHY ), et la partie moyenne du contrôle d'accès (MAC ) de la couche liaison de données (DLL ). Cette norme spécifie l'opération dans le 2.4 non autorisé ; Gigahertz , 915 de ; mégahertz et 868 ; Le mégahertz de ISM réunit dans le 2.4 ; La bande de gigahertz là sont 16 canaux de ZigBee, avec chaque canal exigeant 5 ; mégahertz de largeur de bande. La fréquence centrale pour chaque canal peut être calculée comme, F_C = (2405 + 5* (k-11)) ; mégahertz , où k = 11, 12,…, 26.

Les radios emploient le codage du spectre de diffusion de Diriger-ordre , qui est contrôlé par le jet numérique dans le modulateur. Le BPSK est employé dans les 868 et le 915 ; Des bandes de mégahertz, et le orthogonal QPSK qui transmet deux bits par symbole est employées dans le 2.4 ; Bande de gigahertz. Le cru, au-dessus du - le taux de données aérodynamiques est kbit de 250 / s par canal dans le 2.4 ; Bande de gigahertz, 40 Kbits/s par canal dans le 915 ; Bande de mégahertz, et 20 ; Kbit/s dans le 868 ; Bande de mégahertz. La chaîne de transmission est entre 10 et 75 mètres (33~246 pieds de ), bien qu'elle dépende fortement de l'environnement particulier. Le maximum de puissance de sortie des radios est généralement 0 DBm (1 mW).

Le mode d'accès de base de canal spécifique par IEEE 802.4-2003 est " ; sens de porteur, accès multiple/avoidance" de collision ; ( CSMA/CA ). C'est-à-dire, les noeuds parlent de la même manière que les gens conversent ; ils vérifient brièvement pour voir que personne ne parle avant qu'elles commencent. Il y a trois exceptions notables à l'utilisation de CSMA. Des balises sont envoyées sur un calendrier fixe, et n'emploient pas CSMA. Les reconnaissances de message également n'emploient pas CSMA. En conclusion, les dispositifs dans la balise ont orienté les réseaux qui ont la basse latence les conditions qu'en temps réel peuvent également employer des tranches de temps garanties (GTS) ce qui par définition n'emploient pas CSMA.

Logiciel et matériel

Il est conçu pour être facile se développer le logiciel sur de petits, bon marché microprocesseurs. La conception par radio employée par ZigBee a été soigneusement optimisée pour le coût bas dans la production de large échelle. Elle a peu d'étapes analogues du et utilise les circuits de Digitals dans la mesure du possible.

Quoique les radios elles-mêmes soient bon marché, le processus de qualification de ZigBee comporte une pleine validation des conditions de la couche physique. Cette quantité de souci concernant la couche physique a les avantages multiples, depuis toutes les radios dérivées de cet ensemble de masque de semi-conducteur apprécierait les mêmes caractéristiques de rf. D'une part, une couche physique non certifiée que les défauts de fonctionnement pourraient estropier la durée de vie de batterie d'autres dispositifs sur un réseau de ZigBee. Là où d'autres protocoles peuvent masquer la sensibilité pauvre ou d'autres problèmes ésotériques dans une réponse de compensation d'effacement, les radios de ZigBee ont des contraintes très serrées de technologie : elles sont puissance et largeur de bande contraintes. Ainsi, des radios sont examinées à la norme d'OIN 17025 avec des conseils donnés par Clause 6 de la norme 802. La plupart des fournisseurs prévoient d'intégrer la radio et le microcontrôleur sur un morceau simple. (Quelques liens intéressants : [http://www.com/zpointproducts/products/UsbDongles/index.html#ProductZigBeeUsbDongle] rechercher le boîtier de protection d'USB)

Polémique

Un livre blanc édité par un groupe européen de fabrication réclame que les technologies sans fil telles que ZigBee qui fonctionnent dans la bande de 2.4 gigahertz rf sont sujettes à l'interférence significative - assez pour les rendre inutilisables. Il réclame que c'est dû à la présence d'autres technologies sans fil comme LAN sans fil dans la même bande de rf. L'alliance de ZigBee a libéré un livre blanc réfutant ces réclamations. Après une analyse technique, elle conclut que les dispositifs de ZigBee continuent à communiquer effectivement et robuste même face aux grands nombres d'interférence.

Histoire des réseaux de ZigBee-modèle de

ont commencé à être conçus au sujet du 1998 , quand beaucoup d'installateurs se sont rendus compte que le WiFi et le Bluetooth allaient être peu convenables pour beaucoup d'applications. En particulier, beaucoup d'ingénieurs ont vu une utilité des réseaux de radio numériques ad hoc à organisation autonome. le
la norme d'IEEE 802.4 était en mai le réalisé 2003 . le
en été du 2003 , semi-conducteurs de Philips, un défenseur important de réseau maillé, a cessé son investissement. L'allumage de Philips a, cependant, continu la participation de Philips, et le Philips demeure un membre d'instigateur sur le conseil d'administration d'alliance de ZigBee. le
l'alliance de ZigBee a annoncé en octobre le 2004 que son adhésion plus qu'avait été doublée par année précédente et avait devenu plus de 100 compagnies de membre, dans 22 pays. Par le 2005 d'avril l'adhésion avait devenu plus de 150 compagnies, et par le 2005 de décembre l'adhésion avait passé 200 compagnies. le
les caractéristiques de ZigBee ont été ratifiés sur le 2004 du 14 décembre . le
l'alliance de ZigBee annonce la disponibilité publique des spécifications 1.0 le 13 juin 2005, connue sous le nom de spécifications 2004 de ZigBee. le
l'alliance de ZigBee annonce l'accomplissement et la disponibilité immédiate de membre de sa version augmentée de la norme de ZigBee en septembre 2006, connue sous le nom de spécifications 2006 de ZigBee.

Voir également le Wibree - un concurrent de

au MiWi de

d'IEEE 802.4

- un concurrent à IEEE 802.4 du JenNet - un concurrent de de

de Microchip_Technology

de à IEEE 802.4 de EnOcean de

de Jennic

- une alternative sans batterie à ZigBee dans des sondes et de

des applications

de commutation Z-Ondulent - un concurrent à la comparaison de de

d'IEEE 802.4

des spécifications sans fil de ZigBee de de

des normes

de données - une vue d'ensemble technique détaillée

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