nnvp.net > Мультимедиа > Технология беспроводной передачи данных ZigBee

Технология беспроводной передачи данных ZigBee

ZigBee – это стандарт беспроводной сети на базе IEEE 802.15.4 с низким энергопотреблением и низкой скоростью передачи данных. В основном используется для двусторонней связи между датчиками и системой управления. Другими словами, это стандарт связи ближнего действия, такой как Bluetooth и Wi-Fi, охватывающий диапазон от 10 до 100 метров. Разница заключается в том, что блютуз и Вай-Фай обладают высокой скоростью передачи информации, поддерживающим трансфер сложной структуры, такой как медиа, программное обеспечение и т. д.

Эта беспроводная технология поддерживает передачу простых данных, например, с датчиков, и низкую скорость – около 250 кбит/с. Рабочие частоты составляют 868 МГц, от 902 до 928 и 2,4 ГГц. Используется главным образом для приложений, требующих низкого энергопотребления, низкой скорости передачи, а также для длительного срока службы батареи.

Передача информации происходит между координатором и устройством. Она может быть осуществлена с включенным маяком и без него.

Стандарт был разработан альянсом, в который вошли такие крупные компании, как Philips, Mitsubishi Electric, Epson, Atmel, Texas Instruments.

Архитектура

Сетевой протокол ЗигБи соответствует стандартам IEEE 802.15.4 для физического и MAC-уровней, а также своим собственным сетевым и прикладным уровням, которые состоят из:

  1. Физического. Это самый низкий уровень протокола, отвечающий за управление и активацию радиопередатчика, за выбор частоты канала и его мониторинг, а также за связь с радиоустройствами. Передача команд осуществляется с помощью пакетов PHY, каждый из которых состоит из заголовка синхронизации SHR, физического заголовка PHR (содержит информацию о длине кадра) и полезной нагрузки PHY (предоставляется верхними уровнями в виде кадра и включает в себя данные или команду).
  2. MAC (средний контроль доступа). Он действует как интерфейс между физическим и сетевым уровнями, отвечает за генерацию маяков и синхронизацию устройств в сети с поддержкой этих сигналов. Кадр MAC может представлять собой кадр маяка, подтверждения или командный. Состоит он из заголовка (информация о безопасности и адресации), полезной нагрузки MAC переменной длины и нижнего колонтитула (содержит 16-битную последовательность проверки кадра для проверки данных).
  3. Сетевого. Связывает прикладной уровень с MAC и управляет формированием сети (устанавливает новую и выбирает технологию). Кадр NWK состоит из заголовка и полезной нагрузки. Первый содержит информацию, касающуюся адресации и контроля, вторая содержит кадр подслоя приложения.
  4. Подуровень поддержки. Предоставляет набор услуг через два объекта – объект поддержки данных приложения и объект управления этой поддержкой – для прикладного и сетевого уровней. Доступ к этим объектам осуществляется через соответствующие точки доступа к сервису (SAP).
  5. Приложений. Самый высокий уровень, отвечающий за размещение объектов, в которых находятся пользовательские приложения и объекты устройств (ZDO). Одно устройство может содержать до 240 объектов, контролирующих и управляющих уровнями протокола. Каждый из них может состоять из одного профиля (для отправки и приема данных) или программы, разработанной пользователем или альянсом ZigBee. Тип устройств и функции каждого из них определяются в профиле приложения.

Сетевые топологии

Zig Bee Network поддерживает множество типов топологий, популярной из которых является тип “звезда” и “точка-точка”. Каждая топология сети состоит из трех типов узлов – Coordinator, Bee Router и Bee End Device. Координатор выполняет задачу выделения уникального адреса каждому сетевому устройству, инициирует и передает сообщения в ней и выбирает для нее уникальный идентификатор. Устройства бывают двух типов – полнофункциональные (FFD) и с уменьшенными функциями (RFD).

Применение

Технология ZigBee оказалась самой надежной в области автоматизации:

  1. Домашней. Контроль и мониторинг энергопотребления, управление водой и освещением и т. д. стали проще.
  2. Промышленной. RFID-устройства на основе ZigBee обеспечивают надежное управление доступом в промышленности. Другие включают в себя управление процессами, энергопотреблением, отслеживание персонала и тому подобное.
  3. Здравоохранения. Популярным примером автоматизации здравоохранения является дистанционный мониторинг состояния здоровья. Человек носит устройство ZigBee с датчиком измерения параметров тела, собирающим информацию о состоянии здоровья, которая передается по сети ЗигБи в сеть интернет-протокола (IP), а затем медицинскому персоналу (врачу или медсестре), назначающему соответствующее лекарство на основе полученной информации.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *