1. ZigBee — это беспроводной протокол, который использует маломощные радиосигналы для подключения устройств. Он основан на стандарте IEEE 802.15.4, который определяет физический уровень и уровень управления доступом к среде для низкоскоростных беспроводных персональных сетей (LR-WPAN). LR-WPAN предназначены для маломощных устройств с ограниченными вычислительными возможностями и памятью.

Отличительные черты ZigBee:

Низкое энергопотребление: ZigBee разработана для работы с низким энергопотреблением, что делает ее идеальной для использования в устройствах с питанием от батарей

Ячеистая сеть: ZigBee поддерживает ячеистую сеть, которая позволяет устройствам связываться друг с другом по нескольким путям, увеличивая надежность и радиус действия.

Низкая задержка: ZigBee обеспечивает связь с низкой задержкой, что позволяет осуществлять управление и мониторинг в режиме реального времени.

• Безопасность: ZigBee включает в себя расширенные функции безопасности для защиты от несанкционированного доступа.

2. Стек протоколов ZigBee построен по принципу иерархической семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах OSI (Open System Interconnection). Стек включает в себя уровни стандарта IEEE 802.15.4, отвечающие за реализацию канала связи, программные сетевые уровни и уровни поддержки приложений, определенные спецификацией Альянса ZigBee.

Архитектура IEEE 802.15.4 определяет в свою очередь ряд уровней, призванных упростить стандарт. Каждый уровень ответственен за одну часть стандарта и предоставляет услуги вышерасположенному уровню.

Интерфейсы между уровнями определяют логические связи, описанные в данном стандарте.

Стандарт IEEE 802.15.4 для беспроводных низкоскоростных персональных сетей (WPAN) определяет физический уровень PHY и уровень доступа к среде MAC. Уровень PHY обеспечивает доступ к физической среде распространения радиосигнала: задает тип модуляции, скорость и другие параметры сигнала, непосредственно осуществляет прием и передачу. Уровень MAC осуществляет добавление и вывод из сети устройств, контролирует доставку пакетов данных, обеспечивает автоматическое подтверждение приема (квитирования) данных, реализует механизмы доступа к каналу передачи, поддерживает 128-битное AES- шифрование и другие функции.

Уровень канала передачи данных (DLC - Data Link Control)

Этот уровень включает в себя протоколы, управляющие передачей данных через канал. Он обеспечивает контроль над данными, их сегментацию и обработку ошибок.

4. Сетевой уровень (nwk)

Это уровень, ответственный за организацию и управление сетью ZigBee, включая управление адресацией, маршрутизацию данных и управление топологией сети.

5. Подуровень поддержки приложений (aps - Application Support Sublayer)

APS предоставляет интерфейс для взаимодействия приложений с протоколами сети ZigBee. Он обеспечивает передачу данных между приложениями и сетевым уровнем NWK.

6. Профили устройств ZigBee

Профили устройств определяют стандартные спецификации для конкретных типов устройств ZigBee, облегчая их взаимодействие в сети. Профили включают в себя определения функциональности, команд и возможностей устройств.

7. Интерфейс связи с приложением Application Programming Interfaсe

Позволяет приложениям взаимодействовать с сетью ZigBee. Интерфейс связи определяет способы обмена данными между приложениями и устройствами ZigBee, а API (Application Programming Interface) предоставляет набор инструкций и функций для работы с сетью и устройствами ZigBee из приложений.

Уровни с третьего по шестой описываются непосредственно спецификацией стека ZigBee [5]. На этих уровнях определяется, какими свойствами должны обладать устройства, входящие в сеть, каким образом пакет информации передается от одного узла сети к другому, как обеспечивается безопасность передачи информации, как новое устройство подключается к сети и ее

топология, какой узел в сети является главным, какой — подчиненным.

3. Слайд

стандарту IEEE 802.15.4, который представляет собой простой и эффективный протокол для передачи данных в беспроводных сетях с низкими объемами передаваемой информации. Он имеет следующие характеристики:

Частотные диапазоны и каналы:

1. Частотный диапазон 2,4 гГц:

   • Скорость передачи данных: Обычно варьируется от 20 кбит/с до 250 кбит/с в зависимости от используемой конфигурации и модуляции сигнала.

   • Регионы: Этот диапазон широко используется по всему миру и может быть применен без лицензии.

1. 2,4 ГГц:

   • 16 каналов

   • Скорость передачи: 250 кбит/с

2. 868 МГц:

   • 1 канал

   • Скорость передачи: 20 кбит/с

3. 902-928 МГц:

   • 10 каналов

   • Скорость передачи: 40 кбит/с

Особенности протокола:

1. Подтверждение принятия сообщения:

   • Возможность получения подтверждения о доставке сообщения.

Безопасность на нескольких уровнях:

• Механизмы защиты данных на разных уровнях, обеспечивающие безопасную передачу информации.

Хорошая работа в приложениях с нефиксированной задержкой:

• Подходит для приложений, где задержка может варьироваться, обеспечивая стабильность передачи.

Дистанционное управление и мониторинг:

• Подходит для удаленного управления и мониторинга устройств.

Энергосбережение:

• Разработан с учетом минимизации энергопотребления, что позволяет устройствам работать длительное время от батареи.

Продолжительное время функционирования:

• Возможность продолжительного времени работы устройств, превышающего срок службы батарей.