ОИВ лекция 7 (ЭУ) (2)

ОСНОВЫ ИНТЕРНЕТА ВЕЩЕЙ

ЛЕКЦИЯ 7. ТЕХНОЛОГИЯ ZIGBEE

Лектор: М.С. Степанов к.т.н., доцент кафедры ССиСК mihstep@yandex.ru

Москва, 2022

ТЕХНОЛОГИЯ ZIGBEE

•ZigBee — технология, которая основана на радио стандарте IEEE 802.15.4 и предназначена для стандартизации маломощных M2M устройств разных производителей.

•ZigBee получил свое название от концепции биологического явления танца пчел. Аналогия состоит в том, что когда пчела перемещается между цветами, собирая пыльцу, она напоминает пакет, проходящий через mesh-сеть от устройства к устройству.

•ZigBee является частным и закрытым стандартом. Таким образом, Это требует лицензионного сбора и соглашения, предоставленного Альянсом ZigBee, что обеспечивает совместимость с другими устройствами ZigBee. Лицензирование предоставляет сертификат соответствия ZigBee и логотип.

3

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ТЕХНОЛОГИИ ZIGBEE

Преимущества

•длительный срок службы конечных устройств от одной батареи (1-2 года)

•поддержка большого количества подключений (теоретически, до 65546 узлов)

•высокая отказоустойчивость

Недостатки

•ZigBee плохо справляется с ситуациями, когда в зоне действия сети существуют сильные помехи, создаваемые другими устройствами (при работе в полосе частот 2,4 ГГц)

•Физический уровень стека протоколов ZigBee стандартизируется IEEE, что затрудняет внесение в него оперативных изменений

4

ИСТОРИЯ СТАНДАРТИЗАЦИИ ZIGBEE

5

КОМПОНЕНТЫ СЕТИ ZIGBEE.

Контроллер ZigBee (ZigBee Controller, ZC) – высокопроизводительное устройство в сети ZigBee

•используется для формирования и запуска сетевых функций.

•каждая сеть Zigbee содержит один контроллер, выполняющий роль координатора PAN (PublicArea Network)

•После того, как сеть сформирована, контроллер может вести себя как ZR (маршрутизатор Zigbee). Он может назначать логические сетевые адреса и разрешать узлам присоединяться или покидать meshсеть.

Маршрутизатор Zigbee (ZigBee Router, ZR) – компонент сети ZigBee, наличие которого зависит от масштабов и задач сети

•выполняет роль FFD (полнофункциональное устройство) и связывается с контроллером.

•ZR участвует в маршрутизации сообщений

•может назначать логические сетевые адреса

•разрешать узлам присоединяться или покидать mesh-сеть;

Конечное устройство Zigbee (ZigBee End Device, ZED) – устройство, которое является источником данных

•имеет достаточно функциональных возможностей для общения с координатором или

ТИПЫ ДАННЫХ (ТРАФИКА) В СЕТЯХ ZIGBEE.

•Периодические данные доставляются или передаются со скоростью, определенной приложениями (Пример: датчики).

•Прерывистые данные возникают, когда приложение или внешний стимул происходит со случайной задержкой (Пример: переключатель освещения)

•Конечные данные –характеризуются повторением и низкой задержкой (Пример: компьютерная мышь, клавиатура)

7

ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ ZIGBEE

8

ТОПОЛОГИИ СЕТЕЙ ZIGBEE

ZED

ZR ZR

ZC

ZR

ZR

Топология «mesh»

• динамическое формирование пути и изменение масштабов сети.

• устройства ZC и ZR должны иметь 9 постоянное электропитание

АДРЕСАЦИЯ ZIGBEE

Zigbee использует два уникальных адреса для каждого узла:

•Длинный адрес (64 бит) – назначается изготовителем устройства и неизменен. Уникально отличает устройство Zigbee от всех других устройств Zigbee. Это то же самое, что и 64-разрядный адрес 802.15.4. Верхние 24 бита относятся к организационному уникальному идентификатору (OUI. Адреса поставляются блоками и могут быть заказаны в IEEE;

•короткий адрес (16 бит) – является необязательным.

10