Кадр данных
Структура пакета физического уровня стандарта IEEE
802.15.4 |
|
Заголовок физического |
|
|
|||
Заголовок |
|
|
|
||||
синхронизации |
|
|
уровня |
|
|
Поле |
|
|
Маркер |
|
|
|
|
|
|
Преам |
|
Длина |
Зарезервирова |
данных |
|||
начала |
|
||||||
була |
|
фрейма |
нно |
|
|
||
фрейма |
|
|
|||||
4 |
|
|
|
|
|
||
1 байт |
|
7 бит |
|
1 бит |
Произвольно |
||
байта |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Структура кадра МАС-уровня стандарта IEEE |
|
||||||
802.15.4 Заголовок МАС-уровня |
|
|
|
||||
|
Идент. |
Идент. |
Идент. |
Адрес |
|
|
|
|
сети |
ус-ва |
сети |
|
Прове |
||
|
назнач |
назнач |
источ. |
|
|||
|
источ. |
|
р. |
||||
|
Номер |
. |
. |
|
Поле |
после |
|
Контр. |
|
|
|
данны |
|||
послед |
|
|
|
доват |
|||
кадра |
оват |
|
|
|
|
х |
ельно |
|
|
|
|
|
|
|
сть |
2 |
0/2 |
0/2/8 |
0/2 |
0/2/8 Произв |
2 |
Команды сети ZigBee
«Association request» — запрос на присоединение к существующей сети.
«Association response» — ответ координатора сети устройству, запросившему присоединение к сети
«Disassociation notification» — команда отключения от сети
«Data request» — команда, которую посылает устройство при запросе данных от координатора.
«PAN ID conflict notification» — команда, которую посылает устройство координатору сети, когда оно обнаруживает конфликт идентификаторов сети.
«Orphan notification» — команда, которую посылает включенное в сеть устройство при потере синхронизации с координатором.
«Beacon request» — команда, которую посылает устройство для выявления в пределах дальности своей работы всех координаторов сетей.
«Coordinator realignment» — команда ресинхронизации сети, которую посылает координатор либо в ответ на команду потери синхронизации (Orphan notification), либо если какие-то атрибуты сети претерпели изменения.
«GTS request» — команда, которая предназначена для управления гарантированными временными слотами, предоставляемыми некоторым устройствам для передачи данных в пределах маркерного фрейма.
Пример работы сети
Сетевые узлы: маршрутизаторы |
Сеть управления домашней |
(зеленые кружки) и |
электроникой с топологией Mesh |
Оконечные устройства |
|
(выключатель и бытовые приборы). |
|
Пример работы сети
Передача команды включения |
Сбой в двух маршрутизаторах ZigBee |
лампы. Маршрут команды отмечен |
|
красным цветом. |
|
Выбор нового маршрута команды включения лампы. По отношению к старому маршруту, новый маршрут сделал Zигзаг.
Совместимость устройств, профили, кластеры.
Чтобы обеспечить возможность
совместной работы в одной беспроводной сети устройств различных производителей, требуется некий стандартный язык общения.
Для реализации этой задачи была разработана библиотека ZigBee-кластеров ZCL (ZigBee Cluster Library).
Кластер
Представляет собой совокупность:
описания стандартного устройства ZigBee (осветительное устройство, диммер, выключатель, счетчик)
описания стандартных атрибутов для этого устройства (вкл./выкл., яркость, показания счетчика)
описания стандартных команд для этого устройства (установить уровень яркости, считать показания, включить/выключить)
Кластеры
Группировка кластеров по функциональному признаку
Каждый профиль приложения включает кластеры из разных функциональных групп
Надежность
Использование механизма передачи CSMA-CA.
В сетях, где «маркерные» фреймы не используются (Nonbeacon- enabled networks) и доступ к каналу происходит случайным образом, задействуется механизм, называемый «unslotted CSMA-CA channel access mechanism».
В сетях с «маркерными» фреймами используется механизм с фиксированными временными слотами ожидания передачи «slotted CSMA-CA», идущими сразу после «маркерного» фрейма.
Использование фреймов подтверждения успешного приема и достоверности полученных данных или МАС-команды.
Верификация данных, которая обеспечивается с помощью 16разрядных контрольных сумм CRC.
Механизм шифрования. Поддерживаются стандарты 32-, 64- и 128-разрядного шифрования с указанием поддерживаемых сервисов защиты. Все алгоритмы обеспечения безопасности соответствуют стандарту AES (Advanced Encryption Standard).
Насколько сильно влияют помехи на работу ZigBee устройств?
Сеть ZigBee разработана с учетом работы в сложной помеховой обстановке. Для борьбы с помехами предусмотрены следующие механизмы:
расширение спектра передаваемого сигнала,
процедура предотвращения коллизий,
измерение параметров канала передачи,
контроль целостности данных, подтверждение
приема и повторные отсылки пакетов.
Энергопотребление
Одним из главных достоинств стандарта ZigBee является ориентация на малое энергопотребление беспроводных устройств. Разработчики дают общие указания о том, как уменьшить энергопотребление устройств:
Применение циклического режима работы(рабочий
цикл не более 1% от всего времени службы)
Вариант с передачей по таймеру
Механизм удаленного управления позволяет
значительно расширить энергосберегающие
функции