Июль 2011 года Введение в Zibgbee

Анкур Томар– Глобальный Технологический Центр
Том 1, Июль 2011 года
Введение в Zibgbee
ТЕХНОЛОГИЯ

Введение в технологию Zigbee
Страница 2
1.
Введение
ZigBee - это самый популярный отраслевой стандарт беспроводной сетчатой сети
для подключения датчиков, контрольно-измерительных приборов и систем управления. Зигби, а
спецификация для связи в беспроводной персональной сети
(WPAN), был назван "Интернет вещей.- Теоретически, ваша
Кофеварка с поддержкой ZigBee может взаимодействовать с вашим устройством с поддержкой ZigBee
тостер. ZigBee-это открытый глобальный пакетный протокол, предназначенный для
обеспечьте простую в использовании архитектуру для обеспечения безопасной, надежной и низкой мощности
беспроводные сети. ZigBee и IEEE 802.15.4 являются беспроводными устройствами с низкой скоростью передачи данных
сетевые стандарты, которые могут устранить дорогостоящие и подверженные повреждениям
электропроводка в промышленных системах управления. Оборудование для управления потоком или технологическим процессом
можно разместить где угодно и при этом общаться с остальной частью системы.
Он также может быть перемещен, так как сеть не заботится о физическом мире.
расположение датчика, насоса или клапана.
Стандарт ZigBee RF4CE расширяет возможности стандарта IEEE 802.15.4 за счет
обеспечение простого сетевого уровня и стандартных профилей приложений, которые
смогите быть использовано для того чтобы создать взаимодействуемое multi-vendor едока электронное
Решения.
Преимущества этой технологии выходят далеко за рамки, ZigBee приложений
включать:
Автоматизация дома и офиса
Промышленная автоматизация
Медицинский мониторинг
Маломощные датчики
Управление HVAC
Плюс много других применений контроля и мониторинга
Рисунок 1: Приложения ZigBee

Введение в технологию Zigbee
Страница 3
ZigBee нацелен на область применения низкой мощности, низкого рабочего цикла и
низкое требование к скорости передачи данных устройства. На рисунке ниже показан пример a
Сеть ZigBee.
Рисунок 2: Сеть ZigBee
ZigBee готова стать глобальной сетью контроля и датчиков
стандарт. Он был разработан, чтобы обеспечить следующие функции:
–
Низкое энергопотребление, просто реализовано
–
Пользователи ожидают, что батареи будут длиться от нескольких месяцев до нескольких лет
–
Bluetooth имеет много различных режимов и состояний в зависимости от вашего
задержка и требования к питанию, такие как sniff, park, hold, active,
и т.д.; ZigBee/IEEE 802.15.4 имеет активный режим (передача/прием) или спящий режим
–
Даже оборудование, работающее от сети, должно осознавать энергию.
Устройства ZigBee будут более экологичными, чем их предшественники.
мегаватты у него полное развертывание.
Низкая стоимость (устройство, монтаж, техническое обслуживание)
Низкая стоимость для пользователей означает низкую стоимость устройства, низкую стоимость установки
и низкие эксплуатационные расходы. Устройства ZigBee позволяют прослужить батарейкам до
годы использования первичных ячеек (низкая стоимость) без каких-либо зарядных устройств (низкая стоимость
и легкая установка). Простота ZigBee допускает присущие ей

Введение в технологию Zigbee
Страница 4
конфигурация и резервирование сетевых устройств обеспечивают низкую
обслуживание.
Высокая плотность узлов в сети
Использование ZigBee стандартов IEEE 802.15.4 PHY и MAC позволяет сетям
работайте с любым количеством устройств. Этот атрибут имеет решающее значение для массивного
сенсорные массивы и управляющие сети.
Простой протокол, глобальная реализация
Стек протокольного кода ZigBee оценивается примерно в 1/4
th

конечно же, это не так. Простота имеет важное значение для стоимости,

совместимость и техническое обслуживание.
IEEE 802.15.4 PHY adoptedby ZigBee было конструировано для диапазона 868 MHz в Европе,
Диапазон 915 МГц в N Америке, Австралии и т. д.; и диапазон 2,4 ГГц является
в настоящее время признанный как глобальная группа принят почти во всех странах.
2.
Беспроводная Связь
Все системы беспроводной связи имеют следующие компоненты:
Передатчик
Приемник
Антенны
Путь между передатчиком и приемником
Короче говоря, передатчик подает сигнал кодированных модулированных данных
в радиочастотные волны, поступающие в антенну. Антенна излучает сигнал через
воздух там, где он улавливается антенной приемника.
Приемник модулирует радиочастотные волны обратно в закодированный поток данных, посылаемый приемником.
передатчик.
2.2 Типы Беспроводных Сетей
Существует целый ряд различных типов сетей используемых в беспроводной связи
Информационные материалы. Типы сетей обычно определяются размером и расположением.

Введение в технологию Zigbee
Страница 5
2.2.1 WPAN
Беспроводная персональная вычислительная сеть (WPAN) предназначена для охвата небольшой площади
например, частный дом или индивидуальное рабочее пространство. Он используется для
общайтесь на относительно небольшом расстоянии. Спецификация не делает
исключите возможность достижения более длинных диапазонов с помощью компромисса более низких данных.
Оценить.
В отличие от других типов сетей, в них практически нет необходимости.
инфраструктура с WPAN.
Ad-hoc networking-одна из ключевых концепций WPANs. Это позволяет:
устройства, которые временно являются частью сети; они могут присоединяться и покидать ее в любое время.
будет. Это хорошо работает для мобильных устройств, таких как КПК, ноутбуки и телефоны.
Некоторые из протоколов, использующих WPAN, включают Bluetooth, ZigBee,
Сверхширокополосный (UWB) и ИК-порт. Каждый из них оптимизирован для конкретного случая
приложения или домены. ZigBee, с его сонным, работающим на батарейках концом
устройства, идеально подходят для беспроводных датчиков. Типичное приложение ZigBee
Домены включают в себя: сельскохозяйственную, строительную и промышленную автоматизацию, домашнюю
контроль, медицинский контроль, безопасность и, чтобы мы не взяли себя тоже
серьезно, игрушки, игрушки и еще раз игрушки.
2.2.2 WLAN
Беспроводные локальные сети (WLAN) предназначены для охвата относительно
небольшая площадь, например, дом, здание или кампус колледжа. WLAN-это
становится все более распространенным по мере снижения затрат и улучшения стандартов.
WLAN может быть расширением проводной локальной сети (LAN), его
точка доступа, подключенная к технологии LAN, такой как Ethernet. Популярное место
протокол для WLAN является 802.11, также известный как Wi-Fi.
2.2.3 WWAN
Беспроводная широкополосная сеть (WAN) предназначена для охвата больших площадей, таких как
как город, штат или страна. Он использует телефонные линии и спутник
тарелки, а также радиоволны для передачи данных.
2.3 Топологии Беспроводной Сети
В этом разделе рассматриваются сетевые топологии, поддерживаемые стандартом IEEE
802.15.4 и спецификации ZigBee. Топология сети описывает:
способ соединения узлов, будь то физически или логически.

Введение в технологию Zigbee
Страница 6
Физическая топология-это геометрическая форма, полученная в результате физического
ссылки от узла к узлу, как показано на рисунке ниже. Логическое решение
топология отображает поток данных между узлами.
Рисунок 3: Топология Сети ZigBee
IEEE 802.15.4 поддерживает Звездные и одноранговые топологии. The ZigBee
спецификация поддерживает звезду и два вида одноранговых топологий, сетка
и дерево кластеров.
ZigBee-совместимые устройства иногда указываются как поддерживающие
точечные и многопунктовые топологии.
2.4 Стандарты Беспроводной Связи
Спрос на беспроводные решения продолжает расти и вместе с ним появляются новые
стандарты выдвинулись и другие существующие стандарты имеют
укрепили свои позиции на рынке. Этот раздел сравнивает
три популярных беспроводных стандарта используются сегодня и перечисляет некоторые из
конструктивные соображения, которые их различают.

Введение в технологию Zigbee
Страница 7
Сравнение беспроводных стандартов
Беспроводной
Параметр
Блютус
Wi-Fi
Зигби
Полоса частот
2,4 ГГц
2,4 ГГц
2,4 ГГц
Физические / Mac слои
IEEE 802.15.1 IEEE 802.11 b
IEEE 802.15.4
Диапазон
9 м
От 75 до 90 м
В помещении: до 30 м
На открытом воздухе (линия
прицел): до 100 м
Потребляемый ток
60 мА (Tx
режим)
400 мА (режим Tx)
20 мА (режим ожидания
режим)
25-35 ма (режим Tx)
3 МКА (режим ожидания)
Необработанная скорость передачи данных
1 Мбит / с
11 Мбит / с
250 Kbps
Размер стека протоколов
250 КБ
1 Мбайт
32 КБ
4 КБ (для лимитированных
конечные устройства функции)
Типичное сетевое соединение
время
> 3 сек
переменная, 1 сек
типично
30 мс обычно
Вмешательство
FHSS

(frequencyhopping

распространение
спектр)
ДССС
(прямая последовательность
распространенный спектр)
ДССС
(прямая последовательность
распространенный спектр)
Минимальная тишина
требуемая пропускная способность
15 МГц
(динамический)
22 МГц (статика)
3 МГц (статический)

Максимальное количество ofnodes на сеть

7
32 за доступ
точка
64 к
Количество каналов
19
13
16

Введение в технологию Zigbee
Страница 8
Каждый беспроводной стандарт отвечает потребностям различных рынков
сегмент. Выбор наиболее подходящего беспроводного стандарта является решающим шагом в разработке
успешное развертывание любого беспроводного приложения.
Требования ofyour применения определят беспроволочный стандарт, котор нужно выбрать.
2.5 безопасность в беспроводной сети
В этом разделе рассматриваются дополнительные проблемы безопасности, введенные беспроводной сетью
сети. Заметный факт, что сигналы путешествуют по воздуху
означает, что связь менее безопасна, чем если бы они путешествовали
через провода. Кто-то ищет доступ к вашей сети не нужно
преодолейте препятствие врезания в физические провода. Кто-нибудь в радиусе действия
передача потенциально может прослушиваться на канале.
Беспроводная или нет, сеть нуждается в плане безопасности. Первое, что нужно сделать, это:
решите, какой уровень безопасности подходит для запущенных приложений
ваша сеть. Например, финансовое учреждение, такое как банк или кредит
Союз, предлагающий онлайн-доступ к учетной записи, будет существенно отличаться
проблемы безопасности, чем бы владелец бизнеса, предлагающий бесплатный интернет
вход в кафе отеля.
2.5.1 Угрозы Безопасности
После того, как вы определились с уровнем безопасности, который вам нужен для вашей сети,
оценка существующих потенциальных угроз безопасности.
Кто находится в зоне действия беспроводных передач?
Могут ли неавторизованные пользователи присоединиться к сети?
Что сможет сделать неавторизованный пользователь, если он все-таки присоединится?
Передаются ли конфиденциальные данные по беспроводному каналу?
3.
Сетевые устройства Zigbee и режимы их работы
В LR-WPAN могут участвовать два типа устройств: полнофункциональное устройство
(FFD) и устройство с уменьшенной функцией (RFD).
RFD не имеет возможностей маршрутизации. RFDs могут быть сконфигурированы как конечные
только узлы. Они общаются со своим родителем, который является узлом, который
позволил RFD присоединиться к сети.
FFD имеет возможности маршрутизации и может быть сконфигурирован как PAN
координатор. В звездной сети все узлы взаимодействуют с PAN
координатор только поэтому не имеет значения, являются ли они FFDs или RFDs.
В peerto-peer сети также есть один координатор PAN, но есть и другие

Введение в технологию Zigbee
Страница 9
FFDs, которые могут общаться не только с координатором PAN, но и с другими координаторами PAN.
с другими FFDs и RFDs.
Существует три режима работы, поддерживаемых IEEE 802.15.4: PAN
координатор, координатор и конечное устройство. FFDs можно настроить для любого
режимов работы. В терминологии ZigBee координатор PAN это
именуется просто "координатор."Термин IEEE "координатор" - это
Термин ZigBee означает "маршрутизатор"."
3.1
Как Работает Zigbee?
ZigBee в основном использует цифровые радиостанции, чтобы позволить устройствам общаться друг с другом.
друг друга. Типичная сеть ZigBee состоит из нескольких типов
устройства. Сетевой координатор-Это устройство, которое настраивает сеть.
осведомлен обо всех узлах своей сети и управляет как
информация о каждом узле а также информация которая обрабатывается
передается/принимается внутри сети. Каждая сеть ZigBee должна
содержать координатора сети. Другие полнофункциональные устройства (FFD) могут
можно найти в сети, и эти устройства поддерживают все 802.15.4
функции. Они могут служить в качестве сетевых координаторов, сетевых маршрутизаторов или
как устройства, которые взаимодействуют с физическим миром.
Конечным устройством, найденным в этих сетях, является устройство с уменьшенной функцией (RFD), которое обычно только
обслуживать
как
устройства
тот
взаимодействовать
с
то
физический
В мире.
Как уже упоминалось выше, ZigBee поддерживает несколько топологий,
в том числе звезда, сетка и дерево кластеров. Как видно из приведенного выше рисунка 3,

звездообразная топология наиболее полезна, когда несколько конечных устройств расположены близко друг к другу, чтобы они могли взаимодействовать с одним узлом маршрутизатора. Тот

затем узел может быть частью более крупной ячеистой сети, которая в конечном счете
связывается с координатором сети. Сетчатая сеть позволяет для
избыточность в узловых связях, так что если один узел выйдет из строя, устройства смогут найти его.
альтернативный путь общения друг с другом.
4. Спецификация IEEE 802.15.4
Эта глава представляет собой обзор спецификации IEEE 802.15.4. 802.15.4
определяет стандарт для низкоскоростного WPAN (LR-WPAN).
4.1 область применения стандарта 802.15.4
802.15.4-это пакетный радиопротокол.
Оно адресует потребностямы для связи беспроводных приложений которые имеют низкие тарифы данных
и требования к потребления низкой мощности. Это тот фундамент, на котором стоит
Зигби построен. На рисунке 4 показан упрощенный стек ZigBee, который включает в себя:
два слоя, указанных в 802.15.4: физический (PHY) и Mac-слои.

Введение в технологию Zigbee
Страница 10
Рисунок 4: Стек ZigBee
4.1.1 PHY слои
Слой PHY определяет физические и электрические характеристики
сеть. Основная задача PHY слоя-это передача данных и
прием. На физическом/электрическом уровне это включает в себя модуляцию и
методы распространения, которые отображают биты информации таким образом, чтобы
позвольте им путешествовать по воздуху. Технические характеристики чувствительности приемника
и передайте выходную мощность в слое PHY.
Уровень PHY также отвечает за следующие задачи:
включение/выключение радиопередатчика
индикация качества связи (LQI) для принятых пакетов
обнаружение энергии (ЭД) в пределах текущего канала
оценка четкого канала (CCA)
4.1.2 MAC-уровень
Уровень MAC определяет, как несколько радиостанций 802.15.4 работают в
одна и та же область будет разделять эфирные волны. Это включает в себя координирующий трансивер
доступ к общей радиосвязи а также планирование и маршрутизация данных
кадры.

Введение в технологию Zigbee
Страница 11
В него встроены функции сетевой ассоциации и диссоциации.
слой MAC. Эти функции поддерживают самонастройку и
peerto-одноранговые коммуникационные функции сети ZigBee.
Уровень MAC отвечает за следующие задачи:
генерация маяка если устройство является координатором
реализация множественного доступа carrier sense с предотвращением столкновений
(CSMA-CA)
механизм гарантированного временного интервала обработки (GTS)
услуги по передаче данных для верхних уровней
4.2 свойства стандарта 802.15.4
IEEE 802.15.4 определяет деятельность в 3 Лицензи-свободных промышленных научных
медицинские (ISM) полосы частот. Ниже приведена таблица, в которой суммируются следующие результаты:
свойства IEEE 802.15.4 в двух полосах частот ISM: 915 МГц
и 2,4 ГГц.
Описание Недвижимости
Предписанные Значения
915 МГц
2,4 ГГц
Скорость передачи необработанных данных в битах
40 Кбит / с
250 Кбит / с
Выходная мощность передатчика 1 МВт = 0 дБм
Приемник
чувствительность
"()
-92 дБм
-85 дБм
Дальность передачи
В помещении: до 30 м; на открытом воздухе: до 100 м
Задержка
15 мс
Каналы
10 каналов
16 каналов
Нумерация каналов
От 1 до 10
От 11 до 26 лет
Доступ к каналу
CSMA-CA и щелевое CSMA-CA
Схема модуляции
BPSK
O-QPSK

Введение в технологию Zigbee
Страница 12
4.2.1 передатчик и приемник
Выходная мощность передатчика и чувствительность приемника являются
определение коэффициентов усиления сигнала и его диапазона. Другие факторы
включите любые препятствия на пути связи которые вызывают помехи
вместе с сигналом.
Чем выше выходная мощность передатчика, тем больше дальность его действия.
сигнал. С другой стороны, чувствительность приемника определяет
минимальная мощность, необходимая радиоприемнику для надежного приема сигнала. Эти
значения описываются с помощью дБм, относительного измерения, которое сравнивает
в качестве опорного сигнала используются два сигнала по 1 милливатту. Большой негатив
число дБм означает более высокую чувствительность приемника.
4.2.2 каналы
Из трех полос частот ISM работает только полоса 2,4 ГГц
глобальный охват. Диапазон 868 МГц работает только в ЕС, а диапазон 915 МГц является
только для Северной и Южной Америки. Однако если глобальная интероперабельность
не является обязательным требованием относительная пустота полосы 915 МГц в
неевропейские страны могут быть преимуществом для некоторых приложений.
Для диапазона 2,4 ГГц IEEE 802.15.4 определяет, что связь должна
происходят в каналах 5 MHz колебаясь от 2.405 до 2.480 GHz.
4.3 Топологии Сетей
Согласно спецификации IEEE 802.15.4, LR-WPAN может работать
в одной из двух топологий сети: звездная или одноранговая. IEEE 802.15.4 is
предназначен для сетей с низкими скоростями передачи данных, именно поэтому аббревиатура " LR"
(для "низкого тарифа") добавляется к " WPAN."
Рисунок 5: сетевые топологии, поддерживаемые стандартом IEEE 802.15.4

Введение в технологию Zigbee
Страница 13
Как показано на рисунке 5 выше, топология звезды имеет центральный узел со всеми
остальные узлы взаимодействуют только с центральным. Одноранговый компьютер
топология позволяет одноранговым узлам напрямую взаимодействовать друг с другом. Этот
особенность необходима в поддерживая сетях ячеистой сети.
4.4 режимы адресации, поддерживаемые стандартом 802.15.4
IEEE 802.15.4 поддерживает как короткие (16-разрядные), так и расширенные (64-разрядные)
адресация. Расширенный адрес присваивается каждому радиочастотному модулю, который
соответствует спецификации 802.15.4. Когда устройство связывается с
WPAN it может получать 16-битный адрес от своего родительского узла, который является уникальным
в этой сети.
4.4.1 ИДЕНТИФИКАТОР ЛОТКА
Каждый WPAN имеет 16-битный номер, который используется в качестве сетевого идентификатора. Это
позвонил в PAN ID. Координатор PAN назначает идентификатор PAN, когда он
создает сеть. Устройство может попытаться присоединиться к любой сети или ограничить ее
подключается к сети с определенным идентификатором PAN.
ZigBee PRO определяет расширенный идентификатор панорамирования. Это 64-битное число, которое
используется в качестве идентификатора сети вместо ее 16-битного предшественника.
5. Спецификация ZigBee
Зигби, его спецификация
а продвижение по службе-это
продукт компании ZigBee
Союз. Альянс есть
ассоциация
от
компании

workingtogether для обеспечения thesuccess этого открытого

глобальный стандарт.
ZigBee построен на вершине
IEEE
802.15.4
стандарт.
Зигби

предоставляет функции маршрутизации andmulti-hop для

пакетированный радиопротокол.
Рисунок 6: Стеки Zigbee

Введение в технологию Zigbee
Страница 14
5.1
Типы Логических Устройств
Стек ZigBee расположен на логическом устройстве ZigBee. Всего их три
типы логических устройств:
Координатор
Маршрутизатор
Концевое устройство
Именно на сетевом уровне наблюдаются различия в функциональности между
приборы определены. Ожидается, что в сети ZigBee
координатор и маршрутизаторы будут питаться от сети и что конец
устройства могут работать на батарейках.
В сети ZigBee существует один и только один координатор на сеть.
Количество маршрутизаторов и / или конечных устройств зависит от приложения
требования и условия физического объекта.
В сетях, которые поддерживают спящие конечные устройства, координатор или один
маршрутизаторы должны быть назначены в качестве основного устройства кэша обнаружения.
Эти устройства кэша предоставляют серверные службы для загрузки и хранения обнаружения
информацию, а также отвечать на запросы на обнаружение, от имени
спящие конечные устройства.
5.2 Слои Стека ZigBee
Как показано на рисунке 6 выше, слои стека, определенные ZigBee
спецификация-это сетевые и прикладные уровни фреймворка.
Стек TheZigBee свободно основан на модели OSI 7-layer. Он реализует
только функциональность, которая требуется на предполагаемых рынках.
5.2.1 сетевой уровень (NWK)
Сетевой уровень обеспечивает правильную работу базового MAC
слой и обеспечивает интерфейс к прикладному уровню. Сетевой уровень
поддерживает звездную, древовидную и сетчатую топологии. Помимо всего прочего, это
слой, на котором сети запускаются, соединяются, покидаются и обнаруживаются.

Введение в технологию Zigbee
Страница 15
Сравнение устройств ZigBee на сетевом уровне
Функция Сетевого Уровня ZigBee
Координатор Маршрутизатор
Конец
Устройство
Создание сети ZigBee
.
Разрешить другим устройствам присоединяться или покидать их
.
.
Назначение 16-битных сетевых адресов
.
.
Открывайте и записывайте пути для эффективного использования
.
.
Откройте и запишите список ОДН-прыжка
соседи
.
.
Маршрутизация сетевых пакетов
.
.
Получение или отправка сетевых пакетов
.
.
.
Присоединяйтесь или выходите из сети
.
.
.
Войдите в спящий режим
.
Когда координатор пытается создать сеть ZigBee, он делает следующее
сканирование энергии, чтобы найти лучший радиочастотный канал для своей новой сети.
Когда achannel был выбран, координатор назначает логическую сеть
идентификатор, также известный как идентификатор лотка, который будет применен ко всем устройствам
которые присоединяются к сети.
Узел может присоединиться к сети либо напрямую, либо через ассоциацию. Присоединиться
непосредственно, системный дизайнер должен каким-то образом добавить расширенный узел
адрес в соседней таблице устройства. Сразу соединяя прибор будет
выполните сиротскую проверку и узел с соответствующим расширенным адресом
(в соседней таблице) будет отвечать, позволяя устройству присоединиться.
Чтобы присоединиться по ассоциации, узел отправляет запрос маяка на канале,
повторяя запрос маяка на других каналах, пока он не найдет
приемлемая сеть для присоединения.

Введение в технологию Zigbee
Страница 16
Сетевой уровень обеспечивает безопасность для сети, гарантируя и то, и другое
подлинность и конфиденциальность передачи.
5.2.2 уровень применения (APL)
Слой APL состоит из нескольких подслоев.
Компоненты слоя APL показаны на рисунке 7 и обсуждаются ниже. Овалы символизируют:
интерфейс, называемый точками доступа к службе (SAP), между различными точками доступа к службам
объекты подслоя.
Рисунок 7: определенная ZigBee часть стека
5.2.2.1 поддержка приложений подслой (APS)
Подслой APS отвечает за::
•
привязка таблиц
•
пересылка сообщений между связанными устройствами
•
определение и управление групповыми адресами

Введение в технологию Zigbee
Страница 17
•
преобразование адресов из 64-разрядных расширенных адресов в 16-разрядные NWK
адреса
•
фрагментация и повторная сборка пакетов
•
надежный транспорт данных
Ключом к взаимодействию устройств на уровне потребности/обслуживания является концепция
связующий. Таблицы привязки хранятся координатором и всеми маршрутизаторами в сети.
сеть. Таблица привязки сопоставляет исходный адрес и исходную конечную точку с
один или несколько адресов назначения и конечных точек. Идентификатор кластера для a
привязанный набор устройств будет таким же.
5.2.2.2 Рамки Применения
Фреймворк приложения-это среда выполнения приложения
объекты для отправки и получения данных. Объекты приложения определяются
производитель устройства с поддержкой ZigBee. Как определено ZigBee, an
объект приложения находится в верхней части уровня приложения и определяется
производителем устройства. Объект приложения фактически реализует
применение: это может быть электрическая лампочка, выключатель света, светодиод, линия ввода-вывода и т. д.
Профиль приложения запускается объектами приложения.
Каждый объект приложения адресуется через соответствующую конечную точку.
Номера конечных точек варьируются от 1 до 240. Конечная точка 0-это адрес объекта
Объект устройства ZigBee (ZDO). Конечная точка 255 является широковещательным адресом, т. е.,
сообщения отправляются всем конечным точкам на определенном узле. Конечные точки
241-254 зарезервированы для будущего использования.
ZigBee определяет примитивы функций, а не прикладное программирование
интерфейс (API).
5.2.2.3 объект устройства ZigBee (ZDO)
ZDO отвечает за общее управление устройствами, в частности, это
ответственный за:
•
инициализация подслоя APS и уровня NWK
•
определение режима работы устройства (например, координатора, маршрутизатора,
или концевое устройство)
•
обнаружение устройства и определение того, какое приложение обслуживает устройство.
прибор обеспечивает
•
инициирование и/или реагирование на обязательные запросы
•
управление безопасностью
Обнаружение устройств может быть инициировано любым устройством ZigBee.
В ответ на запрос adevice discovery конечные устройства посылают свой собственный адрес IEEE или NWK
(в зависимости от запроса). Координатор или маршрутизатор отправят свои собственные сообщения
Адрес IEEE или NWK плюс все адреса NWK устройств

Введение в технологию Zigbee
Страница 18
ассоциируется с ним. (Устройство связано с координатором или маршрутизатором, если оно
это дочерний узел координатора или маршрутизатора.). Обнаружение устройств позволяет
специальная сеть. Это также позволяет создать сеть самовосстановления.
Обнаружение служб - это процесс определения того, что такое службы приложений
доступно на каждом узле. Эта информация затем используется в привязке таблиц к
свяжите устройство, предлагающее услугу, с устройством, которому эта услуга необходима.
5.3 Адресация ZigBee
Перед присоединением к сети ZigBee, устройство с IEEE 802.15 совместимым
радио имеет 64-разрядный адрес. Это глобально уникальный номер, состоящий из
организационно уникальный идентификатор (OUI) плюс 40 бит, присвоенных организационно уникальным идентификатором (OUI).
производитель радиомодуля. Oui получены от IEEE для того чтобы обеспечить
глобальная уникальность.
Когда устройство присоединяется к сети Zigbee, оно получает 16-разрядный адрес
звонил по адресу NWK. Любой из этих адресов, 64-разрядный расширенный
адрес или адрес NWK, можно использовать внутри лотка для того чтобы связывать
с помощью устройства. Координатор сети ZigBee всегда имеет NWK
адрес объекта " 0."
ZigBee предоставляет способ для решения отдельных компонентов на
устройство узла посредством использования адресов конечных точек.
Во время процесса обнаружения службы узел предоставляет доступ к своей конечной точке
номера и идентификаторы кластера, связанные с номерами конечных точек. Если а
идентификатор кластера имеет несколько атрибутов, команда используется для передачи
идентификатор атрибута.
5.3.1 Обмен Сообщениями ZigBee
После подключения устройства к сети ZigBee оно может отправлять команды на
другие устройства в той же сети.
Существует два способа адресации adevice в сети ZigBee: прямая адресация и косвенная
адресация.
Прямая адресация требует, чтобы отправляющее устройство знало три вида
информация о приемном устройстве:
1.
Адрес
2.
Номер Конечной Точки
3.
Идентификатор кластера
Косвенное решение требует, чтобы вышеуказанные три типа информации были
совершено к таблице привязки. Отправляющему устройству нужно только знать свое местоположение.
собственный адрес, номер конечной точки и идентификатор кластера. Запись таблицы привязки

Введение в технологию Zigbee
Страница 19
предоставляет адрес(ы) назначения на основе информации о
адрес источника.
В таблице привязки можно указать несколько адресов назначения / конечных точек
для заданной комбинации адреса источника и конечной точки. Когда косвенный
передача происходит, вся таблица привязки ищется для любых записей
где исходный адрес / конечная точка и идентификатор кластера соответствуют значениям
передача. Как только соответствующая запись найдена, пакет отправляется в
адрес назначения/конечная точка. Это повторяется для каждой записи, где
исходная конечная точка/адрес и идентификатор кластера совпадают со значениями передачи.
5.3.2 Широковещательная Адресация
Существует два различных уровня широковещательных адресов используемых в ZigBee
сеть. Один из них широковещательный пакет с адресом назначения MAC уровня
из 0xFFFF. Любой приемопередатчик, который бодрствует, получит пакет.
Thepacket повторно передается три раза каждым устройством, таким образом, эти типы
широковещательные передачи следует использовать только в случае необходимости.
Другой широковещательный адрес это использование номера конечной точки 0xFF для отправки
сообщение для всех конечных точек на указанном устройстве.
5.3.3 Групповая Адресация
Приложение может назначить несколько устройств и определенные конечные точки на них
устройства на один групповой адрес. Исходный узел должен был бы предоставить
идентификатор кластера, идентификатор профиля и исходная конечная точка.
5.4 Профили Приложений ZigBee
Что такое профиль ZigBee и зачем он вам нужен? В основном профиль
является ли соглашение об обработке сообщений между приложениями на разных
устройства. Профиль описывает логические компоненты и их интерфейсы.
Как правило, никакой код не связан с профилем.
Основная причина использования профиля заключается в обеспечении совместимости между
разные производители. Например, с использованием домашнего освещения
профиль, едок смог использовать беспроволочный переключатель от одного изготовления к
управляйте осветительным прибором другого производителя.
Существует три типа профилей: публичный (стандартный), частный и
опубликованный. Публичные профили управляются Альянсом ZigBee Alliance. Частное
профили определяются поставщиками ZigBee для ограниченного использования. Личный профиль
может стать опубликованным профилем, если владелец профиля решит это сделать
опубликуйте его.

Введение в технологию Zigbee
Страница 20
Все профили должны иметь уникальный идентификатор профиля. Вы должны связаться с
ZigBee Alliance если вы создали личный профиль для того чтобы быть
выделен уникальный идентификатор профиля.
Профиль использует общий язык для обмена данными и определенный набор
обработка действий. В профиле приложения будут указаны следующие параметры:
•
набор устройств, необходимых в области применения
•
функциональное описание для каждого устройства
•
набор кластеров для реализации функционала
•
какие кластеры требуются каким устройствам
Описание устройства определяет, как устройство должно вести себя в данной ситуации.
Окружающая среда. Каждый элемент данных, который может быть передан между устройствами
называется атрибутом. Атрибуты группируются в кластеры. Рисунок 8
иллюстрирует относительные отношения этих сущностей и максимум
число, которое теоретически может существовать для каждого профиля приложения.
Рис. 8: Максимальная Реализация Профиля
Все кластеры и атрибуты имеют уникальные идентификаторы. Интерфейсы являются
указывается на уровне кластера. Есть входные кластерные идентификаторы и выходные данные
кластерные идентификаторы.
На момент написания этой статьи доступны следующие публичные профили:
•
Автоматизация коммерческих зданий
•
Домашняя автоматизация
•
Мониторинг промышленных предприятий
•
Применение беспроводных датчиков
•
Умная энергия
5.4.1 Профиль Устройства ZigBee
Профиль устройства ZigBee - это набор описаний устройств и их характеристик.
кластеры, как и профиль приложения. Профиль устройства управляется
ZDO распространяется и на все устройства ZigBee. Профиль устройства ZigBee выглядит следующим образом
определено в спецификации прикладного уровня ZigBee. Он служит в качестве
пример того, как написать профиль приложения.

Введение в технологию Zigbee
Страница 21
6. Каркасная Структура Zigbee
Каркасные конструкции были спроектированы таким образом, чтобы свести сложность конструкции к минимуму.
минимум и в то же время делая их достаточно прочными для
передача по зашумленному каналу. Каждый последующий уровень протокола добавляет
структура с конкретными верхними и нижними колонтитулами слоев.
6.1 Mac IEEE 802.15.4 определяет четыре структуры фреймов:
Кадр радиомаяка, используемый координатором для передачи радиомаяков.
Фрейм данных, используемый для всех передач данных.
Кадр подтверждения, используемый для подтверждения успешного кадра
прием.
Командный фрейм MAC, используемый для обработки всех элементов управления одноранговыми сущностями MAC
переводы.
Фрейм данных проиллюстрирован ниже:
Рис. 9: Фрейм Данных ZigBee
Блок данных физического протокола - это общая информация, передаваемая по воздуху.
Как показано на рисунке выше, физический уровень добавляет следующее
накладные расходы:
Последовательность Преамбулы
4 октета
Начало разделителя кадров
1 октет
Длина Рамки
1 октет

Введение в технологию Zigbee
Страница 22
MAC добавляет следующие накладные расходы:
Управление Кадром
2 октета
Порядковый Номер Данных
1 октет
Адресная Информация
4-20 октетов
Последовательность Проверки Кадра
2 октета
Таким образом, общие накладные расходы для одного пакета составляют 15-31
октеты (120 бит); в зависимости от используемой схемы адресации (короткие или
64-битные адреса). Пожалуйста, обратите внимание, что эти номера не включают в себя никаких
накладные расходы по обеспечению безопасности.
6.2. Супер Каркасная Конструкция
Стандарт LR-WPAN позволяет опционально использовать структуру суперкадра.
Формат суперкадра определяется координатором.
Суперфрейм ограничен сетевыми маяками, посылается координатором (как
показано на приведенном ниже рисунке 10) и разделен на 16 одинаковых по размеру слотов.
Кадр маяка передается в первом слоте каждого суперкадра. Если а
координатор не хочет использовать суперкадровую структуру, которую он может отключить
радиопередачи маяка. Маяки используются для синхронизации
прикрепленные приборы, определить лоток, и описать структуру
суперфреймы.
Любое устройство, желающее поддерживать связь в течение периода contentionaccess (CAP) между двумя маяками, должно конкурировать с другими маяками.
устройства, использующие щелевой механизм CSMA-CA. Все сделки должны быть
завершено к моменту появления следующего сетевого маяка.
Рисунок 10: Сверхраммовая Структура ZigBee
Для приложений с низкой задержкой или приложений, требующих специальных данных
пропускная способность, координатор Пан может выделить части активного

Введение в технологию Zigbee
Страница 23
суперрамка к этому приложению. Эти порции называются гарантированным временем
слоты (GTSs). Гарантированные временные интервалы составляют конкуренцию бесплатно
точка (CFP), которая всегда появляется в конце активного суперкадра
начиная с границы слота сразу после крышки, как показано на рисунке
рисунок 11. Координатор Пан может выделить до семи таких ГТС
и GTS может занимать более одного периода слота. Тем не менее, достаточно