г.Санкт-Петербург ул. Есенина д.19/2 БЦ
Отдел продаж: 8-911-238-85-55
Офис: (812)240-47-96

ZigBee в вопросах и ответах

Ответы на наиболее волнующие вопросы о технологии беспроводной передачи данных ZigBee.

ЧТО ТАКОЕ ТЕХНОЛОГИЯ "ZigBee"?

ZigBee (произносится «ЗигБи») это новая технология построения беспроводных сетей передачи данных. Сеть ZigBeeработает в безлицензионном диапазоне 2,4 ГГц и ориентирована на передачу небольших объемов информации от множества источников, в том числе и с батарейным питанием. Область применения сетей ZigBee простирается от домашней автоматизации (управление светом, бытовыми приборами, аудио-видео техникой) до построения систем мониторинга крупных промышленных объектов (например, контроль температуры и вибрации моторов, сбор показаний датчиков расхода электроэнергии, воды и газа, опрос противопожарных и охранных датчиков)

Технология ZigBee основана на двух независимых решениях:
Стандарт IEEE 802.15.4-2003 (PDF-файл; 4,82 МБ; 679 страниц) определяет физические параметры передатчика для построения сети передачи небольших объемов данных. Это диапазоны частот - 868 МГц, 915 МГц, 2,4 ГГц; число радиочастотных каналов 1-16; тип модуляции - QPSK и BPSK. Сюда также относится и, так называемый, протокол доступа к среде (MAC-уровень), который описывает структуру радиочастотной посылки и определяет число адресуемых устройств. Здесь также описываются механизмы проверки и подтверждения целостности принятых данных, процедуры оценки качества канала и алгоритм предотвращения коллизий (ограничение на одновременную работу нескольких передатчиков). На основании стандарта IEEE 802.15.4 выпускаются микросхемы приемопередатчиков, которые могут и успешно применяются в системах передачи данных, не имеющих никакого отношения к технологии ZigBee.

Спецификация стека ZigBee (законы построения сети) определяет, какими свойствами должны обладать устройства, из которых строится сеть, каким образом пакет информации передается от одного узла сети к другому, как новое устройство подключается к сети и кто в сети является главным, а кто подчиненным. Спецификация стека ZigBee не является программой, это только свод правил, на основании которого необходимо разрабатывать программу для конкретного микроконтроллера. Для организации физической связи при построении сетей ZigBee используются микросхемы приемопередатчиков стандарта IEEE 802.15.4.
Таким образом, ZigBee является некоторой программной надстройкой, опирающейся на стандарт 802.15.4, который определяет диапазон частот и формат радиосигналов.

КТО РАЗРАБОТАЛ ТЕХНОЛОГИЮ "ZigBee"?

Технология ZigBee разрабатывается группой независимых организаций с 2001 года. ZigBee Альянс является некоммерческой структурой (консорциум) в которую входят более 150 организаций. Это крупные производители электронных компонентов, разработчики программного обеспечения и OEM-производители. Промоутерами Альянса являются такие крупные компании как Ember, Freescale, Honeywell, Invensys, Mitsubishi, Motorola, Philips, Samsung. Альянс разрабатывает спецификации протокола ZigBee для построения надежных и недорогих систем беспроводной передачи данных. Растущий интерес к ZigBee подтверждает следующий факт: если в декабре 2004 года на открытом форуме альянса (Open House) в Сеуле было 280 посетителей, то подобный форум в марте 2005 года посетило уже более 550 заинтересованных лиц. Спецификация ZigBee (PDF-файл; 378 страниц; 6,62 МБ; более 10 тысяч загрузок на 7.10.2005). Спецификация ZigBee (версия 1.0.) утверждена в декабре 2004 года. Сейчас продолжается работа по созданию профилей устройств, т.е. формальному описанию свойств конкретных элементов сети, выполняющих одинаковые функции, например, измерителей температуры. Использование профилей устройств позволяет обеспечить совместимость продукции разных производителей. На текущий момент разработан профиль для устройств домашней автоматизации и профиль мониторинга промышленных предприятий.

ЗАЧЕМ НУЖНА ТЕХНОЛОГИЯ "ZigBee"?

ZigBee сегодня единственная технология беспроводной передачи данных, которую поддерживает большое количество компаний. Это тщательно продуманный стандарт, который создавался из учета реальных потребностей жизни. Для построения сети ZigBee не нужно прибегать к услугам высокооплачиваемых интеграторов, достаточно достать устройство из коробки и нажать пару кнопок. Преимущества стандартизации очевидны – множество поставщиков однотипных готовых устройств порождают конкуренцию, которая неизбежно ведет к снижению цен. По прогнозам аналитиков, объем рынка ZigBee составит порядка 100 миллионов работающих устройств к 2008 году.

КАКИЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ У СЕТИ "ZigBee"?

Сеть ZigBee может строиться по принципу «точка-точка», «звезда» или «кластерное дерево». Кластерное дерево – это структура, напоминающая ствол дерева с ветками и листьями. В сети всегда присутствует одно главное устройство, которое называется координатор сети. Число оконечных устройств в сети может достигать десятков тысяч. Расстояние между двумя устройствами сети может быть в пределах 10…100 метров, при выходной мощности передатчика 1…100 мВт. Для построения сети ZigBee в диапазоне 2,4 ГГц предусмотрено 16 каналов шириной по 5 МГц. Стандарт предусматривает полудуплексный режим работы, т.е. прием и передача данных не происходят одновременно.
Сеть ZigBee позволяет передавать данные с предельной скоростью передачи информации по радиоканалу - 250 кБ/cек. Однако реальная скорость данных на порядок ниже, т.к., во-первых, время передачи заметно увеличивается при прохождении пакета через множество узлов сети, во-вторых, кроме полезной информации в радиопакете присутствуют также и служебные данные, в-третьих, высокие скорости реально и не требуются, т.к. объемы передаваемой информации невелики. Для предотвращения доступа к передаваемой в сети информации можно использовать 128-битное шифрование данных по протоколу AES.
    Для полной реализации программного стека ZigBee требуется микроконтроллер с объе-мом памяти не менее 64 кБайт.

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. Для расширения спектра исходный двоичный сигнал преобразуется в псевдослучайную последовательность, в результате чего в эфир передается шумоподобный сигнал. Метод расширения спектра передаваемого сигнала (DSSS) позволяет эффективно бороться с узкополосными помехами. Перед тем как начать передачу устройство отслеживает – свободен ли канал, и, в случае занятости, делает паузу случайной величины, после чего вновь повторяет попытку. Такой механизм предотвращает одновременный выход в эфир двух и более передающих устройств. Если при передаче информации произошел сбой, то приемник может обнаружить этот факт с помощью проверки контрольной суммы переданного пакета (CRC). Если все же какой-то узел сети оказывается неработоспособным из-за помех или физической неисправности, информация может дойти до приемника через другие, соседние узлы.

КАКОВА ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ РАБОТЫ ZigBee УСТРОЙСТВ С БАТАРЕЙНЫМ ПИТАНИЕМ?

Время работы элемента сети с батарейным питанием может достигать нескольких лет. Продолжительное время автономной работы достигается за счет того, что большую часть времени устройство проводит в «спящем режиме» (практически не потребляет энергии) и лишь изредка просыпается для передачи или приема информации. Например, ZigBee дат-чик температуры может «спать» несколько минут, затем передавать информацию в течение десятков миллисекунд и снова уходить в спящий режим. Таким образом, 99,9% времени потребление тока ZigBee устройством минимально (единицы микроампер). Батареи имеют свойство восстанавливать часть энергии в промежутках между работой. Алгоритм работы ZigBee устройств позволяет продлить «жизнь» батарей до максимально возможной величины.

Заказать обратный звонок

Если вы хотите сделать заказ или уточнить детали сотрудничества, но нет возможности позвонить нам, просто отправьте своё имя и телефон и мы перезвоним вам сразу как получим заявку!
Имя *
Телефон *

Отправьте нам сообщение

Все поля обязательны для заполнения.
Ваше имя:  
Ваш e-mail:
Сообщение: