Zigbee - comunicații mobile

Scurt istoric

•Conceptul a aparut in 1998, in momentul in care multi utilizatori au observat ca WIFi si BlueTooth nu sunt compatibile cu multe aplicatii.Mai multi ingineri au ajuns la concluzia nevoii de autoorganizare si a retelelor digitale ad-hoc

•Standardul 802.15.4 a fost finisat in mai 2003

•In vara 2003 Philips devine promoterul general al tehnologiei ZigBee finantand dezvoltarea acesteia

•In octombrie 2004 numarul asociatilor aliantei ZigBee creste la peste 100 din 22 de tari. In decembrie 2005 se ajunge la 200

•In decembrie 2004 se revizuiesc specificatiile ZigBee

•In iunie 2005 se anunta versiunea publica 1.0 a retelei ZigBee cu numele ZigBee 2004

•In septembrie 2006 apare versiunea ZigBee 2006 care aduce mai multe dezvoltari

•Spre sfarsitul lui 2007 apare ZigBee Pro in varianta finala

Prezentare generala

ZigBee defineste un set de protocoale de comunicatie la nivel inalt, ce utilizeaza emitatoare radio de dimensiuni mici, cu un consum energetic redus, bazate pe standardul 802.15.4 ce defineste retelele WPAN (Wireless Personal Area Networks) precum conectarea castilor la mobil prin unde radio la distanta scurta.

Tehnologia promovata de acest tip de retele este mai simpla si prezinta costuri mai reduse decat in cazul retelelor Bluetooth

Numele tehnologiei sustine organizatia EDN : zig-zag waggle dance honeybees.

Acest tip de retele a fost proiectat si etichetat aplicatiilor ce necesita o viteza de transmisie a datelor redusa, o gestiune optimizata a consumului de energie pentru asigurarea longevitatii maxime a surselor si a securitatii retelei de lucru

Versiunea ZigBee 1.0 a fost ratificată la 14 decembrie 2004.

Operând în benzile radio de 868 MHz (Europa), 915 MHz (SUA) şi 2,4 GHz în majoritatea ţărilor, un circuit radio ZigBee produs în serie foarte mare costa în 2005 circa 1,10 dolari SUA, iar preţul unui microcontroler dedicat este în prezent mai mic de 3 dolari

Tehnologia Zigbee este utilizata deja in aplicatii foarte mari, interesante, desi nu sunt publice: securitate, sisteme de control, sisteme de monitorizare, aplicatii militare sau industriale. Este o tehnolgie simpla si eficienta din punct de vedere economic. Este chiar mai ieftina decat tehnologia Wi-Fi, care este tot mai accesibila. Exista si numeroase aplicatii in care cele doua tehnologii conlucreaza.

O reţea ZigBee poate fi utilizată într-o gamă largă de domenii, de la controlul industrial, reţelele cu senzori integraţi, achiziţia de date medicale şi sistemele antiincendiu şi antiefracţie până la automatizările din clădiri şi casele inteligente.

Functioneaza in banda de frecventa 2.4 GHz, considerata resursa naturala si nu implica costuri de utilizare

In prezent exista doua versiuni standardizate ZigBee si ZigBeePro. Aceasta din urma aparuta in 2007 ofera mai multe avantaje precum multicasting, rutare M to 1, si o securitate mai buna prin Symmetric-Key Key Exchange (SKKE)

Standardul de baza pentru retele wireless este 802 stabilit de IEEE. Standardul 802.15 caracterizeaza WPAN (Wireless Personal Area Network), retele ce leaga dispozitive ca telefonul mobil, PDA (Personal Digital Assistant), console de jocuri, etc. Din 802.15 se desprinde 802.15.4, care se refera la tehnologia ZigBee.

ZigBee ofera functionalitate de nivel inalt in ceea ce priveste structura retelei rutarea mesajelor si securitatea. Aceasta functionalitate este oferita de nivelul software. Nivelul fizic /legatura de date este bazat pe standardul IEEE 802.15.4

Acest standard fundamenteaza principiile de baza ale ZigBee:

–Consum de energie foarte redus

–Folosirea de benzi radio fara licenta

–Instalarea usoara

–Cost redus

ZigBee adauga capabilitati pentru :

–Topologii de retele mai flexibile

–Rutare de mesaje inteligenta

–Masuri de securitate imbunatatite

Benzi de frecventa:

–ZigBee opereaza cu benzi de radio fara licenta

–Acestea pot diferi de la o regiune la alta

–802.15.4 pune la dispozitie 3 benzi

–Benzile pot avea mai multe canale

–Benzile au rate de transfer diferite

Formatul cadrelor

Formatul general contine:

MHR= comprima controlul frameului,numarul de secvente,si informatia de adresa

MAC payloads de dimensiune variabila =contine informatie specifica tipului de frame

LR-WPAN defineste 4 tipuri de frameuri:

–beacon frame

–data frame

–acknowledgement frame

–MAC command frame

Caracteristici IEEE 802.15.4:

– Complementary Channel Mapping

– Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS)

– Frequency Division Multiple Access (FDMA)

– Low Data Rate

– Built-In Scanning and Reporting

– Carrier Sense Multiple Access (CSMA)

Universitatea „Petru Maior” din Târgu Mureş

Master S.A.C.P.I.