Топология

В основе сети ZigBee лежит ячеистая топология (mesh-топология). В такой сети, каждое устройство может связываться с любым другим устройством как напрямую, так и через промежуточные узлы сети. Ячеистая топология предлагает альтернативные варианты выбора маршрута между узлами. Сообщения поступают от узла к узлу, пока не достигнут конечного получателя. Возможны различные пути прохождения сообщений, что повышает доступность сети в случае выхода из строя того или иного звена.

Рис. 1.1 Топология сети.

В сети ZigBee существует 4 типа узлов: координатор, маршрутизатор, спящее устройство и мобильное устройство [4].

Главное устройство в ZigBee-сети - это координатор. Координатор выполняет функции по формированию сети, а также является одновременно доверительным центром. Доверительный центр устанавливает политику безопасности и задает настройки во время подключения устройства к сети.

Спящие и мобильные устройства - это конечные устройства, которые используют режимы пониженного энергопотребления. Как правило, это узлы с батарейным питанием. Обычно они выполняют роль датчиков или контроллеров каких-либо исполнительных устройств. Их количество диктуется потребностью конкретного приложения.

Маршрутизаторы осуществляют маршрутизацию пакетов по сети и должны быть готовы к передаче данных в любой момент времени. Поэтому эти узлы не используют режимов пониженного энергопотребления и имеют стационарное питание. Их количество в сети должно быть достаточным для обслуживания требуемого количества спящих и мобильных узлов. Максимальное количество спящих или мобильных узлов, обслуживаемых одним роутером - 32.

Альянс ZigBee®, учрежденный в 2002 году, представляет собой сообщество компаний, объединившихся с целью разработки эффективных протоколов для беспроводной сети и обеспечения совместимости устройств различных производителей.

Для обеспечения совместимости устройств различных производителей в спецификации ZigBee® PRO разработаны стандартные профили приложений и библиотека стандартных кластеров.

Введен целый ряд новых механизмов, позволяющих сделать сеть ZigBee более защищенной и надежной.

Значительно увеличен срок службы батарей конечных дочерних устройств за счет использования механизма, который позволяет родительским узлам представлять в сети дочерние устройства во время их сна.

Предусмотрено автоматическое изменение частотного канала сети в случае возникновения помех.

.3 Стек протоколов ZigBee

Рис. 1.2 Стек протоколов ZigBee.

Спецификация ZigBee регламентирует стек протоколов взаимодействия узлов сети, в котором протоколы верхних уровней используют сервисы, предоставляемые протоколами нижележащих уровней.

В качестве двух нижних уровней (физического и уровня доступа к среде MAC) используется стандарт IEEE 802.15.4. MAC-уровень в сети ZigBee реализует механизм CSMA/CA (прослушивания несущей и устранения коллизий), сетевой уровень NWK отвечает за маршрутизацию сообщений, а уровень поддержки приложений APS обеспечивает интерфейс с уровнем приложения [7].

Сектор ZDO (ZigBee® Device Object), связывающий три верхних уровня, отвечает за определение роли устройства в сети (будет оно являться координатором или конечным устройством), инициализацию и реакцию на запросы соединения и обнаружения, за установление надежного и безопасного соединения между устройствами сети. Сектор SSP (Security Service Provider) осуществляет операции, связанные с обеспечением безопасности на сетевом уровне и на уровне поддержки приложения.

Интересное из раздела

Проектирование волоконно-оптических линий связи
Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) в настоящее время занимают заметное место в системах передачи информации как общегражданского, так и специализирован ...

Утечка речевой информации по волоконно-оптическим линиям
На смену медным проводам постепенно приходят волоконно-оптические линии связи. Они обеспечивают большую пропускную способность, они долговечнее. Однако, ...

Расчет установившихся режимов линейных электрических цепей
Данная работа представляет собой обобщение работы, проведенной за время обучения теоретических основ электротехники. Фактически всю работу можно разделить н ...