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

История появления полупроводниковых интегральных схем
сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби продемонстрировал руководству три странных прибора - склеенные пчелиным воском на стеклянно ...

Проектирование зеркальных антенн для индивидуального приема спутниковых программ
Наибольший интерес в настоящее время представляет прием телевидения в диапазоне 11…12 ГГц, для которого наиболее применимы параболические антенны, так как п ...

Расчет усилителя постоянного тока
электромагнитная головка тип - ГЗМ-105 Диапазон частот - 31,5 - 18 кГц Величина выходного напряжения (на НЧ) - 0,7 мВ Величина выходног ...