Systemy Bezprzewodowe

Systemy Bezprzewodowe

Wykład 7

Wykład 7

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

-

-

motywacja

motywacja



Proste systemy pomiarowe i sterujące, takie jak

Proste systemy pomiarowe i sterujące, takie jak

różnego rodzaju alarmy bądź systemy sterowania

różnego rodzaju alarmy bądź systemy sterowania

oświetleniem, montowane w nowoczesnych

oświetleniem, montowane w nowoczesnych

inteligentnych budynkach nastawione są na

inteligentnych budynkach nastawione są na

częstą

częstą

wymianę niewielkich porcji informacji

wymianę niewielkich porcji informacji

pomiędzy

pomiędzy

urządzeniami. Często sieci tworzące takie systemy

urządzeniami. Często sieci tworzące takie systemy

składają się z wielu węzłów, z których

składają się z wielu węzłów, z których

zdecydowana większość zasilana jest wyłącznie

zdecydowana większość zasilana jest wyłącznie

bateryjnie dlatego też wymagania stawiane przez

bateryjnie dlatego też wymagania stawiane przez

te systemy skupiają się przede wszystkim na

te systemy skupiają się przede wszystkim na

niskiej cenie oraz jak najdłuższym czasie pracy

niskiej cenie oraz jak najdłuższym czasie pracy

urządzenia bez konieczności wymiany baterii.

urządzenia bez konieczności wymiany baterii.

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

-

-

motywacja

motywacja



Standard IEEE 802.15.4 został opracowany z myślą

Standard IEEE 802.15.4 został opracowany z myślą

o sieciach typu LR-WPAN ( ang.

o sieciach typu LR-WPAN ( ang.

Low-Rate Wirless

Low-Rate Wirless

Personal Area Network)

Personal Area Network)

, których przeznaczeniem

, których przeznaczeniem

jest transmisja informacji z relatywnie niską

jest transmisja informacji z relatywnie niską

prędkością na niewielką odległość.

prędkością na niewielką odległość.



Dodatkowo, urządzenia tworzące taką sieć

Dodatkowo, urządzenia tworzące taką sieć

powinny charakteryzować się niskim zużyciem

powinny charakteryzować się niskim zużyciem

energii oraz możliwie jak najmniejszym stopniem

energii oraz możliwie jak najmniejszym stopniem

skomplikowania, co z kolei powinno przekładać się

skomplikowania, co z kolei powinno przekładać się

na ich niską cenę.

na ich niską cenę.

Standard IEEE 802.15.4

Standard IEEE 802.15.4

ZigBee

ZigBee



Standard opisuje dwie warstwy: warstwę fizyczną

Standard opisuje dwie warstwy: warstwę fizyczną

(ang. Physical Layer)

(ang. Physical Layer)

oraz podwarstwę MAC

oraz podwarstwę MAC

(ang.

(ang.

Medium Access Control)

Medium Access Control)

zarządzającą dostępem

zarządzającą dostępem

do medium transmisyjnego.

do medium transmisyjnego.

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

-

-

główne cechy standardu

główne cechy standardu



bezprzewodowa transmisja z jedną z czterech

bezprzewodowa transmisja z jedną z czterech

możliwych prędkości: 250 kb/s, 100 kb/s, 40 kb/s i

możliwych prędkości: 250 kb/s, 100 kb/s, 40 kb/s i

20 kb/s

20 kb/s



topologia gwiazdy lub topologia typu

topologia gwiazdy lub topologia typu

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer



dwa rodzaje adresowania – krótkie 16-to bitowe

dwa rodzaje adresowania – krótkie 16-to bitowe

oraz rozszerzone 64-to bitowe

oraz rozszerzone 64-to bitowe



możliwość zagwarantowania transmisji dla

możliwość zagwarantowania transmisji dla

poszczególnych urządzeń poprzez mechanizm

poszczególnych urządzeń poprzez mechanizm

gwarantowanych slotów czasowych GTS

gwarantowanych slotów czasowych GTS

(ang.

(ang.

Guaranteed Time Slots)

Guaranteed Time Slots)

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

Standard IEEE 802.15.4 ZigBee

-

-

główne cechy standardu

główne cechy standardu



protokół wielodostępu do łącza z wykrywaniem

protokół wielodostępu do łącza z wykrywaniem

fali nośnej oraz unikaniem kolizji CSMA-CA

fali nośnej oraz unikaniem kolizji CSMA-CA

(ang.

(ang.

Carrier Sense Mutliple Access with Colision

Carrier Sense Mutliple Access with Colision

Avoidance)

Avoidance)



niskie zużycie energii

niskie zużycie energii



monitorowanie poziomu energii w kanale

monitorowanie poziomu energii w kanale

transmisyjnym

transmisyjnym



ocena jakości połączenia LQI

ocena jakości połączenia LQI

(ang. Link Quality

(ang. Link Quality

Indication)

Indication)

Komponenty sieci IEEE

Komponenty sieci IEEE

802.15.4

802.15.4

System zgodny ze standardem IEEE 802.15.4

System zgodny ze standardem IEEE 802.15.4

składa się z wielu komponentów.

składa się z wielu komponentów.

Najbardziej podstawowym jest urządzenie

Najbardziej podstawowym jest urządzenie

(ang.

(ang.

device)

device)

. W specyfikacji wyróżnia się dwa typu

. W specyfikacji wyróżnia się dwa typu

urządzeń:

urządzeń:



FFD

FFD

(ang. Full-Function Device)

(ang. Full-Function Device)

- o pełnej

- o pełnej

funkcjonalności,

funkcjonalności,



RFD

RFD

(ang. Reduced-Function Device)

(ang. Reduced-Function Device)

- o

- o

zredukowanej funkcjonalności.

zredukowanej funkcjonalności.

Komponenty sieci IEEE

Komponenty sieci IEEE

802.15.4

802.15.4



Urządzenie typu FFD charakteryzuje się relatywnie

Urządzenie typu FFD charakteryzuje się relatywnie

dużą mocą obliczeniową. Może pracować zarówno

dużą mocą obliczeniową. Może pracować zarówno

jako koordynator sieci lub jako zwykły węzeł.

jako koordynator sieci lub jako zwykły węzeł.

Zaimplementowane w urządzeniu FFD mechanizmy

Zaimplementowane w urządzeniu FFD mechanizmy

komunikacji pozwalają na wymianę informacji z

komunikacji pozwalają na wymianę informacji z

każdym innym urządzeniem znajdującym się w sieci.

każdym innym urządzeniem znajdującym się w sieci.



Urządzenie typu RFD to możliwie jak najprostsze i

Urządzenie typu RFD to możliwie jak najprostsze i

zarazem najtańsze urządzenie, umożliwiające

zarazem najtańsze urządzenie, umożliwiające

jedynie komunikację z urządzeniami typu FFD.

jedynie komunikację z urządzeniami typu FFD.

Urządzenia tego typu

Urządzenia tego typu

nie mogą

nie mogą

być koordynatorami

być koordynatorami

sieci.

sieci.

Komponenty sieci IEEE

Komponenty sieci IEEE

802.15.4

802.15.4



Dwa lub więcej urządzeń znajdujących się w osobistej

Dwa lub więcej urządzeń znajdujących się w osobistej

przestrzeni użytkownika komunikujące się ze sobą za

przestrzeni użytkownika komunikujące się ze sobą za

pomocą tego samego kanału fizycznego tworzą sieć

pomocą tego samego kanału fizycznego tworzą sieć

WPAN. Sieć taka musi zawierać minimum jedno

WPAN. Sieć taka musi zawierać minimum jedno

urządzenie typu FFD, które pełni funkcję koordynatora.

urządzenie typu FFD, które pełni funkcję koordynatora.



Koordynator sieci to urządzenie tworzące sieć.

Koordynator sieci to urządzenie tworzące sieć.

Najczęściej jest ono centralnym węzłem sieci, do

Najczęściej jest ono centralnym węzłem sieci, do

którego kierowana jest większość lub wszystkie

którego kierowana jest większość lub wszystkie

wiadomości. Do jego głównych zadań należą:

wiadomości. Do jego głównych zadań należą:

stworzenie sieci, ustawienie podstawowych

stworzenie sieci, ustawienie podstawowych

parametrów takich jak struktura sieci czy adres oraz

parametrów takich jak struktura sieci czy adres oraz

zarządzanie utworzoną siecią.

zarządzanie utworzoną siecią.

Przykład Sieci WPAN

Przykład Sieci WPAN

802.15.4

802.15.4

Struktury sieci

Struktury sieci



specyfikacja IEEE 802.15.4 umożliwia tworzenie

specyfikacja IEEE 802.15.4 umożliwia tworzenie

dwóch różnych topologii sieci: gwiazdy

dwóch różnych topologii sieci: gwiazdy

(ang. Star

(ang. Star

topology)

topology)

lub topologii typu

lub topologii typu

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer

. Niezależnie

. Niezależnie

od wykorzystanej topologii każde urządzenie musi

od wykorzystanej topologii każde urządzenie musi

posiadać unikatowy 64-bitowy adres, który

posiadać unikatowy 64-bitowy adres, który

wykorzystywany jest w przypadku komunikacji.

wykorzystywany jest w przypadku komunikacji.

Specyfikacja dopuszcza również stosowanie

Specyfikacja dopuszcza również stosowanie

skróconych 16- bitowych adresów, unikatowych

skróconych 16- bitowych adresów, unikatowych

wewnątrz jednej sieci

wewnątrz jednej sieci

PAN

PAN

. Adresy takie są

. Adresy takie są

przyznawane przez koordynatora sieci. Każda sieć

przyznawane przez koordynatora sieci. Każda sieć

PAN

PAN

posiada unikatowy 16-bitowy identyfikator,

posiada unikatowy 16-bitowy identyfikator,

który umożliwia stosowanie skróconych adresów do

który umożliwia stosowanie skróconych adresów do

komunikacji wewnątrz sieci oraz komunikację

komunikacji wewnątrz sieci oraz komunikację

pomiędzy niezależnymi sieciami

pomiędzy niezależnymi sieciami

PAN

PAN

.

.

Topologia gwiazdy

Topologia gwiazdy



Sieć o topologii gwiazdy składa się z jednego

Sieć o topologii gwiazdy składa się z jednego

urządzenia typu FFD pełniącego funkcję koordynatora

urządzenia typu FFD pełniącego funkcję koordynatora

sieci oraz z innych urządzeń dowolnego typu.

sieci oraz z innych urządzeń dowolnego typu.

Bezpośrednia wymiana informacji jest możliwa tylko

Bezpośrednia wymiana informacji jest możliwa tylko

pomiędzy koordynatorem a pozostałymi węzłami

pomiędzy koordynatorem a pozostałymi węzłami

sieci. Wymiana informacji pomiędzy węzłami sieci

sieci. Wymiana informacji pomiędzy węzłami sieci

może odbywać się tylko z wykorzystaniem

może odbywać się tylko z wykorzystaniem

koordynatora.

koordynatora.

W topologii tego typu koordynator najczęściej

W topologii tego typu koordynator najczęściej

zasilany jest z sieci energetycznej, natomiast

zasilany jest z sieci energetycznej, natomiast

pozostałe węzły zasilane są bateryjnie.

pozostałe węzły zasilane są bateryjnie.

Topologia gwiazdy

Topologia gwiazdy

Topologia

Topologia

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer



Topologia

Topologia

Peer-to-Peer p

Peer-to-Peer p

odobnie jak dla topologia

odobnie jak dla topologia

gwiazdy sieć musi zawierać jedno urządzenie typu

gwiazdy sieć musi zawierać jedno urządzenie typu

FFD, pełniące funkcję koordynatora sieci, jednakże

FFD, pełniące funkcję koordynatora sieci, jednakże

jest możliwa również bezpośrednia komunikacja

jest możliwa również bezpośrednia komunikacja

pomiędzy dowolnymi dwoma urządzeniami

pomiędzy dowolnymi dwoma urządzeniami

znajdującymi się w zasięgu radiowym.

znajdującymi się w zasięgu radiowym.

Dodatkowo możliwe jest zrealizowanie komunikacji

Dodatkowo możliwe jest zrealizowanie komunikacji

pomiędzy urządzeniami nie znajdującymi się w

pomiędzy urządzeniami nie znajdującymi się w

bezpośrednim zasięgu radiowym przy użyciu

bezpośrednim zasięgu radiowym przy użyciu

urządzeń typu FFD, które pełnią w tym wypadku

urządzeń typu FFD, które pełnią w tym wypadku

dodatkowo funkcję pośrednika transmisji.

dodatkowo funkcję pośrednika transmisji.

Topologia

Topologia

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer

Struktura Superramki

Struktura Superramki



W standardzie IEEE 802.15.4 transmisja może być

W standardzie IEEE 802.15.4 transmisja może być

realizowana z wykorzystaniem struktury superramki,

realizowana z wykorzystaniem struktury superramki,

której format jest definiowany przez koordynatora

której format jest definiowany przez koordynatora

sieci.

sieci.



Superramka składa się z 16 slotów czasowych o

Superramka składa się z 16 slotów czasowych o

równej długości i opcjonalnie może zawierać dwa

równej długości i opcjonalnie może zawierać dwa

okresy: aktywny i nieaktywny.

okresy: aktywny i nieaktywny.



Okres nieaktywny stosuje się w celu obniżenia

Okres nieaktywny stosuje się w celu obniżenia

zużycia energii przez urządzenia pracujące w sieci,

zużycia energii przez urządzenia pracujące w sieci,

które mogą wyłączyć transceivery radiowe na czas

które mogą wyłączyć transceivery radiowe na czas

trwania tego okresu.

trwania tego okresu.

Struktura Superramki

Struktura Superramki



Początek oraz koniec każdej superramki jest wyznaczany

Początek oraz koniec każdej superramki jest wyznaczany

przez ramki

przez ramki

beacon

beacon

wysyłane przez koordynatora sieci.

wysyłane przez koordynatora sieci.



Ramki te służą do synchronizacji urządzeń, poznania

Ramki te służą do synchronizacji urządzeń, poznania

identyfikatora sieci oraz wyznaczają strukturę

identyfikatora sieci oraz wyznaczają strukturę

superramki. Na początku superramki zawsze występuje

superramki. Na początku superramki zawsze występuje

okres rywalizacyjnego dostępu do kanału

okres rywalizacyjnego dostępu do kanału

(ang.

(ang.

Contention Acces Period CAP),

Contention Acces Period CAP),

w którym urządzenia

w którym urządzenia

chcące transmitować jakieś informację próbują uzyskać

chcące transmitować jakieś informację próbują uzyskać

dostęp do medium transmisyjnego, przy pomocy

dostęp do medium transmisyjnego, przy pomocy

szczelinowej wersji algorytmu CSMA-CA.

szczelinowej wersji algorytmu CSMA-CA.



Wszystkie transmisje muszą zostać ukończone przed

Wszystkie transmisje muszą zostać ukończone przed

końcem superramki tj. przed nadejściem ramki

końcem superramki tj. przed nadejściem ramki

beacon

beacon

.

.

Struktura superramki

Struktura superramki

zawierającej okres aktywny i

zawierającej okres aktywny i

nieaktywny

nieaktywny

Superramka zawierająca okres

Superramka zawierająca okres

CAP i CFP

CAP i CFP



W przypadku gdy w sieci pracują urządzenia wymagające

W przypadku gdy w sieci pracują urządzenia wymagające

zagwarantowania określonego pasma, superramka może

zagwarantowania określonego pasma, superramka może

zawierać gwarantowane szczeliny czasowe

zawierać gwarantowane szczeliny czasowe

(ang. Guaranted

(ang. Guaranted

Time Slot GTS

Time Slot GTS

) które tworzą okres bez-rywalizacyjnego

) które tworzą okres bez-rywalizacyjnego

dostępu do kanału

dostępu do kanału

(ang. Contetntion Free Period CFP)

(ang. Contetntion Free Period CFP)

znajdującego się zawsze na końcu aktywnej części superramki.

znajdującego się zawsze na końcu aktywnej części superramki.

W gwarantowanej szczelinie prawo do transmisji posiada

W gwarantowanej szczelinie prawo do transmisji posiada

jedynie urządzenie, któremu szczelina ta została przypisana.

jedynie urządzenie, któremu szczelina ta została przypisana.

Urządzenie musi zakończyć transmisję przed końcem

Urządzenie musi zakończyć transmisję przed końcem

zagwarantowanego czasu, który może być dłuższy niż czas

zagwarantowanego czasu, który może być dłuższy niż czas

trwania jednej szczeliny czasowej występującej w okresie CAP.

trwania jednej szczeliny czasowej występującej w okresie CAP.

Koordynator może zaalokować maksymalnie 7 szczelin typu

Koordynator może zaalokować maksymalnie 7 szczelin typu

GTS.

GTS.

Superramka zawierająca okres

Superramka zawierająca okres

CAP i CFP

CAP i CFP

Model transferu danych

Model transferu danych

W standardzie wyróżnia się trzy możliwe rodzaje transmisji:

W standardzie wyróżnia się trzy możliwe rodzaje transmisji:



transmisja danych do koordynatora

transmisja danych do koordynatora



transmisja danych od koordynatora

transmisja danych od koordynatora



transmisja danych pomiędzy dwoma dowolnymi

transmisja danych pomiędzy dwoma dowolnymi

urządzeniami

urządzeniami

W przypadku gdy sieć pracuje w topologii gwiazdy możliwa

W przypadku gdy sieć pracuje w topologii gwiazdy możliwa

jest jedynie wymiana danych pomiędzy koordynatorem

jest jedynie wymiana danych pomiędzy koordynatorem

a innym urządzeniem, natomiast dla topologii typu

a innym urządzeniem, natomiast dla topologii typu

Peer-to- Peer

Peer-to- Peer

wszystkie rodzaje transmisji są możliwe.

wszystkie rodzaje transmisji są możliwe.

Transmisja danych do

Transmisja danych do

koordynatora

koordynatora



Jeżeli sieć wykorzystuję strukturę superramki

Jeżeli sieć wykorzystuję strukturę superramki

urządzenie posiadające dane przeznaczone do

urządzenie posiadające dane przeznaczone do

wysłania koordynatorowi oczekuje na odebranie

wysłania koordynatorowi oczekuje na odebranie

ramki

ramki

beacon

beacon

, a następnie synchronizuje się do

, a następnie synchronizuje się do

struktury superramki i próbuje uzyskać dostęp do

struktury superramki i próbuje uzyskać dostęp do

kanału transmisyjnego używając szczelinowej

kanału transmisyjnego używając szczelinowej

wersji algorytmu CSMA-CA.

wersji algorytmu CSMA-CA.

Po uzyskaniu dostępu urządzenie transmituje dane

Po uzyskaniu dostępu urządzenie transmituje dane

do koordynatora i jeżeli wysłana ramka danych

do koordynatora i jeżeli wysłana ramka danych

zawiera prośbę o potwierdzenie to oczekuje na

zawiera prośbę o potwierdzenie to oczekuje na

potwierdzenie wysyłane przez koordynatora.

potwierdzenie wysyłane przez koordynatora.

Transmisja danych do koordynatora w

Transmisja danych do koordynatora w

sieci wykorzystującej strukturę

sieci wykorzystującej strukturę

superramki

superramki

Transmisja danych do

Transmisja danych do

koordynatora

koordynatora



W przypadku gdy koordynator nie rozsyła ramek

W przypadku gdy koordynator nie rozsyła ramek

typu

typu

beacon

beacon

sygnalizujących początek i koniec

sygnalizujących początek i koniec

superramki urządzenie chcące transmitować

superramki urządzenie chcące transmitować

informację do koordynatora uzyskuję dostęp do

informację do koordynatora uzyskuję dostęp do

medium transmisyjnego przy użyciu mechanizmu

medium transmisyjnego przy użyciu mechanizmu

CSMA-CA

CSMA-CA

w wersji normalnej i wysyła dane.

w wersji normalnej i wysyła dane.

Jeżeli urządzenie wymaga potwierdzenia wysłanej

Jeżeli urządzenie wymaga potwierdzenia wysłanej

ramki to koordynator wysyła potwierdzenie tak

ramki to koordynator wysyła potwierdzenie tak

szybko jak to możliwe.

szybko jak to możliwe.

Transmisja danych do

Transmisja danych do

koordynatora w sieci bez

koordynatora w sieci bez

struktury superramki

struktury superramki

Transmisja danych od

Transmisja danych od

koordynatora

koordynatora



W przypadku gdy sieć pracuje z wykorzystaniem struktury

W przypadku gdy sieć pracuje z wykorzystaniem struktury

superramki, koordynator w ramce

superramki, koordynator w ramce

beacon

beacon

informuje

informuje

adresata, że posiada dane przeznaczone dla niego.

adresata, że posiada dane przeznaczone dla niego.



Urządzenie po odebraniu ramki

Urządzenie po odebraniu ramki

beacon

beacon

z tą informacją

z tą informacją

wysyła do koordynatora ramkę z prośbą o przesłanie danych,

wysyła do koordynatora ramkę z prośbą o przesłanie danych,

używając szczelinowej wersji mechanizmu CSMA-CA.

używając szczelinowej wersji mechanizmu CSMA-CA.



Koordynator po odebraniu tej wiadomości wysyła

Koordynator po odebraniu tej wiadomości wysyła

potwierdzenie jej odebrania i następnie przesyła ramkę z

potwierdzenie jej odebrania i następnie przesyła ramkę z

danymi używając szczelinowego algorytmu CSMA-CA lub

danymi używając szczelinowego algorytmu CSMA-CA lub

jeżeli to możliwe to od razu po wysłaniu potwierdzenia.

jeżeli to możliwe to od razu po wysłaniu potwierdzenia.



Urządzenie może potwierdzić odebranie danych wysyłając

Urządzenie może potwierdzić odebranie danych wysyłając

ramkę potwierdzenia.

ramkę potwierdzenia.

Transmisja danych od koordynatora w

Transmisja danych od koordynatora w

sieci wykorzystującej strukturę

sieci wykorzystującej strukturę

superramki

superramki

Transmisja danych od

Transmisja danych od

koordynatora

koordynatora



W sytuacji gdy koordynator nie używa struktury

W sytuacji gdy koordynator nie używa struktury

superramki i ma jakieś informacje do przesłania

superramki i ma jakieś informacje do przesłania

czeka, aż urządzenie prześle ramkę komendy MAC z

czeka, aż urządzenie prześle ramkę komendy MAC z

prośbą o przesłanie danych. Częstotliwość wysyłania

prośbą o przesłanie danych. Częstotliwość wysyłania

tej ramki przez węzły sieci nie jest określona w

tej ramki przez węzły sieci nie jest określona w

standardzie, lecz ustalana przez twórców aplikacji.

standardzie, lecz ustalana przez twórców aplikacji.



Koordynator po odebraniu prośby przesyła

Koordynator po odebraniu prośby przesyła

potwierdzenie odebrania ramki i jeżeli posiada jakieś

potwierdzenie odebrania ramki i jeżeli posiada jakieś

dane przeznaczone do transmisji to korzysta z

dane przeznaczone do transmisji to korzysta z

algorytmu CSMA-CA starając się o dostęp do kanału

algorytmu CSMA-CA starając się o dostęp do kanału

transmisyjnego.

transmisyjnego.

Transmisja danych od

Transmisja danych od

koordynatora

koordynatora



W wypadku gdy koordynator nie ma danych do

W wypadku gdy koordynator nie ma danych do

wysłania zaznacza brak danych w potwierdzeniu

wysłania zaznacza brak danych w potwierdzeniu

odebrania komendy MAC lub przesyła ramkę

odebrania komendy MAC lub przesyła ramkę

danych o zerowej długości pola danych.

danych o zerowej długości pola danych.



Jeżeli koordynator wymaga potwierdzenia

Jeżeli koordynator wymaga potwierdzenia

odebrania danych to adresat odsyła ramkę

odebrania danych to adresat odsyła ramkę

potwierdzającą.

potwierdzającą.

Transmisja danych od

Transmisja danych od

koordynatora w sieci bez

koordynatora w sieci bez

struktury superramki

struktury superramki

Transmisja danych pomiędzy

Transmisja danych pomiędzy

dwoma dowolnymi

dwoma dowolnymi

urządzeniami

urządzeniami



W sieciach o topologii

W sieciach o topologii

Peer-to-Peer

Peer-to-Peer

każde

każde

urządzenie może komunikować się z innym

urządzenie może komunikować się z innym

znajdującym się w operacyjnej przestrzeni

znajdującym się w operacyjnej przestrzeni

radiowej.

radiowej.



Urządzenia wysyłają informację wykorzystując

Urządzenia wysyłają informację wykorzystując

mechanizm CSMA-CA.

mechanizm CSMA-CA.



Sposób synchronizacji pomiędzy urządzeniami nie

Sposób synchronizacji pomiędzy urządzeniami nie

został zdefiniowany w standardzie.

został zdefiniowany w standardzie.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna IEEE 802.14.5 jest odpowiedzialna za:

Warstwa fizyczna IEEE 802.14.5 jest odpowiedzialna za:



aktywację oraz dezaktywację transceiverów

aktywację oraz dezaktywację transceiverów

radiowych,

radiowych,



wykrywanie poziomu energii ED

wykrywanie poziomu energii ED

(ang. Energy

(ang. Energy

Detection

Detection

) w kanale radiowym,

) w kanale radiowym,



pomiar współczynnika jakości połączenia LQI

pomiar współczynnika jakości połączenia LQI

(ang.

(ang.

Link Quality Indicator

Link Quality Indicator

) dla odebranych pakietów,

) dla odebranych pakietów,



ocenę stanu zajętości kanału przy pomocy algorytmu

ocenę stanu zajętości kanału przy pomocy algorytmu

CSMA-CA,

CSMA-CA,



wybór kanału częstotliwościowego,

wybór kanału częstotliwościowego,



wysyłanie i odbieranie informacji.

wysyłanie i odbieranie informacji.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY

W pierwszej wersji standardu, opublikowanej w 2003

W pierwszej wersji standardu, opublikowanej w 2003

roku

roku

zdefiniowano dwa segmenty PHY:

zdefiniowano dwa segmenty PHY:



segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz z

segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz z

zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

rozpraszania widma DSSS

rozpraszania widma DSSS

(ang. Direct Sequence

(ang. Direct Sequence

Spread Spectrum)

Spread Spectrum)

i modulacji BPSK

i modulacji BPSK

(ang. Binary

(ang. Binary

Phase Shift Keying)

Phase Shift Keying)

.

.

Dla częstotliwości nośnej 868 MHz - 20 kbit/s i 1

Dla częstotliwości nośnej 868 MHz - 20 kbit/s i 1

kanał, dla częstotliwości 915 MHz 40 kbit/s i 10

kanał, dla częstotliwości 915 MHz 40 kbit/s i 10

kanałów.

kanałów.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY



segment częstotliwości nośnych 2450 MHz z

segment częstotliwości nośnych 2450 MHz z

zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

rozpraszania widma DSSS oraz modulacją O-QPSK

rozpraszania widma DSSS oraz modulacją O-QPSK

(ang. Offset Quadrature Phase Shift Keying)

(ang. Offset Quadrature Phase Shift Keying)

.

.

Prędkość transmisji dla tego segmentu wynosi

Prędkość transmisji dla tego segmentu wynosi

250 kbit/s, a ilość zdefiniowanych kanałów 16.

250 kbit/s, a ilość zdefiniowanych kanałów 16.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY

W aktualizacji standardu z 2006 roku dodano dwa nowe

W aktualizacji standardu z 2006 roku dodano dwa nowe

segmenty PHY:

segmenty PHY:



segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz

segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz

z zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

z zastosowaniem mechanizmu bezpośredniego

rozpraszania widma DSSS oraz modulacją O-QPSK .

rozpraszania widma DSSS oraz modulacją O-QPSK .

Nowy rodzaj modulacji umożliwił przesyłanie danych

Nowy rodzaj modulacji umożliwił przesyłanie danych

z prędkością 100 kbit/s dla częstotliwości 868 MHz

z prędkością 100 kbit/s dla częstotliwości 868 MHz

oraz 250 kbit/s dla częstotliwości 915 MHz.

oraz 250 kbit/s dla częstotliwości 915 MHz.

Zdefiniowano jeden kanał dla częstotliwości 868 MHz

Zdefiniowano jeden kanał dla częstotliwości 868 MHz

i dziesięć kanałów dla częstotliwości 915 MHz.

i dziesięć kanałów dla częstotliwości 915 MHz.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY



segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz

segment częstotliwości nośnych 868/915 MHz

z zastosowaniem mechanizmu równoległego

z zastosowaniem mechanizmu równoległego

rozpraszania widma PSSS

rozpraszania widma PSSS

(ang. Parallel Sequence

(ang. Parallel Sequence

Spread Spectrum

Spread Spectrum

) oraz modulacją amplitudową

) oraz modulacją amplitudową

ASK

ASK

(ang. Amplitude Shift Keying

(ang. Amplitude Shift Keying

). Zdefiniowano

). Zdefiniowano

jeden kanał dla częstotliwości 868 MHz i dziesięć

jeden kanał dla częstotliwości 868 MHz i dziesięć

kanałów dla częstotliwości 915 MHz.

kanałów dla częstotliwości 915 MHz.

Prędkość transmisji dla obydwu częstotliwośći

Prędkość transmisji dla obydwu częstotliwośći

wynosi 250 kbit/s.

wynosi 250 kbit/s.

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY



Warstwa fizyczna zapewnia interfejs pomiędzy

Warstwa fizyczna zapewnia interfejs pomiędzy

podwarstwą MAC i fizycznym kanałem radiowym.

podwarstwą MAC i fizycznym kanałem radiowym.



Warstwa ta zawiera jednostkę zarządzającą PLME

Warstwa ta zawiera jednostkę zarządzającą PLME

(ang. Physical Layer Management Entity)

(ang. Physical Layer Management Entity)

która

która

definiuje interfejs, przez który mogą być wywołane

definiuje interfejs, przez który mogą być wywołane

funkcje zarządzające.

funkcje zarządzające.



Dodatkowo PLME jest odpowiedzialna za

Dodatkowo PLME jest odpowiedzialna za

przechowywanie informacji (bazy danych) o

przechowywanie informacji (bazy danych) o

zarządzanych obiektach dotyczących warstwy

zarządzanych obiektach dotyczących warstwy

fizycznej – PHY PIB

fizycznej – PHY PIB

(ang. PAN Information Database

(ang. PAN Information Database

).

).

Warstwa fizyczna PHY

Warstwa fizyczna PHY



Opisywana warstwa zawiera dwa punkty

Opisywana warstwa zawiera dwa punkty

dostępowe, poprzez które wyższe warstwy

dostępowe, poprzez które wyższe warstwy

uzyskują dostęp do usług danych oraz usług

uzyskują dostęp do usług danych oraz usług

zarządzających:

zarządzających:



PD-SAP

PD-SAP

(ang. Physical Data – Service Access Point

(ang. Physical Data – Service Access Point

) oraz

) oraz



PLME-SAP

PLME-SAP

(ang

(ang

.

.

Physical Layer Management Entity –

Physical Layer Management Entity –

Service Access Point

Service Access Point

).

).

Model referencyjny warstwy

Model referencyjny warstwy

fizycznej

fizycznej

Podwarstwa MAC

Podwarstwa MAC

Standard IEEE 802.15.4 definiuje również podwarstwę dostępu do

Standard IEEE 802.15.4 definiuje również podwarstwę dostępu do

medium transmisyjnego MAC

medium transmisyjnego MAC

(ang. Medium Access Control

(ang. Medium Access Control

), której

), której

zadania są następujące:

zadania są następujące:



generowanie ramek

generowanie ramek

beacon

beacon

w przypadku gdy urządzenie jest

w przypadku gdy urządzenie jest

koordynatorem sieci.

koordynatorem sieci.



synchronizacja transmisji do ramek

synchronizacja transmisji do ramek

beacon

beacon



wspieranie procesu dołączania oraz odłączania urządzeń od sieci

wspieranie procesu dołączania oraz odłączania urządzeń od sieci



wspieranie procesu szyfrowania danych

wspieranie procesu szyfrowania danych



stosowanie algorytmu CSMA-CA w procesie uzyskiwania dostępu

stosowanie algorytmu CSMA-CA w procesie uzyskiwania dostępu

do kanału transmisyjnego

do kanału transmisyjnego



zarządzanie mechanizmem gwarantowanych szczelin czasowych

zarządzanie mechanizmem gwarantowanych szczelin czasowych

GTS.

GTS.

Podwarstwa MAC

Podwarstwa MAC



Podobnie jak w przypadku warstwy fizycznej opisywana warstwa

Podobnie jak w przypadku warstwy fizycznej opisywana warstwa

posiada jednostkę zarządzającą MLME

posiada jednostkę zarządzającą MLME

(ang. MAC Layer

(ang. MAC Layer

Management Entity

Management Entity

), która definiuje interfejs, przez który mogą

), która definiuje interfejs, przez który mogą

być wywołane funkcje zarządzające. Jednostka MLME jest

być wywołane funkcje zarządzające. Jednostka MLME jest

również odpowiedzialna za przechowywanie bazy danych o

również odpowiedzialna za przechowywanie bazy danych o

zarządzanych obiektach (dotyczących warstwy MAC).

zarządzanych obiektach (dotyczących warstwy MAC).

Opisywana warstwa zawiera dwa punkty dostępowe poprzez

Opisywana warstwa zawiera dwa punkty dostępowe poprzez

które wyższe warstwy uzyskują dostęp do usług danych oraz

które wyższe warstwy uzyskują dostęp do usług danych oraz

usług zarządzających: MCPS-SAP

usług zarządzających: MCPS-SAP

(ang. MAC Common Part

(ang. MAC Common Part

Sublayer – Service Access Point

Sublayer – Service Access Point

) oraz MLME-SAP

) oraz MLME-SAP

(ang.

(ang.

MAC

MAC

Sublayer

Sublayer

Management Entity – Service Access Point

Management Entity – Service Access Point

).

).

Dodatkowo zdefiniowano interfejs pomiędzy MLME a MCPS

Dodatkowo zdefiniowano interfejs pomiędzy MLME a MCPS

umożliwiający jednostce zarządzającej na korzystanie z usług

umożliwiający jednostce zarządzającej na korzystanie z usług

danych warstwy.

danych warstwy.

Model referencyjny warstwy

Model referencyjny warstwy

MAC

MAC

Architektura stosu

Architektura stosu



Każda z warstw zapewnia pakiet usług dla warstwy wyższej.

Każda z warstw zapewnia pakiet usług dla warstwy wyższej.

Usługi te są realizowane przez dwie jednostki: jednostkę danych

Usługi te są realizowane przez dwie jednostki: jednostkę danych

zapewniająca transmisję danych oraz jednostkę zarządzającą

zapewniająca transmisję danych oraz jednostkę zarządzającą

zapewniającą realizację wszystkich pozostałych usług.

zapewniającą realizację wszystkich pozostałych usług.



Jednostki posiadają punkty dostępowe SAP

Jednostki posiadają punkty dostępowe SAP

(ang. Service Access

(ang. Service Access

Point)

Point)

które stanowią interfejs do komunikacji z warstwą wyższą.

które stanowią interfejs do komunikacji z warstwą wyższą.



Dwie najniższe warstwy: warstwa fizyczna PHY oraz podwarstwa

Dwie najniższe warstwy: warstwa fizyczna PHY oraz podwarstwa

dostępu do kanału fizycznego MAC zostały zdefiniowane w

dostępu do kanału fizycznego MAC zostały zdefiniowane w

standardzie IEEE 802.15.4. Konsorcjum ZigBee Alliance stworzyło

standardzie IEEE 802.15.4. Konsorcjum ZigBee Alliance stworzyło

gotowe rozwiązanie umożliwiające tworzenie sieci, poprzez

gotowe rozwiązanie umożliwiające tworzenie sieci, poprzez

zdefiniowanie wyższej warstwy sieciowej NWK

zdefiniowanie wyższej warstwy sieciowej NWK

(ang. Network)

(ang. Network)

oraz struktury warstwy aplikacji będącej warstwą najwyższą.

oraz struktury warstwy aplikacji będącej warstwą najwyższą.

Warstwa sieciowa

Warstwa sieciowa



Głównym zadaniem warstwy sieciowej jest

Głównym zadaniem warstwy sieciowej jest

zapewnienie poprawności działania warstwy MAC oraz

zapewnienie poprawności działania warstwy MAC oraz

stworzenie interfejsu dla warstwy aplikacji. Podobnie

stworzenie interfejsu dla warstwy aplikacji. Podobnie

jak w przypadku pozostałych warstw NWK zawiera

jak w przypadku pozostałych warstw NWK zawiera

dwie jednostki: jednostkę danych oraz jednostkę

dwie jednostki: jednostkę danych oraz jednostkę

zarządzającą, które komunikują się z warstwą aplikacji

zarządzającą, które komunikują się z warstwą aplikacji

przez odpowiednie punkty dostępowe. Jednostka

przez odpowiednie punkty dostępowe. Jednostka

zarządzająca korzysta czasem z usług jednostki

zarządzająca korzysta czasem z usług jednostki

danych aby wykonać powierzone jej zadania.

danych aby wykonać powierzone jej zadania.

Dodatkowo przechowuje ona również informację o

Dodatkowo przechowuje ona również informację o

zarządzanym obiekcie w bazie danych zwanej

zarządzanym obiekcie w bazie danych zwanej

sieciową bazą informacji NIB

sieciową bazą informacji NIB

(ang. Network

(ang. Network

Information Base)

Information Base)

.

.

Jednostka danych warstwy sieciowej

Jednostka danych warstwy sieciowej

NLDE

NLDE

(ang. Network Layer Data Entity)

(ang. Network Layer Data Entity)

Dostarcza usługi umożliwiające aplikacjom

Dostarcza usługi umożliwiające aplikacjom

transportowanie

transportowanie

jednostek danych pomiędzy urządzeniami

jednostek danych pomiędzy urządzeniami

znajdującymi się

znajdującymi się

w tej samej sieci. Do jej głównych zadań należą:

w tej samej sieci. Do jej głównych zadań należą:



generacja sieciowej jednostki danych NPDU

generacja sieciowej jednostki danych NPDU

(ang.

(ang.

Network Layer Protocol Data Unit)

Network Layer Protocol Data Unit)

- jednostka ta

- jednostka ta

jest tworzona poprzez dodanie odpowiedniego

jest tworzona poprzez dodanie odpowiedniego

nagłówka do jednostki otrzymanej od podwarstwy

nagłówka do jednostki otrzymanej od podwarstwy

wsparcia aplikacji,

wsparcia aplikacji,

Jednostka danych warstwy sieciowej

Jednostka danych warstwy sieciowej

NLDE

NLDE

(ang. Network Layer Data Entity)

(ang. Network Layer Data Entity)



routing wiadomości - NLDE jest odpowiedzialna za

routing wiadomości - NLDE jest odpowiedzialna za

przekazywanie wiadomości do odpowiedniego

przekazywanie wiadomości do odpowiedniego

urządzenia, które może być zarówno węzłem

urządzenia, które może być zarówno węzłem

docelowym jak i węzłem pośredniczącym w

docelowym jak i węzłem pośredniczącym w

transmisji.

transmisji.



zapewnienie poufności i wierzytelności transmisji.

zapewnienie poufności i wierzytelności transmisji.

Jednostka zarządzająca warstwy

Jednostka zarządzająca warstwy

sieciowej NLME

sieciowej NLME

(ang. Network Layer

(ang. Network Layer

Management Entity)

Management Entity)

Zapewnia usługi umożliwiające aplikacji interakcję ze

Zapewnia usługi umożliwiające aplikacji interakcję ze

stosem ZigBee. Do jej głównych zadań należą:

stosem ZigBee. Do jej głównych zadań należą:



konfiguracja nowego urządzenia - zadaniem NLME

konfiguracja nowego urządzenia - zadaniem NLME

jest odpowiednie skonfigurowanie stosu

jest odpowiednie skonfigurowanie stosu

umożliwiające żądaną funkcjonalność urządzenia,

umożliwiające żądaną funkcjonalność urządzenia,



tworzenie nowej sieci,

tworzenie nowej sieci,



dołączanie oraz odłączanie urządzenia od sieci,

dołączanie oraz odłączanie urządzenia od sieci,



adresowanie - zadanie polegające na

adresowanie - zadanie polegające na

przyznawaniu odpowiedniego adresu urządzeniu

przyznawaniu odpowiedniego adresu urządzeniu

dołączającemu się do sieci,

dołączającemu się do sieci,

Jednostka zarządzająca warstwy

Jednostka zarządzająca warstwy

sieciowej NLME

sieciowej NLME

(ang. Network Layer

(ang. Network Layer

Management Entity)

Management Entity)



rozpoznawanie sąsiadów - NLME jest odpowiedzialna

rozpoznawanie sąsiadów - NLME jest odpowiedzialna

za rozpoznawanie, zapisywanie i raportowanie

za rozpoznawanie, zapisywanie i raportowanie

informacji o urządzeniach znajdujących się w

informacji o urządzeniach znajdujących się w

bezpośrednim sąsiedztwie,

bezpośrednim sąsiedztwie,



rozpoznawanie trasy - zadaniem NLME jest

rozpoznawanie trasy - zadaniem NLME jest

wykrywanie oraz przechowywanie informacji o

wykrywanie oraz przechowywanie informacji o

trasach, którymi wiadomości mogą być efektywnie

trasach, którymi wiadomości mogą być efektywnie

przesyłane w sieci,

przesyłane w sieci,



zarządzanie odbiornikiem - zadanie polegające na

zarządzanie odbiornikiem - zadanie polegające na

kontrolowaniu stanu odbiornika tj. przełączaniu go

kontrolowaniu stanu odbiornika tj. przełączaniu go

pomiędzy stanem aktywnym i nieaktywnym,

pomiędzy stanem aktywnym i nieaktywnym,

Jednostka zarządzająca warstwy

Jednostka zarządzająca warstwy

sieciowej NLME

sieciowej NLME

(ang. Network Layer

(ang. Network Layer

Management Entity)

Management Entity)



routing - NLME jest odpowiedzialna za

routing - NLME jest odpowiedzialna za

wykorzystanie różnych dostępnych mechanizmów

wykorzystanie różnych dostępnych mechanizmów

routingu w celu efektywnej wymiany informacji

routingu w celu efektywnej wymiany informacji

wewnątrz sieci.

wewnątrz sieci.

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji

Warstwa aplikacji będąca najwyższą warstwą stosu

Warstwa aplikacji będąca najwyższą warstwą stosu

ZigBee

ZigBee

składa się z trzech podstawowych elementów:

składa się z trzech podstawowych elementów:



podwarstwy wsparcia aplikacji APS

podwarstwy wsparcia aplikacji APS

(ang.

(ang.

Application Support Sublayer)

Application Support Sublayer)

,

,



obiektu urządzenia ZigBee ZDO

obiektu urządzenia ZigBee ZDO

(ang. ZigBee

(ang. ZigBee

Device Object),

Device Object),



struktury aplikacji.

struktury aplikacji.

Podwarstwa wsparcia

Podwarstwa wsparcia

aplikacji

aplikacji

Podwarstwa wsparcia aplikacji stanowi interfejs pomiędzy

Podwarstwa wsparcia aplikacji stanowi interfejs pomiędzy

warstwą sieciową a warstwą aplikacji.

warstwą sieciową a warstwą aplikacji.

Komunikacja pomiędzy tymi warstwami jest realizowana

Komunikacja pomiędzy tymi warstwami jest realizowana

poprzez zestaw usług za które odpowiedzialne są dwie

poprzez zestaw usług za które odpowiedzialne są dwie

jednostki:

jednostki:



jednostka danych APSDE

jednostka danych APSDE

(ang. Application Support

(ang. Application Support

Sublayer Data Entity),

Sublayer Data Entity),



jednostka zarządzająca APSME

jednostka zarządzająca APSME

(ang. Application

(ang. Application

Support Sublayer Management Entity).

Support Sublayer Management Entity).

Jednostka APSDE

Jednostka APSDE



Definuje usługi związane z transmisją danych

Definuje usługi związane z transmisją danych

pomiędzy warstwą sieciową a obiektami aplikacji i

pomiędzy warstwą sieciową a obiektami aplikacji i

obiektem ZDO. Do jej głównych zadań należą:

obiektem ZDO. Do jej głównych zadań należą:



generacja jednostki danych aplikacji APDU

generacja jednostki danych aplikacji APDU

(ang.

(ang.

Application Protocol Data Unit)

Application Protocol Data Unit)

–APSDE po

–APSDE po

otrzymaniu jednostki danych od warstwy niższej

otrzymaniu jednostki danych od warstwy niższej

dodaje odpowiedni nagłówek,

dodaje odpowiedni nagłówek,



użycie mechanizmu bindowania – APSDE jest

użycie mechanizmu bindowania – APSDE jest

odpowiedzialna za transfer danych pomiędzy

odpowiedzialna za transfer danych pomiędzy

dwoma zbindowanymi urządzeniami,

dwoma zbindowanymi urządzeniami,

Jednostka APSDE

Jednostka APSDE



filtrowanie ramek adresowanych grupowo,

filtrowanie ramek adresowanych grupowo,



odrzucanie zduplikowanych wiadomości – ASPDE

odrzucanie zduplikowanych wiadomości – ASPDE

odrzuca zduplikowane wiadomości przekazane do

odrzuca zduplikowane wiadomości przekazane do

transmisji,

transmisji,



fragmentacja – ASPDE dzieli długie wiadomości

fragmentacja – ASPDE dzieli długie wiadomości

aby umożliwić ich wysłanie oraz wykrywa i składa

aby umożliwić ich wysłanie oraz wykrywa i składa

odebrane, pofragmentowane wiadomości w

odebrane, pofragmentowane wiadomości w

całość.

całość.

Jednostka APSME

Jednostka APSME



Jednostka zarządzająca zapewnia usługi umożliwiające aplikacji

Jednostka zarządzająca zapewnia usługi umożliwiające aplikacji

interakcję ze stosem. Do głównych zadań jednostki APSME

interakcję ze stosem. Do głównych zadań jednostki APSME

należą:

należą:



zarządzanie mechanizmem bindowania - zdolność do połączenia

zarządzanie mechanizmem bindowania - zdolność do połączenia

dwóch urządzeń na bazie ich funkcjonalności,

dwóch urządzeń na bazie ich funkcjonalności,



zarządzanie bazą informacji podwarstwy wsparcia aplikacji -

zarządzanie bazą informacji podwarstwy wsparcia aplikacji -

zdolność do przechowywania oraz ustawiania atrybutów

zdolność do przechowywania oraz ustawiania atrybutów

urządzenia w bazie informacji,

urządzenia w bazie informacji,



zarządzanie zabezpieczeniami - zdolność do ustanowienia relacji

zarządzanie zabezpieczeniami - zdolność do ustanowienia relacji

z innymi urządzeniami wykorzystując klucze szyfrujące,

z innymi urządzeniami wykorzystując klucze szyfrujące,



zarządzanie mechanizmem adresowania grupowego - zdolność

zarządzanie mechanizmem adresowania grupowego - zdolność

do nadawania wspólnego adresu grupowego wielu urządzeniom

do nadawania wspólnego adresu grupowego wielu urządzeniom

oraz dodawania i usuwania urządzeń z grupy.

oraz dodawania i usuwania urządzeń z grupy.

Mechanizm bindowania

Mechanizm bindowania



Mechanizm bindowania

Mechanizm bindowania

(ang. binding)

(ang. binding)

polega na

polega na

tworzeniu logicznego połączenia pomiędzy

tworzeniu logicznego połączenia pomiędzy

punktami końcowymi zdefiniowanymi w obrębie

punktami końcowymi zdefiniowanymi w obrębie

struktury aplikacji jednego urządzenia, a

struktury aplikacji jednego urządzenia, a

punktami końcowymi znajdującymi się w innych

punktami końcowymi znajdującymi się w innych

urządzeniach.

urządzeniach.



Możliwe jest łączenie wielu punktów końcowych z

Możliwe jest łączenie wielu punktów końcowych z

jednym.

jednym.

Przykład wykorzystania

Przykład wykorzystania

mechanizmu bindowania

mechanizmu bindowania

Obiekt urządzenia ZigBee

Obiekt urządzenia ZigBee

ZDO

ZDO



Obiekt urządzenia ZigBee reprezentuje podstawową

Obiekt urządzenia ZigBee reprezentuje podstawową

klasę funkcjonalności zapewniającą interfejs

klasę funkcjonalności zapewniającą interfejs

pomiędzy obiektem aplikacji, profilem urządzenia i

pomiędzy obiektem aplikacji, profilem urządzenia i

podwarstwą wsparcia aplikacji.

podwarstwą wsparcia aplikacji.

ZDO jest odpowiedzialny za następujące zadania:

ZDO jest odpowiedzialny za następujące zadania:



inicjalizację podwarstwy wsparcia aplikacji, warstwy

inicjalizację podwarstwy wsparcia aplikacji, warstwy

sieciowej oraz usług związanych z zabezpieczeniami,

sieciowej oraz usług związanych z zabezpieczeniami,



gromadzenie informacji konfiguracyjnych z aplikacji

gromadzenie informacji konfiguracyjnych z aplikacji

końcowych w celu określenia oraz

końcowych w celu określenia oraz

zaimplementowania usług rozpoznawania,

zaimplementowania usług rozpoznawania,

zarządzania siecią oraz mechanizmami zabezpieczeń

zarządzania siecią oraz mechanizmami zabezpieczeń

i bindowania.

i bindowania.

Obiekt urządzenia ZigBee

Obiekt urządzenia ZigBee

ZDO

ZDO



ZDO stanowi publiczny interfejs do obiektów

ZDO stanowi publiczny interfejs do obiektów

aplikacji umożliwiając im kontrolę nad

aplikacji umożliwiając im kontrolę nad

urządzeniami i funkcjami sieciowymi takimi jak

urządzeniami i funkcjami sieciowymi takimi jak

funkcje rozpoznawania urządzeń lub usług,

funkcje rozpoznawania urządzeń lub usług,

zarządzanie mechanizmem bindowania oraz

zarządzanie mechanizmem bindowania oraz

zabezpieczeń.

zabezpieczeń.



Obiekt urządzenia ZigBee komunikuję się z niższą

Obiekt urządzenia ZigBee komunikuję się z niższą

częścią stosu poprzez punkt końcowy o adresie 0.

częścią stosu poprzez punkt końcowy o adresie 0.

Rozpoznawanie urządzeń

Rozpoznawanie urządzeń



Proces rozpoznawania urządzeń pozwala na

Proces rozpoznawania urządzeń pozwala na

wzajemną identyfikację węzłów sieci. Standard

wzajemną identyfikację węzłów sieci. Standard

definiuje dwie formy prośby o identyfikację: prośba o

definiuje dwie formy prośby o identyfikację: prośba o

16-bitowy adres sieciowy oraz prośba o rozszerzony

16-bitowy adres sieciowy oraz prośba o rozszerzony

64-bitowy adres IEEE.

64-bitowy adres IEEE.



Żądanie pierwszego typu wysyłana jest w trybie

Żądanie pierwszego typu wysyłana jest w trybie

rozgłoszeniowym i w polu danych zawiera adres

rozgłoszeniowym i w polu danych zawiera adres

IEEE.

IEEE.



W przypadku żądania drugiego typu znany jest adres

W przypadku żądania drugiego typu znany jest adres

sieciowy dlatego też prośba kierowana jest tylko pod

sieciowy dlatego też prośba kierowana jest tylko pod

ten konkretny adres.

ten konkretny adres.

Rozpoznawanie usług

Rozpoznawanie usług



Proces rozpoznawania usług pozwala na

Proces rozpoznawania usług pozwala na

rozpoznanie możliwości jednego urządzenia przez

rozpoznanie możliwości jednego urządzenia przez

inne urządzenie.

inne urządzenie.



Mechanizm ten jest możliwy dzięki zastosowaniu

Mechanizm ten jest możliwy dzięki zastosowaniu

deskryptorów opisujących węzły sieci.

deskryptorów opisujących węzły sieci.



Rozpoznanie usług może odbyć się na dwa

Rozpoznanie usług może odbyć się na dwa

sposoby: poprzez wysłanie zapytania o deskryptory

sposoby: poprzez wysłanie zapytania o deskryptory

do konkretnego urządzenia lub poprzez przesłanie

do konkretnego urządzenia lub poprzez przesłanie

zestawu deskryptorów i oczekiwanie na odpowiedź

zestawu deskryptorów i oczekiwanie na odpowiedź

od urządzeń, które pasują do przesłanego opisu.

od urządzeń, które pasują do przesłanego opisu.

Struktura aplikacji

Struktura aplikacji



Struktura aplikacji zdefiniowana w standardzie

Struktura aplikacji zdefiniowana w standardzie

ZigBee stanowi środowisko, w którym urządzenia

ZigBee stanowi środowisko, w którym urządzenia

przechowują obiekty aplikacji.

przechowują obiekty aplikacji.



Możliwe jest zdefiniowanie maksymalnie 240

Możliwe jest zdefiniowanie maksymalnie 240

różnych obiektów aplikacji wewnątrz jednego

różnych obiektów aplikacji wewnątrz jednego

urządzenia. Obiekty te są identyfikowane za

urządzenia. Obiekty te są identyfikowane za

pomocą adresów punktów końcowych od 1 do 240.

pomocą adresów punktów końcowych od 1 do 240.

Dodatkowo każde urządzenie posiada dwa punkty

Dodatkowo każde urządzenie posiada dwa punkty

końcowe: punkt o adresie 0 jest zarezerwowany dla

końcowe: punkt o adresie 0 jest zarezerwowany dla

komunikacji z obiektem urządzenia ZigBee ZDO, a

komunikacji z obiektem urządzenia ZigBee ZDO, a

punkt o adresie 255 jest zarezerwowany dla trybu

punkt o adresie 255 jest zarezerwowany dla trybu

adresowania rozgłoszeniowego

adresowania rozgłoszeniowego

(ang. broadcast)

(ang. broadcast)

.

.

Profil aplikacji

Profil aplikacji



Profil aplikacji definiuje funkcjonalność

Profil aplikacji definiuje funkcjonalność

urządzenia.

urządzenia.

Jest to pewien zestaw parametrów oraz

Jest to pewien zestaw parametrów oraz

wiadomości przeznaczonych do sterowania

wiadomości przeznaczonych do sterowania

procesami związanymi

procesami związanymi

z tematyką profilu.

z tematyką profilu.



Urządzenie może obsługiwać wiele profili.

Urządzenie może obsługiwać wiele profili.



Konsorcjum ZigBee Alliance jest odpowiedzialne

Konsorcjum ZigBee Alliance jest odpowiedzialne

za tworzenie profili oraz nadawanie im

za tworzenie profili oraz nadawanie im

odpowiednich identyfikatorów.

odpowiednich identyfikatorów.

Deskryptory ZigBee

Deskryptory ZigBee



Urządzenia ZigBee opisywane są za pomocą

Urządzenia ZigBee opisywane są za pomocą

deskryptorów.

deskryptorów.



Standard definiuje pięć deskryptorów z których trzy

Standard definiuje pięć deskryptorów z których trzy

są obowiązkowe dla każdego urządzenia, a dwa są

są obowiązkowe dla każdego urządzenia, a dwa są

opcjonalne.

opcjonalne.