ZigBee

Standard ZigBee je u IEEE veden pod označením 802.15.4 WPAN Low Rate. Jeho primárním úkolem je poskytnout co nejjednodušší prostředek pro bezdrátové spojení se zaměřením na velmi nízkou spotřebou a to tak nízkou, aby zařízení vydrželo s běžnými tužkovými bateriemi i několik měsíců (a dokonce i let) v provozu.

O rozvoj a podporu standardu se stará ZigBee Aliance a sdružuje přední výrobce elektronických součástek. V současné době má sdružení přes 120 členů a mezi hlavní patří společnosti Philips, Motorola, Samsung, Freescale Semicoductor, Ember, Invensys Mitsubishi Electric Corporation a Honeywell.

Rozdíly oproti Bluetooth

Rychlost

• Maximální rychlost dosahovaná u ZigBee je závislá na použitém pásmu.
  2,4 GHz – 250 kbit/s
  868 MHz – 20 kbit/s
  915 MHz – 40 kbit/s
  

Dosah

• Původní záměr byl zprostředkovat spojení pouze do vzdálenosti 10 m, ZigBee však umožňuje komunikaci až do vzdálenosti 75 m.

Spotřeba

• Nejdůležitější pro Zigbee je nízká spotřeba a té je dosahováno především díky použití metody přímo rozprostřeného spektra (DSSS), narozdíl od frekvenčních skoků u Bluetooth. Zařízení také mohou přejít do stavu takzvané hibernace, kdy modul jen naslouchá, a snížit tak spotřebu na pouhý jeden či dva mikroampéry (Bluetooth potřebuje 100 mikroampérů).

Určení

• Technologie je určena zejména pro malé domácí, senzorové a automobilové sítě. Velká část .

Zabezpečení

• Pro zabezpečení je možné volitelně použít kódování komunikace za pomocí AES 128 (Advanced Encryption Standard).

Fyzická charakteristika

• ZigBee umožňuje pracovat nejen v pásmu 2,4 GHz, ale i v pásmu 915 MHz nebo 868 MHz.
  
  • 2,4-2,4835 GHz (ISM pásmo)
    rozděleno na 16 kanálů s rozestupem 5 MHz
    rychlost 250 kbit/s (4 bity na symbol, 62,5 kBaud)
    modulace 16kový O-QPSK
  • 868,3 MHz
    pouze 1 kanál
    rychlost 20 kbit/s (1 bit na symbol, 20 kBaud)
    modulace diferenciální BPSK
    pouze pro Evropu
  • 902-928 MHz (ISM pásmo)
    rozděleno na 10 kanálů s rozestupem 2 MHz
    rychlost 40 kbit/s (1 bit na symbol, 40 kBaud)
    modulace diferenciální BPSK
    pouze pro Ameriku

Komunikace

• Pro komunikaci se zařízení dělí do tří kategorií: síťový koordinátor, plně funkční a omezeně funkční zařízení.
  • Síťový kordinátor - nejsložitější zařízení, udržuje povědomí o kompletní sítí
  • Plně funkční zařízení (FFD) - podporuje kompletní 802.15.4 funkcionalitu, ideální pro použití jako routeru nebo v bodě spojení s jinou sítí
  • Omezeně funkční zařízení (RFD) - obsahuje pouze limitovanou sadu funkcí pro snížení nákladů a zjednodušení zařízení, zejména pro koncová zažízení

  Propojení

  Síť umožňuje navzájem propojit až neuvěřitelných 65 536 zařízení. V takovéto síti se vyskytuje jeden koordinátor a mnoho FFD a RFD. Jednotlivá zařízení jsou propojena buť přímo přes koordinátora nebo přes FFD. Doba potřebná pro přidání nového člena do sítě je 30 ms, hybernované zařízení se probudí za 15 ms a doba přístupu k aktivnímu zařízení je také 15 ms.

  Rámce

  
  Rámec na MAC vrstvě může být datový, beacon, potvrzovací a nebo příkazový. Obsahuje tak hlavičku, data (pleyload) a zápatí. Na PHY vrstvě je pak přidána vlastní hlavička a také synchronizační údaj. Volitelně může mít síťový koordinátor implementován i super rámec.

  Topologie

  Síť může být typu hvězda (star), kde jsou jednotlivá zařízení připojena přímo na koordinátora.
  
  
  
  Přímo propojované zařízení (peer-to-peer) mohou vytvářet stromy (cluster tree).
  
  
  
  Při kombinaci obou typů vzniká struktura nazývaná clustered stars.