# IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4 és una norma que especifica la capa física i la capa d'enllaç de dades del model OSI per a xarxes d'àrea personal sense cables (xarxa sense fil) i baixa velocitat de transmissió. És mantingut pel grup de treball IEEE 802.15 i el va definir l'any 2003.
DIversos protocols de comunicacions utilitzen la norma IEEE 802.15.4 : ZigBee, Thread, WirelessHART, MiWi, SimpliciTI, ISA100.11a.

## Introducció

Característiques principals de la norma IEEE 802.15.4 :
* Orientat a dispositius de baix cost, curt abast (100m en camp obert) i baix consum d'energia (ideal per a dispositius a bateria).
* Baixa potència d'emissió segons normativa del Institut Europeu de Normes de Telecomunicació ETSI 300 220.
* Utilitza una banda sense llicència ISM.
* Fig.1 Xarxa amb topologia en mallaEmpra una topologia de Xarxa en Malla per a aconseguir un major abast (veure Fig.1)
* És un protocol totalment obert, programari lliure.
* Velocitat de transmissió fins a 250 Kb/s.
* Possibles bandes ISM de treball (868/915/2450 MHz)

## Arquitectura

Defineix la capa física i la capa d'enllaç de dades del model OSI com es pot veure a la Fig.1

### Capa física

La capa física (PHY) és on es realitza el servei de transmissió de dades amb les propietats :
* Bandes de freqüència ISM :
** 868.0–868.6 MHz: Europa, només 1 canal de comunicació (2003, 2006, 2011)
** 902–928 MHz: Amèrica del Nord, fins a 10 canals (2003), expandit a 30 canals (2006)
** 2400–2483.5 MHz: tot el món, fins a 16 canals (2003, 2006)
* Velocitat de transmissió de 20 KHZ/40 KHz a les bandes 868/915 MHz i de 250 Kb/s a la banda de 2,4 GHz.
* Modulacions definides : O-QPSK, BPSK, ASK, CSS, UWB i GFSK.

### Capa d'enllaç

La capa d'enllaç (MAC) és on es defineixen les trames i la topologia de xarxa :
* Topologies de xarxa :
** Xarxa en estrella (Fig.2)
** Xarxa punt a punt o peer-to-peer.(Fig.3)
** Xarxes combicació de les dues anteriors.(Fig.4)
* Estructura de la trama, n'hi ha 4 tipus : (Fig.5)
** Trama de dades.
** Trama de beacon.
** Trama de reconeixement.
** Trama de comanda.

## Versions

* IEEE 802.15.4a : (formalment anomenada IEEE 802.15.4a-2007) va ser un afegit a IEEE 802.15.4-2006 especificant capes físiques addicionals. Va ser fusionada a la versió IEEE 802.15.4-2011.
* IEEE 802.15.4e : (formalment anomenada IEEE 802.15.4e-2012) va ser un afegit a IEEE 802.15.4-2006 especificant suport al sector industrial i compatibilitat amb la WPAN xinesa.

## Circuits integrats per a implementar IEEE 802.15.4

* IC de Texas Instruments: CC2520, CC2630, CC2531, CC2533, CC2538
* IC de NXP: JN5161, JN5164, JN5168, JN5169, JN5174, JN5174,JN5178, JN5179 Arxivat 2017-01-16 a Wayback Machine.
* IC de Microchip: MRF24J40, MRF24XA Arxivat 2017-01-18 a Wayback Machine., ATSAMR21E16A, ATSAMR21E17A, ATSAMR21E17A, ATmega128RFR2, ATmega644RFR2, ATmega64RFR2, ATmega128RFA1
* IC de Silicon labs: EFR32MG, EM358x, EM359x, EM35x, EM34x
* IC de qorvo: RF6525, RF6535, RF 6545, RF6555, RF6575, RFFM6204, RFFM6205
* IC de Lapis secimonductor: ML7246, ML7266, ML7275 Arxivat 2017-01-16 a Wayback Machine.
Comparativa de paràmetres:
NA: No Aplica
| IC | Transceptor CPU+Transceptor | Protocols | CPU | Flaix (màx) | RAM | E2PROM | OTA | Freqüència Cristall MHz | Seguretat | Perifèrics | E/S | Tempo- ritzadors | ADC | Consum Rx | Consum Tx | Sensibilitat Rx | Encapsulat | Consulta |
| CC2520 | Transceptor | ZigBee 6LowPAN | NA | NA | NA | NA | NA | 32 | NA | NA | NA | NA | NA | 18,5mA | 5 dBm | -98 dBm | VQFN | 2017 |
| CC2630 | CPU+Transceptor | ZigBee | ARM Cortex-M3 | 128KB | 30K | - | Sí | 48 | 128-bit AES | I2C I2S UART DMA RTC | 10-31 | 12 | 8 | 5,9mA | 5 dBm | -100 dBm | VQFN | 2017 |
| CC2630 | CPU+Transceptor | ZigBee 6LowPAN | 8051 | 256KB | 8K | - | Sí | 48 | 128-bit AES | USB DMA USART SPI | 21 | 2 | 8 | 20,5mA | 4,5 dBm | -98 dBm | QFN40 | 2017 |
| CC2531 | CPU+Transceptor | ZigBee 6LowPAN | 8051 | 256KB | 8K | - | No | 24 | 128-bit AES | USB DMA USART SPI | 19 | 2 | 8 | 20mA | 4,5 dBm | -98 dBm | QFN40 | 2017 |
| CC2533 | CPU+Transceptor | ZigBee | 8051 | 96KB | 6K | - | Sí | 48 | 128-bit AES | USB DMA USART SPI | 23 | 2 | 8 | 20mA | 4,5 dBm | -98 dBm | QFN40 | 2017 |
| CC2538 | CPU+Transceptor | ZigBee | ARM Cortex-M3 | 512KB | 32KB | - | Sí | 24 | AES128/ 256 SHA2 ECC 128/ 256 RSA | USB DMA USART SPI SSI I2C | 32 | 12 | 8 | 20mA | 7 dBm | -97 dBm | QFN | 2017 |
| JN5179 Arxivat 2017-01-16 a Wayback Machine. | CPU+Transceptor | ZigBee 6LowPAN | ARM Cortex-M3 | 512KB | 32KB | 4KB | Sí | 32 | 128-bit AES | PWM UART SPI I2C | 18 | 6 | 6 | 12,5mA | 10 dBm | -96 dBm | HVQFN40 | 2017 |
| ATmega2564RFR2 | CPU+Transceptor | ZigBee | RISC | 256KB | 32KB | 8KB | Sí | 16 | AES | PWM RTC USART SPI | 35 | 6 | 7 | 10,1mA | 3,5dBm | -100 dBm | 48 QFN | 2017 |
| EFR32MG | CPU+Transceptor | ZigBee 6LowPAN Thread Bluetooth LE | ARM Cortex-M4 | 256KB | 32KB | - | Sí | 40 | AES256/128 Hardware Crypto Accelerator with ECC, SHA-1, SHA-2 | UART SPI IrDA I2S RTC DMA I2C | 31 | 7 | 1 | 9,8mA | 19,5 dBm | -94 dBm | 48 QFN | 2017 |
| EM358x | CPU+Transceptor | ZigBee Thread | ARM Cortex-M3 | 512KB | 32KB | - | Sí | 12 | AES 128 hardware encryption engine with true random number generator | UART SPI USB DMA TWI | 32 | 2 | 1 | 27mA | 8 dBm | -100 dBm | 48 QFN | 2017 |

## Referències

* ↑ «IInstitute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) IEEE 802» (en anglès). [Consulta: 3 novembre 2016].
* ↑ «Norma IEEE 802.15.4» (en anglès). Arxivat de l'original el 2018-10-24. [Consulta: 2 desembre 2016].
* ↑ «Definició IEEE 802.15.4» (en anglès). Arxivat de l'original el 2020-09-23. [Consulta: 2 desembre 2016].
* ↑ Karapistoli, E.; Pavlidou, F. N.; Gragopoulos, I.; Tsetsinas, I. «An overview of the IEEE 802.15.4a Standard». IEEE Communications Magazine, 48, 1, 01-01-2010, pàg. 47–53. DOI: 10.1109/MCOM.2010.5394030. ISSN: 0163-6804.
* ↑ «IEEE 802.15.4e WPAN Task Group» (en anglès). http://www.ieee802.org/.+[Consulta: 14 juliol 2017].

## Vegeu també

* Protocol ZigBee
* Protocol Thread
* Protocol MiWi.
* Protocol SimpliciTI
* Protocol WirelessHART