ZigBee xususiyatlari qanday - Amaliy mashg‘ulot IoT qurilmalari bilan ishlash Ishdan maqsad: IoT qurilmalari bilan...

ZigBee xususiyatlari qanday?
Simsiz aloqa texnologiyasi sifatida ZigBee quyidagi xususiyatlarga ega:
1. Kam quvvat iste'moli: ZigBee-ning kam uzatish tezligi tufayli uzatish kuchi
atii 1 mVt ni tashkil qiladi va uxlash rejimi qabul qilinadi, quvvat sarfi past,
shuning uchun ZigBee qurilmasi juda tejamkor. ZigBee qurilmalari faqat
ikkita beshinchi batareyalar bilan 6 oydan 2 yilgacha umr ko'rishi mumkinligi
taxmin qilinmoqda, bu esa boshqa simsiz qurilmalardan foydalana olmaydi.
2. Kam kechikish: aloqa uzilishlari va uyqu holatidagi kechikish juda past.
Qidiruv qurilmasining odatiy kechikishi - 30mm, uyquni faollashtirish vaqti -
15ms, faol qurilmadagi kanalga kirish kechikishi - 15ms. Shuning uchun
ZigBee texnologiyasi vaqtni tanqidiy simsiz boshqarish (masalan, sanoat
nazorati dasturlari) bilan ishlaydigan dasturlar uchun javob beradi.
3. Katta tarmoq sig'imi : Zigbi shlyuzi tarmog'iga 80 tagacha moslama va bitta
usta moslama joylashishi mumkin va tarmoq tarkibi moslashuvchan.
4. Ishonchli: To'qnashuvni oldini olish strategiyasi qabul qilingan va aloqa
xizmatlari uchun ajratilgan vaqt oralig'i ajratilgan tarmoqli kengligini talab
qiladigan, raqobat va uzatiladigan ma'lumotlarning to'qnashuvidan qochgan
holda ajratilgan. MAC qatlami ma'lumotlar uzatishning to'liq tasdiqlangan
rejimidan foydalanadi va har bir uzatiladigan paket qabul qiluvchidan tasdiqni
kutishi kerak. Agar transfer paytida muammo bo'lsa, uni qayta yuborishingiz
mumkin.
5. Xavfsizlik
:
ZigBee
autentifikatsiya
va
autentifikatsiyani
qo'llabquvvatlaydigan Cyclic Redundancy Check (CRC) asosida paketlarning
yaxlitligini tekshirish funktsiyasini ta'minlaydi. Har bir dastur xavfsizlik
xususiyatlarini moslashuvchan ravishda aniqlay oladi.
ZigBee simsiz uzatish texnologiyasi
Ma'lumotlarni simsiz uzatish ZigBee texnologiyasi bozorga BlueTooth va Wi-Fi
simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyalari paydo bo'lgandan keyin kiritilgan.
ZigBee texnologiyasining paydo bo'lishi, birinchi navbatda, ba'zi ilovalar uchun
(masalan, yoritish yoki garaj eshiklarini masofadan boshqarish yoki datchiklardan
ma'lumotlarni o'qish uchun) simsiz uzatish texnologiyasini tanlashning asosiy
mezonlari apparatning kam quvvat sarflanishi va uning arzonligi bilan bog'liq. Bu
past tarmoqli o'tkazuvchanlikka olib keladi, chunki aksariyat hollarda datchiklar
o'rnatilgan batareyadan ishlaydi, uning ishlash muddati bir necha oy va hatto
yillardan oshishi kerak. Aks holda, har oy garaj eshigi ochiladigan datchik uchun
batareyani almashtirish foydalanuvchining simsiz texnologiyalarga bo'lgan
munosabatini tubdan o'zgartiradi. O'sha paytda mavjud bo'lgan BlueTooth va Wi-Fi
simsiz texnologiyalari ushbu mezonlarga javob bermay, yuqori tezlikda
ma'lumotlarni uzatishni ta'minlab, quvvat sarfini va apparat xarajatlarini yuqori
darajada ta'minladi. 2001 yilda IEEE 802.15 № 4 ishchi guruhi quyidagi talablarga
javob beradigan yangi standartni yaratish ustida ish boshladi:
•
simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini amalga oshiradigan apparatning
juda kam quvvat sarfi (batareyaning ishlash muddati bir necha oydan bir
necha yilgacha bo'lishi kerak);
•
axborot uzatish past tezlikda amalga oshirilishi kerak;
•
apparatning arzonligi.
Natijada IEEE 802.15.4 standarti ishlab chiqildi. Ko'pgina nashrlarda IEEE 802.15.4
standarti ZigBee texnologiyasiga ishora qiladi va aksincha, ZigBee IEEE 802.15.4
standartidir. Biroq, bunday emas. Shakl. 5 IEEE 802.15.4 standarti, ZigBee simsiz
ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi va oxirgi foydalanuvchi o'rtasidagi o'zaro ta'sir
modelini ko'rsatadi.
IEEE 802.15.4 standarti, ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi
va oxirgi foydalanuvchining o'zaro ta'sir modeli.
IEEE 802.15.4 standarti o'zaro ta'sir modelining faqat ikkita pastki
qatlamining o'zaro ta'sirini belgilaydi: fizik qatlam (PHY) va uchta litsenziyasiz
chastota diapazoni uchun radio kirishni boshqarish qatlami: 2,4 gigagerts, 868 MGts
va 915 MGts. 2-jadvalda ushbu chastota diapazonlarida ishlaydigan uskunalarning
asosiy xususiyatlari ko'rsatilgan.
MAC qatlami Carrier Sense Multiple Access to Collision Avoidance
(CSMACA) usuli yordamida radiokanalga kirishni boshqarish, shuningdek
ma'lumotlar tarmog'idan ulanish va uzilishni boshqarish hamda uzatilayotgan
ma'lumotlarning simmetrik himoyasini ta'minlash uchun javobgardir. kalit (AES-
128).
O'z navbatida, ZigBee alyansi tomonidan taklif qilingan ZigBee simsiz
ma'lumotlarni uzatish texnologiyasi o'zaro ta'sir modelining qolgan qatlamlarini
belgilaydi, ular tarmoq sathini, xavfsizlik qatlamini, dastur tuzilmasi qatlamini va
dastur profil qatlamini o'z ichiga oladi. Tarmoq qatlami, ZigBee simsiz
texnologiyasi, qurilmani kashf qilish va tarmoq konfiguratsiyasi uchun javobgardir
va shakl 3da ko'rsatilgan uchta tarmoq topologiyasini qo'llab-quvvatlaydi. 6.
Tarmoq topologiyasining uchta varianti
ZigBee simsiz texnologiyalarini turli xil dasturlarga integratsiyalashuvining
arzonligini ta'minlash uchun IEEE 802.15.4 standartidagi apparatni jismoniy tatbiq
etish ikki versiyada amalga oshiriladi: cheklangan xususiyatli qurilmalar (RFD) va
to'liq ishlaydigan qurilmalar (FFD). Shaklda ko'rsatilgan tarmoq topologiyalaridan
birini amalga oshirishda. 6, tarmoq koordinatori vazifasini bajarishi uchun kamida
bitta FFD qurilmasi talab qilinadi. 3-jadvalda FFD va RFD qurilmalari tomonidan
bajariladigan funktsiyalar berilgan.
Jadval 3. FFD va RFD qurilmalari tomonidan bajariladigan funktsiyalar ro'yxati
RFD moslamalarining arzonligi tarmoq koordinatori yoki FFD qurilmasi bilan o'zaro
aloqani tashkil qilishda funktsiyalar to'plamini cheklash orqali ta'minlanadi. Bu, o'z
navbatida, shaklda ko'rsatilgan o'zaro ta'sir modelining to'liq bajarilmasligida aks
etadi. 5, shuningdek, minimal xotira talablariga ega.
Qurilmalarni RFD va FFDga bo'lishdan tashqari, ZigBee Alliance uchta turdagi
mantiqiy qurilmalarni belgilaydi: ZigBee Koordinatori (Koordinator), ZigBee
Router va ZigBee Terminal Device. Muvofiqlashtiruvchi tarmoqni ishga tushirishni,
tugunlarni boshqarishni amalga oshiradi, shuningdek tarmoqqa ulangan har bir
tugunning sozlamalari to'g'risidagi ma'lumotlarni saqlaydi. ZigBee yo'riqchisi
tarmoq orqali yuborilgan xabarlarni bitta tugundan ikkinchisiga yo'naltirish uchun
javobgardir. Terminal qurilmasi deganda tarmoqqa ulangan har qanday terminal
qurilmasi tushuniladi. Yuqorida muhokama qilingan RFD va FFD qurilmalari aniq
terminal qurilmalaridir. Tarmoq qurishda mantiqiy qurilmaning turi oxirgi
foydalanuvchi tomonidan ZigBee alyansi tomonidan taklif qilingan ma'lum bir
profilni tanlash orqali aniqlanadi (5-rasm). "Har birida har biri" topologiyasiga ega
bo'lgan tarmoqni qurishda, bitta tarmoq tugunidan boshqasiga xabarlarni uzatish
turli marshrutlar bo'ylab amalga oshirilishi mumkin, bu esa tarqatilgan tarmoqlarni
(bir nechta kichik tarmoqlarni bitta yirikga - klaster daraxtiga birlashtirib) barpo
etishga imkon beradi. masofa va xabarlarni ishonchli etkazib berishni ta'minlash.
ZigBee tarmog'i orqali uzatiladigan trafik, qoida tariqasida, davriy, vaqti-vaqti bilan
va takrorlanadigan (axborot xabarlarini yuborish orasidagi kichik vaqt oralig'i bilan
ajralib turadi) ga bo'linadi.
Vaqti-vaqti bilan trafik, masalan, simsiz sensorlar yoki hisoblagichlardan masofadan
turib ma'lumot olishlari kerak bo'lgan dasturlar uchun odatiy holdir. Bunday
dasturlarda datchiklardan yoki hisoblagichlardan ma'lumot olish quyidagicha
amalga oshiriladi. Avval aytib o'tganimizdek, ushbu misolda simsiz sensor bo'lgan
har qanday terminal qurilmasi ish vaqtining katta qismi uchun "uyqu" rejimida
bo'lishi va shu bilan juda kam quvvat sarfini ta'minlashi kerak. Axborotni uzatish
uchun terminal qurilmasi ma'lum vaqtlarda "uxlash" rejimidan chiqadi va simsiz
o'lchagich ulangan (ZigBee koordinatori yoki ZigBee yo'riqchisi) tarmoqni
boshqarish moslamasi tomonidan uzatiladigan maxsus signalni (mayoqni) radiodan
qidiradi. Havoda maxsus signal (mayoq) mavjud bo'lganda, terminal qurilmasi
tarmoqni boshqarish moslamasiga ma'lumot uzatadi va darhol keyingi aloqa
seansiga qadar "uxlash" rejimiga o'tadi.
Vaqti-vaqti bilan harakatlanish keng tarqalgan, masalan, masofadan yoritishni
boshqarish moslamalari uchun. Koridorda yoritishni yoqish uchun buyruq yuborish
uchun, old eshikka o'rnatilgan harakat sensori ishga tushirilganda, zarur bo'lgan
vaziyatni tasavvur qiling. Bunday holda buyruq quyidagicha uzatiladi. Tarmoqni
boshqarish moslamasi harakat sensori ishga tushirilishi to'g'risida signal olganda,
terminal qurilmasiga (simsiz kalit) ZigBee simsiz tarmog'iga ulanish uchun buyruq
beradi. Keyin terminal qurilmasi (simsiz kalit) bilan aloqa o'rnatiladi va yoritishni
yoqish buyrug'ini o'z ichiga olgan axborot xabari uzatiladi. Buyruqni olgandan so'ng,
ulanish to'xtatiladi va simsiz kalit ZigBee tarmog'idan uziladi.
Terminal qurilmasini ZigBee tarmog'iga faqat buning uchun zarur bo'lgan
daqiqalarda ulash va ajratish terminal qurilmasining "uxlash" rejimida o'tkazadigan
vaqtini sezilarli darajada oshirishi va shu bilan minimal quvvat sarfini ta'minlashi
mumkin. Maxsus signalni (mayoqni) ishlatish usuli juda ko'p energiya talab qiladi.
Ba'zi dasturlarda, masalan, xavfsizlik tizimlarida datchiklarni ishga tushirish
to'g'risida ma'lumot uzatish deyarli bir zumda va kechiktirmasdan amalga oshirilishi
kerak. Ammo shuni hisobga olishimiz kerakki, ma'lum bir vaqt ichida bir nechta
sensorlar bir vaqtning o'zida "ishlashi" mumkin, bu tarmoqdagi takrorlanadigan
trafikni hosil qiladi. Ushbu hodisaning ehtimoli kichik, ammo xavfsizlik tizimlarida
uni e'tiborsiz qoldirish qabul qilinishi mumkin emas. ZigBee simsiz tarmog'ida bir
vaqtning o'zida bir nechta xavfsizlik sezgichlari (terminal qurilmalari) ishga
tushirilganda simsiz tarmoqqa uzatiladigan xabarlar uchun har bir sensordan
ma'lumotlarni uzatish maxsus ajratilgan vaqt oralig'ida ta'minlanadi. ZigBee
texnologiyasida ajratilgan vaqt oralig'i Kafolatlangan vaqt oralig'i (GTS) deb
nomlanadi. ZigBee texnologiyasida shoshilinch xabarlarni uzatish uchun
kafolatlangan vaqt oralig'ini taqdim etish qobiliyatining mavjudligi bizni ZigBee-da
QoS usulini (xizmat ko'rsatish sifati) amalga oshirish to'g'risida gaplashishga imkon
beradi. Shoshilinch xabarlarni uzatish uchun kafolatlangan vaqt oralig'ini ajratish
tarmoq koordinatori tomonidan amalga oshiriladi (6-rasm, PAN koordinatori).
O'zaro ta'sir modelini amalga oshiradigan ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish
texnologiyasining apparat qismini ishlab chiqishda deyarli barcha ishlab
chiqaruvchilar barcha jihozlarni bitta chipga joylashtirish kontseptsiyasiga rioya
qilishadi. Shakl. 7-da ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini apparatni
amalga oshirish kontseptsiyasi ko'rsatilgan.
ZigBee simsiz ma'lumotlarni uzatish texnologiyasini apparatli amalga oshirish
kontseptsiyasi
Simsiz tarmoqni (masalan, "yulduzcha" topologiyasiga ega tarmoq) ZigBee
texnologiyasi asosida qurish uchun ishlab chiquvchi kamida bitta tarmoq
koordinatorini va kerakli sonli terminal qurilmalarini sotib olishi kerak. Tarmoqni
rejalashtirayotganda, tarmoq koordinatoriga ulangan maksimal faol nuqtalarning
maksimal soni 240 dan oshmasligi kerakligini yodda tuting. Bundan tashqari,
ZigBee chip ishlab chiqaruvchisidan tarmoqni rivojlantirish, sozlash va maxsus
dasturlar va profillar yaratish uchun dasturiy vositalarni sotib olish kerak. ZigBee
chiplarini deyarli barcha ishlab chiqaruvchilari bozorda, odatda, faqat ROM va
RAM miqdorida farq qiluvchi mahsulotlarning butun turini taklif qilishadi. Masalan,
128KB ROM va 8KB operativ xotiraga ega mikrosxemani koordinator, yo'riqnoma
va so'nggi qurilma vazifasini bajarishi uchun dasturlash mumkin.
Har qanday murakkablikdagi simsiz ZigBee tarmoqlarini yaratish uchun dasturiy
ta'minot va texnik vositalar to'plamini o'z ichiga olgan disk raskadrovka to'plamining
yuqori narxi ZigBee texnologiyasining Rossiya bozorida ommaviy tarqalishini
to'xtatuvchi omillardan biridir. Shuni ta'kidlash kerakki, ZigBee simsiz uzatish
texnologiyasining paydo bo'lishi har yili talab oshib borayotgan xususiy uylar va
binolarni aqlli boshqarish tizimini yaratish bo'yicha bozor ehtiyojlariga aniq javob
bo'ldi. Yaqin kelajakda xususiy uylar va binolar uyning hayotini ta'minlash
tizimlarini nazorat qiluvchi va boshqaradigan ko'plab simsiz tarmoq tugunlari bilan
jihozlanadi. Ushbu tizimlarni o'rnatish istalgan vaqtda va qisqa vaqt ichida amalga
oshirilishi mumkin, chunki bu binoda kabel o'tkazishni talab qilmaydi. Keling,
ZigBee texnologiyasini birlashtiradigan dasturlarni sanab o'tamiz:
•
Uylar va binolarning hayotini ta'minlash uchun avtomatizatsiya tizimlari
(elektr rozetkalarini, kalitlarni, reostatlarni va boshqalarni masofadan
boshqarish).
•
Iste'molchilar elektronikasini boshqarish tizimlari.
•
Turli xil hisoblagichlarni (gaz, suv, elektr energiyasi va boshqalar) avtomatik
o'qish tizimlari.
•
Xavfsizlik tizimlari (tutun detektorlari, kirish va xavfsizlik sezgichlari, gaz va
suv oqish detektorlari, harakatlanish detektorlari va boshqalar).
•
Atrof muhitni nazorat qilish tizimlari (harorat, bosim, namlik, tebranish va
boshqalar uchun sensorlar).
•
Sanoat avtomatlashtirish tizimlari.
|