Что такое ZigBee?

Zigbee — это спецификация на основе IEEE 802.15.4 для набора высокоуровневых протоколов связи, используемых для создания персональных сетей с помощью маломощных цифровых радиомодулей малого размера, например, для домашней автоматизации, сбора данных с медицинских устройств и других задач с низким энергопотреблением и низкой пропускной способностью, предназначенная для небольших проектов, требующих беспроводного соединения. Таким образом, Zigbee — это беспроводная ad-hoc сеть с низким энергопотреблением, низкой скоростью передачи данных и малым радиусом действия (персональная зона).

Технология, определяемая спецификацией Zigbee, призвана быть проще и дешевле других беспроводных персональных сетей (WPAN), таких как Bluetooth, или более общих беспроводных сетей, таких как Wi-Fi. Примеры применения включают беспроводные выключатели света, домашние мониторы энергопотребления, системы управления дорожным движением и другое потребительское и промышленное оборудование, требующее беспроводной передачи данных на короткие расстояния с низкой скоростью.

Особенности:

1.Низкое энергопотребление: в режиме низкого энергопотребления (ожидание) две сухие батарейки AAA могут обеспечивать работу одного узла в течение 6–24 месяцев и даже дольше.

2.Низкая стоимость: за счет значительного упрощения протокола (менее 1/10 от Bluetooth) снижаются требования к контроллерам связи; по прогнозам, при использовании 8-битного микроконтроллера 8051 для полнофункционального главного узла требуется 32 КБ кода, для подчиненного — всего 4 КБ, при этом лицензионные отчисления за ZigBee отсутствуют. Цена одного чипа составляет около $2.

3.Низкая скорость передачи данных: ZigBee работает на скоростях от 20 до 250 кбит/с и обеспечивает пропускную способность канала 250 кбит/с (2,4 ГГц), 40 кбит/с (915 МГц) и 20 кбит/с (868 МГц) соответственно, что удовлетворяет потребности приложений с низкой скоростью передачи данных.

4.Малый радиус действия: дальность передачи обычно составляет от 10 до 100 м, а при увеличении мощности передатчика может быть увеличена до 1–3 км. Это расстояние между соседними узлами. При ретрансляции через маршрутизацию и межузловую связь дальность передачи значительно возрастает.

5.Короткая задержка: скорость отклика ZigBee выше, обычно всего 15 мс для перехода из спящего режима в рабочий, и всего 30 мс для подключения узла к сети, что дополнительно экономит энергию. Для сравнения, Bluetooth требуется 3–10 с, а WiFi — 3 с.

6.Высокая емкость: ZigBee может использовать звездообразную, плоскую и ячеистую топологии сети, при этом главный узел управляет несколькими подчиненными узлами (до 254 подчиненных узлов на один главный), а главный узел также может управляться узлами верхнего уровня сети, что позволяет формировать крупные сети до 65 000 узлов.

7.Высокая безопасность: ZigBee предлагает три уровня безопасности: без настроек безопасности, использование списков контроля доступа (ACL) для предотвращения несанкционированного доступа к данным и симметричное шифрование с использованием расширенного стандарта шифрования (AES 128) для гибкого определения атрибутов безопасности.

8.Безлицензионные частотные диапазоны: использование промышленного, научного и медицинского (ISM) диапазона: 915 МГц (США), 868 МГц (Европа), 2,4 ГГц (глобально).