Сети стандарта IEEE 802.15.4, по-видимому, скоро найдут свое применение для автоматизации квартир и офисных зданий

Беспроводные сети стандарта IEEE 802.15.4, которые используются для связи автономных приборов и оборудования, по-видимому, скоро найдут применение и для автоматизации квартир и офисных зданий, мониторинга промышленных предприятий и реализации других проектов, связанных с регистрацией и контролем. Этот стандарт, предполагающий, в частности, низкий уровень энергопотребления, разрабатывает ассоциация, носящая имя ZigBee Alliance.

Первая версия спецификации должна быть выпущена в четвертом квартале. Примерно в это же время ожидается появление нескольких платформ, созданных на базе этого стандарта. Спецификация описывает службы поддержки сети и приложений на основе стандарта IEEE 802.15.4, который регламентирует уровень контроля доступа к носителям и физический уровень. Программное обеспечение ZigBee может быть реализовано в микроконтроллерах для радиочипов в стандарте 802.15.4.

В этом программном обеспечении используется пакет технологий для реализации масштабируемых, самоорганизующихся и самовосстанавливающихся сетей, которые могут поддерживать различные виды трафика. Этот стандарт хорошо подходит для таких приложений, как контроль освещенности, обогрева и охлаждения, для автоматизации, а также для мониторинга медицинской аппаратуры. Своей основной целью альянс ZigBee Alliance считает предоставление масштабируемой, недорогой встроенной инфраструктуры на основе интероперабельных платформ и профилей, обеспечивающей такой характер взаимодействия устройств, который раньше считался практически неосуществимым.

Стандарт ZigBee определяет три типа устройств: устройства-координаторы ZigBee, устройства-маршрутизаторы ZigBee и оконечные устройства ZigBee. Каждая сеть должна содержать только один координатор ZigBee.

Основная задача координатора заключается в том, чтобы установить параметры для создания сети и запустить процесс настройки, предполагающий, помимо прочего, выбор радиочастотного канала, уникального сетевого идентификатора и набора операционных параметров.

Маршрутизаторы ZigBee могут использоваться для расширения радиуса действия сети, поскольку они способны выполнять функции и ретрансляторов между устройствами, расположенными слишком далеко друг от друга, чтобы взаимодействовать напрямую.

Оконечные устройства ZigBee не участвуют в маршрутизации.

Все эти устройства могут играть и другие роли, если того требует приложение. Как только маршрутизаторы и другие устройства подключаются к сети, они получают информацию о ней от координатора или от любого маршрутизатора, уже задействованного в сети, и на основе этой информации устанавливают свои операционные параметры в соответствии с параметрами сети.

Маршрутизатор ZigBee получает блок сетевых адресов, которые он распределяет между подключившимися к сети беспроводными или другими оконечными устройствами.

Маршрутизатор ZigBee использует древовидную маршрутизацию, которая использует древовидную адресацию при принятии решений о маршрутизации. Чтобы сделать маршрутизацию более эффективной, алгоритм ZigBee также позволяет маршрутизаторам использовать сокращения. Каждый маршрутизатор, на котором предполагается использовать сокращения, должен поддерживать таблицу, содержащую пары вида D,N, где D — это адрес цели, а N — адрес следующего устройства на пути к этой цели. Правило маршрутизации просто: «Если есть сокращение — используй его, иначе используй дерево».

Сети ZigBee просты в установке, поскольку они формируются автономно. Более того, сочетание маршрутизации по дереву и маршрутизации на основе таблицы обеспечивает гибкость работы и позволяет предложить разработчикам широкий спектр соотношений цена/производительность, тем самым способствуя достижению целей, которые ставит перед собой альянс ZigBee, а именно: способствовать формированию недорогой, масштабируемой сетевой инфраструктуры.

Как работает ZigBee?

ZigBee определяет характер работы сетей датчиков. Устройства образуют иерархическую сеть, корнем которой является координатор ZigBee. Маршруты могут учитывать иерархию, возможна также оптимизация информационных потоков
  1. Координатор ZigBee определяет сеть и устанавливает для нее оптимальные параметры
  2. Маршрутизаторы ZigBee включаются в сеть либо через координатор ZigBee или через другие, уже входящие в сеть маршрутизаторы
  3. Оконечные устройства могут соединяться с любым маршрутизатором ZigBee или координатором ZigBee
  4. По умолчанию трафик сообщений распространяется по ветвям иерархии
  5. Если маршрутизоры имеют соответствующие возможности, они могут определять оптимизированные маршруты к определенной точке и хранить их для последующего использования в таблицах маршрутизации