ZigBee技術とは何ですか？

Posted on by admin

ZigBee Technologyその設計、アーキテクチャ、アプリケーション

目次

ZigBeeワイヤレスネットワーキング技術の紹介

ZigBeeは、ieee802.15.4ベースの低電力、低データレートをサポートするワイヤレスネットワーキング規格であり、基本的にセンサーと制御システム間の双方向通信に使用されています。 それは10から100メートルの範囲をカバーするBluetoothおよびWi-Fiのような短距離コミュニケーション標準です。 BluetoothおよびWi-Fiが媒体、ソフトウェア等のような複雑な構造の高いデータ転送速度コミュニケーション標準支持の移動である間、ある相違。,

ZigBeeテクノロジーは、センサーからのそのような単純なデータの転送をサポートしています。 それは約250kbpsの低いデータ転送速度を支えます。 動作周波数は、868MHz、902～928MHz、および2.4GHzです。 ZigBeeの技術は低い電力、安価、低いデータ転送速度および長い電池の寿命を要求する適用のために主に使用される。ZigBee技術とは何ですか？

また読む：電気回路/ネットワークとそれに関連する重要な用語あなたが知っておく必要があります

ZigBeeの技術の歴史

Zigbeeの標準はフィリップス、三菱電機、Epson、Atmel、テキサス-インスツルメンツ、等のような多くの主要な会社を含むZigBeeの同盟によって開発されました。 この提携は、2002年に非営利団体として結成されました。

ZigBeeアーキテクチャ

ZigBeeネットワークプロトコルはIEEE802.15に準拠しています。物理層とMAC層のための4つの標準、および独自のネットワーク層とアプリケーション層。ZigBee技術とは何ですか？

図1:ZigBee Architecture

また読む:建物の省エネの概要

以下は、各層の説明です。

  1. 物理層:これは最も低い議定書層で、無線のトランシーバーを制御し、活動化させ、またチャネルの頻度を選び、チャネルを監視するために責任があります。 また、無線デバイスとの通信も担当します。 データまたはコマンドの通信はパケットを使用して行われます。 各ＰＨ Ｙパケットは、Ｓｈｒ（ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｈ Ｅａｄｅｒ）（受信機の同期を担う）、ＰＨＲ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｈ Ｅａｄｅｒ）（フレーム長に関する情報を含む）およびＰＨ Ｙペイロード（上位層によってフレームとして提供され、データま
  2. 媒体アクセス制御またはMAC層：物理層とネットワーク層の間のインターフェイスとして機能します。 これは、ビーコンの生成とビーコン対応ネットワーク内のデバイスの同期を担当しています。 ＭＡＣフレームは、ビーコンフレーム（ビーコンを送信するためにコーディネータによって使用される）、データフレーム、確認フレーム、またはコマンドフレームであり得る。 これは、MACヘッダー（セキュリティとアドレッシングに関する情報を含む）、可変長サイズMACペイロード（データまたはコマンドを含む）、およびMACフッター（データ検証のための16ビットフレームチェックシーケンスを含む）で構成されています。
  3. ネットワーク層：この層は、アプリケーション層とMAC層を接続します。 これは、ネットワークの形成とルーティングを管理します。 新しいネットワークを確立し、ネットワークトポロジを選択します。 ＮＷＫフレームは、ＮｗｋヘッダとＮｗｋペイロードで構成される。 ヘッダーには、ネットワークレベルのアドレス指定と制御に関する情報が含まれています。 NWKペイロードには、アプリケーションサブレイヤーフレームが含まれています。
  4. Application Support Sub Layer:Application SupportData EntityとApplication Support Management Entityの二つのエンティティを介して、アプリケーション層とネットワーク層に一連のサービスを提供します。 これらのエンティティは、それぞれのサービスアクセスポイント(SAP)
  5. アプリケーション層を介してアクセスされます: これはネットワークの最上位層であり、ユーザーアプリケーションとZigBee Device Objects(ZDOs)を保持するアプリケーションオブジェクトをホストする役割を果たします。 単一のZigBeeデバイスには、プロトコル層を制御および管理する最大240個のアプリケーションオブジェクトを含めることができます。 各アプリケーションオブジェクトは、ユーザーまたはZigBee allianceによって開発された1つのアプリケーションプロファイルまたはプログラムで構成できます。 アプリケーションプロファイルは、ネットワーク内のデータの送受信を担当します。 デバイスのタイプと各デバイスの機能は、アプリケーションプロファイルで定義されます。 ZigBeeデバイスオブジェクトは、アプリケーションオブジェクト、デバイスプロファイル、およびアプリケーシ

ZigBeeのネットワークトポロジ

ZigBeeネットワークは、多くのタイプのトポロジをサポートしています。 各ネットワークトポロジは、ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Deviceの三つのタイプのノードで構成されています。 コーディネーターは、ネットワーク内の各デバイスに一意のアドレスを割り当てるタスクを実行し、ネットワーク内のメッセージを開始および転送し、ネットワー ZigBeeデバイスには、フルファンクションデバイス(FFD)と縮小機能デバイス(RFD)ZigBeeネットワークトポロジ

図2:ZigBeeネットワークトポロジ

スタートポロジでは、コーディネータ 各コーディネーターは一意の識別子を選択しますが、この識別子はその影響領域内の他のネットワークでは使用されません。 各エンドデバイスはコーディネータと通信します。 エンドデバイスは、一般に、コーディネータまたはFFDとのみ通信できるRfdです。

ピアツーピアトポロジでは、各エンドデバイスは、その近傍に配置された相互に通信することができます。 装置は互いに直接伝達し合うことができるFFDsです。 ただし、このタイプのトポロジには、ネットワーク内の1つのデバイスのみと通信するRFDを含めることができます。 ピアツーピアトポロジは、メッシュトポロジまたはツリートポロジにすることができます。

また読まれる:家またはオフィスのための自動UPSシステム配線の回路図（非常に簡単な新しい設計）ZigBeeを使用して

コミュニケーション

データの移動はコーデ コーディネータとデバイス間のデータ転送は、ビーコン有効と非ビーコン有効の二つの方法を使用して行うことができます。

ビーコン対応ネットワークでは、競合のないチャネルアクセス方法が使用されます。 ここで、コーディネータは、Guaranteed Time Slot(GTS)と呼ばれる特定のタイムスロットを各デバイスに割り当てます。 ここでは、ネットワーク内のすべてのデバイスを同期する必要があります。 これは、コーディネータから各デバイス（ノード）にビーコン信号を送信して、各デバイスがそのクロックを同期させることによって保証されます。 しかし、これは、クロックを同期させる以外のタスクではないときに、デバイスのバッテリ寿命を短縮する可能性があります。

デバイスが同期されると、占有信号の種類が決定される、またはGTS割り当て期間中に、Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance(CSMA-CA)メソッドを使用して、コーディネータにデータを送信 要求を送信すると、コーディネーターは確認応答を送り返します。 コーディネータからデバイスへのデータの転送のために、指示はビーコンメッセージと共にデバイスに送信される。 次に、デバイスはこの指示を受信し、データ要求メッセージを送信します。 コーディネータは、このデータ要求受領の確認を送信し、対応するデータを転送します。

非ビーコンネットワークでは、コーディネーターはビーコンメッセージを送信しません。 むしろ、各デバイスは、同じ周波数チャネルでCSMA-CA方式を使用してデータを送信する。 デバイスは、チャネルがクリアされるとすぐにデータを送信します。 コーディネータからデバイスへのデータの転送のために、デバイスは最初にコーディネータにデータ要求メッセージを送信し、次に後者は、データの可用性に、null長のペー 保留中のデータがない場合、コーディネーターは保留中のデータがないことを示す確認応答を送信します。

また読む：産業通信ネットワークとは何ですか？ 概要

ZigBee技術の応用

ホームオートメーション：ZigBee技術は、ホームオートメーションを実現する上で最も信頼性の高い技術であることが証明されています。 異なった適用はエネルギー消費、水管理、光量制御等を制御し、監視することを好みます。 ZigBee技術を使用した自動化によって容易にされています。ZigBee Home Automation

図3:ZigBee Home Automation

産業オートメーション:ZigBeeベースのRFIDデバイスは、業界で信頼性の高いアクセス管理を提供します。 企業の他の適用は等を追跡するプロセス制御、エネルギー管理、人員を含んでいます。

ヘルスケア自動化:ヘルスケア自動化の一般的な例は、リモートヘルス監視です。 人は健康情報を集めるボディ変数測定センサーが付いているZigBee装置を身に着けている。 この情報は、ZigBeeネットワーク上でインターネットプロトコル（IP）ネットワークに送信され、その後、医療従事者（医師または看護師）に送信され、受信した情報に基づ

また読むことができます：産業における電力配分–あなたが知る必要があるすべて

上記の三つ以外にも、ZigBee技術の多くのアプリケーションがあります。 これはZigBee技術についての簡単な紹介です。 この技術に関するその他の情報は、以下のコメントセクションで歓迎されています。

も読む:

  • IC4017を使用して信号制御電子プロジェクト&555タイマー
  • Arduinoの連続:Arduinoによるシリアル通信
  • 産業制御のためのプログラマブルロジックコントローラ（PLC）

Related Posts

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。