ZigBee Teknologi dens Design, Arkitektur og Applikasjoner
Innholdsfortegnelse
Introduksjon Til ZigBee Wireless Networking Technology
ZigBee Er EN ieee 802.15.4 basert, lav effekt, lav datahastighet som støtter trådløs nettverksstandard, som i utgangspunktet brukes til toveis kommunikasjon mellom sensorer og kontrollsystem. Det er en kort rekkevidde kommunikasjonsstandard Som Bluetooth Og Wi-Fi, som dekker rekkevidde på 10 til 100 meter. Forskjellen er Mens Bluetooth Og Wi-Fi er høy datahastighet kommunikasjonsstandard som støtter overføring av kompleks struktur som media, programvare etc.,
zigbee-Teknologi støtter overføring av enkle data som det fra sensorer. Den støtter lav datahastighet på ca 250 kbps. Driftsfrekvensene er 868 MHz, 902 Til 928 MHz og 2,4 GHz. ZigBee-Teknologi brukes hovedsakelig for applikasjoner som krever lav strøm, lav pris, lav datahastighet og lang batterilevetid.
Les Også: Elektriske kretser / Nettverk og viktige vilkår knyttet til det du må vite
Historie Av Zigbee Teknologi
ZigBee standard ble utviklet Av ZigBee Alliance inkludert Mange store selskaper Som Philips, Mitsubishi Electric, Epson ,Atmel, Texas Instruments, etc. Denne Alliansen ble dannet i 2002 som en ideell organisasjon.
ZigBee-Arkitektur
ZigBee – Nettverksprotokollen følger IEEE 802.15.4 standarder For Fysiske LAG OG MAC-lag, sammen med Egne Nettverks-Og Applikasjonslag.
Figur 1: ZigBee Architecture
Les Også: En Oversikt over Energisparing I Bygninger
Nedenfor er forklaring for hvert lag.
- Fysisk Lag: Dette er det laveste protokolllaget, og er ansvarlig for å kontrollere og aktivere radiotransceiveren, og også for å velge kanalfrekvensen og overvåke kanalen. Det er også ansvarlig for kommunikasjon med radioenhetene. Kommunikasjon av data eller kommandoer gjøres ved Hjelp Av Pakker. HVER Phy Pakke består Av En Synkronisering Header (SHR) (ansvarlig for mottaker synkronisering), Fysisk Header (PHR) (inneholder Informasjon Om Rammelengde) OG PHY nyttelast (levert av øvre lag som en ramme og inkluderer data eller kommando).
- Middels Tilgangskontroll Eller MAC-Lag: det fungerer som et grensesnitt mellom Det Fysiske laget og Nettverkslagene. Det er ansvarlig for generering Av Beacons og synkronisering av enheter I Beacon aktivert nettverk. EN mac-ramme kan være En Beacon-Ramme (brukt Av Koordinator for å overføre Beacons), Dataramme, Bekreftelsesramme eller En Kommandoramme. Den består AV EN Mac Header (inneholder informasjon om sikkerhet og adressering), Variabel lengde størrelse MAC Nyttelast (inneholder data eller kommando) og EN Mac Bunntekst (inneholder 16 bit Ramme sjekk sekvens for data verifisering).
- Nettverkslag: Dette laget forbinder Applikasjonslaget med MAC-laget. Den styrer nettverket dannelse og ruting. Den etablerer et nytt nettverk og velger nettverkstopologien. Nwk-rammen består av Nwk-Header og Nwk-Nyttelast. Overskriften inneholder informasjon om adressering og kontroll på nettverksnivå. NWK Nyttelast inneholder Programmet sublayer ramme.
- Sub Layer For Applikasjonsstøtte: Det gir et sett med tjenester gjennom to enheter-Application SupportData Entity og Application Support Management Entity, til applikasjons-og nettverkslagene. Disse enhetene er tilgjengelige via DERES respektive SERVICE Access Points (SAP)
- Applikasjonslag: Dette er det høyeste laget i nettverket og er ansvarlig for hosting av applikasjonsobjektene som inneholder brukerprogrammer og ZigBee Device Objects (ZDOs). En Enkelt ZigBee-enhet kan inneholde opptil 240 applikasjonsobjekter som styrer og styrer protokolllagene. Hvert applikasjonsobjekt kan bestå av en applikasjonsprofil eller et program, utviklet av brukeren eller zigbee alliance. Søknadsprofilen er ansvarlig for overføring og mottak av data i nettverket. Typen enheter og funksjonen til hver enhet er definert i en applikasjonsprofil. ZigBee – Enhetsobjektene fungerer som et grensesnitt mellom applikasjonsobjekter, enhetsprofiler og Applikasjonsunderlaget.
Nettverkstopologier Av ZigBee
ZigBee Network støtter mange typer topologier, den populære er – stjerne og peer to peer topologier. Hver nettverkstopologi består av tre typer noder-ZigBee Coordinator, ZigBee Router og ZigBee End Device. Koordinatoren utfører oppgaven med å tildele unik adresse til hver enhet i nettverket, initierer og overfører meldinger i nettverket og velger en unik identifikator for nettverket. ZigBee-enheter er av to typer-Full Function Device (Ffd) og Reduced Function Device (RFD)
Figur 2: ZigBee Network Topologies
I En Stjernetopologi Er Koordinatoren den sentrale enheten som initierer og administrerer enheter i nettverket. Hver koordinator velger en unik identifikator, som ikke brukes av noe annet nettverk innenfor sin påvirkningsområde. Hver Enhet kommuniserer Med Koordinatoren. Sluttenhetene er Generelt Rfd-Er som bare kan kommunisere Med Koordinatoren eller FFD.
I Peer To Peer Topologi kan hver ende enhet kommunisere med hverandre plassert i nærheten. Enhetene er Ffder som kan kommunisere direkte med hverandre. Denne typen topologi kan imidlertid inneholde EN RFD som kommuniserer med bare en enhet i nettverket. En Peer To Peer Topologi kan være En Mesh topologi eller En Tre Topologi.
Les Også: AUTOMATISK UPS-systemkoblingsskjema (Nytt Design Veldig enkelt) For Hjem Eller Kontor
Kommunikasjon ved Hjelp Av ZigBee
Overføring av data kan være Mellom En Koordinator og Enhet eller Peer to Peer. Dataoverføring mellom Koordinator og Enhet kan gjøres ved hjelp av to metoder-Beacon Aktivert og Ikke Beacon Aktivert.
i Beacon-Aktivert Nettverk brukes contention free channel access method. Her tildeler Koordinatoren et bestemt tidsluke til hver enhet, kjent Som Garantert Tidsluke (GTS). Her må alle enhetene i nettverket synkroniseres. Dette sikres ved å sende Et Signal Fra koordinatoren til hver enhet (node), slik at hver enhet synkroniserer klokken. Dette kan imidlertid ende opp med å redusere batterilevetiden til enheter når de ikke er i noen annen oppgave enn å synkronisere klokken.
når enheten er synkronisert, kan den overføre data til koordinatoren Ved Hjelp Av Csma-CA-metoden (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance), hvor type okkupasjonssignal bestemmes, eller i gts-tildelingsperioden. Ved å sende en forespørsel sender Koordinatoren tilbake bekreftelsen. For overføring av data Fra Koordinator til enhet, sendes en indikasjon med Beacon-meldingen til enheten. Enheten mottar deretter denne indikasjonen og sender en melding om dataforespørsel. Koordinatoren sender en bekreftelse på denne dataforespørselen og overfører tilsvarende data.
I Ikke-Beacon Nettverk, Koordinatoren ikke overføre Noen Beacon melding. I stedet overfører hver enhet data ved HJELP AV CSMA-CA-metoden i samme frekvenskanal. Enheten overfører dataene så snart kanalen er klar. For overføring av data fra Koordinator til enhet, sender enheten først en dataforespørselsmelding til Koordinatoren, og deretter sender sistnevnte datameldingen med en nulllengde nyttelast, om tilgjengeligheten av data. For ingen ventende data sender Koordinatoren en bekreftelse som angir at ingen data venter.
Les Også: Hva Er Industrielle Kommunikasjonsnettverk? En Oversikt
Applikasjoner Av ZigBee Teknologi
Home Automation: ZigBee teknologi viser seg for å være den mest pålitelige teknologien i å realisere home automation. Ulike applikasjoner som styring og overvåking av energiforbruk, vannstyring, lysstyring etc. har blitt gjort enklere gjennom automatisering Ved Hjelp Av ZigBee teknologi.
Figur 3: ZigBee Home Automation
Industriell Automasjon: ZigBee-baserte RFID-enheter bidrar til å gi pålitelig tilgangsstyring i bransjer. Andre applikasjoner i bransjer inkluderer prosesskontroll, energistyring, personellsporing etc.
Automatisering Av Helsetjenester: et populært eksempel på automatisering av helsetjenester er ekstern helseovervåking. En Person bærer En ZigBee-enhet med en kroppsparameter målesensor som samler helseinformasjonen. Denne informasjonen overføres via ZigBee-nettverket til Internet Protocol (IP) – nettverket og deretter Til Helsepersonell (legen eller sykepleieren), som deretter vil foreskrive riktig medisinering basert på mottatt informasjon.
Du kan også lese: Kraftdistribusjon I Bransjer-Alt Du Trenger Å Vite
Bortsett fra de tre ovennevnte, er Det Mange applikasjoner Av ZigBee-teknologi. Dette er en kort introduksjon om zigbee-teknologi. All annen informasjon om denne teknologien er velkommen i kommentarfeltet nedenfor.
les også:
- Trafikklysstyring Elektronisk Prosjekt ved HJELP AV IC 4017 & 555 Timer
- Arduino Seriell: Seriell Kommunikasjon Av Arduino
- Programmerbare Logiske Styringer (PLC) For Industriell Kontroll