ЗигБее технолошка архитектура и њене примене

У овом данашњем свету комуникације доступни су бројни стандарди комуникације са великом брзином преноса података, али ниједан од њих не испуњава стандарде комуникације сензора и управљачких уређаја. Ови стандарди за комуникацију са великом брзином података захтевају малу кашњење и ниску потрошњу енергије чак и при мањим ширинама опсега. Зигбее технологија доступних власничких бежичних система је јефтина и троши мало енергије, а њене изврсне и изврсне карактеристике чине ову комуникацију најприкладнијом за неколико уграђених апликација , индустријска контрола и кућна аутоматизација итд. Распон Зигбее технологије за удаљености преноса углавном се креће од 10 - 100 метара на основу излаза снаге као и карактеристика околине.

Шта је Зигбее технологија?

Зигбее комуникација је посебно изграђена за контролне и сензорске мреже на ИЕЕЕ 802.15.4 стандарду за бежичне личне мреже (ВПАН), а производ је из Зигбее савеза. Ово стандард комуникације дефинише физички и МАЦ (слој контроле приступа медијима) за руковање многим уређајима на малим брзинама података. Ови Зигбее-ови ВПАН-ови раде на фреквенцијама 868 МХз, 902-928МХз и 2,4 ГХз. Брзина преноса података од 250 кбпс је најпогоднија за периодични, као и за средњи двосмерни пренос података између сензора и контролера.

Шта је Зигбее технологија?

Зигбее је мрежа мрежа ниске цене и снаге која је широко примењена за контролу и надгледање апликација где покрива 10-100 метара у домету. Овај систем комуникације је јефтинији и једноставнији од другог власничког кратког домета бежичне сензорске мреже као Блуетоот х и Ви-Фи.

Зигбее модем

Зигбее подржава различите мрежне конфигурације за мастер за мастер или мастер за славе комуникације. Такође, њиме се може управљати у различитим режимима, што резултира уштедом батерије. Зигбее мреже могу се проширити употребом рутера и омогућавају многим чворовима да се међусобно повезују ради изградње шире мреже.

Историја Зигбее технологије

1990. године су примењене дигиталне радио мреже са самоорганизованим ад хоц. Зигбее спецификација попут ИЕЕЕ 802.15.4-2003 одобрена је 2004. године, 14. децембра. Спецификацију 1.0 најавио је Зигбее Аллианце 2005. године, 13. јуна, под називом Спецификација ЗигБее 2004.

Библиотека кластера

2006. године, септембра, објављена је Спецификација Зигбее 2006 заменом стека из 2004. Дакле, ова спецификација углавном замењује структуру пара кључ / вредност, као и поруку која се користи у стеку из 2004. године кроз библиотеку кластера.

Библиотека укључује скуп доследних наредби, планираних испод група које се називају кластерима са именима попут Аутоматизација куће, Паметна енергија и Светлосна веза ЗигБее-а. 2017. године библиотека је преименована у Дотдот од стране Зигбее Аллианце и најављена као нови протокол. Дакле, овај Дотдот је радио за приближно све Зигбее уређаје као задати слој апликације.

Зигбее Про

2007. године Зигбее Про попут Зигбее 2007 је финализован. То је једна врста уређаја који ради на застарелој Зигбее мрежи. Због разлика у опцијама рутирања, ови уређаји би требало да се претворе у ЗЕД-ове који не усмеравају или Зигбее крајње уређаје (ЗЕД) на застарелој Зигбее мрежи. Застарели Зигбее уређаји морају се претворити у Зигбее крајње уређаје на мрежи Зигбее Про. Функционише кроз 2,4 ГХз ИСМ опсег, као и под-ГХз опсег.

Како функционише Зигбее технологија?

Зигбее технологија ради са дигиталним радио уређајима омогућавајући различитим уређајима да међусобно комуницирају. Уређаји који се користе у овој мрежи су рутер, координатор као и крајњи уређаји. Главна функција ових уређаја је да испоручују упутства и поруке од координатора до крајњих уређаја као што је сијалица.

У овој мрежи је координатор најважнији уређај који је постављен на почетку система. За сваку мрежу постоји само један координатор који се користи за обављање различитих задатака. Они бирају одговарајући канал за скенирање канала, као и проналазак најприкладнијег уз минималне сметње, додељују ексклузивни ИД као и адресу сваком уређају у мрежи, тако да се поруке у супротном могу преносити у мрежу .

Усмеривачи су распоређени између координатора као и крајњих уређаја који су одговорни за усмеравање порука између различитих чворова. Рутери добијају поруке од координатора и чувају их док њихови крајњи уређаји не дођу у ситуацију да их преузму. Они такође могу да дозволе другим крајњим уређајима, као и рутерима да повежу мрежу

У овој мрежи, малим информацијама могу да управљају крајњи уређаји комуникацијом са родитељским чвором попут рутера или координатора заснованог на типу Зигбее мреже. Крајњи уређаји не разговарају директно једни преко других. Прво, сав саобраћај може да се усмери ка родитељском чвору попут рутера, који држи ове податке све док пријемни крај уређаја не дође у ситуацију да то сазна. Крајњи уређаји се користе за тражење порука које чекају од родитеља.

Зигбее архитектура

Структура система Зигбее састоји се од три различите врсте уређаја као што су Зигбее координатор, рутер и крајњи уређај. Свака Зигбее мрежа мора се састојати од најмање једног координатора који делује као корен и мост мреже. Координатор је одговоран за руковање и чување информација током извођења операција пријема и преноса података.

Зигбее усмеривачи делују као посреднички уређаји који омогућавају да подаци прелазе тамо-амо кроз њих до других уређаја. Крајњи уређаји имају ограничену функционалност за комуникацију са родитељским чворовима тако да се батерија штеди како је приказано на слици. Број рутера, координатора и крајњих уређаја зависи од врсте мрежа као што су звездане, стабласте и мрежасте мреже.

Архитектура Зигбее протокола састоји се од низа различитих слојева где ИЕЕЕ 802.15.4 је дефинисан физичким и МАЦ слојевима, док се овај протокол довршава акумулирањем сопствених мрежних и апликативних слојева Зигбее-а.

ЗигБее Тецхнологи Арцхитецтуре

Физички слој : Овај слој врши модулацију и демодулацију након преноса и пријема сигнала. Фреквенција, брзина преноса података и број канала овог слоја дати су у наставку.

МАЦ слој : Овај слој је одговоран за поуздан пренос података приступањем различитим мрежама са избегавањем колизије вишеструког приступа носиоца (ЦСМА). Ово такође преноси светионичке оквире за синхронизацију комуникације.

Мрежни слој : Овај слој брине о свим мрежним операцијама као што су постављање мреже, веза крајњег уређаја и прекид везе са мрежом, рутирање, конфигурације уређаја итд.

Подслој за подршку апликацијама : Овај слој омогућава услуге неопходне објектима Зигбее уређаја и објектима апликација да се повежу са мрежним слојевима за услуге управљања подацима. Овај слој је одговоран за подударање два уређаја у складу са њиховим услугама и потребама.

Оквир примене : Пружа две врсте услуга преноса података као пар кључ / вредност и генеричке услуге порука. Генеричка порука је структура коју дефинише програмер, док се пар кључ / вредност користи за добијање атрибута унутар објеката апликације. ЗДО пружа интерфејс између апликационих објеката и АПС слоја у Зигбее уређајима. Одговорна је за откривање, покретање и везивање других уређаја за мрежу.

Зигбее начини рада и његове топологије

Двосмерни Зигбее подаци преносе се у два режима: режим без светионика и режим рада са пратиоцима. У моду светионика, координатори и рутери непрекидно надгледају активно стање долазних података, па се троши више енергије. У овом режиму рутери и координатори не спавају, јер се било који чвор у било ком тренутку може пробудити и комуницирати.

Међутим, потребно је више напајања и његова укупна потрошња енергије је мала, јер је већина уређаја у мрежи неактивно дуже време. У режиму светионика, када нема комуникације података са крајњих уређаја, рутери и координатори прелазе у стање мировања. Повремено се овај координатор буди и преноси светионике на рутере у мрежи.

Ове сигналне мреже раде за временске термине, што значи да раде када комуникација резултира нижим циклусима рада и дужим коришћењем батерије. Ови модови Зигбее-а и не-светионика могу да управљају периодичним (подаци сензора), испрекиданим (прекидачи светла) и типовима података који се понављају.

Зигбее топологије

Зигбее подржава неколико мрежних топологија, међутим, најчешће коришћене конфигурације су топологије звезда, мрежа и стабла кластера. Било која топологија се састоји од једног или више координатора. У топологији звезда, мрежа се састоји од једног координатора који је одговоран за покретање и управљање уређајима преко мреже. Сви остали уређаји називају се крајњи уређаји који директно комуницирају са координатором.

Ово се користи у индустрији где су потребни сви крајњи уређаји комуницирају са централним контролером , а ова топологија је једноставна и лака за примену. У топологијама мрежа и стабала, Зигбее мрежа проширена је са неколико рутера где је координатор одговоран за њихово упирање. Ове структуре омогућавају било ком уређају да комуницира са било којим другим суседним чвором ради обезбеђивања сувишности података.

Ако било који чвор не успије, те се топологије аутоматски усмјеравају на друге уређаје. Како је технолошки вишак главни фактор у индустрији, стога се углавном користи мрежаста топологија. У мрежи стабала кластера, сваки кластер се састоји од координатора са чворовима листа, а ти координатори су повезани са родитељским координатором који покреће читаву мрежу.

Због предности Зигбее технологије као што су јефтини и нискоенергетски режими рада и њене топологије, ова комуникациона технологија кратког домета је најпогоднија за неколико апликација у поређењу са другим заштићеним комуникацијама, као што су Блуетоотх, Ви-Фи итд. Неке од ових поређења попут распона Зигбее-а, стандарда итд. дата су у наставку.

Зашто ниске стопе података у Зигбее-у?

Знамо да су на тржишту доступне различите врсте бежичних технологија, као што су Блуетоотх, као и ВиФи који пружа велику брзину података. Али, брзине преноса података у Зигбее-у су мање јер је главна сврха развоја ЗигБее-а његова употреба у бежичној контроли, као и надгледању.

Количина података, као и фреквенција комуникације која се користи у таквим апликацијама, изузетно је мала. Иако је вероватно да ће мрежа попут ИЕЕЕ 802.15.4 постићи високу брзину преноса података, па се Зигбее технологија заснива на мрежи ИЕЕЕ 802.15.4.

Зигбее технологија у ИоТ-у

Знамо да је Зигбее једна врста комуникационе технологије слична Блуетоотх-у, као и ВиФи-у, међутим, постоје и бројне нове мрежне алтернативе у успону, попут Тхреад-а, која је опција за апликације кућне аутоматизације. У већим градовима Вхитеспаце технологије су примењене за случајеве ширег региона заснованог на ИоТ-у.

ЗигБее је спецификација ВЛАН (бежичне локалне мреже) мале снаге. Пружа мање података користећи мање енергије често повезаних уређаја за искључивање батерије. Због тога је отворени стандард повезан преко М2М (машина-машина) комуникације, као и индустријски ИоТ (Интернет ствари).

Зигбее је постао ИоТ протокол који је прихваћен на глобалном нивоу. Већ се такмичи са Блуетоотх-ом, ВиФи-ом и Тхреад-ом.

Зигбее уређаји

Спецификација ИЕЕЕ 802.15.4 Зигбее углавном укључује два уређаја као што су уређаји са пуном функцијом (ФФД) као и уређаји са смањеном функцијом (РФД). ФФД уређај обавља различите задатке који су објашњени у спецификацији и може да усвоји било који задатак у мрежи.

РФД уређај има делимичне могућности, тако да обавља ограничене задатке и овај уређај може да разговара са било којим уређајем у мрежи. Мора да делује, као и да обраћа пажњу унутар мреже. РФД уређај може једноставно разговарати са ФФД уређајем и користи се у једноставним апликацијама као што је управљање прекидачем његовим активирањем и деактивирањем.

У ИЕЕЕ 802.15.4 н / в, Зигбее уређаји играју три различите улоге попут Координатора, ПАН Координатора и Уређаја. Овде су ФФД уређаји координатор као и ПАН координатор, док је уређај РФД / ФФД уређај.

Главна функција координатора је преношење порука. У личној мрежи, ПАН контролер је неопходан контролер и уређај је познат као да уређај није координатор.
ЗигБее стандард може створити три протоколарна уређаја у зависности од Зигбее уређаја, ПАН координатора, координатора и стандардне спецификације ЗигБее-а попут координатора, рутера и крајњег уређаја о којима ће бити речи у наставку.

Зигбее координатор

У ФФД уређају, то је ПАН координатор који се користи за формирање мреже. Једном када се мрежа успостави, она додељује адресу мреже уређајима који се користе у мрежи. Такође, усмерава поруке између крајњих уређаја.

Зигбее Роутер

Зигбее рутер је ФФД уређај који омогућава домет Зигбее мреже. Овај рутер се користи за додавање више уређаја у мрежу. Понекад делује као Зигбее Енд уређај.

Зигбее крајњи уређај

Ово није ни рутер ни координатор који се међусобно повезује са сензором, а иначе извршава операцију управљања. На основу апликације, то може бити РФД или ФФД.

Зашто је ЗигБее бољи од ВиФи-а?

У Зигбее-у је брзина преноса података мања у поређењу са ВиФи-јем, тако да је највећа брзина само 250 кбпс. То је врло мање у поређењу са мањом брзином ВиФи-ја.

Још један најбољи квалитет Зигбее-а је стопа искоришћења енергије као и век трајања батерије. Његов протокол траје неколико месеци, јер кад се једном састави, можемо заборавити.

Који уређаји користе ЗигБее?

Следећа листа уређаја подржава ЗигБее протокол.

• Белкин ВеМо
• Самсунг СмартТхингс
• Иале паметне браве
• Пхилипс Хуе
• Термостати из Хонеивелла
• Икеа Традфри
• Сигурносни системи компаније Босцх
• Цомцаст Ксфинити Бок компаније Самсунг
• Активно грејање и додаци за кошнице
• Амазон Ецхо Плус
• Амазон Ецхо Схов

Уместо да се сваки Зигбее уређај повеже одвојено, централно чвориште је потребно за контролу свих уређаја. Горе поменути уређаји, наиме СмартТхингс, као и Амазон Ецхо Плус, такође се могу користити као Винк чвориште да играју виталну улогу у мрежи. Централно чвориште ће скенирати мрежу за све подржане уређаје и пружа вам једноставну контролу над горњим уређајима помоћу централне апликације.

Која је разлика између ЗигБее и Блуетоотх-а?

Разлика између Зигбее-а и Блуетоотх-а говори се у наставку.

Која је разлика између ЛоРа и ЗигБее?

О главној разлици између ЛоРа и Зигбее-а говори се у наставку.

Предности и недостаци Зигбее технологије

Предности Зигбее-а укључују следеће.

• Ова мрежа има флексибилну мрежну структуру
• Трајање батерије је добро.
• Потрошња енергије је мања
• Врло једноставно поправити.
• Подржава приближно 6500 чворова.
• Мање трошкова.
• Самоизлечи се, као и поузданије.
• Подешавање мреже је врло лако, али и једноставно.
• Оптерећења су равномерно распоређена по мрежи јер не укључује централни контролер
• Надгледање и управљање кућним апаратима је изузетно једноставно помоћу даљинског управљача
• Мрежа је скалабилна и лако је додати / удаљени ЗигБее крајњи уређај у мрежу.

Мане Зигбее-а укључују следеће.

• Потребне су системске информације за контролу власника заснованих на Зигбее уређајима.
• У поређењу са ВиФи мрежом није сигуран.
• Високи трошкови замене када се било који проблем догоди у кућним апаратима на бази Зигбее-а
• Брзина преноса Зигбее-а је мања
• Не укључује неколико крајњих уређаја.
• Толико је ризично да се користи за званичне приватне информације.
• Не користи се као спољни бежични комуникациони систем јер има мање ограничења покривености.
• Слично осталим врстама бежичних система, овај ЗигБее комуникациони систем је склон неовлашћеним људима.

Примене Зигбее технологије

Примене ЗигБее технологије укључују следеће.

Индустријска аутоматизација: У производној и производној индустрији, комуникациона веза непрекидно надгледа различите параметре и критичну опрему. Отуда Зигбее знатно смањује ове трошкове комуникације, као и оптимизује процес управљања ради веће поузданости.

Кућне аутоматизације: Зигбее је савршено погодан за даљинско управљање кућним апаратима као контрола система осветљења, контрола уређаја, грејање и управљање системом хлађења, рад и контрола сигурносне опреме, надзор итд.

Паметно мерење: Зигбее даљинске операције у паметном мерењу укључују одговор на потрошњу енергије, подршку ценама, сигурност због крађе електричне енергије итд.

Смарт Грид надзор: Зигбее операције у овој паметној мрежи укључују даљински надзор температуре , проналажење квара, управљање реактивном снагом итд.

ЗигБее технологија се користи за изградњу инжењерских пројеката попут бежичног система за присуство отисцима прстију и кућне аутоматизације.

Ово је све о кратком опису архитектуре Зигбее технологије, начина рада, конфигурација и апликација. Надамо се да смо вам дали довољно садржаја о овом наслову да бисте га боље разумели. Дакле, овде се ради о прегледу Зигбее технологије и заснива се на ИЕЕЕ 802.15.4 мрежи. Дизајн ове технологије може бити изузетно снажан, тако да делује у свим врстама окружења.

Пружа флексибилност, као и сигурност за различита окружења. Зигбее технологија стекла је толико популарност на тржишту јер пружа доследно мрежно умрежавање омогућавајући мрежи да контролише опсежни регион, а такође пружа и комуникацију мале снаге. Дакле, ово је савршена ИоТ технологија. Ево питања за вас, које су различите технологије бежичне комуникације доступне на тржишту? За додатну помоћ и техничку помоћ можете нас контактирати коментаришући у наставку.