Zigbee

Vikipediya, azad ensiklopediya
Jump to navigation Jump to search

Zigbee — ev avtomatlaşdırılması, tibbi cihaz məlumatlarının toplanması və digər güclü aşağı güclü kiçik, aşağı güclü rəqəmsal radiostansiyaları olan şəxsi şəbəkə şəbəkələri yaratmaq üçün istifadə olunan yüksək səviyyəli kommunikasiya protokolları üçün bir IEEE 802.15.4 əsaslı spesifikasiyadır. simsiz əlaqəyə ehtiyacı olan kiçik miqyaslı layihələr üçün nəzərdə tutulmuş bant genişliyi tələbləri. Beləliklə, Zigbee aşağı güclü, aşağı məlumat dərəcəsi və yaxınlıq (yəni fərdi sahə) simsiz ad hoc şəbəkəsidir.

Zigbee spesifikasiyasının müəyyən etdiyi texnologiya Bluetooth kimi digər simsiz şəxsi şəbəkə şəbəkələrinə (WPANs) və ya Wi-Fi kimi daha ümumi simsiz şəbəkələrə nisbətən daha sadə və daha ucuzdur. Proqramlarda simsiz yüngül keçidlər, ev enerji monitorları, trafik idarəetmə sistemləri və digər istehlakçı və sənaye avadanlıqları daxildir.

Az güc istehlakı enerji çıxışına və ətraf mühitin xüsusiyyətlərinə görə 10-100 metr məsafəyə uzaqlıq ötürmə məsafəsini məhdudlaşdırır. Zigbee cihazları uzaq məsafələrə çatmaq üçün ara qurğular şəbəkəsi vasitəsilə məlumat keçərək uzun məsafələr üzərində məlumat ötürə bilər. Zigbee, uzun müddətli batareyanın ömrünü və təhlükəsiz şəbəkəni (Zigbee şəbəkələri 128 bit simmetrik şifrələmə düymələri ilə təmin edilir) tələb edən aşağı veri dərəcəsi tətbiqlərində istifadə olunur. Zigbee bir sensordan aralıq məlumat ötürülməsi üçün ən uyğun 250 kbit / və ya giriş cihazı.

Zigbee, 1998-ci ildə, 2003-cü ildə standartlaşdırılan və 2006-cı ildə yenidən hazırlanmışdı. Ad, kovandan qayıtdıqdan sonra bal arılarının dansçı rəqsinə aiddir.

İcmal

Zigbee, simsiz idarəetmə və monitorinq tətbiqlərində batareyalı cihazlar üçün hədəflənən ucuz, aşağı güclü, simsiz şəbəkə standartıdır. Zigbee, gecikməz əlaqə təmin edir. Zigbee çipsləri adətən radiolarla və mikrokontrolörlərlə inteqrasiya olunur. Zigbee, sənaye, elmi və tibbi (ISM) radio bandlarında fəaliyyət göstərir: 2.4 GHz, bütün dünyada; bəzi cihazlarda Çində 784 MHz, Avropada 868 MHz və ABŞ-da və Avstraliyada 915 MHz, hətta bu bölgələr və ölkələr hələ də evdə istifadə üçün ən çox kommersiya Zigbee cihazları üçün 2,4 GHz istifadə edirlər. Data dərəcələri 20 kbit / s-dən (868 MHz band) 250 kbit / s (2,4 GHz band) arasında dəyişir.

Zigbee, aşağı səviyyəli simsiz fərdi şəbəkə şəbəkələri (WPANs) üçün IEEE standartında 802.15.4-də müəyyən edilmiş fiziki qat və media çıxış nəzarətini qurur. Şartnamə dörd əlavə əsas komponentdən ibarətdir: şəbəkə qatı, tətbiq qatı, Zigbee Device Objects (ZDOs) və istehsalçı tərəfindən təyin edilmiş tətbiq obyektləri. ZDO'lar bir sıra vəzifələrdən, məsələn, cihaz rollarının izlənilməsini, şəbəkəyə qoşulma tələblərini idarə etməyi, cihazın kəşfini və təhlükəsizliyini təmin edir.

Zigbee şəbəkəsi təbəqəsi həm ulduz və ağac şəbəkələrini, həm də ümumi şəbəkə şəbəkələrini dəstəkləyir. Hər şəbəkənin bir əlaqələndirici qurğu olması lazımdır. Yulduz şəbəkələrində koordinator mərkəzi node olmalıdır. Hər iki ağac və kafes Zigbee marşrutlaşdırıcısının şəbəkə səviyyəsində ünsiyyəti uzatmağa imkan verir. Zigbee-nin digər xüsusiyyətləri təhlükəsiz kommunikasiyaların həyata keçirilməsi, kriptoqrafik açarların yaradılması və çatdırılmasını, şifrlərin şifrəsini və nəzarət cihazını qoruyan obyektlərdir. IEEE 802.15.4-də müəyyən edilmiş əsas təhlükəsizlik çərçivəsinə əsaslanır.

Tarixçə

1990-cı illərdə Zigbee-stil özünü təşkil edən ad-hoc rəqəmsal radio şəbəkələri hazırlanmışdı. IEEE 802.15.4-2003 Zigbee spesifikasiyası 14 dekabr 2004-cü ildə təsdiq edilmişdir. Zigbee Alliance, Zigbee 2004 Spesifikasyonu olaraq bilinən 13 iyun 2005-ci il tarixindəki Spesifikasyon 1.0 mövcudluğunu elan etdi.

Kütləvi kitabxana

2006-cı ilin sentyabr ayında Zigbee 2006 Spesifikasiyası açıqlandı, 2004-cü ildəki yığın qaçırıldı. 2006 spesifikasiyası 2004-cü ildəki yığma kitabxanada istifadə olunan Mesaj / Key Value cüt quruluşunu əvəz edir. Kitabxana, Smart Energy, Home Automation, Zigbee Light Link kimi adlarla qruplar kimi tanınan qruplar əsasında təşkil edilmiş standart bir əmrdir.

2017-ci ilin yanvarında Zigbee Alliance kütləni Dotdot adına dəyişdi və onu bir ifadə ilə təmsil etmək üçün yeni bir protokol olaraq elan etdi: Onlar həmçinin İnternet Protokolunu istifadə edərək digər şəbəkə növləri üzərində əlavə olaraq işləyəcəklərini elan etdilər və Mövzu kimi digər standartlara .

Zigbee PRO

Zigbee 2007 olaraq da bilinən Zigbee PRO, 2007-ci ildə sona çatdı. Zigbee PRO cihazı bir Zigbee şəbəkəsi və əksinə birləşə və fəaliyyət göstərə bilər. Zigbee PRO cihazlarının marşrutlaşdırma variantlarından fərqli olması səbəbiylə, Zigbee şəbəkəsindəki Zigbee end cihazlarını (ZEDs) yönləndirməməli və Zigbee cihazlarının bir Zigbee PRO şəbəkəsində ZED olması lazımdır. Yalnız 2.4 GHz bandı ilə deyil, həm də alt GHz bandı ilə fəaliyyət göstərir.

istifadə olunan hallar

263/5000

Zigbee protokolları aşağı enerji istehlakını tələb edən və aşağı məlumat dərəcələrinə qarşı dözümlü tətbiqlər üçün nəzərdə tutulmuşdur. Nəticədə yaranan şəbəkə çox az güc istifadə edəcək - fərdi cihazlar ən az iki il ərzində Zigbee sertifikatını keçmək üçün pil ömrü olmalıdır.

Tipik tətbiq sahələri:

  • Əsas avtomatlaşdırma Wireless sensor şəbəkələri Sənaye nəzarət sistemləri Daxili zondlama Tibbi məlumatların toplanması Duman və təhqiramiz xəbərdarlıq Bina avtomatlaşdırılması Uzaqdan simsiz mikrofon konfiqurasiyası Zigbee düyünlər arasında yüksək hərəkətliliyi olan vəziyyətlər üçün deyil. Beləliklə, yüksək məlumat həddi və yüksək hərəkətliliyi olduğu və lazım olduğu müharibədə taktiki ad hoc radio şəbəkələrinə uyğun deyil. Şablon: Citation lazım idi

Standart və profillər

2002-ci ildə qurulan Zigbee İttifaqı, Zigbee standartını qoruyan və yayımlayan bir qrup şirkətdir. Zigbee termini bu qrupun qeydə alınmış ticarət nişanıdır, bir texniki standart deyil. İttifaq, bir çox OEM təchizatçılarının birgə işləyən məhsullar yaratmasına imkan verən tətbiq profillərini dərc edir. IEEE 802.15.4 və Zigbee arasındakı əlaqələr IEEE 802.11 və Wi-Fi Alliance arasında oxşardır.

Zigbee Alliance Üyeliği

Zigbee İttifaqının üzvlüyü üç səviyyədədir: qəbul edən, iştirakçı və təşəbbüskar. Adopter üzvlərinə Zigbee-nin tam xüsusiyyətləri və standartlarına giriş imkanı verilir və İştirakçı üzvləri səs hüquqlarına malikdir, Zigbee inkişafında rol oynayırlar və məhsulun inkişafı üçün spesifikasiyaya və standartlara erkən çıxırlar.

Zigbee ittifaqına üzvlük tələbləri Pulsuz Proqram təminatçıları üçün problem yaradır, çünki illik haqq GNU General Public License ilə ziddiyyət təşkil edir. Zigbee İttifaqına üzv olmaq üçün geliştiricinin tələbi eyni şəkildə digər digər pulsuz proqram lisenziyaları ilə ziddiyyət təşkil edir.

Zigbee İttifaqı idarə heyətinin lisenziyasını GPL ilə uyğunlaşdırmaq istəndi, lakin imtina etdi. Bluetooth GPL lisenziyalı tətbiqlərə malikdir.

Proqram profilləri

İlk Zigbee Application Profile, Home Automation, 2 Noyabr 2007-ci il elan edildi. Mövcud tətbiq siyahılarının dərc və ya inkişaf etdirdiyi şablonlardır: Citation lazım:

  • Çıxış xüsusiyyətləri
  • Home Automation 1.2
  • Smart Energy 1.1b
  • Smart Enerji 1.2
  • Smart Enerji 1.2a
  • Smart Energy 1.2b
  • Telekommunikasiya xidmətləri 1.0
  • Səhiyyə 1.0
  • RF4CE - Uzaqdan nəzarət 1.0
  • RF4CE - Giriş Qurğusu 1.0
  • Uzaqdan nəzarət 2.0
  • Light Link 1.0
  • IP 1.0
  • Ticarət binasının avtomatlaşdırılması 1.0
  • Gateway 1.0
  • Yaşıl Power 1.0 (Zigbee 2012-dən seçmə batareyalardan uzaqdan idarəedici xüsusiyyət)
  • Pərakəndə xidmətlər
  • İnkişaf mərhələsindədir
  • Zigbee Smart Energy 2.0
  • Smart Energy 1.3 (azad edilməyib)
  • Smart Energy 1.4
  • Yüngül Link 1.1
  • Home Automation 1.3

Zigbee Smart Energy V2.0 spesifikasiyası enerji və suyun çatdırılması və istifadəsini monitorinq etmək, idarə etmək, məlumatlandırmaq və avtomatlaşdırmaq üçün İnternet protokolunu müəyyən edir. Bu, Zigbee Smart Energy versiyası 1 spesifikasiyasının genişləndirilməsidir. Bu kabel və simsiz şəbəkələr üçün plug-in elektrikli vasitələrin yüklənməsi, quraşdırma, konfiqurasiya və firmware yükləmələri, ön ödəmə xidmətləri, istifadəçi məlumatı və mesajlaşma, yükləmə nəzarəti, cavab tələbi və ümumi məlumat və tətbiqi profil interfeysləri üçün xidmətlər təklif edir. O cümlədən tərəfdaşlar tərəfindən hazırlanır:

HomeGrid Forum ITU-T G.hn texnologiyası və məhsullarını marketinq və sertifikatlaşdırmaqdan məsuldur

HomePlug Powerline Alliance

Beynəlxalq Avtomat Mühəndisləri Cəmiyyəti SAE International

IPSO İttifaqı

SunSpec Alliance

Wi-Fi Alliance.

Zigbee Smart Energy, 6LoWPAN üstbilgi sıxılma istifadə edərək IEEE 802.15.4 üzerinden standart IPv6 trafiki yönlendiren bir ağ katmanı olan Zigbee IP'ye əsaslanır.

2009-cu ildə RF4CE (Consumer Electronics Frequency Consortium) və Zigbee Alliance birgə radio tezlikli uzaqdan idarəetmə üçün bir standart təqdim etməyi qərara aldı. Zigbee RF4CE televizor və set-top qutuları kimi geniş istehlakçı elektronik məhsulları üçün nəzərdə tutulmuşdur. Zəngin ünsiyyət və artan etibarlılıq, inkişaf etmiş xüsusiyyətlər və rahatlıq, qarşılıqlı uyğunluq və heç bir görmə maneəsi də daxil olmaqla, mövcud uzaqdan idarəetmə həlləri üzərində bir çox üstünlüklərə söz verdilər. Zigbee RF4CE spesifikasiyası bəzi şəbəkə çəkilərini söndürür və istehlakçı elektronikasının uzaqdan idarə edilməsi kimi aşağı qiymətli cihazlar üçün kiçik yaddaş konfiqurasiyaları üçün satılan bütün ağ xüsusiyyətlərini dəstəkləmir.

2012-ci ildə ikinci Zigbee RF4CE tətbiqi profilinin tətbiqi və MSO bazarında artım tempi ilə, Zigbee RF4CE komandası standartın, tətbiqin və gələcəyin texnologiyasının hazırkı vəziyyəti haqqında ümumi məlumat verir.

Radio avadanlıqları

Zigbee tərəfindən istifadə edilən radio dizaynı bir neçə analoq mərhələsinə malikdir və mümkün olduqda rəqəmli sxemlərdən istifadə edir.

Radioların özləri ucuz olmasına baxmayaraq, Zigbee Qualification Process fiziki təbəqənin tələblərinin tam şəkildə doğrulanmasını nəzərdə tutur. Eyni doğrulanmış yarımkeçirici maska ​​dəstindən əldə edilən bütün radiolar eyni RF xüsusiyyətlərinə malikdir. Zigbee şəbəkəsindəki digər qurğulardakı batareyanın ömrünü zədələyə biləcək bir sənədsiz fiziki qat. Zigbee radiosunun enerjisi və bant genişliyi ilə bağlı çox sıx bir məhdudiyyət var. Beləliklə, radioslar 802.15.4-2006 Standartının 6-cı bəndində göstərilən təlimatlarla sınaqdan keçirilir. Radio və mikrokontrolörün vahid modulə inteqrasiya edən məhsullar mövcuddur.

Bu standart lisenziyasız 2,4-2,435 GHz (dünyada), 902 - 928 MHz (Amerika və Avstraliya) və 868 - 868,6 MHz (Avropa) ISM bantları ilə işləyir. 2.4 GHz bandında 16 kanal, hər kanalda 5 MHz-ə qədər məsafədədir, lakin yalnız 2 Mhz bant genişliyi istifadə edir. Radiolar birbaşa ardıcıllıqla yayılmış spektr kodlaşdırmalarından istifadə edirlər ki, bu da modulyatora rəqəmsal axın tərəfindən idarə olunur. İkili faza keçid açarı (BPSK), 868 və 915 MHz bantlarında istifadə edilir və simvolu iki bit ötürən 2,4 GHz bandında ötürülür ki, kvadraturasiya fazası keçid açarı (OQPSK) ofset.

2,4 GHz bandında, kanalda hər kanalda 40 kbit / s, 915 MHz bandında kanalda 250 kbit / s, xam, havadan çox olan məlumatların həcmi isə 868 MHz bandında 20 kbit / s-dir. Faktiki məlumatların ötürülməsi paketi yığımı və işləmə gecikmələri səbəbindən maksimum göstərilən bit nisbətindən az olacaq. 2.4 GHz ötürmə məsafəsində qapalı ərazi üçün tikinti materiallarına, nüfuz ediləcək divarların sayına və coğrafi mövqeyində çıxış gücünə icazə verilir. Güclü çıxış və ətraf mühitin xüsusiyyətlərinə görə 1500 m-ə qədər uzaq məsafəsi olan açıq sahələr Şablon: Citation lazım idi. Radioların çıxış gücü ümumilikdə 0-20 dBm (1-100 mW) təşkil edir.

Cihaz növləri və əməliyyat rejimi

Zigbee cihazları üç növdən ibarətdir:

Zigbee koordinatoru (ZC): Ən bacarıqlı cihaz, Koordinator şəbəkə ağacının kökünü təşkil edir və digər şəbəkələrə köç edə bilər. Şəbəkənin başlanğıcını quran cihazdan (Zigbee LightLink spesifikasiyası da Zigbee koordinatoru olmadan istifadəyə imkan verir), hər şəbəkədə dəqiq bir Zigbee koordinatoru mövcuddur, bu, off-the-shelf ev məhsulları üçün daha əlverişli hala gətirir. Şəbəkə haqqında məlumatlar, təhlükəsizlik əsasları üçün Təhlükəsiz Mərkəzi və depo kimi çıxış edir.

Zigbee Router (ZR): Bir tətbiq funksiyasını yerinə yetirərkən, bir router digər qurğulardakı məlumatlardan keçərək orta router kimi çıxış edə bilər.

Zigbee End Device (ZED): Parent node (ya Koordinator və ya Router) ilə danışmaq üçün kifayət qədər funksionallıqdan ibarətdir; digər cihazlardan məlumatları ötürə bilməz. Bu əlaqə, uzun müddət batareyanın ömrünü verərək, nodeun vaxtının əhəmiyyətli bir miqdarda yatmasına imkan verir. ZED ən az yaddaş tələb edir və bu səbəbdən ZR və ya ZC-dən çox istehsal üçün daha az bahalı ola bilər.

Mövcud Zigbee protokolları mayak və qeyri-məkanı effektiv şəbəkələri dəstəkləyir. Qeyri-məkanı olmayan effektiv şəbəkələrdə CSLI / CA kanalına giriş mexanizmi istifadə edilmir. Bu cür şəbəkədə, Zigbee Routers adətən alıcıları davamlı aktivdirlər və daha güclü bir enerji təchizatı tələb edirlər. Bununla belə, bu, bəzi cihazların davamlı qəbul etdiyi heterojen şəbəkələrə imkan verir, digərləri yalnız xarici stimul aşkar edildikdə ötürürlər. Heterojen bir şəbəkənin tipik nümunəsi simsiz işıq şüşəsidir: lampada olan Zigbee node, şebeke ilə əlaqəli olduğundan, batareyalı işıqlı anahtara keçid açılana qədər yuxuya getməlidir. Keçid daha sonra oyanır, lampa bir əmr göndərir, bir etiraf alır və yuxuya dönür. Belə bir şəbəkədə lampa nodu Zigbee koordinatoru olmasa, ən azı bir Zigbee router olacaq; keçid nodu tipik olaraq bir Zigbee End Device'dir.

Baqalı effektiv şəbəkələrdə, Zigbee Routers adlı xüsusi şəbəkə qovşaqları, digər şəbəkə qovşaqlarının varlığını təsdiqləmək üçün dövri mayakları ötürür. Düyünlər mayakların arasında yatırlar, beləliklə onların vəzifə dövrünə düşürlər və batareyanın ömrünü uzadırlar. Beacon intervalları məlumat dərəcəsindən asılıdır; bu rəqəmlər 24 milisaniyədən 40 kbit / s-dək 393.216 saniyə və 48 milisaniyədən 20 kbit / s-dək 786.432 saniyəyə qədər 15.36 milisaniyədən 250 kbit / s-ə qədər 251.65824 saniyəyə qədər dəyişə bilər. Lakin, uzun işıq fasilələri ilə aşağı vəzifə dövrü əməliyyatı, məhsulun aşağı qiymətə olan tələbatına zidd ola biləcək dəqiq vaxtı tələb edir.

Ümumiyyətlə, Zigbee protokolları radio istifadəsinin vaxtını azaldır, belə ki, gücün istifadəsini azaldır. Şüa söndürmə şəbəkələrində, işarələr ötürülməkdə olan qovşaqların yalnız aktiv olması lazımdır. Qeyri-məkanı olmayan şəbəkələrdə enerji istehlakı asimmetrikdir: Bəzi qurğular həmişə aktivdir, bəziləri isə vaxtlarını yuxuda yatırlar.

Smart Energy Profile 2.0 istisna olmaqla, Zigbee cihazlarının IEEE 802.15.4-2003 Low Rate Wireless Personal Area Network (LR-WPAN) standartına uyğun olması tələb olunur. Standart, alt protokol təbəqələrini - fiziki qatı (PHY) və məlumat bağlantısı qatının (DLL) Media Access Control hissəsini ifadə edir. Əsas kanal giriş rejimi "daşıyıcı mənada, birdən çox giriş / çarpışmadan yayınma" (CSMA / CA). Yəni, qovşaqlar insanların söhbəti ilə eyni şəkildə danışırlar; onlar qısa bir şəkildə yoxlamaq üçün heç bir kəsin başlamazdan əvvəl danışdığını, üç fərqli istisna ilə. Beacons sabit bir zamanlama cədvəli göndərilir və CSMA istifadə etməyin. Mesaj tövsiyələri də CSMA istifadə etmir. Nəhayət, gecikmələr üzrə real vaxt tələblərinə malik olan işıqbaxı şəbəkələrdə işləyən qurğuları CSMA-ı istifadə etmirsə, Garantili Vaxt Yuvaları da istifadə edə bilər.

Proqram təminatı

Proqram kiçik, ucuz microprocessors inkişaf asan olmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Daha ətraflı məlumat üçün, aşağıda göstərilən Əlavələr bölməsində sadalanan bir və ya daha çox mənbədən istifadə edin və ya aşağıda göstərilən Xarici bağlantıları istifadə edərək, Zigbee Alliance veb saytına müraciət edin.

Şəbəkə qatı

Şəbəkə qatının əsas funksiyaları MAC sublayerinin düzgün istifadə edilməsini və sonrakı yuxarı qatın, yəni tətbiqi qatın istifadəsi üçün uyğun bir interfeys təmin etməkdir. Onun imkanları və quruluşu, marşrutlaşdırma da daxil olmaqla, bu cür şəbəkə qatlarına aid olanlardır. Şəbəkə Layer funksiyası tam olaraq səslənir. Bu, şəbəkələri bağlamaq, ayırmaq və qurmaq kimi şəbəkə funksiyaları ilə məşğul olur. Bir şəbəkə əlavə edəcək, ünvanı ayırır və müəyyən cihazları əlavə edib / çıxaracaq. Bu təbəqə ulduz, ağ və ağac topologiyalarından istifadə edir. Proqram qatına bir interfeys əlavə edir.

Bir tərəfdən, məlumat obyekti ərizə katmanının yüklənməsindən şəbəkə qatlı məlumat vahidlərini yaradır və idarə edir və mövcud topologiyaya görə marşrutlaşdırma aparır. Digər tərəfdən, yeni cihazların konfiqurasiyasını idarə etmək və yeni şəbəkələr yaratmaq üçün istifadə edilən qatlama nəzarəti mövcuddur: qonşu cihazın şəbəkəyə aid olub olmadığını və yeni qonşuları və marşrutlaşdırıcıları aşkarlaya bilir. Nəzarət birbaşa əlaqə və MAC sinxronizasiyasına imkan verən bir alıcının varlığını da aşkar edə bilər.

Şəbəkə qatında istifadə olunan marşrutlaşdırma protokolu AODVdir. AODV-də təyinat cihazını tapmaq üçün AODV bütün qonşularına bir marşrut talebini yayımlayır. Qonşuları, qonşularına soruşduqları və hədəfinə çatana qədər irəlilədilər. Hedefə çatdıqdan sonra, marşrutun cavabını ən aşağı qiymət xəttindən sonra mənbəyə geri qaytarmaq yolu ilə unicast ötürülməsi vasitəsilə göndərir. Kaynak cavab aldıktan sonra, yolda ve yol maliyetinde bir sonraki hopun hedef ünvan üçün yönlendirme masasını güncelleyecektir.

Proqram qatı

Tətbiq qatı spesifikasiya ilə təyin olunmuş ən yüksək səviyyəli qat və Zigbee sisteminin son istifadəçilərinə effektiv interfeysidir. Zigbee spesifikasiyası tərəfindən əlavə olunan komponentlərin əksəriyyətini təşkil edir: həm ZDO, həm də idarəetmə proseduraları, istehsalçı tərəfindən müəyyən edilmiş tətbiq obyektləri ilə birlikdə bu təbəqənin bir hissəsi hesab olunur. Bu qat masaları bağlayır, əlaqəli cihazlar arasında mesajlar göndərir, qrup ünvanlarını idarə edir, paketləri yenidən yığır və məlumatları ötürür. Zigbee cihaz profilinə xidmət verməkdən məsuldur.

Əsas komponentlər

Zigbee protokol yığınında yerləşən ZDO (Zigbee Device Object), ümumi cihaz idarəçiliyi, təhlükəsizlik açarları və siyasətlərdən məsuldur. Bir cihazın rolunu yuxarıda göstərildiyi kimi koordinator və ya son cihaz kimi müəyyənləşdirməkdən, həmçinin şəbəkədə yeni (bir hop) cihazların aşkar edilməsi və onların təklif olunan xidmətlərinin müəyyən edilməsi üçün məsuliyyət daşıyır. Daha sonra xarici qurğularla təhlükəsiz əlaqələr yaratmaq və müvafiq sorğulara cavab verə bilər.

Tətbiq dəstəyi sublayer (APS) qatın digər əsas standart komponentidir və buna görə də yaxşı təyin edilmiş interfeys və nəzarət xidmətlərini təqdim edir. Şəbəkə təbəqəsi ilə ərizə qatının digər elementləri arasında bir körpü kimi işləyir: ehtiyac duyulan və lazım olan xidmətlərdən asılı olaraq müvafiq qurğuları tapmaq üçün istifadə edilə bilən bir verilənlər bazası şəklində müasir cədvəllər saxlayır. fərqli qurğular təklif edir. Həm müəyyən qatlar arasında birləşmə kimi, həm də protokol yığınının təbəqələri arasında mesajlar marşrutlaşdırır.

Rabitə modelləri

Zigbee, high-level communication model

Ərizə istədiyiniz vəzifələri yerinə yetirmək üçün əməkdaşlıq edən obyektlərin əlaqələndirilməsindən ibarət ola bilər. Zigbee mərkəzinin işi öz növbəsində bir şəbəkə meydana gətirən fərdi Zigbee qovşaqları içərisində olan bir çox müxtəlif qurğular arasında işlərin yayılmasıdır (sözügedən iş adətən hər cihazda, məsələn, hər bir məişət cihazının idarəsi üçün əsasən yerli olacaqdır).

Şəbəkəni təşkil edən obyektlərin toplanması, ZSO interfeysləri tərəfindən nəzarət edilən APS tərəfindən təmin edilən imkanlardan istifadə edir. Tətbiq katının data xidməti tipik bir sorğu-təsdiq / göstəriciyə cavab strukturuna əsaslanır. Bir cihazda 1-240 aralığında saylı 240 tətbiq obyekti mövcud ola bilər. 0 ZDO data interfeysi və 255 yayım üçün qorunur; 241-254 aralığında hazırda istifadə edilmir, lakin gələcəkdə ola bilər.

Istifadə obyektləri üçün iki xidmət mövcuddur (Zigbee 1.0-də):

Açar dəyər cüt xidməti (KVP) konfiqurasiya məqsədləri üçün nəzərdə tutulmuşdur. Bu, obyektin təsviri, istək və modifikasiyasını sadə bir interfeyslə əldə etməklə təmin edir. Konfiqurasiya uyğunlaşdırılmış və zərif həlli təmin etmək üçün sıxılmış XML (tam XML istifadə edilə bilər) istifadə edir.

Mesaj xidməti, tətbiq olunan protokolların və KVP tərəfindən çəkilən potensial yüklərin uyğunlaşdırılmasının zəruriliyindən qaçınaraq, informasiya müalicəsinə ümumi yanaşma təklif etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. APS çərçivələrindən özbaşına yüklənmələrin ötürülməsinə imkan verir.

Ünvanı da tətbiq qatının bir hissəsidir. Bir şəbəkə nodu bir 802.15.4 uyğun radio vericinin və bir və ya daha çox cihaz təsvirindən ibarətdir (əsasən, polled və ya təyin edilə bilən və ya hadisələr vasitəsilə izlənilə bilən atributların kolleksiyaları). Alıcı qəbuledici üçün əsasdır və bir node içindəki cihazlar 1-240 aralığında bir son nöqtə tanımlayıcısı tərəfindən müəyyən edilir.

Əlaqə və cihazın kəşfi

Əlaqə qurmaq üçün tətbiq olunan qurğular ümumi tətbiq protokolunu (mesaj növləri, formatları və s.) İstifadə etməlidir; bu konvensiyalar qrupları profillərdə qruplaşdırılır. Bundan əlavə, bağlanma müəyyən bir profili kontekstində vahid və çıxış kümesi identifikatorlarını uyğunlaşdırır və bir cihazdakı gələn və ya gedən məlumat axını ilə əlaqələndirilir. Cədvəllər cədvəl mənbəyi və hədəf cütlərindən ibarətdir

Mövcud məlumatlardan asılı olaraq, cihazın kəşf edilməsi müxtəlif üsullara uyğun ola bilər. Şəbəkə ünvanı bilinəndə, IEEE ünvanı vahid ünsiyyətdən istifadə etməklə tələb oluna bilər. Olmadıqda, ərizələr yayımlanır (cavabdehlik yükünün bir hissəsi olan IEEE ünvanı). Bir şəbəkə koordinatoru və ya marşrutlaşdırıcısı da onunla əlaqəli bütün qurğuların ünvanlarını göndərərkən end cihazları tələb olunan ünvana sadəcə cavab verəcəkdir.

Bu genişləndirilmiş kəşf protokolu xarici qurğular şəbəkədə olan cihazları və təklif etdikləri xidmətləri tapmaq üçün imkan verir ki, sonuncu nöqtələr aşkar cihazdan (daha əvvəl ünvanlarını əldə edən) sorgulayır. Eşleme xidmətləri də istifadə edilə bilər.

Kümelenmə identifikatorlarının istifadəsi Zigbee koordinatorları tərəfindən dəstəklənən cədvəllərdən istifadə edərək tamamlayıcı şəxslərin bağlanmasını tələb edir, çünki masa həmişə bir şəbəkə içində olmalıdır və koordinatorlar daimi bir enerji təchizatı ehtimalına sahibdirlər. Yüksək səviyyəli qatlamların idarə etdiyi backups bəzi tətbiqlər tərəfindən tələb oluna bilər. Məcburi bir əlaqə ünsiyyətini tələb edir; mövcud olduqdan sonra, proqrama və təhlükəsizlik siyasətinə uyğun şəbəkəyə yeni bir düymə əlavə etmək qərarına gəlir.

Əlaqə dərhal sonra dərhal baş verə bilər. Birbaşa ünvanlama həm radio ünvanı, həm də son nöqtə identifikatorunu istifadə edir, dolayı ünvan isə hər bir müvafiq sahəni (ünvanı, son nöqtəsi, klaster və atributu) istifadə edir və onlar şəbəkə əlaqələndiricisinə göndərilməsini tələb edir. Dolaysız ünvanlaşma, bəzi cihazları çox sadə saxlamaq və saxlama ehtiyaclarını minimuma endirmək üçün xüsusilə faydalıdır. Bu iki metoddan başqa, bir cihazdakı bütün son nöqtələrə yayımlanmaq mümkündür və qrup ünvanları bir sıra cihazlara aid endpoints qrupları ilə ünsiyyət üçün istifadə olunur.

Təhlükəsizlik xidmətləri

Zigbee, müəyyən xüsusiyyətlərindən biri kimi, təhlükəsiz rabitə aparmaq, kriptoqrafik açarların yaradılması və çatdırılmasını, sipərələşmə çərçivələrini və nəzarət cihazlarını təmin etmək üçün imkan yaradır. IEEE 802.15.4-də müəyyən edilmiş əsas təhlükəsizlik çərçivəsinə əsaslanır. Memarlıq bu hissəsi simmetrik açarların düzgün idarə edilməsinə və metodların və təhlükəsizlik siyasətinin düzgün tətbiq olunmasına əsaslanır.

Əsas təhlükəsizlik modeli

Məxfilik təmin etmək üçün əsas mexanizm bütün əsas materialların kifayət qədər qorunmasıdır. Təminatlar, təhlükəsizlik məlumatlarının işlənməsində olduğu kimi, ilk növbədə quraşdırılmalıdır. Qlobal səviyyədə işləyən bir tətbiq üçün onun müəyyən davranışlarına ümumi uyğunluğu nəzərdə tutulur.

Keys təhlükəsizlik arxitekturasının təməl daşıyıcısıdır; onların mühafizəsi mühüm əhəmiyyət kəsb edir və açarların təhlükəsiz bir kanal vasitəsilə nəql edilməsinə heç vaxt ehtiyac yoxdur. Bu qayda üçün bir istisna əvvəlcədən konfiqurasiya edilməyən cihaz şəbəkəsinə əlavə ilkin mərhələdə baş verir. Zigbee şəbəkə modeli təhlükəsizlik məsələlərinə xüsusi diqqət yetirməlidir, çünki ad hoc şəbəkələr fiziki olaraq xarici qurğular üçün əlçatan ola bilər. Həmçinin iş mühitinin vəziyyəti proqnozlaşdırıla bilməz.

Protokol yığını daxilində, müxtəlif şəbəkə qatlamaları kriptoqrafik olaraq ayrılmır, belə ki, giriş siyasəti tələb olunur və şərti dizayn qəbul edilir. Cihazdakı açıq güvənli model əsas paylaşıma imkan verir ki, bu da potensial xərcləri azaldır. Buna baxmayaraq, bir çərçivə yaradan qat öz təhlükəsizliyi üçün məsuliyyət daşıyır. Zərərli qurğular mövcud ola bilər, hər bir şəbəkə qat yükü şifrələnməlidir, belə ki icazəsiz trafik dərhal kəsilə bilər. İstisna təkrar, şəbəkə açarının ötürülməsidir, vahid bir təhlükəsizlik təbəqəsini şəbəkəyə köçürən yeni bir əlaqə cihazına çevrilir.

Təhlükəsizlik arxitekturası

Zigbee, təhlükəsizlik mexanizmlərini tətbiq etmək üçün 128-bit düymələri istifadə edir. Açar, ya şəbəkəyə, həm də Zigbee qat və MAC sublayer tərəfindən istifadə edilə bilər və ya quraşdırma öncəsi, müqavilə və ya nəqliyyat vasitəsi ilə əldə edilən bir keçid ilə əlaqələndirilə bilər. Bağlantı düymələrinin yaradılması link əsas yazışmalarını idarə edən əsas bir əsasa əsaslanır. Nəticədə, ən azı, bütün şəbəkənin təhlükəsizliyinə asılı olaraq, ilk master əsası təhlükəsiz mühit (nəqliyyat və ya əvvəlcədən quraşdırılması) vasitəsilə əldə edilməlidir. Link və master düymələri yalnız tətbiq qatına aiddir. Farklı xidmətlər, sızıntılardan və təhlükəsizlik risklərindən qaçınmaq üçün bağ keçidinin müxtəlif birtərəfli varyasyonlarını istifadə edir.

Əsas dağılım şəbəkənin ən vacib təhlükəsizlik funksiyalarından biridir. Təhlükəsiz bir şəbəkə digər qurğular təhlükəsizlik açarlarının paylanması üçün etibarlı olan bir xüsusi qurğu təyin edəcəkdir: etibar mərkəzi. İdeal olaraq, qurğular mərkəzi etibar ünvanına və əvvəlcədən yüklənmiş ilk master əsasına malik olacaq; bir anlıq zəifliyə yol verilsə, yuxarıda təsvir olunduğu kimi göndəriləcək. Xüsusi təhlükəsizlik tələbləri olmayan tipik tətbiqlər ünsiyyət üçün etibar mərkəzinin (əvvəlcə təhlükəli kanal vasitəsilə) təqdim etdiyi şəbəkə sətrindən istifadə edəcəkdir.

Beləliklə, etibar mərkəzi həm şəbəkə açarını saxlayır, həm də nöqtə-nöqtə təhlükəsizliyi təmin edir. Cihazlar, yalnız ilk master düyməsini istisna olmaqla, etibar mərkəzinin təchiz etdiyi bir əsasdan gələn rabitəni qəbul edəcəkdir. Təhlükəsizlik arxitekturası şəbəkə qatlamaları arasında aşağıdakı kimi paylanır:

MAC sublayer tək-hop etibarlı ünsiyyətə malikdir. Bir qayda olaraq, istifadə etmək üçün istifadə olunan təhlükəsizlik səviyyəsi yuxarı mərtəbələr tərəfindən müəyyən edilir.

Şəbəkə təbəqəsi marşrutlaşdırma, alınan mesajların emalı və istəklərin yayımlanmasına qadirdir. Gedən çərçivələr mövcud olduqda marşrutlaşdırmaya uyğun olaraq müvafiq link düyməsindən istifadə edəcəkdir; əks halda, şəbəkə anahtarı, yükü xarici qurğulardan qorumaq üçün istifadə ediləcək.

Tətbiq qatı həm ZDO, həm də ərizə üçün əsas qurulma və nəqliyyat xidmətləri təklif edir.

Təhlükəsizlik səviyyəsinin infrastrukturu CCM-yə əsaslanır, bu da CCM-ə şifrələmə və bütövlüyün yalnız xüsusiyyətlərini əlavə edir.

Bir Alman kompüter dergisinin veb saytına görə, Zigbee Home Automation 1.2 şifreleme müzakirəsi üçün tanınan və dəyişdirilə bilməyən şüşələr üçün istifadə edir. Bu, şifrelemeyi çox həssas edir.

Simulyasiya

Ns2, OMNeT ++, OPNET və NetSim kimi şəbəkə simulyatorları IEEE 802.15.4 Zigbee şəbəkələrini simulyasiya etmək üçün istifadə edilə bilər.

Bu simulyatorlar istifadəçilər üçün açıq mənbə C və ya C ++ kitabxanaları ilə gəlir. Bu yolla istifadəçilər hardware tətbiqindən əvvəl yeni alqoritmlərin etibarlılığını təyin edə bilərlər.