지그비란?
Zigbee는 제어 및 센서 어플리케이션을위한 상위 레이어를 제공하는 IEEE 802.15.4를 기반으로 만들어진 표준입니다.
가혹한 무선 환경에서 안정적으로 작동하여 보안 및 유연성을 제공 할 수 있도록 매우 견고하도록 설계되었습니다.
Zigbee는 공개 표준으로 다양한 제조업체의 항목을 사용하여 작동 할 수 있습니다.
지그비 얼라이언스
Zigbee는 공개 표준이므로 지그비얼라이언스(Zigbee Alliance)라는 산업 동맹에 의해 개발되고 유지 관리됩니다. 2002년에 처음 설립되었으며 이후 표준의 채택이 증가함에 따라 회원수가 크게 증가했습니다.
Zigbee Alliance는 다음 세 가지 수준의 회원 자격을 보유합니다.
Adopter : Zigbee Alliance 회원은 완성 된 Zigbee 사양 및 표준에 액세스 할 수 있습니다.
Participant : 투표권을 가지고 지그비 개발에 참여하고 제품 개발을 위한 사양 및 표준에 액세스 할 수 있습니다.
Promoter : 모든 작업 그룹에 대한 자동 투표권, 모든 표준에 대한 최종 승인 권한 및 얼라이언스 이사회의 자리를 제공합니다.
지그비 기본 사항
하나의 스테이션에서 다음 스테이션으로 전송할 수있는 거리는 최대 70m까지 확장되지만 네트워크의 한 노드에서 다른 노드로 데이터를 중계함으로써 매우 먼 거리에 도달 할 수 있습니다.
802.15.4의 주요 애플리케이션은 상대적으로 낮은 수준의 데이터 처리량이 필요한 제어 및 모니터링 애플리케이션을 겨냥하고 원격 배터리 구동 센서의 가능성으로 저전력 소비가 핵심 요구 사항입니다. 센서, 조명 제어, 보안 및 더 많은 응용 프로그램이 모두 새로운 기술의 후보입니다.
물리적 계층 및 MAC 계층
북미 지역에서는 915MHz, 유럽 지역에서는 868MHz의 세 가지 라이센스가없는 대역 중 하나에서 작동하도록 규정되어 있습니다. 이러한 방식으로 표준은 각 밴드의 정확한 사양이 약간 다르긴하지만 전 세계에서 작동 할 수 있습니다. 2.4 GHz에서 사용할 수있는 총 16 개의 서로 다른 채널이 있으며 최대 데이터 속도는 250 kbps입니다. 915 MHz의 경우 10 개의 채널이 있으며 표준은 40 kbps의 최대 데이터 속도를 지원하지만 868 MHz의 경우 하나의 채널 만 지원하며 최대 20 kbps의 데이터 전송을 지원할 수 있습니다.
변조 기술은 또한 사용중인 대역에 따라 다양합니다. 모든 경우에 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 (DSSS)이 사용됩니다. 그러나 868 및 915 MHz 대역의 경우 변조의 실제 형태는 2 진 위상 시프트 키잉입니다. 2.4 GHz 대역에서, 오프셋 직각 위상 시프트 키잉 (O-QPSK)이 이용된다.
시스템이 심하게 혼잡 한 환경에서 작동하고 외래 간섭 수준이 높은 영역에서 작동한다는 사실을 고려하여 802.15.4 사양은 매우 안정적인 작동을 보장하기 위해 다양한 기능을 통합했습니다. 여기에는 품질 평가, 수신기 에너지 탐지 및 명확한 채널 평가가 포함됩니다. CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 기술은 전송시기를 결정하는 데 사용되며, 이러한 방식으로 불필요한 충돌이 방지됩니다.
데이터 전송
데이터는 패킷으로 전송됩니다. 최대 크기는 128바이트이며 최대 페이로드는 104 바이트입니다. 다른 시스템과 비교할 때 낮게 나타날 수도 있지만 802.15.4 및 ZigBee가 사용되는 응용 프로그램은 매우 높은 데이터 속도를 요구하지 않아야합니다.
이 표준은 16 비트 짧은 주소뿐만 아니라 64 비트 IEEE 주소도 지원합니다. 64 비트 주소는 장치에 고유 한 IP 주소가있는 것과 동일한 방식으로 모든 장치를 고유하게 식별합니다. 네트워크가 설정되면 짧은 주소를 사용할 수 있으므로 65000 개가 넘는 노드를 지원할 수 있습니다.
또한 시간 동기화 방법이있는 선택적 수퍼 프레임 구조가 있습니다. 이 외에도 일부 메시지에는 높은 우선 순위를 부여해야한다는 점이 인정됩니다. 이를 달성하기 위해 보장 된 시간 슬롯 메커니즘이 사양에 통합되었습니다. 이렇게하면 이러한 우선 순위가 높은 메시지를 가능한 신속하게 네트워크를 통해 보낼 수 있습니다.
상위 레이어 (ZigBee)
ZigBee가 지원하는 세 가지 네트워크 토폴로지, 즉 별, 메쉬 및 클러스터 트리 또는 하이브리드 네트워크가 있습니다. 각각에는 그것의 자신의 이점이 있고 다른 상황에서 이점에 이용 될 수있다.
스타 네트워크는 일반적으로 사용되며 단순성의 장점이 있습니다. 이름에서 알 수 있듯이 외곽 노드가 중앙 노드와 통신하는 별 구성으로 형성됩니다.
메쉬 또는 피어 투 피어 네트워크를 사용하면 높은 수준의 신뢰성을 얻을 수 있습니다. 이들은 필요에 따라 배치 된 다양한 노드와 범위 내에서 서로 통신하여 메쉬를 형성 할 수있는 노드로 구성됩니다. 메시지는 릴레이와 같은 다른 스테이션을 사용하여 네트워크를 통해 라우팅 될 수 있습니다. 일반적으로 사용할 수있는 경로가 선택되며 이로 인해 네트워크가 매우 강력 해집니다. 간섭이 네트워크의 한 섹션에 존재하면, 다른 것이 대신 사용될 수 있습니다.
마지막으로 클러스터 트리 네트워크라고하는 것이 있습니다. 이것은 본질적으로 스타와 메쉬 토폴로지의 조합입니다.
802.15.4와 ZigBee 모두 저전력 소비가 핵심 기능임을 보장하기 위해 최적화되었습니다. 네트워크의 중심을 향한 제어 메커니즘의 센서를 가진 노드가 주전원을 가질 확률이 높지만 극단적 인쪽으로 향하는 많은 사람들은 그렇지 않을 수도 있습니다. 저전력 설계로 인해 배터리 수명이 일반적으로 수년 동안 측정되어 네트워크가 지속적인 유지 보수가 필요하지 않게되었습니다.
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