ZigBee - Tradução Português

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ZigBee é o nome especificado para um conjunto de protocolos de alto nível usados em pequenos radios digitais de baixa potencia baseado no padrão IEEE 802.15.4 para redes pessoais wireless ( WPANs ). ZigBee é usado em aplicações que requerem baixa taxa de transmissão, baixo consumo de energia e alta segurança na rede.

A relação entre IEEE 802.15.4-2003 e ZigBee é similar àquela entre IEEE 802.11 e aliança Wi-Fi. A especificação ZigBee 1.0 foi ratificada em 14 de dezembro de 2004 e está disponível aos membros da Aliança ZigBee. O investimento de entrada adotado na aliança ZigBee custa US$ 3500 anualmente e fornece o acesso às especificações e à permissão para criar produtos para o mercado usando as especificações. Para finalidades não comerciais, a especificação ZigBee está disponível ao público geral para Download. A mais recente especificação ZigBee foi afixada em dezembro 2006.

ZigBee opera nas faixas de rádio industriais, científicas e médicas; 868 MHZ na Europa, 915 MHZ nos EUA e em 2.4 GHZ na maioria das jurisdições pelo mundo. A tecnologia é pretendida ser mais simples e mais barata do que outras WPANs, tal como Bluetooth. O tipo mais capaz do nó de ZigBee requer somente aproximadamente 10% do software de um Bluetooth típico ou de um nó Wireless de Internet, quando os nós mais simples estiverem próximos. Entretanto, os tamanhos de código reais são muito mais elevados, perto de 50% do tamanho do código do Bluetooth. Os vendedores do chip ZigBee anunciaram 128 KBytes do dispositivo.

Até à data de 2006, o preço em varejo de um transceptor Zigbee-compliant está aproximado em $1, e o preço para um rádio, processador, pacote da memória é aproximadamente $3.

ZigBee começou o trabalhar na versão 1.1. Feito exames da versão 1.1, foi significativa as vantagem das melhorias da especificação 802.15.4b, aquela de CCM* como uma alternativa CCM (CTR + CBC-MAC) à modalidade CCM. CCM* apresenta a mesma prova de segurança que CCM e fornece uma maior flexibilidade na escolha da autenticação e da encriptação.

História

As redes ZigBee-style começaram a funcionar aproximadamente em 1998, quando muitas instalações realizadas com WiFi e Bluetooth estavam sendo insuficientes para muitas aplicações. No detalhe, muitos coordenadores viram uma necessidade para redes de rádio digitais ad hoc self-organizing. O padrão de IEEE 802.15.4 foi terminado em maio 2003. No verão de 2003, os semicondutores da Philips, principal suporte de rede, cessaram seu investimento. A Philips iluminação, entretanto, continuou com um membro do promoter da participação da Philips, e da remanescência da Philips na grade de diretores da aliança ZigBee. A aliança ZigBee anunciou em outubro 2004 que sua sociedade tinha sido dobrada no ano precedente e tinha vindo mais do que 100 companhias do membro, em 22 países. Em abril de 2005 a sociedade tinha vindo a mais de 150 companhias, e por dezembro 2005 a sociedade tinha passado de 200 companhias. As especificações ZigBee foram ratificadas em 14 dezembro 2004. A aliança ZigBee anuncia a disponibilidade pública da especificação 1.0 em 13 junho de 2005, conhecida como a especificação 2004 do ZigBee. A aliança ZigBee anuncia a conclusão e a disponibilidade imediata do membro de sua versão realçada do padrão de ZigBee em setembro de 2006, conhecida como a especificação 2006 do ZigBee.


Utilização

Os protocolos do ZigBee se encaixam nas aplicações que requerem baixas taxas de dados e baixo consumo de potência . O foco atual do ZigBee é definir um uso geral, barato, auto-suficiente, uma malha de redes que pode ser usada para o controle industrial, detecção de materiais, levantamento de dados médicos, aviso de fumaça e de intrusos, automatização de edifícios, automatização residencial, etc. A rede resultante usará quantidades muito pequenas de potencia assim que os dispositivos individuais puderem funcionar durante um ano ou dois apenas com a bateria originalmente instalada.

Tipos de Dispositivos

Há três tipos diferentes de dispositivo ZigBee:

Coordenador ZigBee (ZC): O dispositivo mais capacitado, o coordenador dá forma a raiz da árvore da rede e pode construir uma ponte sobre a outras redes. Há exatamente um coordenador de ZigBee em cada rede. Pode armazenar a informação sobre a rede, inclusive agir como o repositório para chaves da segurança.

Router ZigBee (ZR): Os Routers podem agir como um roteador intermediário, passando dados de outros dispositivos.

Dispositivo de borda ZigBee (ZED): Contem bastante funcionalidades apenas para falar a seu nó pai (o coordenador ou um roteador); não pode receber dados de outros dispositivos. Requer menos quantidade de memória, e pode conseqüentemente ser mais barato, é mais vendido do que um ZR ou um ZC.

Protocolos

Os protocolos foram configurados de acordo com uma recente pesquisa algorítmica (Ad-hoc On-demand Distance Vector, neuRFon) para construir automaticamente uma rede ad hoc low-speed dos nós. Na maioria das grandes redes, a rede será um conjunto de conjuntos. Pode também dar forma a uma malha ou a um único conjunto. Os perfis atuais derivados do protocolo ZigBee suportam sinais e não-sinal em rede ativa.

Na não sinalização permitida as redes (aquelas cuja a ordem do sinal é 15), unslotted o mecanismo de acesso de canal CSMA/CA é usado. Neste tipo de Roteador ZigBee da rede tem tipicamente seus receptores continuamente ativos, requerendo uma fonte de alimentação mais robusta. Entretanto, isto permite as redes heterogêneas em que alguns dispositivos recebam continuamente enquanto outros transmitirem somente quando um estimulo externo é detectado. O exemplo típico de uma rede heterogênea é um interruptor claro wireless: o nó ZigBee na lâmpada pode receber constantemente, desde que conectou aos canais principais a fonte, quando um interruptor claro battery-powered remanesce inativo até que o interruptor esteja jogado. O interruptor então se ativa, emite um comando à lâmpada, recebe um reconhecimento, e retorna ao modo inativo. Em tal rede o nó da lâmpada será pelo menos um roteador ZigBee, se não o coordenador ZigBee; o nó do interruptor é tipicamente um dispositivo de borda ZigBee.

No sinal permitido as redes, os nós de rede especiais chamados roteadores ZigBee transmitem sinais periódicos para confirmar sua presença a outros nós de rede. Os nós podem se manter inativos entre os sinais, assim abaixando seu ciclo de trabalho e estendendo a vida útil da bateria. Os intervalos dos sinais podem variar de 15.36 ms a 15.36 ms * 214 = 251.65824 segundos em 250 kbit/s, 24 ms a 24 ms * 214 = 393.216 segundos em 40 kbit/s e 48 ms a 48 ms * 214 = 786.432 segundos em 20 kbit/s. Entretanto, a operação de ciclo baixa do trabalho com os intervalos longos do sinal requer o sincronismo preciso que podem se opor à necessidade para o custo baixo do produto.

Em geral, os protocolos ZigBee minimizam o tempo de uso do dispositivo para reduzir o uso da potencia. Em redes sinalizantes, os nós necessitam somente ser ativos quando um sinal for transmitido. Na não Sinalizante permitida as redes, consumo de potência são decidedly asymmetrical: alguns dispositivos são sempre ativos, quando todos os outros atuais gastarem a maioria de seu tempo inativo.

Os dispositivos de ZigBee são requeridos para conformar-se ao padrão Wireless de baixas taxas, Redes pessoais sem fio da IEEE 802.15.4-2003 (WPAN). O padrão especifica sua camada física de umas camadas- mais baixas do protocolo (PHY), e a parcela média do controle de acesso (MAC) da camada de ligação de dados (DLL). Este padrão especifica a operação no unlicensed faixas de 2.4 GHZ, de 915 MHZ e de 868 Mhz ISM. Na faixa de 2.4 Ghz há 16 canais ZigBee, cada canal requer 5 MHz da largura de faixa. A freqüência central para cada canal pode ser calculada como, FC = (2405 + 5* (k-11)) Megahertz, onde k = 11, 12,…, 26.

A seqüência direta do uso do espectro de freqüência o código do espectro, que é controlado pelo córrego digital no modulador. BPSK é usado nas faixas de 868 e 915 MHz, e QPSK orthogonal que transmite dois bocados por símbolo é usado na faixa de 2.4 GHz. O cru, sobre - a taxa de dados do ar é 250 kbit/s por canal na faixa de 2.4 GHz, 40 kbit/s por canal na faixa de 915 MHz, e 20 kbit/s na faixa de 868 MHz. A escala de transmissão está entre 10 e 75 medidores (33~246 pés), embora seja pesadamente dependente no ambiente particular. O poder máximo da saída dos rádios é geralmente 0 dBm (1 mW).

A modo básico de acesso ao canal é especificada pelo IEEE 802.15.4-2003 é o sensor de portadora, acesso múltiplo/vacância da colisão” (CSMA/CA). Isto é, os nós falam na mesma maneira que povoam o inverso; verificam momentaneamente para ver que ninguém está falando antes que comece. Há três exceções notáveis ao uso de CSMA. Os sinais são emitidos em uma programação cronometrada fixa, e não usam CSMA. Os reconhecimentos da mensagem também não usam CSMA. Finalmente, os dispositivos que orientaram os sinas às redes que têm baixa latência exigentes em tempo real podem também usar os entalhes de tempo garantidos (GTS) quais pela definição não usam CSMA.

Software e Hardware

O software foi projetado para facilitar o desenvolvimento em microprocessadores pequenos e baratos. O projeto de rádio usado pelo ZigBee otimiza com cuidado para o custo baixo na produção da escala grande. Tem poucos estágios analógicos e usa os circuitos digitais onde for possível. Mesmo que os rádios propriamente ditos sejam baratos, o processo da qualificação do ZigBee envolve um validação cheia de exigências da camada física. Esta quantidade de interesse sobre a camada física tem benefícios múltiplos, desde todos os rádios derivados desse jogo de máscara do semicondutor que apreciaria as mesmas características de RF. Por outro lado, uncertified a camada física que os maus funcionamentos poderiam aleijar o lifespan da bateria de outros dispositivos em uma rede ZigBee. Onde outros protocolos podem mascarar a sensibilidade pobre ou outros problemas esoteric em a se desvanecem resposta da compensação, os rádios de ZigBee têm confinamentes muito apertados da engenharia: são poder e largura de faixa confinados. Assim, os rádios são testados ao padrão do ISO 17025 com a orientação dada por Cláusula 6 do padrão 802.15.4-2003. A maioria de vendedores planeiam integrar o rádio e o microcontrolador em uma única microplaqueta.

Exemplo de automatização ZigBee

O exemplo prático mostrado é um repouso com luzes controlado por uma rede de ZigBee, sistema de segurança, sistema de incendio, heating e o condicionamento de ar. O diagrama mostra um número de dispositivos -- o vermelho marca “uma ligação roteador-roteador”, e ligação azul do “nó final ligado ao router”. Aqui, iluminar o dispositivo elétrico B (que pôde também ser o “coordenador”) identificou e as rotas estabelecidas através dos roteadores encaixaram nos dispositivos elétricos A e F do lighting, (com apoio da bateria) o detector de fumo cano-powered C, e a lâmpada D. da tabela. Todos os roteadores são dispositivos cano-powered (lâmpadas, bomba de calor, iluminando dispositivos elétricos, alarmes do fumo) e os dispositivos da “extremidade” são battery-powered (interruptores, termostatos, detectores do movimento). Os sensores são limitados aos atuadores às vezes com as escolhas do usuário, se não por causa dos emperramentos especificados pelos fabricantes.