цифровая электроника
вычислительная техника
встраиваемые системы

 
» » Ликбез для разработчиков ZigBee-устройств для «умных» домов

Ликбез для разработчиков ZigBee-устройств для «умных» домов

Автор: Mike(admin) от 8-10-2013, 13:18

На протяжении десятилетий технические специалисты и энтузиасты в области домашней автоматики рассуждали о концепции «умного» дома. Они предсказали появление целых сетей датчиков, окутывающих дом, приложений для мониторинга состояния окружающей среды в доме, интеллектуальных охранных устройств и заключили, что все это будет управляться через сеть с помощью смартфона или планшета. Отдельные компоненты, вроде датчиков и исполнительных механизмов присутствуют на рынке с давних времен. Но большой проблемой было то, что они не могли разговаривать друг с другом, потому что не было универсального протокола связи, благодаря которому можно было бы следить и управлять всеми этими устройствами из одной точки.


На протяжении последнего десятилетия основной движущей силой домашней автоматики были преимущественно энтузиасты-самодельщики. Однако теперь, когда ZigBee стала доминирующей технологией связи для приложений «умных» домов, интерес к ней стал стремительно нарастать как со стороны независимых разработчиков, так и со стороны крупных компаний.


Большинство операторов кабельных и спутниковых сетей теперь разворачивают в домах сети на основе приставок типа set top box, которые являются центральной частью «умного» дома. Все датчики через ZigBee подключаются к такой приставке, которая в свою очередь имеет выход в Интернет, что позволяет через сеть получать доступ к любому интеллектуальному устройству в доме.


После того, как в доме появится приставка, хозяин этого дома сможет в любое время докупить к ней дополнительный ZigBee-устройства и датчики. Как и в случае с сетями и устройствами WiFi, все эти ZigBee-устройства говорят на одном языке и могут быть легко включены в сеть, при этом не нужно обладать какими-то особенными знаниями сетей.


Что же такое ZigBee?


ZigBee Alliance является организацией, включающей в себя более 400 членов и поддерживающей стандарт ZigBee для различных приложений, вроде домашней автоматики, интеллектуальных энергетических сетей Smart Grid, автоматизации розничной торговли и т.п. Все протоколы ZigBee имеют один общий элемент – они используют один и тот же радиодиапазон 2.4 ГГц, который является нелицензируемым во всем мире.


Между ZigBee Alliance и WiFi Alliance имеется много общего. Оба стандарта используют уровневую модель ISO и основаны на открытых стандартах IEEE. У WiFi и ZigBee примерно одинаковый диапазон действия и схожие возможности по передачи данных через мебель и стены. Оба также используют диапазон 2.4 ГГц. Основная разница заключается в том, что WiFi базируется на IETF для сетевых уровней (TCP/IPv4/v6), а ZigBee Alliance взял на себя ответственность по стандартизации еще и верхних слоев вплоть до уровня приложений.


Полный обзор семейства стандартов ZigBee представлен на следующем изображении.


ZigBee

Уровни MAC и PHY определены как часть стандарта IEEE 802.15.4. Тремя сетевыми уровнями ZigBee являются RF4CE, PRO и Green Power, при этом Green Power является расширением PRO. В апреле 2013 года также был добавлен четвертый уровень для интеллектуальных энергетических сетей smart grid – ZigBee IP (ZIP).


RF4CE предназначен для устройств, которым в первую очередь требуется интерфейс для взаимодействия с человеком (клавиатуры, пульты дистанционного управления), и которые характеризуются пониженным энергопотреблением. С помощью RF4CE также можно организовывать сети типа «звезда» (точка-множество точек).


PRO можно считать «костяком» среди сетевых уровней ZigBee. С помощью него можно организовывать mesh-сети с возможностью покрытия больших площадей. Green Power является ответвлением PRO и предназначается для устройств со сверхнизким энергопотреблением, которые питаются от автономных преобразователей энергии или от батареек. Такие устройства являются частью сети, но они включаются только тогда, когда им нужно передать небольшое количество данных, и больший промежуток времени они не участвуют в сетевой активности.


В итоге, ZigBee PRO в первую очередь подходит для сетей с датчиками и исполнительными механизмами. Такие датчики зачастую имеют батарейное питание, а исполнительные механизмы (системы вентиляции и кондиционирования, охранные сигнализации, кухонные принадлежности), как правило, работают от сети. RF4CE работает с устройствами (преимущественно с батарейным питанием) человеко-машинного интерфейса, а для большинства простейших устройств подойдет Green Power, при этом такие устройства могут вообще не питаться от батареек, а работать от элементарных преобразователей энергии. Эти сетевые технологии уже на протяжении нескольких лет присутствуют на рынке, и различные компании сегодня выпускают ZigBee-устройства в больших количествах, предлагая при этом не только аппаратные платформы, но и программные решения.


Существуют также гибридные технологии, когда одна микросхема (узел) может поддерживать сразу все три сетевых уровня одновременно. Одним из примеров, где может применяться такое решение, может послужить приставка, которой можно управлять с помощью пульта ДУ для реализации обычных функций ТВ (переключение каналов, регулировка громкости), и которая, в то же время, является частью сети датчиков и устройств «умного» дома. Кроме того, она подключена к Интернету, и через нее можно управлять любым устройством в доме с помощью смартфона, находясь в любой точке мира.


Как уже упоминалось, четвертый сетевой уровень ZigBee IP был разработан недавно. Он основан на протоколе IPv6 и предназначен для передачи больших объемов данных. Эта технология сейчас сосредоточена на приложениях типа Smart Grid.




Перевод © digitrode.ru


<Источник>


Теги: Zigbee, Умный дом



Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.

Комментарии:

Оставить комментарий