33
ережелері, коллизияның алдын алу және т.б. Бұл сипаттамалардың барлығы
көп немесе аз көлемде қабылдаптаратқыш (трансивердің)микросұлбасында
іске асады.
802.15.4 стандарты – аз көлемді сымсыз желіде дестелі дерек берудің
қарапайым хаттамасы.
Арнаға қатынау – тасмалдаушысы басқарылатын көптік қатынау
хаттамсы арқылы және коллизияны есепке алмай(CSMA-CA), және қосымша
уақыттық бөлінумен.
Деректер дестесін қабылдау/беруді мақұлдау мен желінің периодты
сұранымының қосымша режимі, АЖК болмаған жағдайда қайтажіберуді
қайталау,
тыныштық
күйдегі
құрылғылар
үшін
координатормен
хабарламалардың буферленуі.
Көпдеңгейлі қауіпсіздік жүйесі.
Үш жиіліктік диапазон, 27 белгіленген арна (2.9 сурет):
2.4 GHz: 16 арна, 250 kbps, квадратты фазалық манипуляция QPSK;
868.3 MHz: 1 арна, 20 kbps, екілік фазалық манипуляция BPSK;
902-928 MHz: 10 арна, 40 kbps, екілік фазалық манипуляция BPSK;
Арнайы батареяның ұзақ уақыттық жұмысын қамтамасыз етуге,
құрылғылардың МК негізіндегі жұмысына, датчиктерге, алыстатылған
мониторлау жүйесі мен күту режиміне ауысу периоды бапталатын шағын
электроникаға бағытталған.
Радиотаратқыштар
өз
кезегінде
қымбат
емес
дегенмен
ZigBeeквалификациялау шарасы өзіне физикалық деңгейде талаптардың
толық тексерілуін қамтиды. Осындай физикалық деңгейдің толықтай қаралуы
көптеген артықшылықтарға ие. Өйткені осы жартылайөткізгіш элементтер
санатынан алынған барлық радиолар, дәл осы RF-сипаттамаларға ие болады.
Екінші жағынан, егер физикалық деңгей сертификатталмаған болса,
функциялардың дұрыс атқарылмауы, ZigBee желісіне қосулы басқа
құрылғылардағы батареяның жұмыс уақытын азайтуы мүмкін. Өзге
хаттамалар төмен сезімталдығы немесе белгісіз проблемаларын жасыра
алатын кезде, яғни ZigBee ауытқуы мен әсерінің төмендеуі кезінде радио
энергоқоректену мен диапазон кеңдігіне тиісті нақты инжинерлік шектеулерге
ие. Осылайша, радио 802.15.4-2006 стандартының 6-шы пунктіне сүйене ISO
17025 стандартына тексеріледі. Өндірушілердің басым бөлігі радио және
микроконтроллерді бір микосұлбаға біріктіру қағидасын ұстанады.
Радио модулятордағы цифрлы ағынмен басқарылатын, кеңжолақты
тікелей спектрлі кеңейтуі бар модуляцияны қолданады. Екілік фазалық
манипуляция 868 бен 915 МГц жолақтарда қолданылса,ал символы 2 битті
офсетты квадратуралық манипуляция 2,4 ГГц жолақта. Таза күйде ауа арқылы
таратуда деректерді беру жылдамдығы 2.4ГГц диапазонындағы әр арна үшін
250 кбит/с құрайды.40 кбит/с 915 МГц диапазонындағы әр арна үшін және 20
кбит/с 868 МГц диапазонында. Берілу арақашықтығы 10 нан 75 метрге дейін
және 1500 метрден асаZigbee pro үшін, дегенмен ол жеке құрылғыларға
34
тікелей тәуелді. Радионың максималды шығыс қуаты негізінен 0 dBm (1 mW)
құрайды.
2.9 сурет–IEEE 802.15.4 стандартының жиіліктік дапазондары
Арнаға қатынаудың базалық режимі «тасушы жиілікті басқару,
көпреттік қатынау/кадрлар коллизиясының алдын алу» (CSMA/CA- арналық
(МАС) деңгейдің ықтимал желілік хаттамасы). Яғни түйіндер адамдарға
алмасу жолы арқылы ақпарат таратуды бастамас бұрын, олардың бірі
болмасын ортақ жұмыс басталар алдында тарату жүргізбеуін, қысқаша
тексеріледі.
CSMA жұмысы үшін үш негіз бар. Маякшелер белгілі бір уақыт
аралығында жіберіледі және CSMA қолданылмайды. Және де жіберілімді
растау үшін де CSMA қолданбайды. Соңыра төмен жасырындылыққа ие
маякты бейімделу желісінің құрылғылары тікелей уақыт мезеті режимінің
талаптарында да, белгіленуі бойынша CSMA қолданбайтын кепілдендірілген
уақыт слотын пайдалана алады.
802.15.4 стандартына жауапты трансиверлер жекедара құрылғылар
сияқты пайдаланылады, егер өндірушіге нүкте-нүкте не жұлдыз байланысын
ұйымдастыру керек болса. Толыққанды ZigBee желісін құру үшін, міндетті
35
түрдеZigBee хаттамалар ағыны деп аталатын, басқарушы бағдарламалар
жиынтығы жүктелуі тиіс, микробасқаруыш енгізу қажет.
2.3ZigBee хаттамалары
ZigBeeхаттамалары төмен деректер беру жылдамдығы мен төмен
энерготұтынуды қажет ететін іштей орнатылған қосымшаларда қолдану үшін
жасалған.
ZigBeeIEEE 802.15.4 стандартының физикалық және арналық деңгейін
пайдаланатын хаттама. Бірақ өзінің желілік деңгейі мен қосымшалар деңгейі
бар (2.10сурет).
ZigBeeспецификациясы – жоғарғы деңгей хаттамаларының, одан
төменде жатқан хаттамалар ұсынатын қызметтерді қолданатын желі
түйіндеріндегі өзара қатынастағы хаттамалар түйісуін реттейді.
Екі төменгі деңгейлер ретінде (физикалық пен MAC ортасына қатынау
деңгейі) IEEE 802.15.4 стандарты пайдаланылады.ZigBee желісінде МАС-
деңгейі – CSMA(тасушыны тыңдау мен коллизияны жою) механизмін іске
асырады.NWK –желілік деңгейі хабарламаларды тасмалдауға жауапты. Ал
қосымшаларды қолдау APS деңгейі – қосымшалар деңгейімен интерфейсті
қамтамасыз етеді.
Үш жоғарғы деңгейді байланыстырушы ZDO секторы (ZigBee® Device
Object) – желідегі құрылғылардың рөлін анықтауға жауапты(ол координатор
немесе аяққы құрылғы болама). Желідегі құрылғылар арасындағы анықтау
мен байланыс сұранымдарына әрекеті мен жұмысына, тұрақты және қауіпсіз
байланыс орнатуғажауапты. SSP(Security Service Provider) секторы – желілік
деңгейде де, қосымшаларды қолдау деңгейінде де, қауісіздікті қамтамасыз
етуге қатысты операцияларды іске асырады [14].
Жалпы ZigBee хаттамалары радиотаратқыштардың қосылу уақытын
азайтады сондай-ақ энерготұтынуын қысқартады. Маякты желілерде түйіндер
маякшамен берілу болып жатқанда ғана қосулы болуы қажет. Маяксыз
желілерде энергия шығыны айтарлықтай симметриялы, кей құрылғылар
әрдайым қосулы, сол уақытта басқалары уақыттарының көп бөлігін ұйқылы
режимде өткізеді. ZigBee құрылғылары IEEE 802.15.4-2003 сымсыз дербес
желі(2.0«энергияны рационалды пайдалану» прфильін есептемегенде)
стандартымен сәйкес болу тиіс. Стандарт хаттамалардың төменгі қабаттарын
анықтайды – физикалық қабат (PHY), және қатынауды басқару (MAC) сілтеме
бөлігі деректер қабатына (DLL). Осы стандарт мына жиіліктерде жұмысты
анықтайды: 2.4 ГГц(әлемде, лицензияланбаған жиілік), 915 МГц (Америка
континенті) және 868 МГц (Еуропа)ISMдиапазоны. 2.4 ГГц жиілікте 16 ZigBee
арналары бар, әр арна былай есептелуі мүмкін FC = (2405 + 5 * (ch — 11))
МГц, мұнда, ch = 11, 12, …, 26. Хаттамалар кейінде ойлап табылған
AODV(мобильді ad-hoc желілер (MANET) мен өзге сымсыз желіліер үшін
динамикалық маршруттау хаттамасы)пен NeuRFonad-hoc желілер (кездейсоқ
абоненттерден туындаған, деорталықтандырылған сымсыз желі) немесе
түйіндер құруғаарналғаналгоритмі бойынша тұрғызылған. Көп жағдайда желі
