Компания Jennic: Zigbee-решения «из одних рук».Часть вторая
ZigBee в вопросах и ответах
Что такое технология ZigBee?
ZigBee (произносится «ЗигБи») — это новая технология построения беспроводных сетей передачи данных. Сеть ZigBee работает в безлицензионном диапазоне 2,4 ГГц и ориентирована на передачу небольших объемов информации от множества источников, в том числе и с батарейным питанием. Область применения сетей ZigBee простирается от домашней автоматизации до построения систем мониторинга крупных промышленных объектов Технология ZigBee основана на двух независимых решениях:
1. Стандарт IEEE 802.15.4-2003 (PDF-файл; 4,82 МБ; 679 страниц; находится по адресу: http:// standards.ieee.org/getieee802/ download/802.15.4-2003.pdf) определяет физические параметры передатчика для построения сети передачи небольших объемов данных. Это диапазоны частот — 868 МГц, 915 МГц, 2,4 ГГц; число радиочастотных каналов 1-16; тип модуляции — QPSK и BPSK. Сюда также относится и так называемый протокол доступа к среде (МАС-уровень).
2. Спецификация стека ZigBee (законы построения сети) определяет свойства устройств, из которых строится сеть, порядок передачи информации, характер подключения к сети и подчинения ее элементов. При построении сетей ZigBee используются микросхемы приемопередатчиков стандарта IEEE 802.15.4.
Кто разработал технологию ZigBee?
Технология ZigBee разрабатывается группой независимых организаций ZigBee Альянс, куда входят более 150 организаций, с 2001 года.
Спецификациию ZigBee можно найти по адресу: http://www. zigbee.org/en/spec_download/ download_request.asp (PDF-файл; 378 страниц; 6,62 МБ; более 30 тысяч загрузок).
Зачем нужна технология ZigBee?
ZigBee сегодня — единственная технология беспроводной передачи данных, которую поддерживает большое количество компаний.
Для ее построения не нужно прибегать к услугам высокооплачиваемых интеграторов.
Каковы технические параметры сети ZigBee?
Сеть ZigBee может строиться по принципу «точка-точка», «звезда», «кластерное дерево» или «mesh». Кластерное дерево — это структура, напоминающая ствол дерева с ветками и листьями. Топология «mesh» предполагает такую структуру, где каждое устройство может общаться с любым из находящихся поблизости. Расстояние между двумя устройствами сети может быть в пределах от 10 до 1000 метров, при выходной мощности передатчика от 1 до 100 мВт. Для построения сети ZigBee в диапазоне 2,4 ГГц предусмотрено 16 каналов шириной по 5 МГц. Стандарт предусматривает полудуплексный режим работы.
Сеть ZigBee позволяет передавать данные по радиоканалу с предельной скоростью — 250 кБ/сек. Однако реальная скорость несколько ниже.
Для полной реализации программного стека ZigBee требуется микроконтроллер с объемом памяти не менее 64 кБайт.
Насколько сильно влияют помехи на работу ZigBee устройств?
Сеть ZigBee разработана с учетом работы в сложной помеховой обстановке. Для борьбы с помехами предусмотрены следующие механизмы: расширение спектра передаваемого сигнала, процедура предотвращения коллизий, измерение параметров канала передачи, контроль целостности данных, подтверждение приема и повторные отсылки пакетов. В случае неработоспособности узла сети из-за помех или физической неисправности информация может дойти до приемника через соседние узлы.
Какова продолжительность работы ZigBee устройств с батарейным питанием?
Время работы элемента сети с батарейным питанием может достигать нескольких лет за счет того, что большую часть времени устройство проводит в «спящем режиме».
Применение радиомодулей значительно облегчает процесс разработки ZigBee-сети, освобождая от необходимости конструирования высокочастотной части изделия. Компания Jennie также поставляет документацию с рекомендуемой топологией печатной платы, что значительно облегчает разработчику создание собственного модуля на базе апробированного решения. Используя готовый радиомодуль (рис. 4), инженер получает доступ ко всем аналоговым и цифровым портам ввода-вывода чипа JN5121, таймерам, последовательному порту и другим последовательным интерфейсам. Наличие большого количества периферии чипа JN5121 позволяет реализовать различную функциональность при построении системы беспроводных сенсоров, не
применяя дополнительный микроконтроллер. В серию входят модули с керамической антенной или SMA-разъемом (рис. 5) с дальностью связи до 200 метров. Размер модуля 18x30 мм. Версия модуля с усилителем мощности и усилителем входного сигнала имеет размер 18x40 мм и обеспечивает дальность связи до 1 км. Каждый модуль поставляется со встроенным стеком протокола уровня 802.15.4 MAC или ZigBee-стеком.
|
