a Zigbee eszközök három osztálya létezik:

• Zigbee koordinátor (ZC): a leginkább képes eszköz, a koordinátor képezi a hálózati fa gyökerét, és áthidalhat más hálózatokra. Minden hálózatban pontosan egy Zigbee koordinátor van, mivel ez az eszköz indította el a hálózatot eredetileg (a Zigbee LightLink specifikáció Zigbee koordinátor nélkül is lehetővé teszi a működést, így jobban használható a polcon kívüli otthoni termékekhez). Információkat tárol a hálózatról, beleértve a biztonsági kulcsok bizalmi központjaként és tárolójaként való működést.
• ZigBee router( ZR): az Alkalmazásfunkció futtatása mellett az útválasztó közbenső útválasztóként is működhet, adatokat továbbítva más eszközökről.
• Zigbee end device (ZED): csak annyi funkciót tartalmaz, hogy beszéljen a szülő csomóponttal (akár a koordinátorral, akár egy útválasztóval); nem tud adatokat továbbítani más eszközökről. Ez a kapcsolat lehetővé teszi, hogy a csomópont jelentős mennyiségű időt aludjon, ezáltal hosszú akkumulátor-élettartamot biztosítva. A ZED a legkevesebb memóriát igényli, így kevésbé költséges lehet a gyártás, mint egy ZR vagy ZC.

a jelenlegi Zigbee protokollok támogatják a beacon-kompatibilis és a beacon-kompatibilis hálózatokat. A nem beacon-kompatibilis hálózatokban egy nem ábrázolt CSMA / CA csatorna hozzáférési mechanizmust használnak. Az ilyen típusú hálózatokban a Zigbee útválasztók általában vevőik folyamatosan aktívak, további energiát igényelnek. Ez azonban lehetővé teszi a heterogén hálózatokat, amelyekben egyes eszközök folyamatosan kapnak, míg mások szükség esetén továbbítanak. A heterogén hálózat tipikus példája a vezeték nélküli fénykapcsoló: A lámpa Zigbee csomópontja folyamatosan fogadható, mivel megbízhatóan táplálja a lámpa hálózati tápellátását, míg az akkumulátorral működő fénykapcsoló alszik, amíg a kapcsolót el nem dobják. Ebben az esetben a kapcsoló felébred, parancsot küld a lámpának, nyugtázást kap, majd visszatér aludni. Ilyen hálózatban a lámpa csomópont legalább Zigbee útválasztó lesz, ha nem a Zigbee koordinátor; a kapcsoló csomópont általában Zigbee végeszköz. A beacon-kompatibilis hálózatokban a Zigbee útválasztók periodikus jelzőfényeket továbbítanak, hogy megerősítsék jelenlétüket más hálózati csomópontokra. A csomópontok a jelzőfények között aludhatnak, ezáltal meghosszabbítva az akkumulátor élettartamát. Beacon időközönként függ adatátviteli sebesség; lehet, hogy a tartomány 15.36 ezredmásodperc alatt 251.65824 másodperc 250 kbit/s, 24 ezredmásodperc alatt 393.216 másodperc 40 kbit/s-tól 48 ezredmásodperc alatt 786.432 másodperc 20 kbit/s. Hosszú beacon időközönként szükség a pontos időzítés, ami költséges lehet végrehajtani, hogy az alacsony költségű termékek.

általában a Zigbee protokollok minimalizálják a rádió bekapcsolásának idejét, hogy csökkentsék az energiafelhasználást. A beaconing hálózatokban a csomópontoknak csak akkor kell aktívnak lenniük, amikor egy jeladót továbbítanak. A nem beacon-kompatibilis hálózatokban az energiafogyasztás határozottan aszimmetrikus: egyes eszközök mindig aktívak, míg mások az idejük nagy részét alvással töltik.

A Smart Energy Profile 2.0 kivételével a Zigbee eszközöknek meg kell felelniük az IEEE 802.15.4-2003 alacsony frekvenciájú vezeték nélküli Personal Area Network (LR-WPAN) szabványnak. A szabvány meghatározza az alsó protokollrétegeket—a fizikai réteget (PHY), valamint az adatkapcsolati réteg media access control részét. Az alapvető csatorna-hozzáférési mód a carrier-sense többszörös hozzáférés ütközés elkerülésével (CSMA/CA). Vagyis a csomópontok olyan módon kommunikálnak, amely kissé hasonlít az emberek beszélgetésére: egy csomópont röviden ellenőrzi, hogy más csomópontok nem beszélnek-e, mielőtt elindulna. A CSMA / CA-t nem használják három figyelemre méltó kivételben:

• üzenet nyugtázások
• a jelzőfények rögzített időzítési ütemterv szerint kerülnek elküldésre.
• az alacsony késleltetésű beacon-kompatibilis hálózatokban lévő eszközök, a valós idejű követelmények garantált időréseket is használhatnak.

hálózati rétegSzerkesztés

a hálózati réteg fő funkciói lehetővé teszik a MAC alréteg helyes használatát, és megfelelő felületet biztosítanak a következő felső réteg, azaz az alkalmazási réteg számára. Képességei és struktúrája jellemzően az ilyen hálózati rétegekhez társulnak, beleértve az útválasztást is. A hálózati réteg funkciója pontosan olyan, mint amilyennek hangzik; olyan hálózati funkciókkal foglalkozik, mint például a hálózatok összekapcsolása, leválasztása vagy beállítása. Hozzáad egy hálózatot, kiosztja a Címeket, majd hozzáad és eltávolít bizonyos eszközöket. Ez a réteg csillag, háló és fa topológiákat használ. Hozzáad egy felületet az alkalmazási réteghez.

egyrészt az adat entitás létrehozza és kezeli a hálózati réteg adategységeket az alkalmazásréteg hasznos terheléséből, majd az aktuális topológia szerint végzi az útválasztást. Másrészt ott van a rétegvezérlés, amelyet az új eszközök konfigurációjának kezelésére és új hálózatok létrehozására használnak: meg tudja határozni, hogy egy szomszédos eszköz tartozik-e a hálózathoz, és új szomszédokat és útválasztókat fedez fel. A vezérlés érzékeli a vevő jelenlétét is, amely lehetővé teszi a közvetlen kommunikációt és a MAC szinkronizálást.

a hálózati réteg által használt útválasztási protokoll AODV. Az AODV-ben, hogy megtalálja a céleszközt, az AODV egy útvonalkérést ad át minden szomszédjának. A szomszédok ezután továbbították a kérelmet szomszédaiknak, majd tovább, amíg el nem érik a rendeltetési helyet. A rendeltetési hely elérése után az útvonal válaszát az unicast átvitel útján küldi el, a legalacsonyabb költség elérési útját követve vissza a forráshoz. Amint a forrás megkapja a választ, frissíti útvonaltábláját az útvonal következő ugrásának célcímére, valamint az útvonal költségére.

Application layerEdit

az alkalmazás réteg a specifikáció által meghatározott legmagasabb szintű réteg, amely a ZigBee rendszer hatékony interfésze a végfelhasználók számára. Ez magában foglalja a ZigBee specifikáció által hozzáadott komponensek többségét: mind a ZDO, mind a kezelési eljárások, a gyártó által meghatározott alkalmazási objektumokkal együtt, ennek a rétegnek a részét képezik. Ez a réteg táblázatokat köt össze, üzeneteket küld a kötött eszközök között, csoportcímeket kezel, csomagokat csoportosít, valamint adatokat továbbít. Felelős a ZigBee eszközprofilok szolgáltatásáért.

fő komponensekszerkesztés

a ZDO (Zigbee device object), a protokoll a Zigbee protocol stack, felelős az Általános Eszközkezelő, biztonsági kulcsok, házirendek. Feladata, hogy meghatározza az eszköz szerepét koordinátorként vagy végberendezésként, amint azt fentebb említettük, hanem az új (One-hop) eszközök felfedezéséért a hálózaton, valamint a kínált szolgáltatások azonosításáért. Ezt követően biztonságos kapcsolatokat alakíthat ki külső eszközökkel, és ennek megfelelően válaszolhat a kötelező érvényű kérelmekre.

az application support sublayer (APS) a réteg másik fő standard összetevője, ezért jól definiált interfészt és vezérlési szolgáltatásokat kínál. Hídként működik a hálózati réteg és az alkalmazási réteg többi eleme között: naprakész kötőtáblákat tart fenn adatbázis formájában, amelyek felhasználhatók a megfelelő eszközök megtalálására a szükséges szolgáltatásoktól függően, valamint a különböző eszközök által kínált szolgáltatásoktól függően. Mivel a két meghatározott réteg közötti Unió, az üzeneteket a protokollcsomag rétegein keresztül is irányítja.

Kommunikáció modelsEdit

Zigbee magas szintű kommunikációs modell

Az alkalmazás állhat kommunikáló objektumok, amelyek együttműködnek, hogy végezze el a kívánt feladatot. A ZigBee középpontjában az egyes Zigbee csomópontokon belül elhelyezkedő különféle eszközök közötti munka terjesztése áll, amelyek viszont hálózatot alkotnak (az említett munka általában minden eszközhöz nagyrészt helyi lesz, például az egyes háztartási készülékek vezérlése).

a hálózatot alkotó objektumok gyűjteménye az APS által biztosított, ZDO interfészek által felügyelt eszközökkel kommunikál. Az alkalmazás réteg adatszolgáltatás egy tipikus kérés-megerősítés/jelzés-válasz struktúrát követ. Egyetlen eszközön belül legfeljebb 240 alkalmazásobjektum létezhet, az 1-240 tartományban számozva. A 0-t a ZDO adat interfészére, a 255-öt pedig a sugárzásra tartják fenn; a 241-254-es tartomány jelenleg nincs használatban, de a jövőben is lehet.

két szolgáltatás érhető el az alkalmazásobjektumokhoz (a Zigbee 1.0-ban):

• a kulcs-érték pár szolgáltatás (KVP) konfigurációs célokra szolgál. Lehetővé teszi az objektumattribútum leírását, kérését és módosítását egy egyszerű felületen keresztül, amely a szerzés/beállítás és az esemény primitívek alapján történik, egyesek válaszkérést tesznek lehetővé. A konfiguráció tömörített XML-t használ (teljes XML használható), hogy alkalmazkodó, elegáns megoldást nyújtson.
• az üzenetszolgáltatás célja, hogy általános megközelítést nyújtson az információkezeléshez, elkerülve az alkalmazási protokollok és a KVP által felmerülő lehetséges költségek kiigazításának szükségességét. Ez lehetővé teszi az önkényes terhelések átvitelét APS keretek között.

a címzés szintén része az alkalmazási rétegnek. A hálózati csomópont egy 802.15.4-es megfelelő rádiós adóvevőből és egy vagy több eszközleírásból áll (alapvetően olyan attribútumok gyűjteményéből, amelyek lekérdezhetők vagy beállíthatók, vagy eseményeken keresztül nyomon követhetők). Az adó-vevő a címzés alapja, a csomóponton belüli eszközöket pedig az 1-240 tartományban lévő végpont-azonosító határozza meg.

kommunikáció és eszköz discoveryEdit

a kommunikációhoz szükséges alkalmazásokhoz közös alkalmazási protokollt kell használniuk (üzenetek típusai, formátumok stb.); Ezek az egyezmények profilokba vannak csoportosítva. Ezenkívül a kötésről a bemeneti és kimeneti klaszterazonosítók egyeztetése dönt, amelyek egy adott profil összefüggésében egyediek, és egy eszköz bejövő vagy kimenő adatfolyamához kapcsolódnak. A kötési táblázatok forrás-és célpárokat tartalmaznak.

a rendelkezésre álló információk függvényében az eszköz felfedezése különböző módszereket követhet. Ha a hálózati cím ismert, az IEEE címet az unicast kommunikáció segítségével lehet kérni. Ha nem, petíciókat sugároznak (az IEEE-cím a válasz hasznos terhelésének része). A végkészülékek egyszerűen reagálnak a kért címre, míg a hálózati koordinátor vagy az útválasztó elküldi a hozzá kapcsolódó összes eszköz címét is.

Ez a kiterjesztett felfedezés protokoll lehetővé teszi külső eszközök, hogy megtudja, eszközök hálózatba, illetve a szolgáltatásokat kínálnak, amelyek végpontok jelentheti, amikor a szolgáltatás által a megtaláló készülék (amely a korábban kapott a címek). Megfelelő szolgáltatások is használhatók.

a klaszterazonosítók használata a Zigbee-koordinátorok által fenntartott kötőtáblák segítségével érvényesíti a kiegészítő entitások kötelezővé tételét, mivel a táblázatnak mindig rendelkezésre kell állnia a hálózaton belül, és a koordinátorok valószínűleg állandó tápegységgel rendelkeznek. Egyes alkalmazásokhoz szükség lehet A magasabb szintű rétegek által kezelt biztonsági mentésekre. A kötéshez szükséges egy létrehozott kommunikációs kapcsolat; miután létezik, eldöntik, hogy új csomópontot adnak-e a hálózathoz, az alkalmazás és a biztonsági irányelvek szerint.

a kommunikáció közvetlenül az egyesület után történhet. Közvetlen címzés használja mindkét rádió címét végpont azonosítója, mivel az indirekt címzés használ minden érintett területen (cím, végpont, klaszter, valamint attribútum), valamint előírja, hogy ők küldtek a hálózati koordinátor, amely azt állítja, egyesületek, illetve fordítja kérések a kommunikáció. Közvetett címzés különösen hasznos, hogy néhány eszköz nagyon egyszerű, és minimalizálja a tárolási igény. E két módszer mellett elérhető az eszköz összes végpontjára történő közvetítés, valamint a csoportos címzés az eszközök csoportjához tartozó végpontok csoportjaival való kommunikációra szolgál.