Đánh giá chủ đề:
  • 59 Vote(s) - Trung bình 2.71
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Zigbee là gì?
Bài viết: #1
Chúng ta đã từng biết đến các chuẩn giao tiếp không dây khá phổ biến
như :Wimax, 3G, Bluetooth...Trong những năm gần đây xuất hiện một chuẩn
giao tiếp mới được ứng dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đó là
chuẩn Zigbee. Bài báo sau sẽ giới thiệu những nét khái quát nhất về
chuẩn giao tiếp đang rất được quan tâm này.

1. Tổng quan.

Zigbee là một giao thức được xây dựng theo chuẩn IEEE 802.15.4. Giao
thức này được tạo ra nhằm phục vụ cho những ứng dụng yêu cầu giá thành
và công suất thấp nhưng phải có khả năng linh động trong phạm vi rộng.
Chuẩn Zigbee được phát triển và xúc tiến bởi hãng Zigbee Alliance, với
sự hỗ trợ từ hơn 200 công ty trên thế giới như: SIEMENS, ATMEL, NI,
NEC, TEXAS INSTRUMENTS, EPSON....

Về bản chất Zigbee cũng một chuẩn giao tiếp không dây như những chuẩn
không dây khác : UWB, Wi-Fi, IrDA, 3G, Bluetooth...nhưng nó mang những
đặc tính kỹ thuật và đặc tính vật lý riêng và do đó sẽ chỉ phù hợp với
một mảng ứng dụng nhất định.

[Image: cntt-tdh1.jpg]

Hình 1 - Các ứng dụng không dây



Theo như hình trên có thể thấy rằng chuẩn Zigbee có đặc điểm là phạm
vi hoạt động hẹp, tốc độ truyền Zigbee thích hợp cho các sensor không
dây và chuyên dùng cho các ứng dụng giám sát, điều khiển.

2. Ưu điểm và nhược điểm của Zigbee.

Để thấy được ưu điểm và nhược điểm của giao thức Zigbee có thể theo dõi bảng dưới đây:

Ưu điểm

Nhược điểm

* Giá thành thấp

* Tiêu thụ công suất nhỏ

* Kiến trúc mạng linh hoạt

* Được hỗ trợ bởi nhiều công ty

* Số lượng các nút lớn (65k)

* Lỗi ở một điểm chính có thể

gây lỗi hệ thống.

* Tốc độ truyền thấp

* Chưa có đầy đủ các thiết bị

để phát triển



Để cho rõ ràng hơn, ta hãy làm một phép so sánh giữa chuẩn Zigbee và một chuẩn không dây cũng khá phổ biến khác :



Chuẩn Bluetooth.

Đặc tính

Zigbee

Bluetooth

Tiêu thụ công suất

10mA

100mA

Giá thành ( đầu 2005)

1,1 $

3$

Độ nhạy

-92dbm(0,63pW)

-62dbm(6,2pW)

Độ linh hoạt

65536 nút

(trong sơ đồ sao)

7 nút

(trong sơ đồ sao)

Độ an toàn

128 bit mã hóa

64/128 bit mã hóa

Vùng làm việc

Hiệu quả ở 10 - 75m

Hiệu quả ở < 10m



Có thể thấy rằng với những ứng dụng cho nhiều phần tử, yêu cầu độ
linh hoạt cao, giá thành thấp, tiêu thụ công suất nhỏ thì dùng chuẩn
Zigbee là rất phù hợp.



3. Dải tần Zigbee.

Tín hiệu truyền trong giao thức Zigbee thực chất là tín hiệu radio. Zigbee được hỗ trợ trong các dải tần số sau:

[Image: cntt-tdh12.jpg]

Hình 2 - Dải tần Zigbee



Dải 868,3 Mhz: Chỉ một kênh tín hiệu .Trong dải này tốc độ truyền là 20kb/s.

Dải 902 Mhz - 928 Mhz: Có 10 kênh tín hiệu từ 1 - 10 với tốc độ truyền thường là 40kb/s.

Dải 2,4 Ghz - 2,835 Ghz: có 16 kênh tín hiệu từ 11 - 26 với tốc độ truyền 250 kb/s.

Trong nhiều ứng dụng, người ta hay dùng giao thức Zigbee ở dải tần 2,4
Ghz - 2,835 Ghz. Đây là dải tần phổ biến và được hỗ trợ bởi nhiều
thiết bị. Hơn nữa với Zigbee, dải tần này có tới 16 kênh tín hiệu trong
dải (mỗi kênh cách nhau 5MHz tần số) với tốc độ truyền lớn nhất:
250kb/s.



4. Kiến trúc Zigbee.

Cũng giống như trong truyền thông công nghiệp, khi thực hiện một giao
thức truyền thông, người ta thường phải dựa trên một mô hình kiến trúc
chuẩn. Bất kỳ một giao thức truyền thông nào đều có thể qui chiếu tới
một lớp nào đó trong mô hình của kiến trúc tương ứng. Trong truyền
thông công nghiệp ta đã biết đến đó là mô hình qui chiếu OSI 7 lớp.

Trong giao thức Zigbee, người ta cũng định nghĩa một kiến trúc giao
tiếp, đó là kiến trúc Zigbee. Có thể hiểu kiến trúc này cũng tương tự
như kiến trúc OSI 7 lớp trong truyền thông công nghiệp, xem hình dưới.



[Image: cntt-tdh13.jpg]

Hình 3 - Kiến trúc OSI và kiến trúc Zigbee

Ta sẽ đi xem xét cụ thể hơn về kiến trúc Zigbee:

[Image: cntt-tdh14.jpg]

Hình 4 - Kiến trúc lớp (hay ngăn xếp - Stack)

trong kiến trúc Zigbee



Zigbee được xây dựng ở trên của hai lớp MAC ( Medium Access Control)
và lớp vật lý PHY. Lớp MAC và lớp PHY được định nghĩa theo chuẩn IEEE
802.15.4 dành cho các ứng dụng WPAN tốc độ thấp. Đặc tính kỹ thuật
Zigbee sau đó thêm vào 4 lớp chính: lớp mạng, lớp ứng dụng, lớp các đối
tượng thiết bị Zigbee ( ZDO) và lớp các đối tượng người dùng cho phép
tùy biến, linh động trong chuẩn đó.

Bên cạnh việc tích hợp thêm hai lớp mức cao hơn trên các lớp nền, một
sự tích hợp rất quan trọng nữa là thêm vào các ZDO ( Zigbee Device
Object). Các ZDO chịu trách nhiệm cho nhiều tác vụ, trong đó bao gồm:
định nghĩa vai trò của các thiết bị, tổ chức và yêu cầu để truy nhập vào
mạng, bảo mật cho thiết bị...



5. Mô hình mạng Zigbee

Trong truyền thông dùng giao thức Zigbee thường hỗ trợ 3 mô hình mạng chính: mạng hình sao, mạng hình cây và mạng sơ đồ lưới.

Trong lớp mạng Zigbee cho phép 3 kiểu thiết bị:

Zigbee Coordinator (ZC):





[Image: cntt-tdh15.jpg]

Hình 5: Các mô hình mạng Zigbee



Chỉ có duy nhất 1 ZC trong bất kỳ mạng Zigbee nào và nó có chức năng
chính là kích hoạt thông tin về mạng thông qua cấu hình các kênh, PAN ID
và hiện trạng ngăn xếp.

·Zigbee Router (ZR): Là một thành phần của hệ thống mạng mà chức năng
của nó là thực hiện việc vận chuyển các gói tin trong mạng. Nó thực
hiện các bảng kết nối cũng như định vị địa chỉ cho các ZED của nó.

·Zigbee End Device (ZED): Là một thành phần của hệ thống mạng nhưng
không tham gia vào quá trình vận chuyển tin. Nó có được tối ưu sao cho
công suất tiêu thụ là nhỏ nhất nhờ các chế độ bắt tín hiệu và kỹ thuật
"sleep".

Quá trình thiết lập trong một mạng Zigbee như sau:

Quét mạng (Network Scan): Các thiết bị trong mạng sẽ quét các kênh tín
hiệu, ví dụ nếu dùng dải tần 2,4GHz thì sẽ có 16 kênh để quét, sau đó
thiết bị sẽ chọn kênh phù hợp nhất để giao tiếp trong mạng. Ta gọi đó
là sự chiếm chỗ : ocupacy.

- Thiết lập/Gia nhập mạng: Thiết bị có thể tạo ra một mạng trên một kênh hoặc gia nhập vào một mạng đã tồn tại sẵn.

- Phát hiện thiết bị: Thiết bị sẽ yêu cầu mạng phát hiện ra địa chỉ của mình trên các kênh được kích hoạt.

- Phát hiện dịch vụ: Thiết bị quét các dịch vụ được hỗ trợ trên thiết bị trong phạm vi mạng.

- Liên kết: Thiết bị giao tiếp với nhau thông qua các lệnh và các tin nhắn điều khiển.

6. Các ứng dụng của chuẩn Zigbee.

Như đã nói ở trên: Chuẩn Zigbee rất phù hợp với những ứng dụng yêu cầu
giá thành thấp, tiêu thụ năng lượng nhỏ và tính linh động tốt. Vì vậy
ngày nay Zigbee được dùng vào rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống như:
Các hệ chiếu sáng thông minh, HVAC, Công nghiệp, Sensor không dây, bệnh
viện....Có thể thấy trên hình dưới:

Hiện nay có rất nhiều hãng sản xuất và bán các IC cũng như các Module
hỗ trợ truyền nhận bằng Zigbee. Có thể giới thiệu một số sản phẩm đang
được dùng rộng rãi:



[Image: cntt-tdh16.jpg]

Hình 6: Các ứng dụng của mạng Zigbee

[Image: cntt-tdh17.jpg]

[Image: cntt-tdh18.jpg]
MC13202 của Freescale

MRF24J40 của MICROCHIP

[Image: cntt-tdh19.jpg]
[Image: cntt-tdh110.jpg]
CC2400 của Texas Instrumen

Kít ZAXM-201 của NEC

theo automation.net.vn

Nhận thiết kế mạch in ,mạch điện tử theo yêu cầu. Cung cấp mạch nạp 89, Pic, AVR.

[Image: email_icon.gif] :dqnam952@gmail.com
Trả lời
Bài viết: #2
cảm ơn bác đã chia sẻ nhé, bài viết rất đầy đủ thông tin cần thiết. Thank bác nhiều ạ!
You are not allowed to view links. Register or Login to view.- You are not allowed to view links. Register or Login to view.- 0982 26 1967
Trả lời


Đi tới chuyên mục:


Thành viên đang xem chủ đề: 1 Khách