تکنولوژی ZigBee
خانه‌ای را تصور کنید که متشکل از دستگاه‌هایی همچون وسایل بازی و سرگرمی، سیستم‌های ایمنی همچون اعلام حریق، آشکارساز دود و دزدگیر، وسایل تهویه و آشپزخانه، است و توسط یک واحد ارتباطی، با یکدیگر در ارتباط هستند. این ارتباط مستلزم استاندارد مشترکی بین اجزاست تا بتوانند ارتباطی هوشمند داشته باشند. زیگبی چنین استانداردی را برای کاربردهای Embedded، فراهم کرده است و در سال 2004 تحت استاندارد IEEE 802.15.4، مورد تایید قرار گرفته‌است.
زیگبی متداول‌ترین استاندارد شبکه‌های مش بی‌سیم صنعتی، برای اتصال سنسورها، ابزارها و سیستم‌های کنترلی است. همچنین از زیگبی به عنوان اینترنت اشیا نیز یاد می‌شود. به لحاظ تئوری، قهوه ساز خانه شما می‌تواند با ضبط صوت منزلتان در ارتباط باشد. زیگبی یک پروتکل باز، جهانی و بسته[1] محور است که یک بستر ساده، امن، مطمئن و کم مصرف برای شبکه‌های بی‌سیم فراهم می‌کند. زیگبی و IEEE 802.15.4 استانداردهای کم سرعت شبکه‌های بی‌سیم هستند که می‌توانند دو مشکل هزینه و خرابی شبکه‌های سیم‌دار صنعتی را حذف کنند. همچنین نسبت به مکان فیزیکی اجزای شبکه وابسته نیستند و می‌توان آن‌ها را جابجا کرد.
مزایای این فناوری بسیار زیاد است و از جمله کاربردهای آن عبارتند از:
- هوشمندسازی خانه‌ها و ادارات
- اتوماسیون صنعتی
- نظارت پزشکی
- حسگرهای کم مصرف
- کنترل سیستم‌های تهویه
از تکنولوژی زیگبی در کاربردهایی که نیاز به مصرف توان و نرخ داده پایین است، استفاده می‌شود. در شکل 1، مثالی از یک شبکه زیگبی نشان داده شده است.
شکل 1: شبکه زیگبی
زیگبی این قابلیت را دارد تا به یک استاندارد جهانی برای شبکه‌های کنترلی و حسگری شود. از جمله ویژگی‌های آن عبارتند از:
- مصرف توان کم، نصب آسان
- بلوتوث حالت‌های کاری مختلفی دارد، اما زیگبی تنها دو حالت دارد؛ یا فعال است و در حال انتقال داده، یا در حالت خواب است.
- نسبت به فناوری‌های قبلی، کم مصرف‌تر است و در یک چیدمان کامل، صرفه‌جویی در مقیاس مگاوات دارند.
تکنولوژی ارزان!
برای کاربر، ارزان بودن یعنی هزینه دستگاه، نصب و نگهداری ارزان باشد. در دستگاه‌هایی که از زیگبی استفاده شده است، یک باتری می‌تواند مدتی طولانی بدون شارژ شدن، عمر کند. همچنین به خاطر پیکره‌بندی ذاتی و افزونگی[2] دستگاه‌های شبکه، نگهداری آن ارزان است.
لایه فیزیکی IEEE 802.15.4 برای سه باند فرکانسی طراحی شده است؛ باند 868 مگاهرتز در اروپا، باند 915 مگاهرتز در شمال امریکا، استرالیا و …، باند 4/2 گیگا هرتز که اکنون به عنوان یک باند جهانی در بسیاری از کشورها پذیرفته شده‌است.
زیگبی چگونه کار می‌کند؟!
اساسا زیگبی از مدولاسیون دیجیتال برای ارتباط بین دستگاه‌ها استفاده می‌کند. یک شبکه زیگبی معمولی، از سه نوع دستگاه تشکیل شده‌است. هماهنگ‌کننده[3] شبکه، دستگاهی است که شبکه را راه‌اندازی می‌کند،
مراقب تمامی گره‌های شبکه است و اطلاعات مربوط به هر گره و اطلاعات در حال انتقال در شبکه را مدیریت می‌کند. هماهنگ‌ساز در یک شبکه زیگبی، به عنوان روتر به یک شبکه دیگر عمل می‌کند. هر شبکه زیگبی یک هماهنگ‌ساز شبکه دارد. نوع دیگر، دستگاه‌های عملکرد کامل یا FFD ها هستند که تمامی عملکردهای 802.15.4 را پشتیبانی می‌کنند. روترها، هماهنگ‌سازها و دیگر دستگاه‌هایی که با دنیای فیزیکی در ارتباط هستند در این نوع قرار می‌گیرند. نوع دیگر دستگاه‌های استفاده شده در یک شبکه زیگبی، دستگاه‌های عملکرد کاهش یافته یا RFD ها هستند. به عبارت دیگر این دستگاه‌ها فقط در حالت Slave کار می‌کنند، قادر به رله کردن داده‌ها از دیگر دستگاه‌ها نیستند و نسبت به FFD ها ارزان‌ترند.
توپولوژی‌های مختلفی همچون مش، ستاره و خوشه توسط زیگبی پشتیبانی می‌شود. هنگامی که دستگا‌های انتهایی[4] نزدیک به هم قرار دارند، معمولا از توپولوژی ستاره استفاده می‌شود. توپولوژی مش سبب افزونگی در مسیرهای ارتباطی شده و اگر یک گره از شبکه خارج شود، دیگر گره‌ها برای ارتباط با یکدیگر، از مسیر جایگزین استفاده خواهند کرد.
استاندارد سبز و جهانی زیگبی، با برقراری ارتباطی هوشمند بین دستگاه‌ها، دستیار شما در کنترل دنیایتان هستند!
[1] Packet
[2] افزونگی در علوم مهندسی عبارت است از قرار دادن زیربخش‌های مشابه در یک سامانه به صورت موازی به طوری که عملکرد کلی سامانه در شرایط خطا تضمین شود.
[3] Coordinator
[4] End devices
