ZigBee Netzwerke

www.zigbee.org

Mitglieder der ZigBee Alliance• Jedes Unternehmen dass den Zigbee

Protokollstabel in seinem Produkt einsetzt, muss Mitglied der Zigbee Alliance werden. Es gibt drei unterschiedliche Arten von Mitgliedern. Die einfachste Art ist das Adopter-Mitglied. Promoter Mitglieder waren ursprünglich die Gründungsmitglieder. Jetzt sind all die Promoter, die Zigbee unterstützen und weiterentwickeln. Zwischen Promoter und Adopter gibt es noch das Regular Mitglied. Der Unterschied liegt im wesentlichen in den Mitgliedsbeiträgen und den Rechten

Spezifikationen

• 2002 wurde die ZigBee Alliance gegründet und hat in der Zwischenzeit mindestens 200 Mitglieder

• Die erste Spezifikation „ZigBee 1.0“ wurde 2004 verabschiedet und veröffentlicht

• 2006 kam die Version „ZigBee 2006“ als erweiterte Version

• In Arbeit ist die Version „ZigBee Pro“

Rollenkonzepte im ZigBee Netzwerk

• Geräte in einem ZigBee Netzwerk können allgemein als Knoten bezeichnet werden der eine oder mehrere Funktionen ausüben kann.

• Jeder Knoten hat einen 802.15.4 Transceiver• Theoretisch sind in einem Netzwerk 65000

Knoten möglich• In einem Netz gibt es mindestens zwei

Gerätearten den ZigBee Koordinator (ZigBee Coordinator, ZC) und den ZigBee Endknoten (ZigBee End-Device, ZED)

• Die Rolle legt die Produktion fest

ZigBee Koordinator

• In einem ZigBee-Netzwerk gibt es immer genau ein Koordinator

• Er startet das Netzwerk indem er die Startroutinen des IEEE 802.15.4 ausführt. Dafür wird das Frequenzband gescannt und der Kanal mit den geringsten Störungen gefunden. Auf diesen Kanal wird das Netzwerk gebildet und der Koordinator legt die PAN-ID fest

ZigBee Koordinator

• Der ZC erlaubt oder verweigert anderen Knoten den Netzwerken beizutreten. Dazu meldet sich der Knoten bei einem ZC oder einem zwischengeschalteten Router an. Dieser quittiert die Anmeldung mit einer temporären 16 Bit großen Netzwerkadresse.

• Der Koordinator kann das „Trust Center“ beinhalten. Dieses findet Verwendung bei Sicherheitseinstellungen (Schlüsselcode, Liste angemeldeter Teilnehmer)

ZigBee Koordinator

• Der Koordinator führt sämtliche Funktionen eines Routers durch (Weiterleitung von Daten)

• Zusätzliche durch ein Profil definierte Funktionalitäten (z.B. Lichtsteuerung)

• Das Konzept sieht vor das es in einem Netzwerk ein ZC gibt der auch der erste Netzwerkteilnehmer ist der eingeschaltet werden muss.

• Per Definition ist er immer netzbetrieben• Ist das Netzwerk laufend kann der ZC auch temporär

abgeschaltet sein da die Koordinatorfunktion nicht mehr so wichtig ist

ZigBee Router• Ein ZigBee Router (ZR) ist wie ZC ein IEEE

802.15.4 Full Function Device, kann jedoch keine eigenen Netzwerke bilden.

• Die wichtigste Aufgabe ist die Weiterleitung von Daten und damit die physikalische Reichweite des Netzwerkes zu erhöhen.

• Endknoten die sich bei einem Router anmelden können am Netzwerk teilnehmen (oder auch nicht). Angemeldete ZED die Ihre Adresse von einem Router bekommen werden als dessen Kinder bezeichnet.

ZigBee Router

• Ein ZR kann auch die Funktion eines ZED übernehmen (durch Profil definierte Funktionalität)

• Ein ZR muss seine Weiterleitungfunktion stets behalten deswegen ist auch er netzbetrieben.

ZigBee Endknoten

• Die Endknoten sind die eigentlichen Träger der Anwendungsfunktionalität.

• In einem Netzwerk gibt sehr viel mehr Endknoten als Router oder Koordinatoren.

• Im 802.15.4 sind sie als Reduced Function Device.

• Ihre Netzwerkadresse beziehen sie vom Koordinator oder vom Router

ZigBee Endknoten

• ZED haben zwei Power-Betriebsmodi Die entsprechenden Parameter können ein ZED in ein „immer an“ Zustand versetzt werden oder in ein effizienteren Leerlaufmodus bzw. Schlafmodus versetzt werden. Dann ist auch ein Batteriebetrieb möglich des Lebensdauer mehrere Jahre betragen kann.

• Ein ZED ist in seinen Ressourcen sparsam ausgelegt sein (wenig Rechenleistung, wenig Speicher)

ZigBee Architektur

NWK-Layer

• Die Netzwerkschicht (NWK) liegt zwischen den Protokollen der Anwendungsschicht und den in der 802.15.4 spezifizierten MAC-Teilschichten

• Die Network Layer Data Entity (NLDE) dient den Transport der Daten zwischen Endstationen.

• MLDE Transport zwischen benachbarten Stationen

NWK-Layer

• Die Network Layer Management Entity (NLME) verwaltet die Netzwerke

• Hierzu gehören Start des Netzwerkes, Konfiguration eines neuen Gerätes, An und Abmelden von Stationen,Adressierung,Finden von anderen Geräten undRouting

NWK-Layer

NWK-Layer Aufgaben

• Steuern des Eintretens und des Verlassens eines Netzwerkes

• Vornehmen von Sicherheitseinstellungen an den Datenpaketen

• Weiterleiten von Datenpaketen zu Ihren Zielknoten• Feststellen und Instandhalten der Routen• Feststellen der Knoten in unmittelbarer Reichweite• Speichern von Informationen über Nachbarknoten

NWK-Layer

• Die NWK ist auch zuständig die darunter liegende IEEE 802.15.4 MAC Schicht korrekt anzusteuern und entsprechende Service Schnittstellen für die Anwendungsschicht bereit zu stellen.