ZigBee ist eine Spezifizierung für ein Gefolge von hohen Nachrichtenprotokollen, die klein, niedrige Macht Digitalradios verwenden, die auf einem IEEE 802 Standard für persönliche Bereichsnetze gestützt sind. Anwendungen schließen leichte Radioschalter, elektrische Meter mit "in Hausanzeigen", und anderem Verbraucher und Industrieausrüstung ein, die Radioübertragung für kurze Strecken von Daten an relativ niedrigen Zinssätzen verlangt. Die durch die Spezifizierung von ZigBee definierte Technologie ist beabsichtigt, um einfacher und weniger teuer zu sein, als anderer WPANs wie Bluetooth. ZigBee wird an Anwendungen der Radiofrequenz (RF) ins Visier genommen, die eine niedrige Datenrate, langes Batterieleben und sicheren Netzwerkanschluss verlangen. ZigBee hat eine definierte Rate von 250 kbit/s, die am besten für periodische oder periodisch auftretende Daten oder eine einzelne Signalübertragung von einem Sensor oder Eingangsgerät angepasst sind. Gestütztes Verkehrsregelungssystem von ZigBee ist auch durchgeführt worden.

Der Name bezieht sich auf den Wackeln-Tanz von Honigbienen nach ihrer Rückkehr zum Bienenkorb.

Technische Übersicht

ZigBee ist ein preisgünstiger, niedrige Macht, Radioineinandergreifen-Netzstandard. Die niedrigen Kosten erlauben der Technologie, in der Radiokontrolle und den Mithöranwendungen weit aufmarschiert zu werden. Niedriger Macht-Gebrauch erlaubt längeres Leben mit kleineren Batterien. Ineinandergreifen-Netzwerkanschluss stellt hohe Zuverlässigkeit und umfassendere Reihe zur Verfügung. Span-Verkäufer von ZigBee verkaufen normalerweise integrierte Radios und Mikrokontrolleure mit zwischen 60-kilobyte- und 256-Kilobyte-Blitz-Gedächtnis.

ZigBee funktioniert im Industriellen, wissenschaftlich und medizinisch (ISMUS) Wellenbereiche; 868 MHz in Europa, 915 MHz in den USA und Australien und 2.4 GHz in den meisten Rechtsprechungen weltweit. Datenübertragungsgeschwindigkeiten ändern sich von 20 bis 900 Kilobits/Sekunde.

Die Netzschicht von ZigBee unterstützt heimisch sowohl Stern als auch Baum typische Netze und allgemeine Ineinandergreifen-Netze. Jedes Netz muss ein Koordinator-Gerät haben, das mit seiner Entwicklung, der Kontrolle seiner Rahmen und grundlegender Wartung stark beansprucht ist. Innerhalb von Sternnetzen muss der Koordinator der Hauptknoten sein. Sowohl Bäume als auch Ineinandergreifen erlauben dem Gebrauch von Routern von ZigBee, Kommunikation am Netzniveau zu erweitern.

ZigBee baut auf die physische Schicht und mittlere Zugriffskontrolle, die in IEEE normalen 802.15.4 (2003-Version) für den niedrigen Zinssatz WPANs definiert ist. Die Spezifizierung setzt fort, den Standard durch das Hinzufügen von vier Hauptbestandteilen zu vollenden: Netzschicht, Anwendungsschicht, Gerät-Gegenstände von ZigBee (ZDOs) und Hersteller-definierte Anwendungsgegenstände, die Anpassung berücksichtigen und Gesamtintegration bevorzugen.

Außer dem Hinzufügen von zwei Netzschichten auf höchster Ebene zur zu Grunde liegenden Struktur ist die bedeutendste Verbesserung die Einführung von ZDOs. Diese sind für mehrere Aufgaben verantwortlich, die das Halten von Gerät-Rollen, Management von Bitten einschließen, sich einem Netz, Gerät-Entdeckung und Sicherheit anzuschließen.

ZigBee ist nicht beabsichtigt, um Powerline-Netzwerkanschluss zu unterstützen, aber damit mindestens für das kluge Messen und die klugen Gerät-Zwecke zu verbinden.

Weil Knoten von ZigBee vom Schlaf bis aktive Weise in 30 Millisekunden oder weniger gehen können, kann die Latenz niedrig sein, und Geräte können besonders im Vergleich zu Bluetooth-Verzögerungen des Kielwassers antwortend sein, die normalerweise ungefähr drei Sekunden sind.

Weil Knoten von ZigBee den größten Teil der Zeit schlafen können, kann durchschnittlicher Macht-Verbrauch niedrig sein, auf langes Batterieleben hinauslaufend.

Handelsmarke und Verbindung

Die Verbindung von ZigBee ist eine Unternehmensgruppe, die aufrechterhalten und den Standard von ZigBee veröffentlichen. Der Begriff ZigBee ist ein eingetragenes Warenzeichen dieser Gruppe, keines einzigen technischen Standards. Die Verbindung veröffentlicht Anwendungsprofile, die vielfachen OEM-Verkäufern erlauben, zwischendurchführbare Produkte zu schaffen. Die Beziehung zwischen IEEE 802.15.4 und ZigBee ist dem zwischen IEEE 802.11 und der Wi-Fi Verbindung ähnlich.

Lizenz

Zu nichtkommerziellen Zwecken ist die Spezifizierung von ZigBee zwischen der breiten Öffentlichkeit frei zugänglich. Eine Zugang-Niveau-Mitgliedschaft in der Verbindung von ZigBee, genannt Adoptierenden, stellt Zugang zu den bis jetzt unveröffentlichten Spezifizierungen und der Erlaubnis zur Verfügung, Produkte für den Markt mit den Spezifizierungen zu schaffen.

Die Voraussetzungen für die Mitgliedschaft in der Verbindung von ZigBee verursachen Probleme für Entwickler der offenen Quelle, weil die jährliche Gebühr die GNU-Lizenz der Breiten Öffentlichkeit kollidiert. Die Voraussetzung für den Entwickler, um sich der Verbindung von ZigBee anzuschließen, kollidiert ähnlich die meisten anderen Lizenzen der kostenlosen Software.

Anwendungsprofile

Die aktuelle Liste von Anwendungsprofilen entweder veröffentlicht, oder in den Arbeiten ist:

• Veröffentlichte Spezifizierungen
• ZigBee Hausautomation
• ZigBee Kluge Energie 1.0
• Fernmeldedienstleistungen von ZigBee
• Gesundheitsfürsorge von ZigBee
• ZigBee RF4CE - Fernbedienung
• Spezifizierungen unter der Entwicklung
• ZigBee Kluge Energie 2.0
• ZigBee, der Automation baut
• Einzeldienstleistungen von ZigBee
• Licht von ZigBee verbindet

ZigBee Kluge Energie, die V2.0 Spezifizierungen ein IP-basiertes Protokoll definieren, um zu kontrollieren, zu kontrollieren, informieren und automatisieren die Übergabe und den Gebrauch der Energie und des Wassers. Es ist eine Erhöhung von ZigBee Kluge Energiespezifizierungen der Version 1, Dienstleistungen für die Aufladung der Einfügefunktion elektrischen Fahrzeugs (PEV) hinzufügend, Installation, Konfiguration und Firmware-Download, bezahlt Dienstleistungen, Benutzerinformation und Nachrichtenübermittlung, Lastkontrolle voraus, fordert Antwort und allgemeine Information und Anwendungsprofil-Schnittstellen für verdrahtete und drahtlose Netze. Es wird von Partnern entwickelt einschließlich:

• Forum von HomeGrid, das für das Marketing und Bestätigen ITU-T G.hn Technologie und Produkte verantwortlich

ist

• HomePlug Powerline Verbindung
• Internationale Gesellschaft von Automobilingenieuren SAE internationaler
• IPSO Verbindung
• Verbindung von SunSpec
• Wi-Fi Verbindung.

2009 ist der RF4CE (Radiofrequenz für Consumer Electronics) Konsortium und Verbindung von ZigBee bereit gewesen, einen Standard für Radiofrequenzfernbedienungen gemeinsam zu liefern. ZigBee RF4CE wird für eine breite Reihe von Verbraucherelektronik-Produkten, wie Fernsehen und mit dem Satz oberste Kästen entworfen. Es verspricht viele Vorteile gegenüber vorhandenen Fernbedienungslösungen, einschließlich reicherer Kommunikation und vergrößerter Zuverlässigkeit, erhöhter Eigenschaften und Flexibilität, Zwischenfunktionsfähigkeit und keiner Gesichtslinie-Barriere.

ZigBee hebt RF4CE Spezifizierung ein Netzwerkanschlussgewicht ab und unterstützt alle Ineinandergreifen-Eigenschaften nicht, der gegen kleinere Speicherkonfigurationen für tiefer Kostengeräte wie Fernbedienung der Verbraucherelektronik getauscht wird.

Gebrauch

Protokolle von ZigBee sind für eingebettete Anwendungen beabsichtigt, die niedrige Datenraten und niedrigen Macht-Verbrauch verlangen. Das resultierende Netz wird sehr kleine Beträge der Macht verwenden — individuelle Geräte müssen ein Batterieleben von mindestens zwei Jahren haben, um Zertifikat von ZigBee zu passieren.

Typische Anwendungsgebiete schließen ein:

• Hausunterhaltung und Kontrolle — Hausautomation, kluge Beleuchtung, haben Temperaturkontrolle, Sicherheit und Sicherheit, Kino und Musik vorgebracht
• Radiosensornetze — mit individuellen Sensoren wie Telosb/Tmote und Iris von Memsic Anfangend
• Industriekontrolle
• Eingebettete Abfragung
• Medizinische Datenerfassung
• Rauch und Einbrecher, der warnt
• Gebäude der Automation

Gerät-Typen

Geräte von Zigbee sind von drei Typen:

• Koordinator von ZigBee (ZC): Das fähigste Gerät, der Koordinator bildet die Wurzel des Netzbaums und könnte zu anderen Netzen überbrücken. Es gibt genau einen Koordinator von ZigBee in jedem Netz, da es das Gerät ist, das das Netz ursprünglich angefangen hat. Es versorgt Information über das Netz, einschließlich des Handelns als das Vertrauenszentrum & Behältnis für Sicherheitsschlüssel.
• ZigBee Router (ZR): Sowie eine Anwendungsfunktion führend, kann ein Router als ein Zwischenrouter handeln, auf Daten von anderen Geräten verzichtend.
• ZigBee End Device (ZED): Enthält gerade genug Funktionalität, um mit dem Elternteilknoten (entweder der Koordinator oder ein Router) zu sprechen; es kann Daten von anderen Geräten nicht weitergeben. Diese Beziehung erlaubt dem Knoten, ein bedeutender Betrag der Zeit zu schlafen, die dadurch langes Batterieleben gibt. Ein ZET verlangt kleinsten Betrag des Gedächtnisses, und kann deshalb weniger teuer sein, um zu verfertigen, als ein ZR oder ZC.

Protokolle

Die Protokolle bauen auf neue algorithmische Forschung (Ad hoc Auf Verlangen Entfernungsvektor, neuRFon), um eine niedrige Geschwindigkeit ad hoc Netz von Knoten automatisch zu bauen. In größten Netzbeispielen wird das Netz eine Traube von Trauben sein. Es kann auch ein Ineinandergreifen oder eine einzelne Traube bilden. Die aktuellen Protokolle von ZigBee unterstützen Leuchtfeuer, und Nichtleuchtfeuer hat Netze ermöglicht.

In hat nicht das Leuchtfeuer Netze ermöglicht, ein CSMA/CA Unschlitzkanalzugriffsmechanismus wird verwendet. In diesem Typ des Netzes haben Router von ZigBee normalerweise ihre unaufhörlich aktiven Empfänger, eine robustere Macht-Versorgung verlangend. Jedoch berücksichtigt das heterogene Netze, in denen einige Geräte unaufhörlich erhalten, während andere nur übersenden, wenn ein Außenstimulus entdeckt wird. Das typische Beispiel eines heterogenen Netzes ist ein leichter Radioschalter: Der Knoten von ZigBee an der Lampe kann ständig erhalten, da es mit der Hauptversorgung verbunden wird, während ein batterieangetriebener leichter Schalter schlafend bleiben würde, bis der Schalter geworfen wird. Der Schalter wacht dann auf, sendet einen Befehl an die Lampe, erhält eine Anerkennung, und kehrt zum Schlaf zurück. In solch einem Netz wird der Lampe-Knoten mindestens ein Router von ZigBee, wenn nicht der Koordinator von ZigBee sein; der Schalter-Knoten ist normalerweise ein Endgerät von ZigBee.

In bakenermöglichten Netzen übersenden die speziellen Netzknoten genannt Router von ZigBee periodische Leuchtfeuer, um ihre Anwesenheit zu anderen Netzknoten zu bestätigen. Knoten können zwischen Leuchtfeuern schlafen, so ihren Aufgabe-Zyklus senkend und ihr Batterieleben erweiternd. Bakenzwischenräume hängen von Datenrate ab; sie können sich von 15.36 Millisekunden bis 251.65824 Sekunden an 250 kbit/s von 24 Millisekunden bis 393.216 Sekunden an 40 kbit/s und von 48 Millisekunden bis 786.432 Sekunden an 20 kbit/s erstrecken. Jedoch verlangt die niedrige Aufgabe-Zyklus-Operation mit langen Bakenzwischenräumen genaues Timing, das das Bedürfnis nach niedrigen Produktkosten kollidieren kann.

Im Allgemeinen minimieren die Protokolle von ZigBee die Zeit das Radio ist auf, um Macht-Gebrauch zu reduzieren. Im Erleuchten von Netzen müssen Knoten nur aktiv sein, während ein Leuchtfeuer übersandt wird. In hat nicht das Leuchtfeuer Netze ermöglicht, Macht-Verbrauch ist entschieden asymmetrisch: Einige Geräte sind immer aktiv, während andere den grössten Teil ihrer Zeit verbringen schlafend.

Abgesehen vom Klugen Energieprofil 2.0 sind Geräte von ZigBee erforderlich, dem IEEE 802.15.4-2003 Radio des Niedrigen Zinssatzes Persönliches Bereichsnetz (LR-WPAN) Standard anzupassen. Der Standard gibt die niedrigeren Protokoll-Schichten — (physische Schicht) (PHY), und (Mediazugriffskontrolle) ein Teil (Daten verbinden Schicht (DLL)) an. Die grundlegende Kanalzugriffsart ist "Transportunternehmen-Sinn, vielfacher Zugang/Kollisionsvermeidung" (CSMA/CA). D. h. das Knotengespräch ebenso das gegenteilige Leute; sie überprüfen kurz, um zu sehen, dass keiner spricht, bevor sie mit drei bemerkenswerten Ausnahmen anfangen. Leuchtfeuer werden auf einer festen Timing-Liste gesandt, und verwenden CSMA nicht. Nachrichtenanerkennungen verwenden auch CSMA nicht. Schließlich, Geräte im Leuchtfeuer, können Orientierte Netze, die niedrige Latenz Echtzeitvoraussetzungen haben, auch Guaranteed Time Slots (GTS) verwenden, die definitionsgemäß CSMA nicht verwenden.

Geschichte

ZigBee-artige Netze haben begonnen, 1998 konzipiert zu werden, als viele Monteure begriffen haben, dass sowohl Wi-Fi als auch Bluetooth dabei waren, für viele Anwendungen unpassend zu sein. Insbesondere viele Ingenieure haben ein Bedürfnis danach gesehen, ad hoc Digitalrundfunknetze zu selbstorganisieren.

Der IEEE wurde 802.15.4-2003 Standard im Mai 2003 vollendet und ist durch die Veröffentlichung von IEEE 802.15.4-2006 ersetzt worden. http://www.ieee802.org/15/pub/TG4.html

Im Sommer 2003 hat Philips Semiconductors, ein Hauptineinandergreifen-Netzunterstützer, die Investition aufgehört. Philips Lighting hat jedoch die Teilnahme des Philips fortgesetzt, und Philips bleibt ein Befürworter-Mitglied auf dem Verbindungsverwaltungsrat von ZigBee.

Die Verbindung von ZigBee hat im Oktober 2004 bekannt gegeben, dass sich die Mitgliedschaft mehr als im Vorjahr verdoppelt hatte und zu mehr als 100 Mitglied-Gesellschaften in 22 Ländern gewachsen war. Vor dem April 2005 war Mitgliedschaft zu mehr als 150 Gesellschaften gewachsen, und vor dem Dezember 2005 hatte Mitgliedschaft 200 Gesellschaften passiert.

Die Spezifizierungen von ZigBee wurden am 14. Dezember 2004 bestätigt. Die Verbindung von ZigBee hat Verfügbarkeit der Spezifizierung 1.0 am 13. Juni 2005, bekannt als 2004-Spezifizierung von ZigBee bekannt gegeben. Im September 2006 wird 2006-Spezifizierung von ZigBee bekannt gegeben. 2007, ZigBee PRO, wurde die erhöhte Spezifizierung von ZigBee beendet.

Die erste Stapel-Ausgabe wird jetzt ZigBee 2004 genannt. Die zweite Stapel-Ausgabe wird ZigBee 2006 genannt, und ersetzt hauptsächlich die MSG/KVP Struktur verwendet 2004 mit einer "Traube-Bibliothek". Der 2004-Stapel ist jetzt mehr oder weniger veraltet.

2007 von ZigBee, jetzt die aktuelle Stapel-Ausgabe, enthält zwei Stapel-Profile, Stapel-Profil 1 (hat einfach ZigBee genannt), für das Haus und den leichten kommerziellen Gebrauch und das Stapel-Profil 2 (hat ZigBee PRO genannt). PRO von ZigBee bietet mehr Eigenschaften, wie Mehrgussteil, many-one Routenplanung und hohe Sicherheit mit Symmetric-Key Key Exchange (SKKE) an, während ZigBee (Stapel-Profil 1) einen kleineren Fußabdruck im RAM und Blitz anbietet. Beider bieten vollen Ineinandergreifen-Netzwerkanschluss und Arbeit mit allen Anwendungsprofilen von ZigBee an.

ZigBee 2007 ist mit ZigBee 2006 Geräte völlig rückwärts kompatibel: Ein 2007-Gerät von ZigBee kann sich anschließen und auf einem 2006-Netz von ZigBee und umgekehrt funktionieren. Wegen Unterschiede in Routenplanungsoptionen ZigBee müssen PRO Geräte Nichtroutenplanung Endgeräte von ZigBee (ZETS) in einem 2006-Netz von ZigBee, demselben bezüglich ZigBee werden 2006 Geräte in einem 2007-Netz von ZigBee müssen ZETS auf ZigBee PRO Netz werden. Die Anwendungen, die auf jenen Geräten laufen, arbeiten dasselbe, unabhängig vom Stapel-Profil unter ihnen.

ZigBee wurde 1.0 Spezifizierung am 14. Dezember 2004 bestätigt und ist für Mitglieder der Verbindung von ZigBee verfügbar. Am meisten kürzlich wurde die 2007-Spezifizierung von ZigBee am 30. Oktober 2007 angeschlagen. Das erste Anwendungsprofil von ZigBee, Hausautomation, wurde am 2. November 2007 bekannt gegeben.

Radiohardware

Das von ZigBee verwendete Radiodesign ist für niedrige Kosten in der in großem Umfang Produktion sorgfältig optimiert worden. Es hat wenige analoge Stufen und verwendet Digitalstromkreise, wo auch immer möglich.

Obwohl die Radios selbst billig sind, ist der Qualifikationsprozess von ZigBee mit einer vollen Gültigkeitserklärung der Voraussetzungen der physischen Schicht verbunden. Alle Radios sind auf denselben gültig gemachten Halbleiter-Maske-Satz zurückzuführen gewesen würde dieselben RF Eigenschaften genießen. Eine nicht bescheinigte physische Schicht, die Funktionsstörungen die Batterielebensspanne anderer Geräte in einem Netz von ZigBee verkrüppeln konnten. Radios von ZigBee haben sehr dichte Einschränkungen auf die Macht und Bandbreite. So werden Radios zum ISO 17025 Standard mit der durch die Klausel 6 des 802.15.4-2006 Standards gegebenen Leitung geprüft. Die meisten Verkäufer planen, das Radio und den Mikrokontrolleur auf einen einzelnen Span zu integrieren, kleinere Geräte bekommend.

Dieser Standard gibt Operation in den 2.4 GHz ohne Lizenz (weltweit), 915 MHz (die Amerikas und Australien) und 868 MHz (Europa) ISMUS-Bänder an. Sechzehn Kanäle werden im 2.4 GHz Band mit jedem Kanal zugeteilt, der 5 MHz der Bandbreite verlangt. Das 2.4 GHz Band stellt bis zu 250 kbit/s zur Verfügung, 915 MHz stellt bis zu 40 kbit/s zur Verfügung, und 868 MHz stellt einer Datenrate bis zu 20 kbit/s zur Verfügung. Der wirkliche Datendurchfluss wird weniger sein als die maximale angegebene Bit-Rate wegen des Pakets oben und der in einer Prozession gehenden Verzögerungen.

Die Radios verwenden das Ausbreitungsspektrum-Codieren der direkten Folge, das durch den Digitalstrom in den Modulator geführt wird. Binäre Texteingabe der Phase-Verschiebung (BPSK) wird in den 868 und 915 MHZ-Bändern verwendet, und Ausgleich-Quadratur-Texteingabe der Phase-Verschiebung (OQPSK), die zwei Bit pro Symbol übersendet, wird im 2.4 GHz Band verwendet. Der Rohstoff, Überluftdatenrate ist 250 kbit/s pro Kanal im 2.4 GHz Band, 40 kbit/s pro Kanal im 915-MHz-Band und 20 kbit/s im 868-MHz-Band. Sendebereich ist zwischen 10 und 75 Metern (33 und 246 Füße) und bis zu 1500 Meter für ZigBee PRO, obwohl es von der besonderen Umgebung schwer abhängig ist. Die Produktionsmacht der Radios ist allgemein 0 dBm (1 mW).

Software

Die Software wird entworfen, um leicht zu sein, sich auf kleinen, billigen Mikroprozessoren zu entwickeln.

Netzschicht

Die Hauptfunktionen der Netzschicht sind, den richtigen Gebrauch der MAC Teilschicht zu ermöglichen und eine passende Schnittstelle für den Gebrauch durch die folgende obere Schicht, nämlich die Anwendungsschicht zur Verfügung zu stellen. Seine Fähigkeiten und Struktur sind diejenigen, die normalerweise zu solchen Netzschichten einschließlich der Routenplanung vereinigt sind.

Einerseits schafft die Datenentität und führt Netzschicht-Dateneinheiten von der Nutzlast der Anwendungsschicht und führt Routenplanung gemäß der aktuellen Topologie durch. Andererseits gibt es die Schicht-Kontrolle, die verwendet wird, um Konfiguration von neuen Geräten zu behandeln und neue Netze zu gründen: Es kann bestimmen, ob ein benachbartes Gerät dem Netz gehört und neue Nachbarn und Router entdeckt. Die Kontrolle kann auch die Anwesenheit eines Empfängers entdecken, der direkte Kommunikation und MAC Synchronisation erlaubt.

Das durch die Netzschicht verwendete Routenplanungsprotokoll ist AODV. Um das Bestimmungsort-Gerät zu finden, überträgt es eine Weg-Bitte allen seinen Nachbarn. Die Nachbarn übertragen dann die Bitte ihren Nachbarn usw., bis der Bestimmungsort erreicht wird. Sobald der Bestimmungsort erreicht wird, sendet er seine Weg-Antwort über die unicast Übertragung im Anschluss an den niedrigsten Kostenpfad zurück zur Quelle. Sobald die Quelle die Antwort erhält, wird sie seinen Routenplanungstisch für die Bestimmungsort-Adresse mit dem folgenden Sprung im Pfad und den Pfad-Kosten aktualisieren.

Anwendungsschicht

Die Anwendungsschicht ist die Schicht des höchsten Niveaus, die durch die Spezifizierung definiert ist, und ist die wirksame Schnittstelle des Systems von ZigBee seinen Endbenutzern. Es umfasst die Mehrheit von durch die Spezifizierung von ZigBee hinzugefügten Bestandteilen: Sowohl ZDO als auch seine Verwaltungsverfahren, zusammen mit vom Hersteller definierten Anwendungsgegenständen, werden als ein Teil dieser Schicht betrachtet.

Hauptbestandteile

Der ZDO ist dafür verantwortlich, die Rolle eines Geräts entweder als der Koordinator oder als das Endgerät, wie oben erwähnt, sondern auch für die Entdeckung von neuen (ein-Sprung-)-Geräten im Netz und der Identifizierung ihrer angebotenen Dienstleistungen zu definieren. Es kann dann fortsetzen, sichere Verbindungen mit Außengeräten und Antwort zur Schwergängigkeit von Bitten entsprechend zu gründen.

Die Anwendungsunterstützungsteilschicht (APS) ist der andere Hauptstandardbestandteil der Schicht, und als solcher bietet es eine bestimmte Schnittstelle und Kontrolldienstleistungen an. Es arbeitet als eine Brücke zwischen der Netzschicht und den anderen Bestandteilen der Anwendungsschicht: Es behält aktuelle verbindliche Tische in der Form einer Datenbank, die verwendet werden kann, um passende Geräte abhängig von den Dienstleistungen zu finden, die erforderlich sind und diejenigen das verschiedene Gerät-Angebot. Als die Vereinigung zwischen beiden angegebenen Schichten, es auch Weg-Nachrichten über die Schichten des Protokoll-Stapels.

Nachrichtenmodelle

Eine Anwendung kann daraus bestehen, Gegenstände mitzuteilen, die zusammenarbeiten, um die gewünschten Aufgaben auszuführen. Der Fokus von ZigBee soll Arbeit unter vielen verschiedenen Geräten verteilen, die innerhalb von individuellen Knoten von ZigBee wohnen, die sich der Reihe nach formen, ein Netz (hat gesagt, dass Arbeit normalerweise zu jedem Gerät, zum Beispiel die Kontrolle jedes individuellen Haushaltsgerätes größtenteils lokal sein wird).

Die Sammlung von Gegenständen, die das Netz bilden, teilt das Verwenden der Möglichkeiten mit, die durch APS zur Verfügung gestellt sind, der durch ZDO-Schnittstellen beaufsichtigt ist. Der Anwendungsschicht-Datendienst folgt einer typischen request-confirm/indication-response Struktur. Innerhalb eines Einzelgeräts können bis zu 240 Anwendungsgegenstände, numeriert in der Reihe 1-240 bestehen. 0 wird für die ZDO Datenschnittstelle und 255 für die Sendung vorbestellt; die 241-254 Reihe ist nicht zurzeit im Gebrauch, aber kann in der Zukunft sein.

Zwei Dienstleistungen sind für Anwendungsgegenstände für den Gebrauch (in ZigBee 1.0) verfügbar:

• Der Schlüsselwert-Paar-Dienst (KVP) wird zu Konfigurationszwecken gemeint. Es ermöglicht Beschreibung, Bitte und Modifizierung von Gegenstand-Attributen durch eine einfache Schnittstelle, die darauf gestützt ist, bekommen/setzen und Ereignis-Primitive, einige, eine Bitte um die Antwort erlaubend. Konfigurationsgebrauch hat XML zusammengepresst (voller XML kann verwendet werden), eine anpassungsfähige und elegante Lösung zur Verfügung zu stellen.
• Der Nachrichtendienst wird entworfen, um eine allgemeine Annäherung an die Informationsbehandlung anzubieten, die Notwendigkeit vermeidend, Anwendungsprotokolle und Potenzial anzupassen, das oben auf durch KVP übernommen ist. Es erlaubt willkürlichen Nutzlasten, über APS-Rahmen übersandt zu werden.

Das Wenden ist auch ein Teil der Anwendungsschicht. Ein Netzknoten besteht aus einem 802.15.4-conformant Radiosender-Empfänger und einer oder mehr Gerät-Beschreibungen (grundsätzlich Sammlungen von Attributen, die befragt oder gesetzt werden können, oder die durch Ereignisse kontrolliert werden können). Der Sender-Empfänger ist die Basis für das Wenden, und Geräte innerhalb eines Knotens werden durch einen Endpunkt-Bezeichner in der Reihe 1-240 angegeben.

Kommunikation und Gerät-Entdeckung

In der Größenordnung von Anwendungen, um zu kommunizieren, muss ihr Enthalten von Geräten ein allgemeines Anwendungsprotokoll (Typen von Nachrichten, Formate und so weiter) verwenden; diese Sätze der Vereinbarung werden in Profilen gruppiert. Außerdem wird Schwergängigkeit über durch das Zusammenbringen des Eingangs und der Produktionstraube-Bezeichner entschieden, die innerhalb des Zusammenhangs eines gegebenen Profils einzigartig sind, und hat zu einem eingehenden oder aus dem Amt scheiden Datenfluss in einem Gerät verkehrt. Verbindliche Tische enthalten Quelle und Bestimmungsort-Paare.

Abhängig von der verfügbaren Information kann Gerät-Entdeckung verschiedenen Methoden folgen. Wenn die Netzadresse bekannt ist, kann die IEEE-Adresse mit unicast Kommunikation gebeten werden. Wenn es nicht ist, werden Bitten (die IEEE-Adresse übertragen, die ein Teil der Ansprechnutzlast ist). Endgeräte werden einfach mit der gebetenen Adresse erwidern, während ein Netzkoordinator oder ein Router auch die Adressen aller damit vereinigten Geräte senden werden.

Dieses verlängerte Entdeckungsprotokoll erlaubt Außengeräten, von Geräten in einem Netz und den Dienstleistungen zu erfahren, die sie anbieten, welche Endpunkte, wenn gefragt, durch das Entdecken-Gerät berichten können (der vorher ihre Adressen erhalten hat). Das Zusammenbringen von Dienstleistungen kann auch verwendet werden.

Der Gebrauch von Traube-Bezeichnern macht die Schwergängigkeit von Ergänzungsentitäten mittels der verbindlichen Tische geltend, die von Koordinatoren von ZigBee aufrechterhalten werden, weil der Tisch immer innerhalb eines Netzes verfügbar sein muss und Koordinatoren höchstwahrscheinlich eine dauerhafte Macht-Versorgung haben werden. Unterstützungen, die durch Schichten des höheren Niveaus geführt sind, können durch einige Anwendungen erforderlich sein. Schwergängigkeit verlangt eine feststehende Nachrichtenverbindung; nachdem es besteht, ob man hinzufügt, dass ein neuer Knoten zum Netz, gemäß der Anwendung und den Sicherheitspolicen entschieden wird.

Kommunikation kann direkt nach der Vereinigung geschehen. Das direkte Wenden verwendet sowohl Radioadresse als auch Endpunkt-Bezeichner, wohingegen das indirekte Wenden jedes relevante Feld (Adresse, Endpunkt, Traube und Attribut) verwendet und verlangt, dass sie dem Netzkoordinator gesandt werden, der Vereinigungen unterstützt und Bitten um die Kommunikation übersetzt. Das indirekte Wenden ist besonders nützlich, um einige Geräte sehr einfach zu halten und ihr Bedürfnis nach der Lagerung zu minimieren. Außer diesen zwei Methoden ist die Sendung zu allen Endpunkten in einem Gerät verfügbar, und das Gruppenwenden wird verwendet, um mit Gruppen von Endpunkten zu kommunizieren, die einer Reihe von Geräten gehören.

Sicherheitsdienstleistungen

Als eine seiner Definieren-Eigenschaften stellt ZigBee Möglichkeiten zur Verfügung, um sichere Kommunikationen auszuführen, Errichtung und Transport von kryptografischen Schlüsseln, cyphering Rahmen schützend und Geräte kontrollierend. Es baut auf das grundlegende Sicherheitsfachwerk, das in IEEE 802.15.4 definiert ist. Dieser Teil der Architektur verlässt sich auf das richtige Management von symmetrischen Schlüsseln und die richtige Durchführung von Methoden und Sicherheitspolicen.

Grundlegendes Sicherheitsmodell

Der grundlegende Mechanismus, Vertraulichkeit zu sichern, ist der entsprechende Schutz des ganzen Texteingabe-Materials. Vertrauen muss in der anfänglichen Installation der Schlüssel, sowie in der Verarbeitung der Sicherheitsinformation angenommen werden. In der Größenordnung von einer Durchführung, um allgemein zu arbeiten, wird seine allgemeine Übereinstimmung zu angegebenen Handlungsweisen angenommen.

Schlüssel sind der Eckstein der Sicherheitsarchitektur; da solcher ihr Schutz der höchsten Bedeutung ist, und Schlüssel durch einen unsicheren Kanal nie transportiert werden sollen. Eine kurze Ausnahme zu dieser Regel kommt während der anfänglichen Phase der Hinzufügung zum Netz eines vorher unkonfigurierten Geräts vor. Das Netzmodell von ZigBee muss besondere Sorge über Sicherheitsrücksichten nehmen, weil Ad-Hoc-Netze für Außengeräte physisch zugänglich sein können und das besondere Arbeitsumfeld nicht vorausgesagt werden kann; ebenfalls sollen verschiedene Anwendungen, die gleichzeitig laufen und denselben Sender-Empfänger verwenden, um zu kommunizieren, gegenseitig vertrauenswürdig sein: Weil Kosten schließen, dass das Modell nicht annimmt, dass eine Brandmauer zwischen Anwendungsniveau-Entitäten besteht.

Innerhalb des Protokoll-Stapels werden verschiedene Netzschichten nicht kryptografisch getrennt, so sind Zugriffspolicen erforderlich und korrigieren angenommenes Design. Das offene Vertrauensmodell innerhalb eines Geräts berücksichtigt Schlüssel sich zu teilen, der namentlich potenzielle Kosten vermindert. Dennoch ist die Schicht, die einen Rahmen schafft, für seine Sicherheit verantwortlich. Wenn böswillige Geräte bestehen können, muss jede Netzschicht-Nutzlast chiffriert werden, so kann unerlaubter Verkehr sofort abgeschnitten werden. Die Ausnahme ist wieder die Übertragung des Netzschlüssels, der eine vereinigte Sicherheitsschicht zum Netz zu einem neuen in Verbindung stehenden Gerät zuteilt.

Sicherheitsarchitektur

ZigBee verwendet 128-Bit-Schlüssel, seine Sicherheitsmechanismen durchzuführen. Ein Schlüssel kann entweder zu einem Netz vereinigt werden, sowohl durch Schichten von ZigBee als auch die MAC Teilschicht, oder zu einer Verbindung verwendbar seiend, hat durch die Vorinstallation, die Abmachung oder den Transport erworben. Die Errichtung von Verbindungsschlüsseln basiert auf einem Hauptschlüssel, der Verbindungsschlüsselähnlichkeit kontrolliert. Schließlich mindestens muss der anfängliche Hauptschlüssel durch ein sicheres Medium (Transport oder Vorinstallation) erhalten werden, weil die Sicherheit des ganzen Netzes davon abhängt. Verbindung und Hauptschlüssel sind nur zur Anwendungsschicht sichtbar. Verschiedene Dienstleistungen verwenden verschiedene Einwegschwankungen des Verbindungsschlüssels, um Leckstellen und Sicherheitsrisikos zu vermeiden.

Schlüsselvertrieb ist eine der wichtigsten Sicherheitsfunktionen des Netzes. Ein sicheres Netz wird ein spezielles Gerät benennen, dem andere Geräte für den Vertrieb von Sicherheitsschlüsseln vertrauen: das Vertrauenszentrum. Ideal werden Geräte die Vertrauenszentrum-Adresse und den anfänglichen vorgeladenen Hauptschlüssel haben; wenn einer kurzen Verwundbarkeit erlaubt wird, wird sie, wie beschrieben, oben gesandt. Typische Anwendungen ohne spezielle Sicherheit brauchen wird einen Netzschlüssel verwenden, der durch das Vertrauenszentrum (durch den am Anfang unsicheren Kanal) zur Verfügung gestellt ist, um zu kommunizieren.

So unterstützt das Vertrauenszentrum beide der Netzschlüssel und stellt Punkt-zu-Punkt-Sicherheit zur Verfügung. Geräte werden nur Kommunikationen akzeptieren, die aus einem Schlüssel entstehen, der durch das Vertrauenszentrum abgesehen vom anfänglichen Hauptschlüssel zur Verfügung gestellt ist. Die Sicherheitsarchitektur wird unter den Netzschichten wie folgt verteilt:

• Die MAC Teilschicht ist zum einzelnen Sprung zuverlässige Kommunikationen fähig. In der Regel wird das Sicherheitsniveau, das es verwenden soll, durch die oberen Schichten angegeben.
• Die Netzschicht führt Routenplanung, erhaltene Nachrichten bearbeitend und dazu fähig seiend, Bitten zu übertragen. Aus dem Amt geschieden Rahmen werden den entsprechenden Verbindungsschlüssel gemäß der Routenplanung verwenden, wenn es verfügbar ist; sonst wird der Netzschlüssel verwendet, um die Nutzlast vor Außengeräten zu schützen.
• Die Anwendungsschicht bietet Schlüsselerrichtung und Transportdienstleistungen sowohl zu ZDO als auch zu Anwendungen an. Es ist auch für die Fortpflanzung über das Netz von Änderungen in Geräten innerhalb seiner verantwortlich, die in den Geräten selbst (zum Beispiel, eine einfache Status-Änderung) oder im Vertrauensbetriebsleiter entstehen können (der das Netz informieren kann, dass ein bestimmtes Gerät davon beseitigt werden soll). Es auch Wege bittet von Geräten bis das Vertrauenszentrum und die Netzschlüsselerneuerungen vom Vertrauenszentrum bis alle Geräte. Außer dem erhält der ZDO die Sicherheitspolicen des Geräts aufrecht.

Die Sicherheitsniveau-Infrastruktur basiert auf CCM *, der Verschlüsselung - und Integrität-Only-Eigenschaften zu CCM hinzufügt.

Span-Verkäufer/Geräte schließen ein

Um als eine Halbleiter-Gesellschaft beglaubigter ZigBee zu werden, müssen Verkäufer sicherstellen, dass ihre Anwendungen zwischendurchführbar sind. Periodische Zwischenfunktionsfähigkeitsereignisse prüfen nach, dass Geräte mit anderen beglaubigten Geräten arbeiten.

• Atmel ATmega128RFA1, AT86RF230/231
• Digi internationaler XBee XB24CZ7PIS-004
• Glut EM250, EM351, EM357
• Freescale MC13224, MC13226
• GreenPeak GP520-GP530-GP540
• Jennic JN5148
• RadioPulse MG2410, MG2450/55 und MG2470
• Renesas uPD78F8056/57/58, M16C/6B3 und R8C/3MQ
• Sena Technologies Inc., ProBee, ProBee-ZU/ProBee-ZS/ProBee-ZE
• STMicroelectronics STM32W
• Electro-Mechanik von Samsung ZBS240
• Telegesis ETRX357 (Neue Tische)
• Instrumente CC2530 und CC2520 von Texas
• Mikrochip-Technologie MRF24J40MA, MRF24J40MB, MRF24J40MC
• muRata Modul von ZigBee

Siehe auch

• Bluetooth
• 6loWPAN
• Vergleich von 802.15.4 Radiomodulen
• Vergleich von Radiodatenstandards
• Kontinuum-Gesundheitsverbindung
• DASH7
• EnOcean
• Hausautomation
• MyriaNed
• Die Intelligent Street
• Internet 0
• Insteon
• NeuRFon
• EIN NETZ

Links

• ZigBee kluge Energie V2.0 Dokumente
• Verbindungsdokumente von ZigBee
• 802.15.4 gegen Zigbee
• Sicherheit in 802.15.4 und Netze von ZigBee
• XBee 802.15.4 OEM gegen XBee ZB gegen ZNet2.5 Vergleichenden