Thử nghiệm, đánh giá và phát triển các giải pháp microchip cho giao thức zigbee luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: THỬ NGHIỆM, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÁT TRIỂN CÁC GIẢI PHÁP MICROCHIP CHO GIAO THỨC ZIGBEE Sinh viên thực hiện: LÊ HỒNG KỲ Lớp 48K ĐTVT Niên khóa: 2007-2012 Giảng viên hướng dẫn: Th.S NGUYỄN THỊ KIM THU NGHỆ AN, 01-2012 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, người ta tập trung triển khai mạng cảm biến không dây để áp dụng vào sống hàng ngày Mạng cảm biến ứng dụng nhiều đời sống hàng ngày, y tế, kinh doanh, nhà tự động hóa… Tuy nhiên, mạng cảm biến không dây phải đối mặt với nhiều thách thức, thách thức lớn mạng cảm biến không dây nguồn lượng bị giới hạn, nhiều nghiên cứu tập trung vào việc cải thiện khả sử dụng hiệu lượng lĩnh vực khác Bên cạnh eo hẹp mặt băng tần cấu trúc mạng vấn đề đáng quan tâm Chính Công nghệ Zigbee đời Công nghệ ZigBee công nghệ áp dụng cho hệ thống điều khiển cảm biến có tốc độ truyền tin thấp chu kỳ hoạt động dài Công nghệ ZigBee hoạt động dải tần 868/915 MHz 2,4 GHz, với ưu điểm độ trễ truyền tin thấp, tiêu hao lượng, giá thành thấp, lỗi, dễ mở rộng, khả tương thích cao Trong đồ án này, em muốn trình bày số tìm hiểu chung công nghệ ZigBee, thử nghiệm, đánh giá phát triển giải pháp Microchip cho giao thức Zigbee Hy vọng thông qua vấn đề đề cập đồ án này, bạn đọc có đánh giá hiểu biết sâu sắc công nghệ ZigBee/IEEE 802.15.4 vai trò tiềm công nghệ sống Trong trình làm đồ án, em nhận giúp đỡ tận tình thầy cô khoa đặc biệt Cô giáo Nguyễn Thị Kim Thu hướng dẫn nhiệt tình, bảo giúp đỡ em hoàn thành đồ án Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn Cô giáo ThS Nguyễn Thị Kim Thu giúp em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Lê Hồng Kỳ TÓM TẮT ĐỒ ÁN Công nghệ ZigBee công nghệ áp dụng cho hệ thống điều khiển cảm biến có tốc độ truyền tin thấp chu kỳ hoạt động dài Công nghệ ZigBee hoạt động dải tần 868/915 MHz 2,4 GHz, với ưu điểm độ trễ truyền tin thấp, tiêu hao lượng, giá thành thấp, lỗi, dễ mở rộng, khả tương thích cao Trong đồ án này, em muốn trình bày số tìm hiểu chung công nghệ ZigBee thử nghiệm,đánh giá phát triển giải pháp Microchip cho giao thức Zigbee để hiểu rõ công nghệ Đồ án sử dụng trình diễn PICDEM Z trình phân tích mạng không dây ZENA Microchip cung cấp Mặc dù có bước tìm hiểu phân tích song trình thực mắc số vấn đề chưa giải được, mong đóng góp ý kiến thầy cô bạn SUMMARY PROJECT ZigBee technology is a technology that is applied to the control systems and sensors have low speed transmission operating cycle length ZigBee technology operating at 868/915 MHz band and 2.4 GHz, with the advantage of low latency communications, less energy consumption, lower costs, fewer errors, scalable, compatible high In this project, I would like to present some general to learn of ZigBee technology and testing, evaluating and developing solutions for Microchip Zigbee protocol in order to learn more about this technology Project will use the PICDEM Z demonstration and Zena wireless network analyzer by Microchip provider Despite these steps to understand and analyze the implementation process but also having some issues unresolved, would be the comments of the teachers and friends DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mô hình giao thức ZigBee 15 Hình 1.2 Băng tần hệ thống Zigbee 17 Hình 1.3 Cấu trúc siêu khung 21 Hình 1.4 Khoảng cách khung 23 Hình 1.5 Lưu đồ thuật toán CSMA-CA 25 Hình 1.6 Liên lạc mạng không hỗ trợ 27 Hình 1.7 Liên lạc mạng có hỗ trợ beacon 28 Hình 1.8 Kết nối mạng hỗ trợ beacon 28 Hình 1.9 Kết nối mạng không hỗ trợ phát beacon 29 Hình 1.10 Khung tin mã hóa MAC 30 Hình 1.11 Khung tin mã hóa tầng mạng 32 Hình 1.12 Cluster Tree Topology 35 Hình 1.13 Star Topology 36 Hình 1.14 Mesh topology 37 Hình 2.1 Bo mạch PICDEM Z 41 Hình 2.2.Bộ trình diễn PICDEM Z 44 Hình 3.1 Mạch phân tích mạng không dây ZENA™ 60 Hình 3.2 Giao diện 60 Hình 3.3 Bảng Zigbee Device 62 Hình 3.4 Bảng Transceiver 63 Hình 3.5 Bảng Endpoint 65 Hình 3.6 Bảng Security 67 Hình 3.7 Bảng cấu hình ZDO 68 Hình 3.8 Bảng cấu hình NWK 69 Hình 3.9 Bảng PIC 72 Hình 3.10 Cửa sổ giám sát mạng giao thức Zigbee™ 74 Hình 3.11 Yêu cầu liên kết trả lời 76 Hình 3.12 Thông điệp ứng dụng với APS level Acknowledge 78 Hình 3.13 Thông điệp ứng dụng hiển thị dạng số 80 Hình 3.14 Thông điệp ứng dụng thị cô đọng 80 Hình 3.15 Cửa sổ Network monitor sử dụng lọc 81 Hình 3.16 Filtered beacons 83 Hình 3.17 Security and decrypted 84 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 So sánh Zigbee công nghệ khác 14 Bảng 1.2 Băng tần tốc độ liệu 16 Bảng 1.3 Kênh truyền tần số 17 Bảng 1.4 Định dạng khung PPDU 18 Bảng 1.5 Định dạng khung tin MAC 30 Bảng 2.1 Các bước ràng buộc cấu hình 52 Bảng 2.2 Sửa đổi cấu hình phần cứng 57 Bảng 3.1 Lựa chọn cấu hình thiết bị giao thức Zigbee 63 Bảng 3.2 Lựa chọn cấu hình giao thức thu phát sóng Zigbee 64 Bảng 3.3 Cấu hình Profile/Endpoint giao thức Zigbee 66 Bảng 3.4 Cấu hình thiết bị giao thức Zigbee 67 Bảng 3.5 Cấu hình ZDO giao thức Zigbee 68 Bảng 3.6 Cấu hình NWK giao thức Zigbee 70 Bảng 3.7 Cấu hình MAC giao thức Zigbee 71 Bảng 3.8 Cấu hình PIC MCU giao thức Zigbee 73 Bảng 3.9 Cấu hình lựa chọn giám sát thời gian thực 75 Bảng 3.10 Mã hóa Packet sniffer color 77 Bảng 3.11 Giao thức ZigBee™ với chọn lựa cấu hình VERBOSENESS 79 DANH MỤC VIẾT TẮT VIẾT TẮT TIẾNG ANH TIẾNG VIỆT Ack Acknowledgment Xác nhận AES Advance Encryption Tiêu chuẩn mã hóa tiên tiến AFG Standard Application Framework Khung ứng dụng AODV Ad hoc On Demand Giao thức định tuyến vector Distance Vector khoảng cách theo yêu cầu Application Support Lớp ứng dụng hỗ Sublayer Protocol Data giao thức liệu APL Application Layer Unit Lớp ứng dụng APS Application Support Lớp hỗ trợ ứng dụng APDU trợ khối Sublayer BI Beacon Interval Khoảng Beacon BO Beacon Order Sắp xếp Beacon CAP Contention Access Period Thời gian tranh chấp truy cập CBC Cipher Block Chaining Tạo khối chuỗi mật mã CCA Clear Channel Assessment Ước định kênh truyền trống CCM Counter with Cipher Block Mã nhận thực tin chuỗi Chaining of Message đếm lập mã CCM* CCM (extendedCode version) Authentication CCM (phiên mở rộng) CFP Contention Free Period Thời gian tranh chấp tự CID Cluster Identity Mã xác nhận Cluster CRC Cyclic Redundancy Check Mã kiểm tra vòng dư CSMA-CA Carrier Sense Multiple Đa truy cập tránh xung đột sử Access Collision Avoidance dụng cảm biến sóng mang CTR Counter Chế độ đếm CTS Clear to send Sẵn sàng nhận DD Designated Device Thiết bị mẫu ED Energy Detection Phát lượng FCFS First-come-first-server Đến trước phục vụ trước FCS Frame Check Sequence Khung kiểm tra trình tự FFD Full Funtion Device Thiết bị đầy đủ chức GTS Guaranteed Time Slot Khe thời gian đảm bảo HDR Header Mào đầu IFS Inter-Frame Space Không gian liên khung LQI Link Quality Indicator Bộ thị chất lượng liên kết LR-WPAN Low-Rate Wireless Mạng WPAN tốc độ thấp Personal Area Network MAC Medium Access Control Điều khiển truy nhập môi trường MFR MAC Footer Chân MAC MHR MAC Header Mào đầu MAC MIC Message Integrity Check Kiểm tra tính nguyên vẹn tin báo MLME MAC Layer Management Entity Layer Management MLME-SAP MAC Thực thể quản lý lớp mạng Điểm truy cập dịch vụ thực Entity Service Access thể quản lý tầng mạng MPDU MAC Point Protocol Data Unit Đơn vị giao thức liệu MAC MSDU MAC Service Data Unit Đơn vị dịch vụ liệu MAC NLDE Network Layer Data Thực thể liệu lớp mạng Entity NLDE-SAP Network Layer Data Điểm truy cập dịch vụ thực Entity Service Access thể liệu tầng mạng Point NLME Network Layer Thực thể quản lý tầng mạng Management Entity NLME-SAP NPDU NSDU Network Layer Điểm truy cập thực thể quản Management Entity lý tầng mạng Network Layer Point Protocol Service Access Đơn vị liệu giao thức lớp Data Unit mạng Network Service Data Đơn vị liệu dịch vụ mạng Unit NWK Network Layer Tầng mạng PAN Personal Area Network Mạng cá nhân PC Personal Computer Máy tính cá nhân PD PHY Data Dữ liệu vật lý PD-SAP PHY Data Service Access Điểm truy cập dịch vụ liệu Point PHY PER Packet Error Rate Tỷ lệ lỗi gói PHR PHY Header Mào đầu PHY PHY-PIB PHY PAN Information Thông tin sở PHY PAN Base PHY Physical Layer Lớp vật lý PLME Physical Layer Thực thể quản lý lớp vật lý Management Entity PLME-SAP Physical Layer Điểm truy cập dịch vụ thực Management Entity thể quản lý tầng vật lý PPDU PHY Protocol Unit Service AccessData Point Đơn vị liệu giao thức PHY PSDU PHY Service Data Unit Đơn vị liệu dịch vụ lớp vật QoS Quality of Service lý lượng dịch vụ Chất RF Radio Frequency Tần số radio RFD Reduced Function Device Thiết bị khuyết thiếu chức RREP Route Reply Hồi đáp tuyến RREQ Route Request Yêu cầu tuyến RX Receiver Phía thu SAP Service Access Point Điểm truy cập dịch vụ SD Superframe Duration Thời gian siêu khung SHR Synchronization Header Đồng mào đầu SNR Signal-to-Noise Ratio Tỉ lệ tín hiệu / nhiễu SSP Security Sevice Provider Nhà cung cấp dịch vụ an ninh TRX Transceiver Máy thu phát vô tuyến TX Transmitter Máy phát WLAN Wireless Local Area Mạng cục không dây WPAN Network Wireless Personal Area Mạng không dây cá nhân Network ZDO ZigBee Device Object 10 Đối tượng thiết bị ZigBee 2.4.6 Xác định thông tin tầng NWK MAC Hình 3.8 Bảng cấu hình NWK Bảng 3.7 Cấu hình NWK giao thức Zigbee CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN Neighbor Table Tất thiết bị giao thức Zigbee chứa Size bảng lân cận để lưu trữ thông tin nốt mạng Max Buffered Khi thiết bị giao thức Zigbee bắt đầu quảng Broadcast bá thông điệp phải phát lại định kỳ thông điệp Messages nhận thông điệp truyền lại từ thiết bị lân cận.Nhập số thông điệp quảng bá 72 Route Discovery Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị phải có bảng route discovery Table Size Routing Table Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị phải có Size bảng định tuyến Nhập kích thước bảng định tuyến Reserved Routing Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị phải dành Table Entries riêng vài mục bảng định tuyến để sửa chữa định tuyến Max Buffered Nếu thiết bị hỗ trợ định tuyến, thiết bị phải có Routing nhớ trung gian chứa thông điệp chờ Messages định tuyến Nhập số lượng thông điệp lưu đồng thời nhớ đệm Bảng 3.8 Cấu hình MAC giao thức Zigbee CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN Channel Energy Tùy chọn có sẵn cho điều phối giao thức Threshold Zigbee Nhập tối đa lượng lượng cho phép kênh chọn cho mạng Minimum Join LQI Tùy chọn có sẵn cho thiết bị khác điều phối giao thức Zigbee Receive Buffer Những byte liệu nhận từ nguồn phát lưu vào Size nhớ đệm ứng dụng xử lý xong thông điệp trước Nhập kích thước nhớ đệm Beacon Order Giá trị cố định cho mạng non-beacon Superframe Order Giá trị cố định cho mạng non-beacon Superframe Structure Chỉ mạng non-beacon hỗ trợ, đó, giá trị “Superframe Structure” Non-slotted 73 Battery Life Chức sử dụng mạng beacon Extension Mode 2.4.7 Xác định thông tin PIC MCU Hình 3.9 Bảng PIC Bảng 3.9 Cấu hình PIC MCU giao thức Zigbee CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN Target Device Chọn thiết bị PIC MCU sử dụng ứng dụng đích Nếu thiết bị yêu cầu sẵng, chọn thiết bị tương tự tham khảo AN965, “Microchip Stack for the ZigBee™ Protocol” thêm thông tin sửa đổi kịch liên kết cho thiết bị đích 74 Clock Chỉ rõ khóa tần số ngỏ vào cho PIC MCU Hertz Frequency(Hz) Nó quan trọng để giá trị tất điều phối thời gian giao thức ZigBee bên đặt sở khỏi giá trị UART Baud Nếu sử dụng UART thiết bị đích sử Rate dụng mã giao diện cung cấp AN965, “Microchip Stack for the ZigBee™ Protocol”, rõ tốc độ bốt UART Nếu ứng dụng sử dụng UART, giá trị không thích hợp Heap Size Chỉ rõ số dải yêu cầu cho Stack phần (banks) mềm C Tham khảo AN965 cho thông tin việc cài đặt kích thước Stack Build Target Lựa chọn liệu có phải ta muốn kịch liên kết phát sinh cho môi trường gỡ lỗi sử dụng MPLAB® ICD cho xây dựng sản xuất Program Hãy Lựa chọn nút rađiô tất bảng không Memory thayđổi cất giữ nhớ chương trình Tùy chọn nàycó thể không sẵn có phụ thuộc vào dòng Thiết bị Đích xóa bỏ kích thước khối SPI Serial Hãy Lựa chọn nút radiô tất bảng không EEPROM thay đổi cất giữ EEPROM SPI Tùy chọn không sẵn có phụ thuộc vào cài đặt thu phát Serial EEPROM Lựa chọn EEPROM mà sử dụng Nếu EEPROM không liệt kê, lựa chọn Other Và rõ nCS Number of Bytes Page Size Lựa chọn chip EEPROM chọn pin 75 SPI Chọn mô-đun SPI để sử dụng cho EEPROM nối tiếp Tình trạng có sẵn lựa chọn nàyphụ thuộc vào lựa chọn thu phát chia sẻ SPI cho dù kích hoạt Xem “Allow Shared SPI” bảng 3.2 MAC Address Stored Chọn tùy chọn địa MAC thiết bị lập trình sẵng vào EEPROM nối tiếp Externally Verify Chọn lựa chọn để viết lên lưu trữ không linh động liệu đọc quay lại tương tự Điều đảm bảo tính xác, kết vòng lặp vô tận 3.5 Giám sát mạng Phần cứng phần mềm trình phân tích mạng không dây ZENA cung cấp công cụ giám sát mạng mạnh mẽ để sử dụng cho việc phát triển thông qua cài đặt Kết nối phần cứng trình phân tích mạng không dây ZENA với PC sử dụng cáp USB mini-B Từ cửa sổ phần mềm phân tích ZENA, chọn Zigbee™ Tools - >Network Monitor Cửa sổ sau mở: Hình 3.10 Cửa sổ giám sát mạng giao thức Zigbee™ 76 Một cửa sổ trống Packet Sniffer để giám sát mạng mở Nếu cửa sổ bị đóng, mở lại cách nhấn nút Network Messenges , cách chọn tùy chọn mục View > Network Messages Cửa sổ giám sát mạng Zigbee dùng để khởi động dừng trình phân tích mạng, save load liệu, cấu hình hiển thị thông điệp 3.5.1 Giám sát thời gian thực Real-Time Trước khởi động giám sát thời gian thực, thiết lập tùy chọn sau cửa sổ Zigbee Network Monitor: Bảng 3.9 Cấu hình lựa chọn giám sát thời gian thực CẤU HÌNH MÔ TẢ TÙY CHỌN Real-Time Display Lựa chọn tùy chọn để hiển thị thông điệp mà phần cứng phân tích mạng nhận Channel Lựa chọn kênh để giám sát Lưu ý ứng dụng định nhiều kênh cho phép, để làm biểu mẫu tham gia vào mạng ta phải thử nhiều kênh để tìmthấy mạng Sự lựa chọn bị thay đổi giám sát thời gian thực bị dừng lại Clear Messages on Lựa chọn tùy chọn muốn tất thông Start điệp hiển thị trước xóa bắt đầu giám sát Nếu muốn thông điệp trước giữ lại bỏ tùy chọn Ignore Invalid Chọn tùy chọn bạn muốn gói liệu với Packets kiểm tra không hợp lệ để bỏ qua Nếu muốn tất network traffic nhiễu hiển thị bỏ tùy chọn 77 Auto Scroll Lựa chọn tùy chọn muốn cửa sổ Packet Sniffer tự động trượt xuống, thông điệp luôn xuất cửa sổ Packet Sniffer Nhấn nút Play chọn Operation > Start Sniffing/Playback để bắt đầu giám sát thời gian thực Những thông điệp nhận hiển thị cửa sổ Packet Sniffer Hình 3.11 cho thấy ví dụ điển hình nốt mạng tham gia vào mạng giao thức Zigbee Hình 3.11 Yêu cầu liên kết trả lời Bảng 3.10 Mã hóa Packet sniffer color VÙNG MÀU MAC Header Trắng MAC Commands and Beacons Đỏ NWK Header Vôi NWK Commands Fushia 78 APS Header Vàng APS Playload/Decoding Nước Security Header and Encrypted Data Xanh dương Unknown Olive Hình 3.12 cho thấy thông điệp định tuyến từ nơi gởi đến đích cuối APS cấp độ Acknowledge định tuyến ngược lại Chú ý sử dụng trình phân tích ZENA, ta thấy thông điệp định tuyến dọc theo mạng, Acknowledge định tuyến trực tiếp Hình 3.12 Thông điệp ứng dụng với APS level Acknowledge Bảng 3.11 Giao thức ZigBee™ với chọn lựa cấu hình VERBOSENESS Cấu Hình Verbose Mô Tả Tùy Chọn Những Header cho vùng cấp mô tả giá trị tương ứng header Hình 3.12 cho thấy tất lớp cấu hình “Verbose” 79 Numeric Những Header cho vực cấp với giá trị số vùng Header Xem hình 3.13 Condensed Không có vùng Header cấp Tất Byte vùng đại diện số với Byte giá trị nhỏ Xem hình 3.14 Hình 3.13 Thông điệp ứng dụng với hiển thị dạng số Hình 3.14 Thông điệp ứng dụng với thị súc tích Dữ liệu quan sát phân tích tới mức giám sát thời gian thực xử lý Để dừng trình phân tích nhấn nút Stop chọn Operation>Stop Sniffing/Playback nhấn nút Save File > Save để lưu liệu phân tích cho lần sau 80 3.5.2 Phân tích liệu bắt Khi dừng việc giám sát, trình phân tích mạng không dây ZENA dùng để thực việc phân tích liệu bắt Nếu giám sát thời gian thực xử lý, dừng việc xử lý cách nhấn nút Stop chọn Operation > Start Sniffing/Playback Để xử lý liệu bắt trước đó, nhấn nút Open chọn File > Open chọn tập tin liệu muốn phân tích 3.5.3 Sử dụng lọc gói Nhấp chuột vào nút Filter chọn Tools>Filter để mở rộng cửa sổ Network Monitor hiển thị tùy chọn cho lọc Hình 3.15 Cửa sổ Network monitor sử dụng lọc 81 Bộ lọc có ích cho việc hiển thị gói lựa chọn cửa sổ Packet Sniffer Cho ví dụ, giả sử muốn thấy tất tín hiệu gói MAC Beacon hiển thị cài đặt cho lọc sau: Bỏ tất checkboxes bảng “MAC” ngoại trừ “MAC Beacon” Bỏ tất checkboxes bảng “NWK” Bỏ tất checkboxes bảng “APS” Bỏ tất “Source Address” “Destination Address” Chọn tùy chọn “OR” Nhấn Apply Filter Cửa sổ Packet Sniffer hiển thị tất tín hiệu gói MAC Beacon ẩn toàn tín hiệu khác Hình 3.16 Bộ lọc BEACONS 3.5.4 Hiding and unhiding packets Các gói tin cửa sổ Sniffer Packet ẩn hai cách: • Sử dụng chức lọc mô tả mục 3.5.3 "Sử dụng lọc gói" • Click chuột phải chọn gói tin chọn ẩn menu pop-up • Các gói tin ẩn hiển thị lại cách bấm phải vào hộp phù hợp “ X Hidden Packet (s) " cửa sổ Packet Sniffer nhấn vào UnHide 82 3.6 Phân tích độ bảo mật truyền phát Nếu khóa mạng có sẵn, phân tích Zena giải mã liệu hiển thị cửa sổ Sniffer Packet Một loạt tin nhắn sử dụng bảo mật thể hình… Để giải mã thông báo, cho phép giải mã cách nhấn vào nút Security lựa chọn Tools>Security Nhập khóa mạng mức độ bảo mật sử dụng trình truyền nhấp vào Accept Security Parameters Các tin nhắn hiển thị định dạng giải mã chúng, thể hình … Lưu ý: • Tính thiết kế để hỗ trợ nỗ lực phát triển.Truyền mạng giải mã trừ khóa mạng phương pháp mã hóa (mức độ bảo mật) biết đến • Bộ phân tích mạng Zena hỗ trợ giải mã bảo mật lớp MAC NWK Giải mã lớp APS không hỗ trợ • Giải mã bảo mật gói tin tính toán kỹ Nếu mạng lưới giao thông nặng, không cho phép giải mã liệu trình hiển thị thời gian thực mà không làm gói tin Dữ liệu sau giải mã trình phát lại gói tin Sau tin nhắn bảo mật giải mã tương ứng: Hình 3.17 Security 83 Hình 3.18 Decrypted 3.7 Kết luận Sau trình khảo sát ta thấy trình phân tích mạng Zena cho phép xác định thông tin cấu hình Microchip stack đồng thời cho phép giám sát trình kết nối thời gian thực Đặc biệt cho phép thu thông điệp phân tích chúng, cho ta nhìn đầy đủ kết nối mạng Trong khuôn khổ đồ án em tìm hiểu phần giám sát mạng, với công cụ ta cho phép thị phân tích cấu trúc hệ thống mạng nâng cao Rõ ràng trình phân tích mạng Zena giúp sửa đổi cách nhanh chóng để thích ứng với ứng dụng phù hợp với yêu cầu 84 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Thông qua đề tài em hiểu cách rõ công nghệ truyền dẫn không dây mẻ Zigbee 802.15.4, từ mô hình giao thức đến thuật toán truyền tin ứng dụng kết nối thiết bị Zigbee áp dụng cho tất hệ thống điều khiển cảm biến với ưu điểm vượt trội, giá thành thấp,tiêu hao lượng, lỗi, dễ mở rộng, khả tương thích cao Từ thấy tính ưu việt trội công nghệ mạng không dây Zigbee Trong đồ án em có bước khảo sát thực nghiệm với giải pháp Microchip, nhiên trình thực gặp số khúc mắc định nên thao tác chưa thể thành công mong muốn Bên cạnh thời gian hạn chế nên chưa thể tìm hiểu thêm xây dựng các chương trình demo Trong thời gian có hội tiếp tục nghiên cứu em tìm hiểu thêm giám sát phân tích mạng nâng cao Mô thuật toán định tuyến Zigbee, đưa phương pháp nhằm tối ưu hóa thuật toán định tuyến 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dusan Stevanovic Zigbee / IEEE 802.15.4 Standard June 20, 2007 [2] ZigBee Alliance, ZigBee 802.15.4 Summary, http://www.zigbee.org, 2005/03 [3] Ngô Quang Anh Nghiên cứu chuẩn kết nối không dây Zigbee/ieee 802.15.4 Khóa luận tốt nghiệp đại học quy Đại học Công NghệĐHQGHN 2005 [4] PICDEM™ Z Demonstration Kit User’s Guide © 2008 Microchip Technology Inc [5] ZENA™ Wireless Network Analyzer User’s Guide © 2007 Microchip Technology Inc [6] Microchip Stack for ZigBee Protocol, ZENA Analyzer Users Guide, ZigBee 2006 Application Note AN1232A, http://www.microchip.com , 2005 86 [...]... thông minh Zigbee chăm sóc sức khỏe Zigbee xây dựng tự động Zigbee dịch vụ viễn thông  ZigBee 3D Sync  Dịch vụ bán lẻ ZigBee  ZigBee thiết bị đầu vào [2] 1.4 Mô hình giao thức của Zigbee/ IEEE802.15 Đây là công nghệ xây dựng và phát triển các lớp ứng dụng và lớp mạng trên nền tảng là 2 tầng PHY và MAC theo chuẩn IEEE 802.15.4 Nó thừa hưởng được tính tin cậy, đơn giản, tiêu hao ít năng lượng và khả năng... chuẩn này thì công nghệ ZigBee/ IEEE802.15.4 chính là một ví dụ điển hình 1.3 Giới thiệu về Zigbee/ IEEE 802.15.4 1.3.1 Khái niệm về Zigbee Zigbee là tập hợp các giao thức giao tiếp mạng không dây khoảng cách ngắn có tốc độ truyền dữ liệu thấp Các thiết bị không dây dựa trên chuẩn Zigbee hoạt động trên 3 dãy tần số là 868MHz, 915 MHz và 2.4GHz Cái tên ZigBee được xuất phát từ cách mà các con ong mật truyền... ban về ZigBee và tổ chức IEEE quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này Tháng 10 năm 2004, Liên minh Zigbee ra đời Đây là hiệp hội các công ty làm việc cùng nhau để cho phép và kiểm soát các sản phẩm mạng không dây tốc độ thấp, chi phí thấp, ít tiêu hao năng lượng và có tính bảo mật cao Là một tổ chức độc lập và hợp tác phi lợi nhuận Nó tạo ra các tiêu chuẩn kỹ thuật cho Zigbee, ... cùng nhau để chỉ rõ toàn bộ các khối giao thức của công nghệ này IEEE 802.15.4 tập trung nghiên cứu vào 2 tầng thấp của giao thức (tầng vật lý và tầng liên kết dữ liệu) Zigbee còn thiết lập cơ sở cho những tầng cao hơn trong giao thức (từ tầng mạng đến tầng ứng dụng) về bảo mật, dữ liệu, chuẩn phát triển để đảm bảo chắc chắn rằng các khách hàng dù mua sản phẩm từ các hãng sản xuất khác nhau nhưng vẫn theo... động của Zigbee đang được cải tiến từ 75 mét lên đến vài trăm mét Zigbee xếp sau Bluetooth về tốc độ truyền dữ liệu Tốc độ truyền của Zigbee là 256 kbps tại 2.4GHz, 40kbps tại 915MHz và 20kbps tại 868MHz trong khi tốc độ này của Bluetooth là 1Mbps 15 1.3.5 Ứng dụng Công nghệ Zigbee được phát triển và ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực:       Năng lượng thông minh Zigbee điều khiển từ xa Zigbee. .. Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc và môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải tần 2.4GHz (toàn cầu), 40kbps ở dải tần 915MHz (Mỹ+Nhật) và 20kbps ở dải tần 868MHz (Châu Âu) Các nhóm nghiên cứu Zigbee và tổ chức IEEE đã làm việc cùng nhau để chỉ rõ toàn bộ các khối giao. .. hóa này giải mã hoặc mã hóa cho khung tin Tương tự như quá trình mã hóa tầng MAC, việc điều khiển quá trình mã hóa này được thực hiện bởi các tầng cao hơn, các số đếm khung và MIC cũng được thêm vào để mã hóa khung tin 1.7 Tầng ứng dụng của Zigbee/ IEEE 802.15.4 Lớp ứng dụng của ZigBee/ IEEE802.15.4 thực chất gồm các ba tầng như hình vẽ trên, các tầng này tương ứng với các tầng phiên, trình diễn và ứng... định hình các nhánh và tiếp nhận tin Các ZED hoạt động như những chiếc lá và không tham gia vào việc định tuyến Bộ điều phối mạng PAN tạo ra nhóm đầu tiên bằng cách tự bầu ra người lãnh đạo cho nhóm của mình và gán cho người lãnh đạo đó một chỉ số nhận dạng cá nhân đăc biệt gọi là CID-0 (cluster identifier) bằng cách tự thành lập CLH (cluster head) bằng CID-0 Nó chọn một PAN identifier rỗi và 35 phát khung... đi vào sleep mode Khi các hết thời gian đếm, mô-đun thức dậy và gửi các yêu cầu thăm dò ý kiến để thiết bị mẹ kiểm tra xem có bất kỳ thông điệp unicast đã được đệm trong khi nó đã ở chế độ ngủ (Thiết bị mẹ không lưu trữ truyền phát sóng cho thiết bị con) Node mẹ sẽ chấp nhận một tin nhắn gửi đến mạng của thiết bị đang ngủ hoặc địa chỉ MAC và giữ nó trong một bộ đệm cho đến khi thiết bị được đánh thức. .. thời gian chờ sau đó các thiết bị mẹ biết rằng có một vấn đề với các thiết bị kết thúc Vấn đề này sau đó có thể đăng nhập và được sử dụng để cảnh báo rằng một nút đã không được báo thức 1.5.3.2 Pin sleep 20 Pin sleep đặt các mô-đun cho chế độ ngủ và thức dậy từ chế độ ngủ bằng cách thay đổi điện áp trên sleep-enable pin trên chip ZigBee Khi pin này được thực hiện tới 1 logic, các mô-đun sẽ kết thúc ... giá thành thấp, lỗi, dễ mở rộng, khả tương thích cao Trong đồ án này, em muốn trình bày số tìm hiểu chung công nghệ ZigBee, thử nghiệm, đánh giá phát triển giải pháp Microchip cho giao thức Zigbee. .. công nghệ ZigBee thử nghiệm, ánh giá phát triển giải pháp Microchip cho giao thức Zigbee để hiểu rõ công nghệ Đồ án sử dụng trình diễn PICDEM Z trình phân tích mạng không dây ZENA Microchip cung... Zigbee sử thuật toán mã hóa tiên tiến Để hiểu rõ thêm giao thức Zigbee ta vào tìm hiểu trình thực nghiệm Chương 39 Chương SỬ DỤNG PICZEM Z THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP MICROCHIP CHO GIAO