BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP: Tìm hiểu về công nghệ Zigbee IEEE 802.15.4

Tri thức là một biển cả mênh mông, mỗi một con người cụ thể muốn nắm bắt tri thức để làm hành trang cho cuộc đời, không loại trừ là phải học tập. Chúng ta sinh ra và lớn lên trong sự nuôi dưỡng của cha mẹ và hạnh phúc biết bao khi được thầy cô “gieo mầm tri thức” để mai này khi trưởng thành là một công dân tốt và có cơ hội cống hiến cho xã hội..Khi nhận được đề tài “Tìm hiểu về công nghệ Zigbee IEEE 802.15.4”, nhóm còn gặp nhiều khó khăn và nhiều trở ngại, tuy nhiên với sự giúp đỡ của bạn bè, cùng sự hướng dẫn tận tình, chu đáo chỉ bảo của thầy giáo. Cuối cùng nhóm cũng đã cố gắng nỗ lực hoàn thành đề tài với mong muốn giúp được một phần nào đó vào lĩnh vực công nghệ thông tin và viễn thông và góp phần nào đó giúp ích cho xã hội. Nhóm xin được gửi lời cảm ơn tới những người bạn đã góp ý kiến và giúp đỡ nhóm trong quá trình tìm hiểu, và đặc biệt là cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Lưu, người đã giúp nhóm chọn đúng đề tài, truyền đạt và trau dồi những kiến thức vô cùng quý giá, tỉ mỉ, có một bài báo cáo hoàn chỉnh và khoa học. Mong rằng thầy và các bạn sẽ cho nhóm những lời nhận xét, ý kiến nhiều hơn nữa để nhóm có thể hoàn thiện đề tài của mình tốt hơn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - - -o0o- - - BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP Đề tài: Tìm hiểu công nghệ Zigbee/ IEEE 802.15.4 Giảng viên HD : Th.s Nguyễn Đức Lưu Sinh viên TH : LT-KHMT 1- K9 Nguyễn Chí Quyền Nguyễn Ngọc Quý Hà Nội, 2015 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI CẢM ƠN Tri thức biển mênh mông, người cụ thể muốn nắm bắt tri thức để làm hành trang cho đời, không loại trừ phải học tập Chúng ta sinh lớn lên nuôi dưỡng cha mẹ hạnh phúc thầy cô “gieo mầm tri thức” để mai trưởng thành công dân tốt có hội cống hiến cho xã hội Khi nhận đề tài “Tìm hiểu công nghệ Zigbee/ IEEE 802.15.4”, nhóm gặp nhiều khó khăn nhiều trở ngại, nhiên với giúp đỡ bạn bè, hướng dẫn tận tình, chu đáo bảo thầy giáo Cuối nhóm cố gắng nỗ lực hoàn thành đề tài với mong muốn giúp phần vào lĩnh vực công nghệ thông tin viễn thông góp phần giúp ích cho xã hội Nhóm xin gửi lời cảm ơn tới người bạn góp ý kiến giúp đỡ nhóm trình tìm hiểu, đặc biệt cảm ơn thầy giáo Nguyễn Đức Lưu, người giúp nhóm chọn đề tài, truyền đạt trau dồi kiến thức vô quý giá, tỉ mỉ, có báo cáo hoàn chỉnh khoa học Mong thầy bạn cho nhóm lời nhận xét, ý kiến nhiều để nhóm hoàn thiện đề tài tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Nguyễn Chí Quyền Nguyễn Ngọc Quý MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH MỞ ĐẦU Hàng ngày, thấy ví dụ cách thức mà công nghệ thông tin viễn thông (ICT) tác động làm thay đổi sống người giới Từ mức độ hay mức độ khác, cách mạng kỹ thuật số lan rộng đến ngõ ngách toàn cầu Trong mạng viễn thông ngày nay, người quản lý, trao đổi, giao tiếp tiếp tranh luận, “làm trị”, mua bán thử nghiệm - nghĩa thực tất loại hình hoạt động cách thức mà có ICT làm Mạng viễn thông tạo cầu nối liên kết loài người khắp hành tinh chúng ta, mở rộng không ngừng, đầy hứa hẹn, hy vọng không chút bí ẩn Tuy vậy, dải băng tần eo hẹp tồn đọng nhiều thách thức muốn đạt đầy đủ tiềm Các nhà khoa học giới nghĩ đến việc sử dụng băng tần cao hơn, việc vấp phải nhiều trở ngại công nghệ điện tử chế tạo chưa theo kịp Vì giải pháp cấp bách đưa sử dụng chung kênh tần số, nhiều vấn đề phát sinh, ví dụ can nhiễu lẫn thiết bị tần số, vấn đề xung đột thiết bị Một công nghệ ứng dụng mạng liên lạc đạt hiệu công nghệ ZigBee 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 Châu Âu 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 môn học này, nhóm muốn trình bày khảo cứu công nghệ ZigBee ứng dụng kết nối thiết bị ZigBee để hiểu rõ công nghệ Hy vọng thông qua vấn đề đề cập báo cáo này, bạn đọc có đánh giá hiểu biết sâu sắc công nghệ ZigBee/IEEE 802.15.4 vai trò tiềm công nghệ sống PHẦN I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tên đề tài “Tìm hiểu công nghệ Zigbee/IEEE 802.15.4” Lý mục tiêu chọn đề tài Ngày cáp dây điện đóng vai trò truyền nhận thông tin, việc sử dụng tai nghe không dây, lướt Web điểm truy cập wifi trở nên quen thuộc tác động đến đời sống hàng ngày Với chuẩn kết nối không dây quen thuộc phổ biến chuẩn kết nối Internet Wi-fi 802.11b/g, bluetooth phổ biến thiết bị điện thoại di động Tuy nhiên, công nghệ không dây hướng tới thiết bị gia dụng kết nối phận chức nhà để điều chỉnh kiểm soát từ xa hệ thống gaz, điện nước, ánh sáng, thông tin ứng dụng điện thoại, truyền hình, mạng internet Việc sử dụng chuẩn Wi-fi 802.11 không lựa chọn thiết thực giá thành đắt, Bluetooth lại kết nối khoảng không gian ngắn khoảng 10m Và chuẩn kết nối không dây IEEE 802.15.4 đời nhằm thiết lập mạng cá nhân không dây WPAN phục vụ truyền thông tin khoảng cách tương đối ngắn Mạng WPAN liên lạc hiệu mà không đòi hỏi nhiều sở hạ tầng, giá thành thiết bị rẻ, nhỏ gọn, tiêu hao lượng mà đem lại hiệu cao liên lạc, khoảng cách truyền tin lên tới 75m  Chính mà nhóm tìm hiểu chuẩn công nghệ Zigbee/ IEEE 802.15.4 Mong người chung tay nghiên cứu tìm hiểu thêm công nghệ này, ứng dụng thực tiễn nhiều để mang lại hiệu cao đời sống Bố cục đề tài Đề tài chia làm phần: - Phần I: Tổng quan đề tài - Phần II: Nội dung Chương I: Tổng quan mạng WPAN Chương II: Công nghệ chuẩn Zigbee/ IEEE 802.15.4 Chương III: Các thuật toán định tuyến Zigbee/ IEEE 802.15.4 - Phần III: Kết luận  Kết thúc ba chương xem ta hoàn tất sơ trình tìm hiểu công nghệ Zigbee/ IEEE 802.15.4 Phương pháp - Thu thập tài liệu - Thống kê chi tiết - Phân tích đề tài - Tìm hiểu PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG WPAN VÀ KHÁI QUÁT VỀ ZigBee/ IEEE 802.15.4  Trước vào bài, tìm hiểu đôi nét mạng cảm nhận không dây: Khái niệm: Mạng cảm nhận không dây (WSN) hiểu đơn giản mạng liên kết node với kết nối sóng vô tuyến (RF connection) node mạng thường thiết bị đơn giản, nhỏ gọn, giá thành thấp … có số lượng lớn, phân bố cách hệ thống (non - topology) diện tích rông (phạm vi hoạt động rộng), sử dụng nguồn lượng hạn chế (pin), có thời gian hoạt động lâu dài (vài tháng đến vài năm) hoạt động môi trường khắc nhiệt (chất độc, ô nhiễm, nhiệt độ …) Node cảm biến: Một node cảm biến cấu tạo thành phần sau: vi điều khiển, sensor, phát radio Ngoài ra, có cổng kết nối máy tính • Vi điều khiển: Bao gồm CPU, nhớ ROM, RAM, phận chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số ngược lại • Sensor: Chức cảm nhận giới bên ngoài, sau chuyển liệu qua phận chuyển đổi để xử lý • Bộ phát radio: Bởi node cảm biến thành phần quan trọng WSN, việc thiết kế node cảm biến cho tiết kiệm tối đa nguồn lượng vấn đề quan trọng hàng đầu Đặc điểm cấu trúc mạng cảm biến Đặc điểm mạng cảm biến bao gồm số lượng lớn node cảm biến, node cảm biến có giới hạn ràng buộc tài nguyên đặc biệt lượng khắt khe Do đó, cấu trúc mạng có đặc điểm khác so với mạng truyền thống Sau ta phân tích số đặc điểm bật mạng cảm biến sau: • Khả chịu lỗi • Khả mở rộng • Ràng buộc phần cứng • Môi trường hoạt động • Phương tiện truyền dẫn • Cấu hình mạng cảm biến Ưu, nhược điểm ứng dụng mạng cảm nhận không dây • Ưu điểm Mạng không dây không dùng cáp cho kết nối, thay vào đó, chúng sử dụng sóng radio, tương tự điện thoại không dây Ưu mạng không dây khả di động tự do, người dùng không bị hạn chế không gian vị trí kết nối Những ưu điểm mạng không dây bao gồm: - Khả di động tự – cho phép kết nối từ đâu - Không bị hạn chế không gian vị trí kết nối - Dễ lắp đặt triển khai - Không cần mua cáp - Tiết kiệm thời gian lắp đặt cáp - Dễ dàng mở rộng • Những thách thức, trở ngại Để WSN thực trở nên rộng khắp ứng dụng, số thách thức trở ngại cần phải vượt qua - Lưu trữ liệu - Vấn đề lượng - Khả chịu lỗi - Định vị - Khả mở rộng - An ninh • ứng dụng mạng cảm nhận không dây WSN bao gồm node cảm biến nhỏ gọn, thích ứng môi trường khắ nghiệt Những node cảm biến này, cảm nhận môi trường xung quanh, sau gửi thông tin thu đến trung tâm xử lý theo ứng dụng Các node liên lạc với node xung quanh nó, mà xử lý theo ứng dụng Các node liên lạc với node xung quanh nó, mà xử lý liệu trước gửi đến node khác WSN cung cấp nhiều ứng dụng hữu ích nhiều lĩnh vực sống - ứng dụng quân an ninh thiên nhiên - ứng dụng giám sát xe cộ thông tin liên quan - ứng dụng cho việc điều khiển thiết bị nhà - ứng dụng tòa nhà tự động - ứng dụng trình quản lý tự động công nghiệp - ứng dụng y học • khác WSN mạng truyền thống Qua phân tích tìm hiểu ta thấy khác biệt WSN mạng truyền thống sau: - sô lượng nút cảm biến mạng cảm biến lớn nhiều lần so với nút cảm biến ad hoc - nút cảm biến thường triển khai với mật độ dày - nút cảm biến dễ thông, ngừng hoạt động - topo mạng cảm biến thay đổi thường xuyên 10 message tới nốt lân cận Nốt gốc chờ gói tin yêu cầu kết nối từ nốt lân cận khoảng thời gian đó, không nhận yêu cầu kết nối từ nốt lân cận trở lại thành nốt bình thường lại tiếp tục dò tìm HELLO_MESSAGE Nốt gốc chọn lựa dựa tham số nốt mạng (ví dụ phạm vi truyền, công suất, vị trí, khả tính toán) Hình 3.2: Qúa trình chọn nốt gốc (CH) Sau trở thành nốt gốc, phát quảng bá gói tin HELLO MESSAGE theo chu kỳ, gói tin HELLO_MESSAGE gồm phần địa MAC địa ID nốt gốc Những nốt mạng nhận đựợc gói tin gửi trả lời lại gói tin yêu cầu kết nối (REQ) tới nốt gốc (nơi vừa phát đi) Khi nốt gốc nhận đựợc gói tin yêu cầu kết nối, gửi trả lại gói tin vừa đưa yêu cầu gói tin khác CONNECTION_RESPONSE., gói tin chứa địa ID cho nốt thành viên (nốt B), địa ID nốt gốc qui định Để xác nhận thông tin nốt thành viên B gửi lại nốt gốc gói tin Ack Quá trình trao đổi tin mô tả qua Hình 3.3 46 Hình 3.3: Thiết lập kết nối CH nốt thành viên Nếu tất nốt phạm vi phủ sóng nốt gốc kiến trúc mạng kiến trúc hình sao, tất nốt thành viên liên lạc trực tiếp với nốt gốc qua bước truyền (onehop) Một nhánh phát triển thành cấu trúc mạng liên lạc qua nhiều bước truyền (multihop) 47 Hình 3.4 Qúa trình hình thành nhánh nhiều bậc Tất nhiên nốt gốc quản lý số hữu hạn nốt, nhánh mạng cỏ thể vươn tới khoảng cách hạn chế … Chính mà có lúc nốt mạng cần phải từ chối kết nối nốt Việc từ chối thực nhờ vào việc định ID đặc biệt cho nốt Bảng danh sách nốt lân cận tuyến đường luôn cập nhật thông qua gói tin HELLO_MESSAGE Trong thời gian định, lý mà nốt không đựợc cập nhật thông tin bị loại bỏ Tất nhiên mạng có tính chất tự do, tự tổ chức loại mạng tránh khỏi việc nốt mạng thuộc nhánh lại nhận gói tin HELLO_MESSAGE nhánh khác Vậy trường hợp nốt mạng tự động thêm địa ID nhánh (CID) vào danh sách nốt lân cận gửi tới nốt gốc (CH) thông qua gói tin báo cáo tình trạng đường truyền, để từ nốt gốc (CH) biết nhánh mạng tranh chấp để xử lý 48 Bản tin báo cáo tình trạng kết nối chứa danh sách ID nốt lân cận nốt đó, điều giúp cho nốt gốc biết trọn vẹn cấu trúc mạng để đưa cấu trúc tối ưu Khi cấu trúc mạng cần thay đổi, nốt gốc (CH) phát tin cập nhật tới nốt thành viên Nốt thành viện nhận đựợc tin cập nhật thay đổi thông tin nốt gốc tin này, đồng thời tiếp tục gửi đến nốt cấp thấp nhánh thời điểm Khi thành viên có vấn đề, kết nối nốt gốc phải định dạng lại tuyến đường Thông qua tin báo cáo tình trạng đường truyền gửi theo chu kỳ nốt gốc biết vấn đề nốt mạng Nhưng nốt gốc gặp phải vấn đề liên lạc việc phát tin HELLO_MESSAGE theo chu kỳ bị gián đoạn, nốt thàn viên nốt gốc, nhánh phải tự định dạng lại từ đầu theo cách tương tự trình định dạng nhánh Thuật toán hình đa nhánh Để tạo hình dạng lên loại mạng cần phải sử dụng thiết bị gốc (DD) Thiết bị có trách nhiệm gán địa ID nhóm (địa nhất) cho nốt gốc (CH) Địa ID nhóm kết hợp với địa ID nốt (là địa NID mà nốt gốc gán cho nốt thành viên nhánh mình) tạo địa logic đựợc sử dụng gói tin tìm đường Một vai trò quan trọng thiết bị gốc DD tính toán quãng đường ngắn từ nhánh mạng tới DD thông báo tới tất nốt mạng 49 Hình 3.5: Gán địa nhóm trực tiếp Khi thiết bị gốc DD tham gia vào mạng, hoạt động nốt gốc nhánh số (CID 0) bắt đầu phát quảng bá HELLO_MESSAGE tới nốt lân cận Nếu nốt gốc (CH) nhận tin này, gửi tin yêu cầu kết nối tới DD để tham gia vào CID 0, sau nốt gốc yêu cầu DD gán cho ID nhánh (CID) Như nốt gốc có hai địa logic, thành viên CID 0, thứ hai địa nốt gốc Khi nốt gốc tạo nhánh mới, (một CID mới), thông báo đến nốt thành viên tin HELLO_MESSAGE 50 Hình 3.6: Gán địa nhóm qua nốt trung gian Khi thành viên nhận tin HELLO_MESSAGE từ thiết bị DD, thêm địa ID CID vào danh sách thành viên thông báo cho nốt gốc Nốt gốc đựợc thông báo chọn nốt thành viên nốt trung gian với nốt gốc nó, gửi tin yêu cầu kết nối mạng tới nốt thành viên để thiết lập kết nối với thiết bị DD Nốt trung gian yêu cầu kết nối tham gia vào thành viên nhóm số Sau gửi tin yêu cầu CID tới thiết bị DD Đến nhận đựợc đáp ứng CID, nốt trung gian gửi tin đáp ứng liên kết mạng tới nốt CH, tin chứa thông tin địa ID nhánh cho nốt gốc CH Sau nốt gốc có đựợc CID mới, cách thành viên nhánh nốt gốc nhận thông qua HELLO_MESSAGE 51 Hình 3.7: Gán địa nhóm qua nốt gốc Hình 3.8: Gán địa nhóm qua nốt gốc nốt trung gian 52 Trong mạng việc tự tổ chức mạng tính chất mạnh mẽ, mềm dẻo Cứ nhánh mạng liền trước có nhiệm vụ gán CID cho nhánh mạng sau Quá trình mô tả rõ nét hình 3.5;3.6;3.7;3.8 Mỗi nốt thành viên nhánh phải ghi lại thông tin nhánh gốc nhánh nó, ID nốt trung gian có Thiết bị gốc phải có trách nhiệm lưu giữ toàn thông tin cấu trúc mạng nhánh Cũng giống nốt thành viên nhánh nốt gốc CH thành viên thiết bị gốc chúng phải có trách nhiệm thông báo tình trang đường truyền đến DD Để thực nốt gốc phải gửi định kỳ tin thông báo tình trạng đường truyền mạng tới DD, tin chứa danh sách CID lân cận DD sau xử lý thông tin tính toán, chọn lựa đường truyền tối ưu thông báo định kỳ tới nhánh thông qua tin cập nhật Như trên, ta thấy vai trò thiết bị gốc quan trọng, cần có thiết bị gốc dự phòng (BDD) sẵn sàng thay thiết bị gặp cố Hình 3.9 mô tả việc liên lạc nhánh Các nốt trung gian vừa liên kết cá nhánh mạng, vừa chuyển tiếp gói tin nhánh mạng Khi nốt trung gian nhận đựợc gói tin, kiểm tra địa đích gói tin đó, sau chuyển tới địa đích địa đích nằm nhánh chuyển tiếp tới nốt trung gian nhánh liền kề địa đích không nằm nhánh 53 Hình 3.9: Mạng đa nhánh nốt trung gian Chỉ thiết bị gốc gửi tin tới tất nốt mạng, tin chuyển dọc theo tuyến đường nhánh Các nốt trung gian chuyển tiếp gói tin quảng bá từ nhánh gốc đến nhánh  Giới thiệu chương trình mô OPNET Phần mềm Opnet phát triển công ty OPNET Technologies, Inc OPNET công cụ phần mềm mạnh sử dụng để mô mạng, nhà nghiên cứu khoa học Thế giới đánh giá cao kết mô Opnet công nhận nhiều tờ báo diễn đàn công nghệ giới Opnet chứa lượng thư viện lớn mô hình mạng, mô hình node, mô hình liên kết, bao trùm từ mạng hữu tuyến mạng vô tuyến, với nhiều giao thức mạng sẵn có Opnet thiết kế với sở liệu phân lớp hướng đối tượng, dựa tảng ngôn ngữ lập trình C/C++, Opnet lại có giao diện GUI, tạo điều kiện tương tác dễ dàng cho việc sử dụng để nghiên cứu mô mạng 54 Ngoài việc mô mạng giao thức mạng, Opnet cung cấp cho ta nhiều công cụ cho phép phân tích hiệu suất, tính toán đường đi, khởi tạo lưu lượng, so sánh đồ thị, … vô linh hoạt, từ giúp ta tạo lập hệ thống mạng mà giúp ta đánh giá hoạt động hệ thống mạng OPNET chương trình mô mạng WSN tốt kể từ phiên 14.5 trở OPNET có hỗ trợ thư viện ZigBee (phiên trước tư viện này) Thư viện viết cho lớp, gồm lớp vật lý – Physical, lớp điều khiển truy cập kênh truyền – medium access control, lớp mạng – network, lớp ứng dụng – application Đặc tính thư viện bao gồm liệt kê từ tài liệu OPNET Hỗ trợ Application layer features • Generating and receiving application traffic • Initiating network discovery and network join • Failing and recovering ZigBee devices Network layer features • Establishing a network • Joining a network and permitting network joins • Assigning an address • Maintaining a neighbor table • Mesh Routing Process • Network Broadcast • Tree routing and receiving data • Mobility • Beacon scheduling MAC layer features • Channel Scanning • CSMA/ CA (Contention – based operation mode) 55 Chưa hỗ • Multicast traffic trợ • Indirect transmission • Security • Slotted mode • Contention – free operation mode • Support for other application models (such as HTTP, email, and other standard network applications, custom application, ACE and ACE Whiteboard applications) Hình 3.10: Mô ZigBee với thư viện OPNET 56 Rất đáng tiếc thư viện hỗ trợ chế độ hoạt động non – beacon – enable, có nghĩa điểm nút truyền theo kiểu unslot – CSMA/ CA Tuy nhiên chương trình cung cấp nhìn tố chế vạch đường (routing) ZigBee Hình 3.11: Mô tả giao thức ZigBee 57 Hình 3.12: Mô tả nút mạng định tuyến ZigBee OPNET 58 PHẦN III KẾT LUẬN Thông qua đề tài nhóm hiểu cách rõ công nghệ truyền dẫn không dây ZigBee/IEEE 802.15.4, từ mô hình giao thức đến thuật toán truyền tin Và từ thấy tính ưu việt trội công nghệ ZigBee với công nghệ Mạng cảm nhận không dây gồm số lượng lớn thiết bị có khả cảm nhận truyền thông không dây Thông thường nút mạng hạn chế tài nguyên phần cứng khả xử lý thấp, giải thông bé, tín hiệu yếu hoạt động tần số chia sẻ Việc xác định chuẩn 802.15.4 có ý nghĩa quan trọng việc xác định không gian ứng dụng, thiết kế mạng cảm nhận không dây Thông qua ứng dụng cụ thể y tế cho mạng cảm nhận không dây Hy vọng thời gian tới có điều kiện nhóm tiếp tục hoàn thiện, phát triển mở rộng để có chương trình tiếp cận sâu với ứng dụng công nghệ mẻ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO http://voer.edu.vn/c/co-ban-ve-lap-trinh-nhung/9f009757/5a2d134e http://luanvan.net.vn/luan-van/luan-van-tim-hieu-ve-cong-nghe zigbeeieee-802154-21428/ http://123doc.vn/document/1175679-luan-van-tim-hieu-chuan-ieee-80215-4-va-cac-ung-dung-ppt.htm http://tailieuhoctap.vn/chi-tiet-sach/226-luan-van-de-tai-tham-khao/luanvan-de-tai-cao-dang-dai-hoc/780655-nghien-cuu-chuan-ket-noi-khongday-zigbee-ieee-802-15-4 http://ieeexplore.ieee.org/xpl/login.jsp? tp=&arnumber=6482386&url=http%3A%2F%2Fieeexplore.ieee.org %2Fxpls%2Fabs_all.jsp%3Farnumber%3D6482386 60 [...]... hình thành được các CLH1,CLH2, (như hình 1.4 ) CHƯƠNG II CHUẨN Zigbee/ IEEE 802.15.4 2.1 Mô hình giao thức của ZigBee/ IEEE 802.15.4 ZigBee/ IEEE8 02.15.4 là công nghệ xây dựng và phát triển các tầng ứng dụng và tầng mạng trên nền tảng là hai tầng PHY và MAC theo chuẩn IEEE 802.15.4, chính vì thế nên nó thừa hưởng được ưu điểm của chuẩn IEEE8 02.15.4 Đó là tính tin cậy, đơn giản, tiêu hao ít năng lượng... động hóa Tổ chức IEEE 802.15.4 bắt đầu làm việc với chuẩn tốc độ thấp được một thời gian thì tiểu ban về ZigBee và tổ chức IEEE quyết định sát nhập và lấy tên ZigBee đặt cho công nghệ mới này Mục tiêu của công nghệ ZigBee là nhắm tới việc truyền tin với mức tiêu hao năng lượng nhỏ và công suất thấp cho những thiết bị chỉ có thời gian sống từ vài tháng đến vài năm mà không yêu cầu cao về tốc độ truyền... việc với nhiều RFD hay nhiểu FFD, trong khi một RFD chỉ có thể làm việc với một FFDHiện nay Zigbee và tổ chức chuẩn IEEE đã đưa ra một số cấu trúc liên kết mạng cho công nghệ Zigbee Các node mạng trong một mạng Zigbee có thể liên kết với nhau theo cấu trúc mạng hình sao (star) cấu trúc mạng hình lưới (Mesh) cấu trúc bó cụm hình cây Sự đa dạng về cấu trúc mạng này cho phép công nghệ Zigbee được ứng dụng... các ứng dụng y học chỉ đòi hỏi mức tiêu hao năng lượng thấp, không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin và QoS Chính tốc độ truyền dữ liệu thấp cho phép LR-WPAN tiêu hao ít năng lượng Trong chuẩn này thì công nghệ ZigBee/ IEEE 802.15.4 chính là một ví dụ điển hình 1.4 Khái quát về ZigBee/ IEEE 802.15.4 1.4.1 Khái niệm Cái tên ZigBee được xuất phát từ cách mà các con ong mật truyền những thông tin quan trọng... 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 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... năm mà không yêu cầu cao về tốc độ truyền tin như Bluetooth Một điều nổi bật là ZigBee có thể dùng được trong các mạng mắt lưới (mesh network) rộng hơn là sử dụng công nghệ Bluetooth Các thiết bị không dây sử dụng công nghệ ZigBee có thể dễ dàng truyền tin trong khoảng cách 10-75m tùy thuộc vào môi trường truyền và mức công suất phát được yêu cầu với mỗi ứng dụng, Tốc độ dữ liệu là 250kbps ở dải tần... có ở tầng mạng Zigbee là giảm thiểu được sự hỏng hóc dẫn đến gián đoạn kết nối tại một nút mạng trong mạng mesh Nhiệm vụ đặc trưng của 13 tầng PHY gồm có phát hiện chất lượng của đường truyền (LQI) và năng lượng truyền (ED), đánh giá kênh truyền (CCA), giúp nâng cao khả năng chung sống với các loại mạng không dây khác 1.4.3 Ưu điểm của ZigBee/ IEEE8 02.15.4 với Bluetooth /IEEE8 02.15.1 • Zigbee cũng tương... trong tổ ong Đó là kiểu liên lạc "Zig-Zag" của loài ong "honeyBee" Và nguyên lý ZigBee được hình thành từ việc ghép hai 12 chữ cái đầu với nhau Việc công nghệ này ra đời chính là sự giải quyết cho vấn đề các thiết bị tách rời có thể làm việc cùng nhau để giải quyết một vấn đề nào đó 1.4.2 Đặc điểm Đặc điểm của công nghệ ZigBee là tốc độ truyền tin thấp, tiêu hao ít năng lượng, chi phí thấp , và là giao... Bluetooth nhưng đơn giản hơn, Zigbee có tốc độ truyền dữ liệu thấp hơn, tiết kiệm năng lượng hơn Một nốt mạng trong mạng Zigbeee có khả năng hoạt động từ 6 tháng đến 2 năm chỉ với nguồn là hai ắc quy AA Phạm vi hoạt động của Zigbee là 10-75m trong khi của Bluetooth chỉ là 10m (trong trường hợp không có khuếch đại) • Zigbee xếp sau Bluetooth về tốc độ truyền dữ liệu Tốc độ truyền của Zigbee là 250kbps tại 2.4GHz,... siêu khung rồi thông báo cho tầng trên về việc cấp phát khe GTS mới này Nếu sau khi kiểm tra mà thấy khả năng của siêu khung là không đủ để cấp phát theo yêu cầu về GTS, thì khe đầu tiên sẽ được đánh số 0 tới độ dài khe GTS lớn nhất có thể cung cấp được hiện thời Những mô tả về GTS sẽ đựơc giữ trong khung tin báo hiệu beacon cho aGTSPersistenceTime Trong khi xác nhận khung tin báo hiệu beacon, thiết