Transcript ZigBee Netzwerke.

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 MACTeilschichten
• 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 und
Routing
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.