ZigBeeネットワークインフラストラクチャ
オリジナルリンク：https://blog.csdn.net/chinsanyl/article/details/104857952
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1.はじめに
ZigBeeは近距離無線通信技術では、過去にも「ホームRFライト」と「ホタル」技術、ジグビーと呼ばれる統一技術として知られている低レート、ジグビーで使用される技術です。主として短距離、低電力、高伝送レートのために、種々のない電子機器アプリケーションの間のデータ転送のために、典型的に周期的なデータ、間欠データおよび低遅延データ伝送を有します。より多くの機能とネットワークアーキテクチャは、ZigBeeネットワークは広く、ホームオートメーション、ホームセキュリティ、工業用制御、環境制御、医療、輸送に使用されています。
2.ネットワークアーキテクチャ
アプリケーション層は、アプリケーションコンバージェンス層、ネットワーク層、データリンク層と物理層によって上から下への完全なジグビープロトコルスタック。ジグビー構造で動作する以下の層：
物理層：最低としてジグビープロトコル構造は、層は、インターフェイスデータなど、MAC層にサービスを提供する、最も基本的なサービスを提供します。また、実際の（物理的な）世界との相互作用において役割を果たしました。
MAC層：異なるデバイス間の無線データリンクを確立する責任、維持、終了、データの送受信を確認します。
ネットワーク/セキュリティ層：データ伝送の整合性を確保し、同時に暗号化データにします。
アプリケーション/支持層：オブジェクトとの間の通信のための設計要件に応じて複数のデバイス。
これは、ZigBeeのプロトコルアーキテクチャは、最も特徴的な2です：パワーとアドホックネットワーク。
3.メリット
ZigBeeは（あなたは2.4GHz帯（世界的流行）で働くことができる、ワイヤレス接続で、は868MHz（ヨーロッパで人気のある）と915 MHzの米国の人気の40kbit / sの伝送20kbit / sで、3つのバンド、250kbit / sまでそれぞれ有する上）速度は、その伝送距離が10〜75メートルの範囲であるが、増加し続けることができます。無線通信技術として、ZigBeeは次の特性があります。
（1）低消費電力：が低いジグビーの伝送速度のみ1mW以下送信電力、スリープモード、低消費電力、非常に低い電力ジグビーデバイスの使用に関する。単3乾電池2本に頼るのZigBeeデバイスは、他の無線機器の追随を許さないで、約2年の期間を、使用するために6ヶ月まで続くことができる、と推定されています。
低（2）コスト：ジグビーモジュールの初期費用は約$ 600のは、すぐに$ 1.5から2.5までとなります推定、およびZigBeeのプロトコルはロイヤリティフリーです。低コストのZigBeeのために重要な要素です。
（3）短い遅延：から遅延及び通信ハイバネーション起動遅延は非常に短く、一般的な検索装置30msの待ち時間、睡眠起動遅延は、能動デバイスのチャネルアクセス遅延が15ミリ秒であり、15ミリ秒です。無線制御遅延（例えば、工業用制御アプリケーション、等）要求の厳しいアプリケーションに適したこのようジグビー技術。
（4）容量ネットワーク：スター構造ZigBeeネットワークは、ZigBeeネットワーク装置とマスタ装置、領域、及び可撓性のネットワークから同時に存在することができる100から254までの最大収容することができます。
（5）信頼性：専用タイムスロットは固定帯域通信サービスのために確保しつつ、衝突回避戦略は、採用送信データの競合および衝突を回避する必要があります。MAC層は、各パケットの送信が確認受信者を待つ必要があり、完全に認めデータ転送モードを使用しています。問題は、送信中に発生した場合に再送することができます。
（6）安全性：ジグビー申し出に基づく巡回冗長検査用パケットの整合性チェック（CRC）は、AES-128使用して、認証および認証をサポートする暗号化アルゴリズムのセキュリティ属性を決定するために、各アプリケーションの柔軟性を。
4.ネットワークトポロジ
4.1。ネットワークの役割
1）コーディネーター（英語名：ZC）：ジグビーは、多くの場合と略記、座標。ZigBeeネットワークにおけるコーディネーターは、1つのみのコーディネータがあり、それは、ネットワーク内のネットワークおよびネットワークメンテナンス機能の構築を開始しました。これは、ネットワーク全体のための中央ハブです。親ノードの最高レベルです。
2）ルータ（英語名：ジグビールータ、しばしばと略記：ZR）は、ZigBeeネットワーク内のルータは、どちらかの親として動作することができ、また、ネットワークの情報と支援コーディネーターのメンテナンス機能を転送し、子ノードとして動作することができます。
3）ターミナル（英語名：ジグビーエンドデバイス、しばしばと略記：ZED）、ZigBeeネットワーク、最もシンプルな機能で、端末は、子ノードの最端デバイスのために、ネットワークに参加することができます。必要であればそれだけで、その親ノードを持つ2つの端末間の通信を通信することができ、親ノードを介してシングルホップ通信またはマルチホップでなければなりません。ZigBeeネットワークは、本ノードの許容最大数、ネットワークデバイスを可能にする唯一の低消費電力です。
4.2。ネットワークアーキテクチャ
1）スター型ネットワーク：ZigBeeネットワークは、ZigBeeネットワークにおける最も単純なスター型ネットワークトポロジのいずれかに属します。コーディネータ（中央ノード）、及びルータと端末（子ノード）の複数を含みます。図に示すような構成。ネットワークの構造は、子ノード間の通信に必要な場合には、各ノードは唯一のノード、通信センターと提携することができ、データは中央ノードを介して転送されなければなりません。
2）ツリーネットワーク：ジグビーコーディネータは、端末と複数のルータからなるツリーネットワークを含んでいます。図に示すように、そのネットワークトポロジです。ジグビーツリーネットワークはスター型ネットワークの複数として見ることができ、分岐（ルータとノード）の各ブランチは、スター型ネットワークからなる「中央ノード」として見ることができ、各ワードは、その親ノード装置とのみ通信することができ、ほとんどのシニア親がコーディネーターです。
ツリーネットワークでは、コーディネータは、ルータ受信点として、ツリー内のネットワークの外方拡散を全体のネットワークを構築します。中間ルータによってノードとノード「マルチホップ通信」との間に形成されます。スター型ネットワークと比較して、容量と堅牢性のツリーネットワークが大幅に改善されました。
2）メッシュネットワーク：ジグビーメッシュネットワークは、ジグビーネットワークのツリー構造に基づいてトポロジーを以下に示します。ジグビーは、すべての機能に加えて、メッシュネットワークZigBeeネットワークツリーを満たす、隣接ルータ間の通信関係は、動的分配ネットワークより柔軟なルーティング機能をより安定して信頼性が高いこと、存在します。ジグビー自己組織化ネットワークの利点を十分に発揮することができます。
