Стандарт IEEE 802. 15. 4 и его программная надстройка

ВВЕДЕНИЕ

Первенство в дуэте IEEE 802.15.4 и ZigBee принадлежит именно стандарту Института инженеров электротехники и электроники (IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers). Формирование спецификации IEEE 802.15.4 началось в конце 90-х годов прошлого века в ответ на запросы рынка в специфическом средстве беспроводной связи в целях управления устройствами и связи с датчиками. По задумкам разработчиков, новый стандарт должен был обеспечить дальность соединения, сравнимую с WiFi, но при этом иметь меньшее энергопотребление. Для реализации выставленных требований пришлось пожертвовать скоростью передачи данных как наименее важным элементом в рамках данной задачи. В 2003 году была выпущена официальная спецификация, получившая статус стандарта IEEE. Для поддержки и развития стандарта, а также обеспечения взаимной совместимости устройств в рамках IEEE 802.15.4 в 2002 году был образован «Альянс ZigBee» (ZigBee Alliance). В Альянс вошел ряд компаний, которые и занялись совместной доработкой и продвижением нового стандарта недорогой беспроводной связи.

На сегодняшний день последняя версия стандарта IEEE 802.15.4 датирована декабрем 2005 года; ZigBee вплоть до спецификации 2007 года (ZigBee Document 053474r17) основаны на IEEE 802.15.4-2003. Последняя версия изменений к спецификации ZigBee датирована четвертым кварталом 2007 года (дата отражает время утверждения последнего комплекта изменений).

СТАНДАРТ IEEE 802.15.4 И ЕГО ПРОГРАММНАЯ НАДСТРОЙКА

В настоящее время одной из актуальных задач для систем промышленной телеметрии и домашней автоматизации остается вопрос передачи данных на небольшие расстояния. Беспроводные сети на базе стандарта IEEE 802.15.4 представляют собой альтернативу проводным соединениям в распределенных системах мониторинга и управления и отличаются более гибкой архитектурой, требуют меньших затрат при их установке и эксплуатации. Объединенные в беспроводную сенсорную сеть (WSN, Wireless Sensor Networks) датчики образуют территориально-распределенную самоорганизующуюся систему сбора, обработки и передачи информации.

IEEE 802.15.4 – стандарт, который определяет физический слой и управление доступом к среде для беспроводных персональных сетей с низким уровнем скорости. Стандарт поддерживается рабочей группой IEEE 802.15. Является базовой основой для протокола ZigBee [1, 2].

Основные параметры стандарта приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Спецификация стандарта IEEE 802.15.4

Продолжение таблицы 1.1

На сегодняшний день ZigBee является наиболее молодой и перспективной технологией для построения беспроводных сетей с небольшими объемами передаваемой информации. Как уже отмечалось ранее, термин ZigBee был введен консорциумом, управляющим развитием и поддержкой стандарта IEEE 802.15.4.

Глобальная спецификация ZigBee для беспроводных приложений, основанная на едином стандарте 802.15.4, изначально нацелена и сфокусирована на приложениях мониторинга и контроля, распределенных сетях датчиков, на развертывании беспроводных информационных сетей для недорогих низкопотребляющих систем, использующихся в коммерческой, промышленной и домашней автоматике. Иначе говоря, основными областями применения технологии ZigBee являются беспроводные сенсорные сети, автоматизация жилья («Умный дом» и «Интеллектуальное здание»), медицинское оборудование, системы промышленного мониторинга и управления, а также бытовая электроника и «периферия» персональных компьютеров. Одним из основных преимуществ стандарта ZigBee/802.15.4 является простота установки и обслуживания подобных устройств [3, 4].