Zigbee is een draadloze communicatieprotocol dat speciaal is ontworpen voor het creëren van persoonlijke gebiedsnetwerken met kleine, energiezuinige digitale radio’s, zoals die in thuiautomatisering, medische apparaten en andere dataverzamelingsystemen. Directe communicatie tussen twee Zigbee-apparaten, ook wel ‘peer-to-peer’ communicatie genoemd, gebeurt volgens een aantal essentiële principes en protocollen die hieronder worden besproken.
Topologie en Netwerkstructuur
Zigbee-apparaten kunnen communiceren binnen verschillende netwerkstructuren, zoals ster, boom en mesh topologieën. In een sternetwerk is er één coördinator en meerdere eindapparaten die rechtstreeks met de coördinator communiceren. In een mesh- of boomsysteem kunnen apparaten ook met elkaar communiceren via tussenliggende apparaten, wat de dekking en de betrouwbaarheid van de communicatie vergroot.
IEEE 802.15.4-standaard
Zigbee is gebaseerd op de IEEE 802.15.4-standaard, die de fysieke en media-toegangscontrolelagen definieert. Deze standaard zorgt ervoor dat apparaten efficiënt kunnen communiceren met minimale energieconsumptie. De MAC-laag zorgt voor de juiste pakket-routing en het beheer van toegang tot de radiofrequenties, terwijl de fysieke laag de overbrenging van ruwe bitstromen door een fysieke verbindingslaag zoals radiofrequenties behandelt.
Adressering en Binding
Elk Zigbee-apparaat heeft een unieke 64-bit IEEE MAC-adres en een 16-bit netwerkadres dat door de netwerkcoördinator wordt toegewezen. Om directe communicatie tussen twee Zigbee-apparaten mogelijk te maken, moeten deze apparaten geassocieerd of ‘gebonden’ zijn. Binding is een proces waarbij twee apparaten worden ingesteld om specifieke diensten of informatie met elkaar uit te wisselen zonder de noodzaak van routeverkeer via de coördinator.
Zigbee-protocollen (ZDP en ZCL)
Zigbee definieert zijn eigen netwerkprotocollen zoals het Zigbee Device Profile (ZDP) en de Zigbee Cluster Library (ZCL). Het ZDP behandelt netwerkbeheerfuncties zoals apparaatdetectie, apparaatbinding en netwerkbeveiliging. De ZCL biedt een gemeenschappelijke taal voor apparaten om functies zoals lichtregeling, temperatuurmeting en bewegingsdetectie te implementeren. Voor directe communicatie worden deze protocollen gebruikt om ervoor te zorgen dat de betreffende apparaten dezelfde taal spreken en de verwachte diensten kunnen verlenen.
Voorbeelden:
1. Slimme verlichting: Stel dat u twee slimme lampen hebt die met elkaar moeten synchroniseren. Eén lamp kan als de initiator optreden en een aan-uit commando sturen naar de andere lamp, direct via hun toegewezen netwerkadressen. Dit gebeurt met behulp van een gecombineerd gebruik van ZDP en ZCL.
1. Beveiligingssensoren: Een deur- of raamsensor kan direct communiceren met een alarmsirene. Wanneer de sensor wordt geactiveerd, stuurt het direct een signaal naar de alarmsirene, gebruikmakend van hun unieke netwerkadressen, om de sirene te laten afgaan.
Bronnen:
1. Zigbee Alliance. (n.d.). About Zigbee Technology. Geraadpleegd van https://zigbeealliance.org/solution/zigbee/.
2. IEEE Standards Association. (2006). IEEE Standard for Information technology— Local and metropolitan area networks— Specific requirements— Part 15.4: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks (WPANs). https://standards.ieee.org/standard/802_15_4-2006.html
Deze bronnen bieden een diepgaand inzicht in de technische specificaties en werkingsprincipes van Zigbee, inclusief de topologieën, protocollen en gebruikstoepassingen die essentieel zijn voor directe communicatie tussen Zigbee-apparaten.
