IEEE 802.15.4 is een standaard die zich richt op draadloze persoonlijke-gebiedsnetwerken (WPANs) met een laag energieverbruik en lage datarates. Deze standaard, die in 2003 werd geïntroduceerd door het Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), is ontworpen om betrouwbare communicatie te bieden over korte afstanden, meestal minder dan 100 meter. Het is vooral geschikt voor applicaties waar batterijlevensduur en kosten belangrijke overwegingen zijn.
De IEEE 802.15.4-standaard definieert zowel de fysieke laag (PHY) als de media-toegangscontrolelaag (MAC). Deze lagen stellen apparaten in staat om met elkaar te communiceren en het spectrum efficiënt te gebruiken. De PHY-laag is verantwoordelijk voor de feitelijke zendantenne en de signaalverwerking, terwijl de MAC-laag verantwoordelijk is voor zaken als kanaaltoegang, beveiliging en netwerkbezetting.
Zigbee is een specificatie gebaseerd op de IEEE 802.15.4-standaard en is ontworpen voor hoog niveau communicatieprotocollen die worden gebruikt in mesh-netwerken. Dit betekent dat Zigbee bovenop IEEE 802.15.4 werkt en extra lagen en functionaliteiten toevoegt die nodig zijn voor complexe netwerkbehoeften, zoals het doorsturen van data over meerdere knooppunten (mesh-netwerken).
Zigbee biedt een omvattende en robuuste set protocollen voor applicatielagen zoals thuis- en gebouwautomatisering, slimme energie, en draadloze sensornetwerken. Deze protocolspecificaties omvatten zaken zoals netwerk initiatie en configuratie, pakket-routing, beheer van de netwerktopologie, en beveiliging.
De relatie tussen IEEE 802.15.4 en Zigbee kan gezien worden als die tussen een basis en een uitbreiding daarop. IEEE 802.15.4 biedt de fundamentele framework voor draadloze communicatie, terwijl Zigbee extra lagen biedt die bovenop deze basis werken om meer geavanceerde netwerkfunctionaliteiten mogelijk te maken.
Een praktisch voorbeeld hiervan kan gevonden worden in slimme thuisnetwerken. Apparaten zoals slimme lampen, thermostaten en beveiligingssensoren maken vaak gebruik van Zigbee-technologie. De basisconnectiviteit en communicatie tussen deze apparaten worden mogelijk gemaakt door IEEE 802.15.4. Daarboven, Zigbee voegt functionaliteiten toe zoals zelforganiserende mesh netwerken, waardoor apparaten kunnen samenwerken en communiceren zelfs als een direct pad naar de centrale hub niet beschikbaar is.
1. IEEE 802.15.4-2015 – IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks. Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2015.
2. Leccese, F. (2013). Remote-control system of high efficiency and intelligent street lighting using a Zigbee network of devices and sensors. IEEE Transactions on Power Delivery, 28(1), 21-28.
3. Zigbee Alliance. (2021). Introduction to Zigbee: Wireless Control that’s Simple, Reliable, Low-Cost and Low-Power. Verkregen van https://zigbeealliance.org
IEEE 802.15.4 faciliteert dus de basis draadloze communicatie, terwijl Zigbee bovenop deze standaard bouwt om uitgebreide netwerkfunctionaliteiten en protocollen te leveren, vaak gebruikt in toepassingen zoals thuisautomatisering en slimme sensornetwerken.
