Anonim

Radiotaajuussuunnittelun luonne ja tyypillisen radiotaajuussuunnittelijan asenne, mikä se on, tarkoittaa, että aina on oma järjestelmä, joka tarjoaa paremman sopivuuden tiettyyn sovellukseen. Matalan datanopeuden viestinnän standardoinnin vetovoimat ovat kuitenkin edelleen pakottavia. Tärkeimpiä näistä ovat potentiaaliset mittakaavaedut, markkinoille saattamisen vähentäminen ja mahdollisuudet luoda laaja-alainen tilapäinen yhteentoimivuus.
ZigBee-ominaisuudet ja -mahdollisuudet

ZigBee-protokollaa pidetään laajalti WiFi- ja Bluetooth-kumppanina, joka toimii samassa 2, 4 GHz: n lisensoimattomassa radiospektrissä ja sijoittuu siististi Bluetoothin alle tehon / datanopeuden jatkuvuudessa. ZigBee määrittelee myös alemman taajuuden 915MHz ja 868MHz lisensoimattomat kaistat, jotka ovat käytettävissä Amerikassa ja Euroopassa. 2, 4 GHz: n taajuudella ZigBee tarjoaa 16 kanavaa ja tukee enimmäisnopeutta 250 kb / s.

Standardia hallinnoi ZigBee Alliance, ja siinä hyödynnetään vakiintuneita IEEE802.15.4 PHY- ja MAC-tasoja. 802.15.4 tarjoaa kätevän ja vankan radiospesifikaation, joka tarjoaa etuja, kuten suoraviivaisen virranhallintastrategian, joka käsittää vain täysin toiminnalliset ja valmiustilat. Tämä tarjoaa perustan erittäin pitkälle akun käyttöajalle, joka voi olla jopa useita vuosia, ja samalla yksinkertaistaa sovelluksen suunnittelua.

n

Jotkut saattavat kuitenkin pitää ZigBeea ongelmallisena lapsena.

Tällä hetkellä suurin osa ennakoiduista sovelluksista on kotitalouskontrolleissa ja hyötymittauksissa, samoin kuin teollisuus-, tiede- ja lääketieteellisissä (ISM) laitteissa. Näihin sovelluksiin pääsemiseksi on kuitenkin houkutettava tuotekehittäjät pois RF-malleista ja tuettava olemassa oleviin tuotteisiin upotettua tietämystä ja IP: tä.

Esimerkiksi, ajoneuvon tai autotallin oven avaajajärjestelmän langaton näppäimistö voi jo toimia tyydyttävästi käyttämällä patentoitua standardia 868MHz tai 433MHz kaistalla. Tämän siirtäminen ZigBee-verkkoon olisi merkittävä yritys, jota harkitaan vain tuotteen merkittävän parannuksen, kuten turvallisuuden tai väärentämisen kestävyyden parantamiseksi.

Kehittäminen ZigBee ja kilpailijoiden kanssa

ZigBee Alliance on määritellyt standardit verkkokerroksesta sovelluksen tukikerrokseen, jotka yhdistyvät 802.15.4-alempiin kerroksiin täydellisen langattoman pinon aikaansaamiseksi.

Puolijohdetoimittajat, kuten Microchip, Atmel ja Freescale, ovat ottaneet käyttöön ZigBee-kehitystyöhön täydelliset moduulit, jotka käsittävät 802.15.4-radio- ja ZigBee-ylemmät kerrokset ja integroivat mikrokontrollerin ZigBee-ohjelmiston ja sovellusten isännöintiin.

Näitä moduuleja käyttämällä insinöörit pystyvät suorittamaan toimivat mallit ilman erikoistuneita suunnittelutaitoja, kuten RF-sovitusta ja levyn asettelua. Näitä moduuleja tukevat kehityspaneelit tarjoavat nopean lähtökohdan sovellusten kehittämiselle. Itse asiassa Meshnetics, joka tarjoaa ohjelmistokehityspaketteja, jotka tukevat useiden valmistajien laitteistoalustoja, väittää, että ZigBee-verkko voidaan perustaa arviointia varten tunnin sisällä.

Suunnittelijoille on kuitenkin tarjolla monia muita moduuleja, jotka tarjoavat avaimet käteen -periaatteen mukaisen RF-laitteiston suunnittelun ja hyväksytyn radiospesifikaation mukavuuden. Esimerkiksi 802.15.4-radiomoduuleja käyttävät suunnittelijat voivat vapaasti käyttää vaihtoehtoisia yläkerroksia, ja ZigBee-moduulien myyjät tarjoavat suunnittelijoille joustavuuden tehdä omia valintoja. Toisaalta jotkut piimyyjät tarjoavat täydellisiä lähetin-vastaanotinmoduuleja, jotka perustuvat omaan radio-eritelmään, joka on ennakkohyväksytty hyväksymiskriteereille kansainvälisillä alueilla.

Minkään lisenssimaksun puuttuminen on merkittävä etu suunnittelijoita käyttäville suunnittelijoille, mutta toisaalta suurempia mittakaavaetuja voi olla saatavana ZigBee-pohjaisella järjestelmällä.
ZigBee-vahvuudet

ZigBee: llä on hallittavana standardina, joka on suunniteltu tarjoamaan vahvoja turvaominaisuuksia, sallimaan suuren määrän solmuja ja tukemaan yhteentoimivuutta ja valmistajan riippumattomuutta.

Se sisältää myös ominaisuuksia, jotka mahdollistavat erinomaisen suorituskyvyn suhteellisen alhaisella virrankulutuksella. Esimerkiksi multi-hop-viestinnän tuki ja joustava reititys mahdollistavat tehokkaan lähetysetäisyyden pidentämisen 802.15.4-radiostandardin yhden hyppyalueen ulkopuolelle turvautumatta lähettimen tehoon.

Jos tyypillinen yhden hyppyväli on noin 30m - mutta voi olla välillä 10m - 100m ympäristöolosuhteista, antennin suorituskyvystä ja toimintataajuuskaistasta riippuen - ZigBee-solmun kumulatiivista etäisyyttä voidaan laajentaa satoihin tai jopa tuhansiin metriin.

Lisäksi tukemalla tiedonsiirtonopeutta 250 kbbit / s saakka, kun sitä käytetään 2, 4 GHz: n kaistalla, ZigBee voi säästää lähettimen tehossa verrattuna hitaampia protokollia käyttäviin verkkoihin.

Esimerkiksi anturiverkoissa, joissa tiedonkeruunopeudet saattavat olla mukavasti tämän ominaisuuden sisällä, ZigBee: n kyky suorittaa nopeasti tiedonsiirtoja mahdollistaa lähettimen virran katkeamisen pidempään aikaan. Koska lähettimen käyttämä teho on suurelta osin riippumaton sen nopeudesta, ZigBee säästää energiaa vähentämällä keskimääräistä energiaa bittiä kohti.

Joihinkin patentoituihin järjestelmiin verrattuna todistetun ZigBee-moduulin käyttäminen auttaa myös tyyppihyväksynnissä. Moduulimyyjä on jo ylittänyt suurimman osan vaatimustenmukaisuuden esteistä, jotka oikaisevat tehokkaasti merkittävän osan hyväksyntäprosessista. Vaihtoehtoisesti merkittävällä määrällä omaa tarjousta on myös asiaankuuluvat hyväksynnät.

Akilles kantapää?

Siksi suunnittelijoilla on useita vaihtoehtoja, kun ne valitsevat alustan alhaisen tiedonsiirtonopeuden verkkojen muodostamiseksi pitkiä matkoja. Suuntaus toimittaa radiomoduuli kokonaisena moduulina on melko yleinen omistamissa, muissa kuin ZigBee-järjestelmissä, samoin kuin ZigBee-ympäristöissä. Vaikka ZigBee ei ole ainoa järjestelmä, joka korostaa suunnittelun helppoutta, ZigBee Alliancen ylläpitämä lisenssirakenne lisää ZigBee-kehitykseen liittymiskustannuksia.

Katalyytit horisontin yli

Kaiken kaikkiaan ZigBee kohtaa vaikeamman haasteen saada seuraajia kuin joko Bluetooth tai WiFi. Mahdolliset markkinat ovat monimuotoiset ja yleensä myös alhaisemmalla kokonaisarvolla. Joukko vakiintuneita tuotteita on jo käytössä, vaikka ne eivät tarjoa samanlaista potentiaalia kaikkialla olevassa ad hoc -yhteensopivuudessa. Lisäksi niihin liittyvät lisenssimaksut ovat edelleen suhteellisen korkeat.

On syytä muistaa, että Bluetoothin tulevaisuus oli epävarma jo jonkin aikaa, kunnes hallitukset antoivat matkapuhelimien käyttöä autoissa koskevaa lainsäädäntöä ja käynnistivät näin Bluetooth-kuulokkeiden markkinat. On vaikea kuvitella ZigBee: n todennäköistä lainsäädännöllistä katalysaattoria, ja ”tappajasovellus” joukkotutkimuksen edistämiseksi vaikuttaa epätodennäköiseltä ottaen huomioon ISM-markkinoiden ominaispiirteet.

Toisaalta standardi on nyt laajalti ymmärretty, kehitysalustat ja pii ovat helposti saatavissa, ja langattomasti verkottuneiden tuotteiden kysyntä kasvaa edelleen voimakkaasti kuluttaja- ja ammattilaisilla aloilla. Jos ZigBee: lle on perusteltuja teknisiä perusteita, pääsyn kustannusten vähentäminen voi olla riittävä onnistuneen tulevaisuuden turvaamiseksi.